PI agora tem 31,4 trilhões de dígitos. Veja um pouco da história

O numero queridinho de muitos matemáticos, o número Pi , acabou de ficar maior. O Compute Engine do Google calculou o maior número de dígitos de todos. Assim, estabelecendo um novo recorde mundial.

Emma Haruka Iwao trabalha em comunidades de linguagem de programação e computação de alto desempenho no Google. E aproveitando o ambiente, ela usou a infraestrutura fornecida pelo Google Cloud para calcular 31,4 trilhões de dígitos de pi.

Sim, isso mesmo, 31,4 trilhões de dígitos de Pi. Assim, esmagando o recorde mundial anterior que foi estabelecido por Peter Trueb em 2016, que calculou os dígitos de pi para 22,4 trilhões de dígitos.

E o mais interessante foi que esta é a primeira vez que um software em nuvem publicamente disponível é usado para um cálculo pi dessa magnitude. Mas vamos por partes, agora precisamos explicar a história de como isso aconteceu.

Emma Haruka Iwao e sua jornada

Ela ficou fascinada por pi quando soube disso na aula de matemática na escola. Na universidade, um de seus professores, Daisuke Takahashi, era o recordista dos dígitos mais calculados de pi usando um supercomputador.

Mas essa situação foi virada de cabeça para baixo por ela juntamente com o software, y-cruncher. Criado em 2009, o y-cruncher é projetado para calcular constantes matemáticas como pi a trilhões de dígitos. Segundo ela:

• “Você precisa de um computador grande para quebrar o recorde mundial”
• “Você não pode fazer isso com um computador de uma loja de ferragens, então as pessoas já construíram máquinas personalizadas.”

Em setembro de 2018, Iwao começou a considerar como o processo de calcular ainda mais dígitos do pi funcionaria tecnicamente. Em primeiro momento, surgiu a quantidade de dados que seriam necessários para realizar os cálculos e armazená-los. o que resultou em cerca de 170 terabytes de dados.

Os quais, mesmo para as máquinas atuais, não seriam facilmente hospedados por um único hardware. Assim, em vez de construir uma máquina totalmente nova, Iwao usou o Google Cloud.

Executando a ideia

Iwao usou 25 máquinas virtuais para realizar esses cálculos. Quem já trabalhou com máquinas virtuais, deve saber dos inconvenientes que elas podem gerar, principalmente trabalhando com várias ao mesmo tempo. Assim, ela explica que:

• “Em vez de clicar no botão da máquina virtual 25 vezes, eu o automatizei”
• “Você pode fazer isso em alguns minutos, mas se você precisasse de muitos computadores, poderia levar dias apenas para instalar os próximos.”

Iwao executou o processamento dessas 25 máquinas virtuais, continuamente, por 121 dias. Mas claro que ela se preparou para coisas que poderiam dar errado. Asim, para garantir que nada desse errado, as máquinas virtuais precisavam estar funcionando constantemente.

“Você não pode tirar uma soneca e, em seguida, começar de novo quando você está fazendo isso com a mão, então você tem que armazenar todos os dados necessários para fazer as contas”

“Então, com caneta e papel, você precisa de muitas folhas de papel. Nesse caso, você precisa de muito armazenamento. ”

Ela também montou um sistema de monitoramento, que a alertaria se algo estava errado. ela diz que:

“O y-cruncher, e o Google Cloud, ambos têm esses métodos de fazer cópias – então, é como fotocopiar em determinados pontos, e eu o configurei para que você possa tirar cópias desses discos instantaneamente sem interromper o cálculo”

Esses dados são então copiados e salvos externamente, em outros discos, instantaneamente.

“Havia alguns parâmetros que eu alterei no começo, como quantos dados você poderia ler ou escrever ao mesmo tempo e como os limites mudariam à medida que aumentassem”

As dificuldades

À medida que os cálculos se tornavam cada vez mais complexos, maior a tensão nas máquinas virtuais e ainda mais tempo demorava. Os cálculos de Y-cruncher não funcionam a uma taxa linear, por isso, se você quisesse calcular o dobro de dígitos, levaria mais que o dobro de tempo e armazenamento.

Isso se mostrou difícil quando Iwao estava fazendo os cálculos iniciais, para descobrir quantos máquinas virtuais que ela precisaria. Mas a pressão real chegou mais perto do fim.

Construído em y-cruncher são dois algoritmos de base – um para os cálculos de pi em si e outro para a verificação. O algoritmo de verificação é executado ao lado do cálculo, mas calcula apenas um único dígito de pi e leva muito tempo e recursos.

Portanto, você não poderia usar o programa de verificação para calcular cada dígito, porque isso levaria ainda mais tempo e armazenamento. O que ele pode fazer é provar que seus resultados estão corretos.

“A multiplicação final é importante, porque se você perder um dígito durante esses processos de cálculo, então todo o resultado está errado”

Embora possa parecer um hobby de nicho, o pi é frequentemente usado por desenvolvedores e programadores para testar o desempenho de um novo hardware. Seus usos podem se estender além da computação em nuvem, em áreas como assistência médica.

“Há muitos aplicativos que exigem muitos recursos de computação complexos, como previsões do tempo, e, na verdade, isso prova que a nuvem é capaz de lidar com esses cálculos”

Os snapshots dos cálculos de Iwao, que foram salvos em discos externos no Google Cloud, agora também estão disponíveis publicamente, o que significa que os entusiastas podem copiar esses cálculos e usá-los em outro lugar. Quanto a Iwao, significa que ela pode relaxar um pouco mais.

“Eu estava confiante na infra-estrutura, mas eu estava nervoso para a coisa toda”

“Mas é como quando você faz um teste de matemática, não importa o quão confiante você esteja, você se sente melhor quando obtém seus resultados.”

E assim, a comunidade matemática, de TI e de várias outras áreas, agradecem profundamente a Iwao. Com isso ela conseguiu dar uma base gigantesca para melhorar ainda mais as nossas tecnologias. Você conseguiria?

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