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這個「寫出來有118公里長」的數,用了14年才發現?這個「已知目前最大素數"有啥用?

作者:佯大謬

編輯:vicko238

數學上,將形如2^n-1的數稱為「梅森數」(Mersenne numbers)。如果這個數還是個素數,那我們就說它是「梅森素數」(Mersenne Prime)。17世紀,法國數學家梅森列出了n小於257的所有梅森素數。儘管其中包含了幾項錯誤值,但人們還是肯定了他的成就並將這樣的數正式命名為梅森數。

如何尋找梅森素數?

梅森素數的分布極不規則。尋找梅森素數不僅需要高深的理論、純熟的技巧,還需要進行艱巨的計算。有時許多年不能找到一個,有時能一下找到好幾個。而探索梅森素數的分布規律比尋找新的梅森素數更為困難。

1996年1月,美國數學家及程序設計師喬治·沃特曼(George Woltman)編寫了一個梅森素數計算程序。他把程序放在網頁上供數學家和數學愛好者免費使用,這就是最初的互聯網梅森素數大搜索(Great Internet Mersenne Prime Search,GIMPS)。任何擁有個人電腦的人都可以加入GIMPS,成為一名素數獵人。 從1997年至今,所有新的梅森素數都是通過GIMPS分散式計算項目發現的。

2018年1月3日,GIMPS發現了已知的最大素數。這是第50個梅森素數。新的素數2^77232917-1,也被稱為M77232917,共有23249425位。它比上一個記錄的素數大了近一百萬位數,大到可以寫滿9000頁紙。如果你每秒寫五位數,佔一英寸長(2.54厘米),那麼54天之後,你會有一個超過118公里——比以前的素數記錄還要長5公里——的數字

該素數的發現者喬納森·佩斯(Jonathan Pace)是使用免費GIMPS軟體的數千名志願者之一,用GIMPS狩獵素數長達14年。

喬納森是美國田納西州一名51歲的電氣工程師。2017年12月26日起,他的一台配備英特爾i5-6600 CPU的計算機開始了六天不間斷運算。為了證明在素數發現過程中沒有錯誤,新的素數又在四種不同硬體配置的設備上使用四個不同的程序進行獨立驗證:亞倫·布勞瑟(Aaron Blosser)於37小時內在Intel Xeon伺服器上使用Prime95進行了驗證;大衛·斯坦菲爾(David Stanfill)於34小時內在AMD RX Vega 64 GPU上使用gpuOwL進行了驗證;安德里亞斯·霍倫德(Andreas H?glund)於73小時內使用NVidia Titan Black GPU上的CUDALucas進行了驗證;恩斯特·梅爾(Ernst Mayer)還在82小時內在32核Xeon伺服器上使用他自己的程序Mlucas進行了驗證;另外,安德里亞斯·霍倫德也在65小時內使用在Amazon AWS上運行的Mlucas完成了確認。

此次發現將為喬納森帶來3000美元的GIMPS研究發現獎獎金。電子前沿基金會(Electronic Frontier Foundation)將向最先發現一億位素數的人提供150,000美元的獎金。任何有志於搜索梅森素數的人都可以去www.mersenne.org/download/ 下載軟體。

為何尋找大素數?

自梅森素數命名300年來,數學研究者一直不斷探索著它的相關性質。目前這個新的大素數的實際用途很少,以至於有人問:「為什麼要尋找這些大素數」

在20世紀90年代早期,蘋果傑出科學家理查德·克蘭德爾(Richard Crandall)發現了一種大乘數的運算方法,它可以使卷積速度加倍。這種方法不僅適用於素數搜索,而且適用於其他領域的計算工作。在這項工作中,他獲得了蘋果計算機公司擁有的快速橢圓加密系統的專利,梅森素數在該系統中用於快速加密和解密信息

而喬治·沃特曼用彙編語言實現了克蘭德爾的演算法,從而實現了一個前所未有的高效素數搜索程序。這個工作促成了GIMPS項目的建立與發展。

梅森素數還可以應用在密碼學。現在人們已將大素數用於現代密碼設計領域,其原理是:將一個很大的數分解成若干素數的乘積非常困難,但將幾個素數相乘卻相對容易得多。在這種密碼設計中,需要使用較大的素數。素數越大,密碼被破譯的可能性就越小。對梅森素數的探究促進了計算技術、程序設計技術和計算機檢測技術的發展,還推動了快速傅立葉變換的應用。

一個AI

如果你每秒寫五位數,佔一英寸長(2.54厘米),那麼54天之後……

肯定也寫不完哈哈哈因為一定會抄錯的!

果殼網

ID:Guokr42

都閃開!果殼要強行科普了!

本文來自果殼網,謝絕轉載


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