——習(xí)近平總書記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求
——中國(guó)科學(xué)院辦院方針
語(yǔ)音播報(bào)
目前最大的素?cái)?shù)找到啦:277232917-1。它也是人類發(fā)現(xiàn)的第50個(gè)梅森素?cái)?shù)。這是1月初互聯(lián)網(wǎng)梅森素?cái)?shù)大搜索(GIMPS)項(xiàng)目宣布的。
網(wǎng)購(gòu)刷卡,先準(zhǔn)備兩個(gè)大素?cái)?shù)
“大素?cái)?shù)的應(yīng)用,主要是網(wǎng)絡(luò)密碼?!敝锌圃簲?shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)院研究員賈朝華說(shuō),上網(wǎng)都要用大素?cái)?shù)為基礎(chǔ)的RSA等密碼算法。
RSA利用素?cái)?shù),創(chuàng)建“內(nèi)外有別的密碼本”。好比你發(fā)電報(bào),用電報(bào)局的公開密碼本A,翻譯內(nèi)容并發(fā)送,接受者則用私有的B密碼本解密。B與A對(duì)應(yīng),但知道A卻推不出B。
賈朝華說(shuō),密碼本“不對(duì)稱性”的根源是:乘法簡(jiǎn)單,因式分解費(fèi)勁,因式分解一個(gè)大數(shù),尤其難。上千個(gè)二進(jìn)制位數(shù)的RSA密碼,沒(méi)法用計(jì)算蠻力破解?!罢业酱笏?cái)?shù),就可用于RSA密碼?!辟Z朝華說(shuō)。
下次網(wǎng)購(gòu)支付時(shí),記得感謝藏在密碼里拆解不開的素?cái)?shù)。
另外,大素?cái)?shù)還被用來(lái)考驗(yàn)計(jì)算機(jī)。intel檢驗(yàn)芯片就使用GIMPS的程序;SKYLAKE芯片曾由此發(fā)現(xiàn)BUG。
難解的數(shù)字之謎
梅森素?cái)?shù)得名于一位十七世紀(jì)的法國(guó)數(shù)學(xué)家,即可寫作2n-1的素?cái)?shù)。比如7=8-1,31=32-1。大數(shù)學(xué)家歐拉雙目失明,還心算出231-1是一個(gè)素?cái)?shù)。
梅森曾猜測(cè)n是素?cái)?shù)的話,2n-1也是素?cái)?shù),他猜錯(cuò)了。我們?nèi)圆恢飞財(cái)?shù)的分布規(guī)律,數(shù)量有限還是無(wú)限。
找最大素?cái)?shù),等于找最大的梅森素?cái)?shù)。相對(duì)普通數(shù)字,驗(yàn)證2n-1是不是素?cái)?shù),有簡(jiǎn)化的辦法。圖靈就設(shè)想用計(jì)算機(jī)找素?cái)?shù)。1952年,美國(guó)人第一次用計(jì)算機(jī)找梅森素?cái)?shù),幾小時(shí)就找到5個(gè)。
1990年代出現(xiàn)分布式計(jì)算的GIMPS項(xiàng)目,鼓勵(lì)網(wǎng)絡(luò)用戶貢獻(xiàn)計(jì)算力。1952年至今,計(jì)算機(jī)共找到38個(gè)梅森素?cái)?shù),16個(gè)歸功于GIMPS。
第50個(gè)梅森素?cái)?shù),由美國(guó)51歲的電氣工程師帕克首次驗(yàn)證。他業(yè)余替社區(qū)維護(hù)電腦,并用社區(qū)電腦計(jì)算素?cái)?shù)。帕克成功的前提,是GIMPS上全世界愛好者的試錯(cuò)。
漫天遍野是素?cái)?shù)
賈朝華說(shuō),素?cái)?shù)概念人人理解,所以公眾關(guān)注,從陳景潤(rùn)到張益唐,大家也更熟悉數(shù)論學(xué)者。數(shù)學(xué)史上,數(shù)論一直是核心領(lǐng)域。如今有代數(shù)數(shù)論、解析數(shù)論、計(jì)算數(shù)論……隔行如隔山,即使是數(shù)論大同行,往往也看不懂彼此的進(jìn)展。
素?cái)?shù)抽象也具體。打開汽車變速箱,就能看到素?cái)?shù)?;ハ嘁Ш系拇笮↓X輪,齒數(shù)被設(shè)計(jì)成互質(zhì)的,多樣化咬合齒的搭配,避免磨損。生物的生命周期也往往是素?cái)?shù),這樣與天敵重合的概率最小。
素?cái)?shù),正因難以捉摸,豐富了整個(gè)世界。
(原載于《科技日?qǐng)?bào)》 2018-01-10 03版)
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