一位普通的教堂執事發現史上最大梅森素數

2020-11-23 騰訊網

喬恩•佩斯

這臺計算機上運行的後臺軟體發現了這個梅森素數,這是史上發現的第50個,也是最大的梅森素數。

下面我們解釋一下什麼是素數什麼是梅森素數

素數,也叫質數,指只能被1和自身整除且大於1的自然數,如2,3,5,7,11,13,17,19,23,29,……。梅森素數是指滿足2n-1形式的素數,其中n為正整數。例如3是梅森素數,因為3=22-1,緊隨3之後的梅森素數是7=23-1,再之後是31=25-1。法國神學家、數學家馬蘭•梅森(Marin Mersenne)在17世紀初寫出了他認為n

為了招募更多志願者尋找梅森素數,1996年計算機科學家喬治•沃特曼(George Woltman)發起網際網路梅森素數大搜索(GIMPS)分布式計算項目,志願者計算機上安裝專門用來尋找梅森質數的免費軟體來參與這個項目。當計算機完全空閒時,CPU就開始運行,尋找梅森素數。

孟菲斯市教堂這臺計算機參與了這個項目,做出了這個發現。這臺計算機的主人是喬恩•佩斯(Jon Pace),他是教堂執事(註:基督教、天主教神職之一),同時是聯邦快遞財務經理,是一名數學愛好者,他參與尋找梅森素數已經14年了。

51歲的佩斯在電話採訪中說:「參與尋找梅森素數的計算機有數萬臺,平均來說,一年也不見得找到一個,我的計算機能發現一個梅森素數的概率微乎其微。」

佩斯稱,他14年前成為GIMPS志願者,立志要找到第一個1 000萬位以上的梅森素數,並贏取10萬美元獎金。可惜,第一個1 000萬位以上的梅森素數在2008年被加州大學洛杉磯分校的一臺計算機發現。

時間一年年過去,又有多個梅森素數依次被發現,受此激勵,佩斯的計算機一直在後臺運行著梅森素數尋找軟體。佩斯尋找梅森素數,先是用家裡的計算機,後用日耳曼敦基督教堂(Germantown Church of Christ)的計算機,他在這座教堂任執事,並負責管理教堂的網絡。

佩斯擁有電氣工程的本科學位和工商管理學碩士(MBA),在一個街上都有牛奔跑的偏遠農村長大。佩斯稱,他對數學的熱情是他高中數學老師哈羅德•奈特(Harold Knight)激發的,奈特的課很有感召力,並以組建強大的數學團隊聞名。

「他會布置給我清晰明確的習題,這些題有且只有一個正確答案。」佩斯說,這很對他解題的喜好。

奈特老師在兩年前已經去世了,佩斯回憶恩師道:「他會給我出些難度很大的題目,如果我做不出,他會給我講解我哪裡出錯了,或是用了錯誤的方法,然後再做新的難題。」

佩斯是在12月26日做出的發現,不過他當時並沒有發覺。佩斯說,系統本該在你發現一個梅森素數的時候通知你,但是他卻沒有收到通知。GIMPS的發起者沃特曼給他發Email通知的他。

沃特曼在Email中說:「喬恩,祝賀你。軟體可能發現了一個新的梅森素數(99.999%),或是出了bug(.001%)。」

軟體自身可幫助發現問題。沃特曼稱,梅森素數軟體可用於測試計算機硬體是否有錯誤。較小的素數在加密方面非常重要,較大的素數目前為止主要還只能用作談資噱頭。

梅森素數發現者會被記錄下來,並獲得一筆數額不大的獎金,不過,如果是地位較特殊的數,獎金數額會比較大一些。比如前文提到的加州大學洛杉磯分校找到的梅森素數,它是第一個超1 000萬位的,獎金10萬美元。未來誰發現第一個超1億位的梅森素數,獎金15萬美元。佩斯發現的是一個普通的梅森素數,獲得3 000美元獎金。不過,這也是他一時成了媒體紅人,甚至遠在巴西的電視臺也來採訪了他。他的兒子和女兒本對梅森素數沒有什麼興趣,現在老爸出名,也很自豪地說給別人知道,做出這個學究式發現的正是自己的父親。

佩斯的22歲的兒子布萊恩(Bryan)正學習計算機工程,與父親一樣對數學感興趣,他說,父親的成功也激勵他在自己計算機上再次安裝了GIMPS程序。

佩斯的19歲的女兒凱薩琳(Katherine)對父親的發現也表達了自己的看法:「我對此很自豪,儘管這不是我取得的成就。最酷的事是,我看到父親展示的謙遜。他在第一時間就說,任何人都可以做出這個發現。」

佩斯稱自己會繼續尋找梅森素數,爭取發現第一個超1億位的梅森素數,拿下15萬美元的大獎,但是他說自己更自豪的是兩個很小的數字:「20,我在日耳曼敦做了20年的執事了」 「44,我已經捐了44加侖(註:約166升)血液和血小板。」

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