MT19937 不会通过保持种子值不变来重现相同的伪随机序列

Question

我正在 Fort运行 90/95 中的 Monte Carlo 模拟中编写一个检查点函数，我使用的编译器是 ifort 18.0.2，在详细说明之前只是为了澄清我使用的伪运行dom生成器的版本：

A C-program for MT19937, with initialization, improved 2002/1/26.
Coded by Takuji Nishimura and Makoto Matsumoto.

Code converted to Fortran 95 by Josi Rui Faustino de Sousa
Date: 2002-02-01

请参阅 mt19937 获取源代码。

我的Monte Carlo模拟代码的大致结构如下：

program montecarlo
 call read_iseed(...)
 call mc_subroutine(...)
end

read_iseed

内

subroutine read_iseed(...)
  use mt19937

    if (Restart == 'n') then

    call system('od -vAn -N4 -td4 < /dev/urandom > '//trim(IN_ISEED)
    open(unit=7,file=trim(IN_ISEED),status='old')
    read(7,*) i
    close(7)

    !This is only used to initialise the PRNG sequence
    iseed = abs(i)
    else if (Restart == 'y') then

    !Taking seed value from the latest iteration of previous simulation
    iseed = RestartSeed

    endif

    call init_genrand(iseed)
    print *, 'first pseudo-random value ',genrand_real3(), 'iseed ',iseed

    return
end subroutine

根据我的理解，如果种子值保持不变，PRNG应该每次都能重现伪运行dom序列？

为了证明是这样，我运行两个单独的模拟通过使用相同的种子值，它们能够重现准确的序列。到目前为止一切顺利！

根据之前的测试，我进一步假设，无论在一次模拟中被调用的次数init_genrand()，PRNG也应该能够重现伪运行dom值序列？所以我对 read_iseed() 子例程

做了一点修改
subroutine read_iseed(...) use mt19937 if (Restart == 'n') then call system('od -vAn -N4 -td4 < /dev/urandom > '//trim(IN_ISEED) open(unit=7,file=trim(IN_ISEED),status='old') read(7,*) i close(7) !This is only used to initialise the PRNG sequence iseed = abs(i) else if (Restart == 'y') then !Taking seed value from the latest iteration of the previous simulation iseed = RestartSeed endif call init_genrand(iseed) print *, 'first time initialisation ',genrand_real3(), 'iseed ',iseed call init_genrand(iseed) print *, 'second time initialisation ',genrand_real3(), 'iseed ',iseed return end subroutine

输出与我想象的完全不同，无论如何 iseed 输出在两次初始化之间是相同的，但是，genrand_real3() 输出不相同。

由于这个意外的结果，我很难在系统的任意状态下恢复模拟，因为模拟没有再现我正在模拟的系统的最新配置状态。

我不确定我是否提供了足够的信息，如果这个问题的任何部分需要更具体，请告诉我？

Answer 1

根据您提供的源代码（请参阅 [mt19937]{http://web.mst.edu/~vojtat/class_5403/mt19937/mt19937ar.f90} 获取源代码。），init_genrand 不明确 全州

有3个临界状态变量：

integer( kind = wi )  :: mt(n)            ! the array for the state vector
logical( kind = wi )  :: mtinit = .false._wi   ! means mt[N] is not initialized
integer( kind = wi )  :: mti = n + 1_wi   ! mti==N+1 means mt[N] is not initialized

第一个是 "array for the state vector"，第二个是确保我们不会从未初始化的数组开始的标志，第三个是一些位置标记，正如我从评论。

查看 subroutine init_genrand( s )，它设置 mtinit 标志，并从 1 到 n 填充 mt() 数组。好的。

查看 genrand_real3 它基于 genrand_int32。

查看 genrand_int32，它以

开始

if ( mti > n ) then ! generate N words at one time
  ! if init_genrand() has not been called, a default initial seed is used
  if ( .not. mtinit ) call init_genrand( seed_d )

并施展其算术魔法，然后开始获取结果：

y = mt(mti)
mti = mti + 1_wi

so.. mti 是 'state array' 中的位置索引，并且在从生成器读取每个整数后它递增 1。

返回 init_genrand - 还记得吗？它一直在重置数组 mt() 但它 尚未将 MTI 重置回其起始 mti = n + 1_wi.

我打赌这就是您观察到的现象的原因，因为在用相同的种子重新初始化后，数组将填充相同的一组值，但稍后 int32 生成器将从起点不同。我怀疑它是故意的，所以它可能是一个容易被忽视的小错误。

MT19937 不会通过保持种子值不变来重现相同的伪随机序列

MT19937 does NOT reproduce the same pseudo-random sequence by holding the seed value a constant

random

fortran

mersenne-twister