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圆周率算到小数点后31.4万亿位,这是不是一种浪费?

齐鲁壹点 5514

前言:

此时大家对“圆周率现代算法”大体比较珍视,大家都需要知道一些“圆周率现代算法”的相关知识。那么小编也在网摘上汇集了一些有关“圆周率现代算法””的相关知识,希望你们能喜欢,朋友们一起来学习一下吧!

圆周率π是一个“神奇”的数字:它几乎无处不在,汽车轮子、供水管道、瓶子、眼镜、GPS、音乐……虽然通常人们只用到小数点后几位(例如常见的3.141592),但它是一个“非同一般”的数字:小数点后的数位是无限的,而且不循环。

日本裔女程序员埃玛将圆周率计算到了小数点后31.4万亿位。

在此之前,圆周率计算的纪录是小数点后22.5万亿位,这已经是一个天文数字。然而,在今年3月14日的这个圆周率日,刚刚诞生了一项新的纪录:日本裔女程序员埃玛将圆周率计算到了小数点后31.4万亿位。

具体来说,是31415926535897位。

也就是说,埃玛又往后多算了近9万亿位。她是在谷歌云平台计算引擎的帮助下完成这一壮举的。埃玛目前供职于谷歌公司。

31.4万亿位有多长呢?2015年德国莱布尼兹天体物理研究所的科学家,曾将圆周率后500万位的所有数字整理了一个PDF文件。每50个数字为一组,一共整理了500页。

“我自己也感到非常惊讶,”埃玛对英国广播公司(BBC)记者谈起这一成就时说,“我现在还无法相信这是真的。创造新的世界纪录是非常难的一件事。”这位程序员说,她希望继续扩大自己的战果。她从12岁时就迷上了圆周率。她说:“小时候,我就在自己的电脑上下载了一个程序,用来计算圆周率。那时候,世界纪录的保持者是日本人,所以我那时很容易在这个领域取得进步。”

后来,埃玛读大学时,她的一位老师正是当时圆周率计算纪录的两位拥有者之一——高桥大介。埃玛说:“当我告诉他我将开始这个项目时,他给我了一些宝贵建议并与我分享了一些技术策略。”

报道称,谷歌公司在其博客上宣布了这一新纪录的诞生,以纪念圆周率日。该公司说,这项计算需要170TB的数据,25台虚拟机运行了121天才得出这一结果。

把圆周率被算到小数点后31.4万亿位有多难?

2010年,法国人贝拉德使用一台普通的台式电脑,完成了冲击由超级计算机保持的圆周率运算记录的壮举,他使用台式机将圆周率计算到了小数点后2.7万亿位,超过了当时排名世界第47位的T2K Open超级计算机于2009年8月份创造的小数点后2.5万亿位的记录。

据称,他的电脑花了整整131天时间才计算出这个圆周率的“精确值”,这个圆周率数据占用了至少1137GB的硬盘容量,传输或下载需要10天时间,而如果以每秒钟一个数字的速度朗读,至少需要花49000年时间才能朗读完!

此后的2011年10月,日本长野县饭田市公司职员近藤茂利用家中电脑将圆周率计算到小数点后10万亿位,还刷新了2010年8月由他自己创下的5万亿位吉尼斯世界纪录。

当时近藤茂使用的是自己组装的带有48TB硬盘驱动器的计算机,从2010年10月起开始计算。期间,近藤茂与在网上结识的美国研究生亚历山大•伊合作,使用后者的计算程序花费约一年时间刷新了纪录。

圆周率计算过程麻烦重重,由于硬盘故障及停电等原因,圆周率计算中断了约10次,还曾出现2天无法恢复的状况。

这期间,由于计算机散发热量,近藤茂的房间温度上升至40度,妻子近藤幸子苦笑说:“洗好的衣服晾在室内马上就干了,这点倒是很好,但是1个月3万日元(约合2500元人民币)的电费实在吃不消。”

我们为什么会对π值精确度有如此高的追求?

往大了了说,这体现了人类对于终极真相的无限渴望。从实用的角度来说,计算圆周率可以挑战科学极限。

首先,在挑战中创造新的数学计算机方法,祖冲之在1500多年前计算到了小数点后七位,圆周率源自几何也算以几何,原理是在圆周割成多边形来计算周长,称为几何算法,时间复杂度高、计算量极大。

后来随着现代科学和计算机发展,有很多高效的计算方法。很出名的当属贝利-波尔温-普劳夫公式(BBP公式),而要进一步进军更高精度,就需要GLA算法,在这些计算中对大数乘法、除法、开方通通有着对过往计算机不可想象的超高性能的要求,才能使得圆周率计算位数大幅增长。

而本次世界纪录的诞生,使用的是楚德诺夫斯基Chudnovsky算法。(这是些是啥?小编也不懂)

其二,测试计算机水平

此次算到小数点后31.4万亿,就证明现代云服务可以用于这种类型的高性能计算。由于超大位数的圆周率的数据存储会占用巨大的存储空间,云存储将有效的缓解存储空间的不足,但同时测了多个节点的带宽极限。

同时,这也是使用固态硬盘(SSD)作为主存储器完成的第一个圆周率计算记录。之前创造的世界纪录使用的系统都没有使用SSD,因为它们价格昂贵且写入耐久性有限,本次计算累计读取10PB(1PB=1024TB)和写入9PB数据。9PB的写入足以摧毁任何消费类SSD,除了Intel optane 905P 960GB/1.5TB版本。

计算圆周率还能验证芯片CPU的正确性,CPU计算出的数字如何保证其正确性?有人用回溯计算验证程序的逻辑,可是这样也找不出问题所在,只能人工计算,用笔,计算尺,可是这样计算,至少需要几百个地球年,所以最终回到验证芯片CPU的正确性的问题,用计算圆周率的方式来验证芯片的正确性。

齐鲁晚报·齐鲁壹点 记者 任志方

标签: #圆周率现代算法