Il computer ad alte prestazioni ha completato il Calcolo Pi con una precisione di esattamente 62.831.853.071.796 cifre.
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Un team di ricercatori svizzeri sostiene che il loro computer ad alte prestazioni ha aggiunto 12,8 trilioni di nuove cifre al numero Pi, in un calcolo che ha raggiunto il record di 62,8 trilioni di cifre in totale.
Con sede presso l'Università di Scienze Applicate dei Grigioni, il centro per l'analisi dei dati, la visualizzazione e la simulazione (DAViS), il computer ad alte prestazioni ha completato il calcolo del Pi con una precisione di esattamente 62.831.853.071.796 cifre, battendo il record precedente di 50 trilioni di cifre raggiunte da Timothy Mullican lo scorso anno.
Prima di Mullican, il trofeo era detenuto nientemeno che da Google, il cui team ha trovato oltre 31,4 trilioni di cifre per il Pi nel 2018.
La squadra svizzera ha ottenuto il risultato in poco più di 108 giorni – ovvero tre volte e mezzo più veloce di Mullican, che aveva raggiunto il record precedente in 303 giorni – ed è ora in attesa di verifica prima di poter entrare nel Guinness dei primati. Solo allora l'intero numero sarà reso pubblicamente disponibile, ma i ricercatori hanno anticipato che le ultime dieci cifre conosciute di Pi ora sono: 7817924264.
Per la maggior parte delle persone, il numero Pi riporterà solo ricordi lontani di lezioni di matematica, dove era descritto come il rapporto tra la circonferenza di un cerchio e il suo diametro, e spesso accorciato alle sue prime cifre: 3,1415.
Per secoli – in effetti, già dagli antichi babilonesi – i matematici hanno cercato di calcolare le cifre di Pi con la massima precisione possibile. Ma con il numero Pi noto come numero irrazionale, il che significa che non può mai essere rappresentato con la massima precisione, il punto non è esattamente trovare usi pratici; piuttosto, il calcolo è diventato un punto di riferimento non ufficiale per il calcolo ad alte prestazioni e un'opportunità per gli scienziati di competere l'uno contro l'altro.
“Volevamo raggiungere diversi obiettivi con il tentativo di record”, ha affermato Heiko Rölke, il capo di DAViS. “Durante la preparazione e l'esecuzione dei calcoli, siamo stati in grado di accumulare molto know-how e ottimizzare i nostri processi. Questo è ora di particolare vantaggio per i nostri partner di ricerca, con i quali eseguiamo congiuntamente progetti computazionalmente intensivi nei dati analisi e simulazione.”
I ricercatori di DAViS hanno utilizzato un algoritmo consolidato chiamato formula di Chudnovsky, che è stato sviluppato nel 1988 ed è considerato il metodo più efficace per calcolare il numero Pi. Anche il team di Google e Mullican hanno utilizzato l'algoritmo Chudnovsky.
L'algoritmo è stato eseguito grazie a un altro popolare programma software per computer, y-cruncher, progettato nel 2009 dallo sviluppatore americano Alexander Lee appositamente per calcolare il Pi.
Una delle sfide principali, secondo il team svizzero, era la quantità di memoria necessaria per ottenere un calcolo così grande. Il computer ad alte prestazioni di DAViS è stato configurato con due processori AMD Epyc 7542 accoppiati con 1 TB di RAM, che non è sufficiente per contenere tutte le cifre che stavano cercando di ottenere. Il programma y-cruncher, quindi, è stato utilizzato per scambiare le cifre su altri 38 hard disk (HDD) con un totale di 16 TB di spazio di archiviazione, risparmiando gran parte della RAM sugli HDD.
Durante il funzionamento, il computer ei dischi potevano raggiungere fino a 80°C, motivo per cui il sistema era alloggiato in un server rack con raffreddamento ad aria costante per evitare il surriscaldamento. Ciò ha contribuito per oltre la metà del totale di 1.700 watt di potenza che gli scienziati stimano necessari per il calcolo completo, che collocherebbe comunque il sistema in 153° posizione nell'elenco Green500.
È improbabile che i 12,8 trilioni di cifre in più di Pi vengano utilizzati presto per qualsiasi applicazione pratica; il risultato è piuttosto un riflesso dell'ingegnosità scientifica e delle elevate prestazioni informatiche.
La formula di Chudnovsky, ad esempio, è nota per la sua complessità: quando si implementa l'algoritmo, gli scienziati scoprono che il tempo e le risorse necessarie per calcolare le cifre aumentano più rapidamente delle cifre stesse, mentre diventa più difficile per sopravvivere alle interruzioni dell'hardware all'aumentare del calcolo.
Per i ricercatori svizzeri, il nuovo risultato riflette le capacità dei sistemi di calcolo ad alte prestazioni e il loro potenziale per altre aree di ricerca. “Il calcolo ha mostrato che siamo preparati per un uso intensivo di dati e potenza di calcolo nella ricerca e nello sviluppo”, ha affermato Thomas Keller, project manager presso l'Università di Scienze Applicate dei Grigioni. “Il calcolo ci ha anche reso consapevoli dei punti deboli dell'infrastruttura, come capacità di backup insufficienti”.
DAViS sostiene l'uso del calcolo ad alte prestazioni nell'apprendimento automatico, ad esempio, in un progetto chiamato Translaturia che sta costruendo uno strumento computerizzato per tradurre dalla lingua romancia, parlata prevalentemente nel cantone svizzero dei Grigioni e attualmente minacciata di scomparendo.
Il centro di calcolo sta anche esaminando le applicazioni dell'analisi della sequenza del DNA nella ricerca su allergie e asma, che richiede anche sistemi di calcolo ad alte prestazioni. Il nuovo record aiuta a preparare le basi per future applicazioni pratiche.
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