Khai thác GPU NVIDIA, một nhà nghiên cứu tìm ra số nguyên tố dài nhất thế giới có 41 triệu chữ số

Thế giới toán học vừa chứng kiến một khoảnh khắc lịch sử khi một con số nguyên tố mới – lớn nhất từng được biết đến – vừa được phát hiện. Và điều thú vị là người tìm ra nó không phải là một nhà toán học chuyên nghiệp, mà là một cựu nhân viên của hãng công nghệ NVIDIA.

Cho đến nay số nguyên tố lớn nhất được biết đến là 2 82.589.933 -1, một số có độ dài 16 triệu chữ số. Thế nhưng giờ đây kỷ lục này đã bị phá vỡ với phát hiện mới của Luke Durant, khi số nguyên tố mới được cựu kỹ sư NVIDIA này tìm ra có độ dài lên tới 41 triệu chữ số. Nó được tính bằng công thức 2 136.279.841 -1 (số 2 được lũy thừa lên 136.279.841 lần sau đó trừ đi 1 sẽ được số nguyên tố này).

Để dễ nhớ, số nguyên tố mới phát hiện được đặt tên là M136279841, thay cho cách gọi theo công thức toán học như trên. Đây là số nguyên tố Mersenne thứ 52 được phát hiện – các số đặc biệt chỉ chia hết cho 1 và chính nó do tu sĩ Marin Mersenne phát hiện lần đầu vào những năm 1600. Các số đầu tiên của những số này ví dụ như 2, 3, 5, 7, 11, 17 … và cho đến hiện tại là M136279841.

Số nguyên tố này dài đến mức mất gần 1 phút, đoạn video này mới hiển thị hết được 41 triệu chữ số bên trong nó

Điều làm cho khám phá này đặc biệt thú vị là đây là lần đầu tiên GIMPS tận dụng được sức mạnh của các GPU trong trung tâm dữ liệu. Theo trang web GIMPS, Mihai Preda là người đầu tiên khai thác sức mạnh GPU vào năm 2017, khi ông viết chương trình GpuOwl để kiểm tra các số Mersenne, và đã chia sẻ phần mềm này cho tất cả thành viên GIMPS sử dụng.

Khi Durant gia nhập GIMPS vào năm 2023, họ đã xây dựng cơ sở hạ tầng cần thiết để triển khai phần mềm của Preda trên nhiều máy chủ GPU có sẵn trên điện toán đám mây.

Sau một năm thử nghiệm, nỗ lực của Luke cuối cùng cũng đã được đền đáp khi một GPU A100 ở Dublin, Ireland đã cho ra kết quả M136279841 vào ngày 11 tháng 10 năm ngoái. Kết quả này sau đó được một GPU Nvidia H100 ở San Antonio, Texas xác nhận tính nguyên tố thông qua phép kiểm tra Lucas-Lehmer.

Trước Durant, một nhà nghiên cứu khác tại Florida có tên Patrick Laroche đã tìm ra số nguyên tố số 51 khi chạy phần mềm miễn phí của GIMPS trên bộ xử lý Intel Core i5-4590T của mình trong 12 ngày liên tục.

Việc tìm ra số nguyên tố khổng lồ này đã mang lại cho Durant phần thưởng 3.000 USD từ GIMPS. Tuy nhiên phần thưởng có thể lên đến 150.000 USD và 250.000 USD dành cho người đầu tiên tìm ra các số nguyên tố có độ dài lên tới hơn 100 triệu chữ số và 1 tỷ chữ số.

Trên thực tế, việc tìm ra được con số M136279841 này sẽ không làm thay đổi nhiều cuộc sống của bạn. Cho đến hiện tại, hầu như không có mấy ứng dụng trong thực tế cần đến các số nguyên tố khổng lồ này.

Nhưng khám phá này đang cho thấy tiềm năng của các trung tâm dữ liệu dùng GPU vượt xa ứng dụng trong các lĩnh vực AI hiện nay. Chúng có thể được sử dụng để mô phỏng với số lượng điểm dữ liệu khổng lồ, mật mã học và nhiều ứng dụng khác. Hơn nữa, với thế hệ GPU tiếp theo dự kiến sẽ còn mạnh mẽ hơn nữa, các khám phá mới có thể sẽ còn vượt xa hơn việc phát hiện ra các số nguyên tố mới.