经过 32 年的寻找,数学家们找到了第九个戴德金数

经过三十年的寻找,在超级计算机的帮助下,数学家们终于发现了一个特殊整数的新例子,称为戴德金数.

如果您要更新自己的记录,则只有第九个,即 D(9),它被计算为 286 386 577 668 298 411 128 469 151 667 598 498 812 366。这个 42 位怪物遵循 1991 年发现的 23 位数字 D(8)。

对于非数学家来说,掌握戴德金数的概念是很困难的,更不用说计算出来了。事实上,所涉及的计算是如此复杂,涉及如此庞大的数字,以至于不确定D(9)是否会被发现。

“32年来,D(9)的计算一直是一个公开的挑战,是否有可能计算出这个数字是值得怀疑的。来自德国帕德博恩大学的计算机科学家 Lennart Van Hirtum 早在 6 月宣布这个数字时。

戴德金数的中心是布尔函数,或者一种从仅由两种状态组成的输入中选择输出的逻辑,例如 true 和 false,或者 0 和 1。

单调布尔函数是那些限制逻辑的函数,即在输入中将 0 换成 1 只会导致输出从 0 变为 1,而不是从 1 变为 0。

研究人员描述它使用红色和白色而不是 1 和 0,但想法是一样的。

构成尺寸 0、1、2 和 3 的 Dedekind 编号的切口表示。(帕德博恩大学)

“基本上,你可以把二维、三维和无限维的单调布尔函数想象成一个有n维立方体的游戏。范·赫图姆。

“你平衡一个角上的立方体,然后把剩下的每个角都涂成白色或红色。”

“只有一条规则:你永远不能把一个白色的角落放在一个红色的角落之上。这就形成了一种垂直的红白交叉点。游戏的目的是计算有多少种不同的切割。

前几个非常简单。数学家将 D(1) 算作 2,然后是 3、6、20、168 ......

早在 1991 年,它就花了Cray-2 超级计算机(当时最强大的超级计算机之一)和数学家 Doug Wiedemann 花了 200 个小时来计算 D(8)。

D(9)的长度几乎是D(8)的两倍,并且需要一种特殊的超级计算机:它使用称为现场可编程门阵列(FPGA)的专用单元,可以并行处理多个计算。这导致该团队在帕德博恩大学使用了 Noctua 2 超级计算机。

“用FPGA解决困难的组合问题是一个很有前途的应用领域,Noctua 2是全球为数不多的可以进行实验的超级计算机之一。计算机科学家克里斯蒂安·普莱塞尔(Christian Plessl),帕德博恩并行计算中心(PC2)的负责人,该中心保存着Noctua 2。

需要进一步的优化才能让 Noctua 2 发挥作用。利用公式中的对称性来提高过程的效率,研究人员给了超级计算机一个巨大的总和来计算,这个总和涉及5.5 * 10 ^ 18项(地球上的沙粒数量估计为7.5 * 10 ^ 18,用于比较)。

五个月后,Noctua 2 给出了答案,我们现在有了 D(9)。研究人员暂时没有提到D(10),但我们可以想象,可能需要32年才能找到它。

该论文于9月在布尔函数及其应用国际研讨会(BFA)在挪威。

本文的早期版本于 2023 年 6 月首次发布。

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