目前圆周率已经达到10万亿位了,为何超级电脑还在不停地计算圆周率?计算圆周率有什么用处?

罗上林


我到现在还不知道圆周率是怎么算的,周长和直径是怎么确定就量准了,误差就没有吗?算到后面那么多位那要求多高的测量精度,用电脑也不行吧,电脑的圆都是拿我们算出来的圆周率值画的,所以是怎么往后算那么多位的,怎么解决误差问题?


垂天之云


对于我们日常生活应用来说,π=3.14就够用了,这就是小学毕业的要求。

如果是工程上用,π=3.1415927也足够用了,也就是计算器的精度。

那么如果继续计算圆周率,到100位、1万位,其实已经不是实用价值,而是数学研究价值了。

1,信念,验证无限不循环

π肯定是无限不循环的,不需要验证了。但是,作为数学的信念,我们就想验证一下。这种信念不仅仅在数学家中有,在其他学科领域、行业领域也有。

2,研究和验证各种π的计算方法

我们学校里只讲了祖冲之的割圆术,其实求π的方法很多,因为很多数学公式里都有π,反过来就是π的计算方法。研究不同的方法,也验证各种方法。有时,在π的圈子里还有比赛和竞争,追求哪个方法能更快速计算π,或者更简单计算π。

3,跑分,考验计算机的能力

π的计算,是一个纯算术的任务,用这个任务可以比较各家公司的超级计算机产品的能力。就像鲁大师跑分。

实际上,计算机计算π还是有点技巧的,毕竟计算机内部的位数是有限的,要计算一个有效数字上万位的实数,已经需要专门做数据的安排了,甚至计算机内存都不够。于是,这里涉及到很多计算机能力了。

4,附带的小应用,如果一个文件加密的密钥是π呢?

告诉你:“密钥是π的小数点后12846位至12945位。”这种加密方法是有人用过的。


海螺008


π是无理数,这意味着它是一个实数,不能用一个简单的分数来表示。当我们刚开始学习π时,老师会告诉我们π的近似值是3.14或3.14159。虽然π没有确切的值,但许多数学家和数学迷都想要把这个数值算的更精确,这是一种兴趣。



之前谷歌的一名员工计算π值达到了31万亿位,打破了2016年的记录22万亿位,这是怎么计算的呢?这个员工使用了谷歌的云计算服务,花费了121天,利用了170TB的数据才完成。

除了兴趣,还有一些公司非常喜欢计算π值,因为计算π值成为了测试超级计算机能力的一种方法,随着计算的进行,计算机很难在硬件程序中断或故障中生存下来。其实这么多π值是没有用的,这几万亿位π值早已超过了人类所需的位数。



在基本数学中,经常用π来求圆的面积和周长,π在建筑和建筑、量子物理、通信、音乐理论、医疗程序、航空旅行和太空飞行等大多数计算中都会用到。美国宇航局经常使用π来计算航天器的轨迹,举一个例子,卡西尼号飞船用来完成土星卫星土卫六飞行的机动飞行时都会用到π值,但是也只需要13位左右。而美国宇航局的精密计算也只需要16位π值……计算宇宙也只需要40位。





所以现在计算π值是为了其他方面,和计算已经无关了。


宇宙与科学


题主说的数据有点早,现在的电子计算机已经把圆周率计算到1000万亿位以上了。

圆周率是个无限不循环的数,很多人认为圆周率可能是个正规数。

什么是正规数?

正规数通俗来讲:就是小数点后每一位出现特指数字的几率是相等的。

这就意味着着只要样本足够大,那么所有的信息都可以包含在圆周率内。

现在的电子计算机运算能力有限,如果出现量子计算机。那么圆周率可能被计算到万亿亿亿...位。


如果我们把圆周率内的十进制数字转化成二进制。那么二进制就可以表达任出人类认知事物的任何知识和思想。

比如安卓底层代码,大英百科全书,各种小说都有二进制代码。只要把圆周率无限计算。总会找出一连串数字对应的二进制代码刚好是安卓系统的代码,刚好是Windows系统的代码,甚至是人的基因遗传图谱。

不信可以说一下,随便说出一个八位数,几乎都能在圆周率小数点后十亿位找到。

你现在的大脑不管在思考什么事物,总会被语言描述出来,而这些语言都可以转化成二进制,再转化成十进制。而这些十进制数学串都可以在圆周率内找到。也就是说你现在的所思所想都按照某种法则早已刻录在圆周率内了!是不是细思极恐?


比如我今天答题的时间是公元2019年1月17日,对应的十进制数字是20190117。

那么我现在找一下20190117在圆周率小数点后的多少位后开始出现。

于是我打开了一个专门统计圆周率的网站,输入数字,于是发现

20190117这八位数出现在圆周率后的第57444571位,也就是千万位后,还没有达到亿位。

你也可以顺便输入你的身份证号码,网站密码什么的,都会出现在圆周率上。



我甚至认为整个宇宙的所有信息都有可能被在圆周率内蕴藏着,比如某个星系内的物质构成信息,黑洞的质量等等信息。

现在的计算机能力还是不够,如果量子计算机出现了,圆周率的位数又会被指数爆炸式挖掘出来。


科学认识论


圆周率在数学上早已被证明是一个无理数,这意味着它的小数点后有无数位不循环的数。目前为止,通过计算机算出的圆周率小数点位数早已超过10万亿位。根据维基百科给出的数据,Peter Trueb在2016年创下了世界纪录,他用计算机耗费105天的时间把圆周率的小数位算到22.4万亿位。

显然,圆周率的小数位取得越多,计算结果也就越精确。虽然圆周率的小数位已经可以精确到很多位之后,但我们通常使用的也就两位,此时计算圆周长的误差大约为0.05%,这已经满足一般精度。如果取五位,误差将会降到0.000084%。

NASA科学家表示,即便在精度要求极高的航天领域,他们也只会用到圆周率小数点后的15至16个位。在理论物理学中,与圆周率有关的基本常数计算也只会用到前32位。如果用40位来计算可观测宇宙的尺寸,它的误差将会小于氢原子半径。因此,把圆周率的小数位计算到万亿位对于实际应用已经没有意义,几十位的精度已经完全足够人们使用。

至于为什么超级计算机经常被用来计算圆周率,主要的原因就是为了测试计算机的计算性能。在越短的时间之内计算出的小数点位数越多,表明计算机的计算性能越强。当然,这还与圆周率的算法有关,收敛越快的算法(都是无穷级数)计算圆周率也就越高效。

另外,还有人类记忆圆周率的比赛,目前的世界纪录已经超过7万位。


火星一号


圆周率的计算机时是很有意义的。 其一,目前各国的很多超级计算机都是通过运算圆周率来检测他的运力。大家都知道圆周率是一个永不重复的小数。他的存在跟我们的生活有很多微妙的联系。打个比方说我们的身份证号码,每一期的六合彩号码。银行卡密码。这些数字的排列都可以在圆周率里面找到。圆周率的计算方法是把一个圆分割成无限个三角形来计算它的周长。这样的计算方法是让他无限的接近圆周长。到现在为止。圆周率还没有算尽,就证明人类还无法计算出一个真正圆的周长。其实这是一个很矛盾的问题。一个圆是有他真正的周长的。但目前为止,人类还无法计算出一个圆的真正周长。

试想一下。如果人类有一天能真正的算出圆周率。而这个圆周率是可以算尽的话。而这些又颠覆了人类的认知。我门所有的认知都可能会被颠覆。包括我们的电脑,阳光宇宙都会颠覆所有的认识。以我们现在的认知。光是直线运动的。宇宙是有边的,既然宇宙有边为什么圆周率他算不尽,如果圆周率算尽了,那反倒又证明了没有真正的直线存在。光也不是循直线运动的。所有的这些本来就是一个互相矛盾的问题。这也是到目前为止,科学家要尽其所有的去计算圆周率的意义所在。


何以解忧唯有暴富168


圆周率π,是任意一个圆周长和直径的比值,这个数约等于3.14,这是我们小学就开始接触的一个无理数,它的最大特点就是无限不循环,没有任何规律可言。

可就是这样一个数,却掀起了人类对它的计算狂潮,超级计算机已经将它算到10万亿位了,许多人也把背诵圆周率当成是一种特长,但既然已经知道它是无限不循环,计算圆周率有什么意义呢?

计算机领域的应用

圆周率π在计算机领域是一把标尺,用于检验计算机性能。如果面前有两台计算机A和B,想要知道哪台配置更优越,可以用这两台计算机来运算π,利用相同的计算公式,谁的运算速度更快,算出π的位数更多,谁的性能就更好。

如果计算π的过程中出现了错误,那说明计算机的软硬件设备存在故障,需要重新调整。最经典的案例就是1986年,利用圆周率运算检测出了CR-AR2型号的电子计算机硬件的BUG;英特尔当年在发布奔腾系列的处理器时,也利用运算圆周率找到了设计上的BUG。

前几天我们看到的黑洞照片,是用了整整2年时间进行数据处理才得到的,超级计算机起到了至关重要的作用,也间接说明了π能够促进科学技术进步。

数学领域的应用

在中国古代,圆周率π是运用割圆法计算的,将一个圆内接正多边形,一直分割无限逼近圆形,而现在π的计算主要是以无穷级数为主,这其中就涉及到了计算圆周率的许多不同公式。

斯托默计算圆周率的公式

高斯计算圆周率的公式

利用同一台IBM计算机将圆周率π运算到小数点后的1万位,斯托默的公式用了8小时43分钟,而高斯的公式用了8小时零1分钟,显然是高斯的公式更高效简便。圆周率π在数学上的用途是可以检验公式的优缺点,许多含有π的公式都可以用这种方法来检测,促进数学发展。

密码学领域的应用

为了防止信息被泄露和篡改,通常会对重要信息进行加密,密码学就孕育而生了。密码学中利用数字加密是最常见的,但加密的数字从何而来?如果从已有的特殊数字或书籍页码等方面找寻数字,很容易被破译,最优的方法是找到一个完全随机的数字,如果利用计算机生成,这个数字一定不是完全随机的,因为程序可以被破解,这时圆周率就派上用场了,它能够生成真正完全的随机数。

统计π小数点后1000位的数字中,0到9各自出现的频率,可以发现0到9出现的概率都非常接近10%;如果统计2位数字,00到99之间各个数字出现的概率,能够发现只要小数点后的位数足够多,概率都非常接近;π的小数点后1万位中,前位大于后位共计4515次,后位大于前位共计4545次,π在震荡方向上是满足随机性的,各个位数都具有随机性,这就是π的小数位产生随机数的原理。

锻炼记忆力

人脑由上百亿个神经元组成的,人脑的容量比美国国会图书馆要高50倍,比一台普通计算机的存储量更大,记忆力也被证实与学习能力有密不可分的关系,但普通人都没有开发自己的记忆空间。记忆和背诵圆周率并不是死记硬背,而是通过更好的方法来训练自己的记忆能力,能够背诵1000位甚至更多位圆周率的人,靠的肯定是独特的记忆方法和不断的训练。

中国的茅以升和华罗庚都背诵过圆周率,π也是锻炼脑力的一种工具。


科学薛定谔的猫


网上传言的圆周率己经被电子机算机算到了几万亿位,十万亿位,乃至二十多万亿位,这并不是权威机构或官方所公布,并不可信,实际上没有算到那么多位,圆周率是个无限不循环的无理数,没有一个统一计算公式,每加算一位,需要人工编程才能完成。试想,二十多万亿位,人工编程一天哪怕完成一亿次(实际上根本就不可能能),也要二十多万天,二十多万天,少说也要六百多年!!!!!

有些东西,只要那么一个或几个人造谣,就可发展成全网络与全世界的谣言,因为现在不比过去,网络遍布世界各地,只要人的手指在网上随便点几下,一下子全世界都知道了,很多假东西也成了真理。

反正,很多言论只要不是对人类社会造成大的危害,将事情吹上天,哪怕说圆周率已经算到了亿亿位,也没有谁去探个真假,或去为此事打场官司!😄😄正如有的人说宇宙大爆炸时,温度高达十后面一百个零的温度,这个数大得难以去读了,这有可能吗?什么概念?!人类从来没有捉到过一只鬼,就说鬼比山还高大!

有些东西,只要深入思考一下,就会知道其结论并不成立。但是,很多东西又比较深奥,例如现在的这个圆周率,甚至是深入思考也难确定其事,这就给假像造就了良好条件,导致很多人相信真的已经算到了二十余万亿位。

新年快乐!



用户创维


关于用来验证无限不循环和机器性能等,前面的几位已经谈过了,不再赘述。

其实,圆周率的精确是有现实意义的。在这里我想谈谈混沌系统。

庞加莱对“三体”问题的回答

1900年,法国数学家兼物理学家庞加菜对自从牛顿时代就困扰数学家的所谓“三体问题”或"n体问题”做出了一项重大贡献。牛顿定律应用于行星运动时是完全确定的,故此也就意味着,如果你知道行星的初始位置和速度,那么你就可以准确地确定它们在未来(或过去)的位置和速度。问题是,初始测量,不管测量得多么谨慎,始终达不到无限的精确,总是有微小的误差。起初人们并不觉得困扰,因为他们认为,只要减小初始测量的误差,就能减小预测客案的误差。

庞加菜发现,简单的天文系统确实存在这样的规律,即减小初始不确定性总能减少最终预测的不确定性,可一旦天文系统内包含了3个或了个以存在相互作用的轨道星体,情况就不是这样了。事实上情况恰恰相反!他发现,即使初始测量上只有极微小的差异,随着时间的推移,也会扩展变大,产生一个非常不同的结果,远大于数学计算预期的比例。

此类系统(现在称为混沌系统)对初始条件的极端敏感性叫做“动态不稳定性”或“混沌”,长期数学预测的准确性和随机预测的准确性相当。这也就是说,混沌系统的问题在于,用物理规律进行精确的长期预测,在理论上安慰.就是不可能实现的。

因此,更为精准的圆周率可能对于一些复杂的计算有着重大意义,而并非只是人类的爱好。而在这个超级计算机大量存在、巨量计算已经不是问题的今天,利用更加精确的计算无疑对大范围、大尺度时间和空间问题的预测有积极作用。





ChemWhat


对于这个问题,我建议大家可以看一部我本人特别喜欢的科幻作品《2.013》。

这部作品讲的是距离地球非常遥远的一个星系,哪里的勾股数是a²+b²=2.013c²,(2.013和π一样是一个无限不循环的数)很奇怪吧,在我们地球人看来a²+b²=c²是一个直角三角形最为准确的三边之间的关系,从古至今历经多少人的验证,证明这已经是一个真理了,但是在那个距离地球遥远的星系上,直角三角形三边之间的关系不在遵循这一规律了,他们的直角三角形三边之间的关系就如同地球的圆的半径和周长的关系一样,从古至今从来没有人能去质疑他。

在这个遥远星系上的人们,他们运算学习通过a²+b²=2.013c²勾股定理来作为一项基础的数学定理来运用他,千百万年过去了,这颗星系上的人们科学技术越来越发达,他们驾驶着自己的飞船越飞越远,飞出了他们生存的星系甚至他们的星系存在的星云,但是他们随着越飞越远后发现,他们的飞船出现故障的概率越来越高,他们一遍一遍思考并寻找着为什么?

终于他们发现了,当他们飞出了他们所在的星云之后,他们所信赖的基础数学真理,a²+b²=2.013c²竟然是错的,他们的“π”,竟然是因为他们所在的庞大的星云内部有一个巨大的曲率扭曲的黑洞,黑洞所散发出的力量,扭曲了他周围遥远的空间,所以当他们飞出他们的星系后“π”就不复存在了,确实,他们也测质疑过,数学应该是美妙的有规律的,为什么会有一个“π”来影响数学的美感,领数学变得复杂繁琐没有规律。



是的,我觉得也许在我们人类所无法观测到的地方,有一个巨大的宇宙天体,他强大到可以轻微的扭曲干扰遥远的空间,让身处地球的我们没有办法轻易的测量出圆的周长与半径的关系,让他们之间出现了一个复杂的数“π”,让简单的空间关系变得复杂。

这个猜想没有人能证明对也说不了错,但是我真的觉得,得到一个圆准确的周长就这么难吗?就像“π”一样,永远的不可能到尽头吗?


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