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文化

#Voice:Google 员工刷新纪录,将圆周率计算到小数点 31.4 万亿位数

张晨曦2019-03-16 06:35:23

Emma Haruka Iwao 说,她还想继续探索。

3.141592653——普通人对圆周率(π)的小数点后几位数可能就背到这里了,但数学家、科学家们的计算要比这个数字精确得多。

3 月 14 日,也是“圆周率日”,Google 宣布来自日本的女性员工 Emma Haruka Iwao 在公司云计算的帮助下打破了 π 的位数世界纪录。

Iwao 在 Google 工作了三年,是一名云开发倡导者,专注于高性能计算和编程语言社区。 她将 π 精确到小数点后 31.4 万亿,更准确地说,是 31,415,826,535,897 位,把这些数字完全念出来需要 33 万多年。这次计算用到 170TB 的数据,在 25 台虚拟机上运行了 121 天。

追求圆周率在小数点后的更多位数是数学家长期以来的兴趣,Iwao 从孩童时期就对此很着迷,那时两位世界纪录的保持者都是日本人。她对自己的这一成就感到非常惊讶,说仍在努力适应现实,世界纪录很难达成,但希望自己的工作能够继续拓展。

对于 π 来说,没有尽头,我希望尝试更多位数。 

 Emma Haruka Iwao 

根据 Google 的说法,大量计算面临的问题是,任务所需的时间和资源增长速度比数字本身更快。Iwao 说最大的挑战是该项目需要“大量的存储和内存来计算”,170TB 的数据相当于 2002 年互联网的所有索引/可搜索部分。此外,超级计算机在计算中工作的时间越长,硬件在过程中发生故障而中断的风险就越高。

但云计算不会有这个问题,Google 只需要保持基础架构的运行。Google 允许以每天 40 美元的价格供研究人员访问数字,而无需在物理驱动器中保存大量数据。

圆周率 π 在数学、工程学、物理、超级计算机运算、航天航空等领域都扮演重要角色,它的值可用于波、圆和圆柱的计算。

NASA 曾经给出一些 π 在太空探索中的运用,其中包括计算将火星车送到火星表面所需的降落伞大小、计算宇宙飞船在哪个恰当的时间制动以进入行星周围的轨道、通过系外行星经过它的恒星时减少的光量计算行星大小等。

2010 年,雅虎员工 Nicholas Sze 使用雅虎云计算,计算出圆周率的 2 千万亿位数字为 0,但他没有计算全部数字,而是借助一些代数运算,计算特定某一位的数字。在当时的标准计算机上,得出这个结论需要 500 年。

Iwao 之前的记录由一名瑞士物理学家保持。2016 年,Peter Trueb 通过一台实体计算机搭配多个 6TB 硬盘、花了 105 天,计算到小数点过后的第 22.4 万亿位数

不过,当前人类计算 π 的值的主要目的是为打破记录、测试超级计算机的计算能力和高精度乘法算法,因为几乎所有的科学研究对 π 的精度要求都不会超过几百位。NASA 运用了小数点后 15 个数字成功让火箭发送至太空,测量宇宙的周长需要精确到小数点第 40 位数字。

Emma Haruka Iwao 本次算出来的这个数字已成为开放资源,任何感兴趣的人都可以下载。关于本次计算的技术细节,Google 云计算的博客上也可以看到。


题图为柏林工业大学数学楼外的 π 镶嵌艺术,来自 Wikipedia

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