De krachtige computer voltooide de Pi-berekening met een precisie van precies 62.831.853.071.796 cijfers.
Afbeelding: fotoalliantie/Bijdrager/Getty Images
Een team van Zwitserse onderzoekers beweert dat hun krachtige computer 12,8 biljoen nieuwe cijfers heeft toegevoegd aan het getal Pi, in een berekening die in totaal 62,8 biljoen cijfers bereikte.
Gebaseerd op de University of Applied Sciences van het Graubünden centrum voor data-analyse, visualisatie en simulatie (DAViS), voltooide de krachtige computer de Pi-berekening met een precisie van precies 62.831.853.071.796 cijfers, waarmee hij het vorige record verbrak van 50 biljoen cijfers behaald door Timothy Mullican vorig jaar.
Vóór Mullican was de trofee in handen van niemand minder dan Google, wiens team in 2018 meer dan 31,4 biljoen cijfers voor Pi vond.
Het Zwitserse team behaalde het resultaat in iets meer dan 108 dagen – dat is drie en een half keer sneller dan Mullican, die het vorige record in 303 dagen bereikte – en wacht nu op verificatie voordat het in het Guinness World Records kan worden opgenomen. Alleen dan wordt het volledige nummer openbaar gemaakt, maar de onderzoekers plaagden dat de laatste tien bekende cijfers van Pi nu zijn: 7817924264.
Voor de meeste mensen roept het getal Pi alleen verre herinneringen op aan wiskundelessen, waar het werd beschreven als de verhouding van de omtrek van een cirkel tot zijn diameter, en vaak werd ingekort tot de eerste paar cijfers: 3.1415.
Eeuwenlang – in feite al in de oude Babyloniërs – hebben wiskundigen geprobeerd de cijfers van Pi zo nauwkeurig mogelijk te berekenen. Maar aangezien het getal Pi bekend staat als een irrationeel getal, wat betekent dat het nooit met ultieme precisie kan worden weergegeven, gaat het er niet om om praktische toepassingen te vinden; de berekening is eerder een onofficiële maatstaf geworden voor high-performance computing en een kans voor wetenschappers om tegen elkaar te concurreren.
“We wilden met de recordpoging meerdere doelen bereiken”, zegt Heiko Rölke, hoofd van DAViS. “Tijdens het voorbereiden en uitvoeren van de berekeningen hebben we veel knowhow kunnen opbouwen en onze processen kunnen optimaliseren. Dit komt nu met name van voordeel voor onze onderzoekspartners, met wie we samen rekenintensieve projecten in data uitvoeren analyse en simulatie.”
De onderzoekers van DAViS gebruikten een beproefd algoritme genaamd de Chudnovsky-formule, die in 1988 werd ontwikkeld en wordt beschouwd als de meest effectieve methode om het getal Pi te berekenen. Het team van Google en Mullican gebruikten ook het Chudnovsky-algoritme.
Het algoritme werd uitgevoerd dankzij een ander populair computersoftwareprogramma, y-cruncher, dat in 2009 werd ontworpen door de Amerikaanse ontwikkelaar Alexander Lee, speciaal om Pi te berekenen.
Een van de grootste uitdagingen was volgens het Zwitserse team de hoeveelheid geheugen die nodig was om zo'n grote berekening te maken. De krachtige computer van DAViS was uitgerust met twee AMD Epyc 7542-processors in combinatie met 1 TB RAM, wat niet voldoende is om alle cijfers te bevatten die ze wilden bedenken. Het y-cruncher-programma werd daarom gebruikt om de cijfers om te wisselen naar nog eens 38 harde schijven (HDD) met in totaal 16 TB opslagruimte, waardoor een groot deel van het RAM-geheugen op de HDD's werd bespaard.
Tijdens het gebruik konden de computer en de schijven een temperatuur bereiken van 80°C, daarom is het systeem ondergebracht in een serverrek met constante luchtkoeling om oververhitting te voorkomen. Dit droeg meer dan de helft bij van het totale vermogen van 1.700 watt dat volgens de wetenschappers nodig was voor de volledige berekening, wat het systeem nog steeds op de 153e positie op de Green500-lijst zou plaatsen.
Het is onwaarschijnlijk dat Pi's extra 12,8 biljoen cijfers binnenkort voor praktische toepassingen zullen worden gebruikt; de prestatie is eerder een weerspiegeling van wetenschappelijk vernuft en hoge rekenprestaties.
De Chudnovsky-formule staat bijvoorbeeld bekend om zijn complexiteit: bij het implementeren van het algoritme ontdekken wetenschappers dat de tijd en middelen die nodig zijn om de cijfers te berekenen sneller toenemen dan de cijfers zelf, terwijl het moeilijker wordt om hardwarestoringen te overleven naarmate de berekening toeneemt.
Voor de Zwitserse onderzoekers is de nieuwe prestatie een weerspiegeling van de mogelijkheden van krachtige computersystemen en hun potentieel voor andere onderzoeksgebieden. “De berekening toonde aan dat we voorbereid zijn op data- en rekenkracht-intensief gebruik in onderzoek en ontwikkeling”, zegt Thomas Keller, projectmanager bij de Hogeschool van Graubünden. “De berekening maakte ons ook bewust van zwakke punten in de infrastructuur, zoals onvoldoende back-upcapaciteiten.”
DAViS ondersteunt het gebruik van high-performance computing bij machinaal leren, bijvoorbeeld in een project genaamd Translaturia dat een computerondersteund hulpmiddel bouwt om te vertalen vanuit de Reto-Romaans, voornamelijk gesproken in het Zwitserse kanton Graubünden en momenteel bedreigd door verdwijnen.
Het rekencentrum kijkt ook naar toepassingen van DNA-sequentieanalyse in allergie- en astma-onderzoek, waarvoor ook krachtige computersystemen nodig zijn. Het nieuwe record helpt de basis te leggen voor toekomstige praktische toepassingen.
Verwante onderwerpen:
Google pc's Servers Opslag Netwerken Datacenters 