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世界記録を破る“パイ”の作り方

※この投稿は米国時間 2019 年 3 月 14 日に Google Cloud blog に投稿されたものの抄訳です。

毎日、円周率「π(パイ)」のことを意識しているという人は、それほどいないでしょう。でも、実は通り過ぎる車のタイヤや、時計といった日常の至るところに、円周率が存在しています。円周率は円周と直径の比で、無理数と呼ばれています。便宜上、普段の計算には 3.14 を利用していますが、実際には何桁計算しても終わりがありません。そのため、数学や科学の専門家は、スーパーコンピューターのテストとして、常により多くの桁数の円周率を計算すべく挑戦を続けています。(もちろん、健全なライバル意識も少しありそうですね)

3 月 14 日、円周率の日を記念し、Google の岩尾エマはるかが、円周率の計算で世界記録を塗り替える 31,415,926,535,897 桁を達成したことをお知らせします。この世界記録の達成に、彼女はクラウドコンピューティングを活用しました。クラウドを利用した 31 兆桁超の円周率の計算に成功した例は、これが初めてです。

それでは、アイデアから、ギネス世界記録を達成したパイが焼き上がるまでのレシピを本人の言葉でご紹介します。

ステップ 1: インスピレーションを探す

私は 12 歳の時に円周率に夢中になりました。円周率はとてもシンプルに見えます。 3.14 から始まる数字です。私が子どもだった時、自分のパソコンで円周率を計算するためのプログラムをダウンロードしました。当時、世界記録を持っていたのは金田康正氏と高橋大介氏で、日本人でした。日本で育った自分にとって、彼らはとても身近に感じられました。

その後、大学生の時に師事した先生の一人が高橋大介教授で、当時スーパーコンピューターを使って計算した、最も正確な円周率の記録保持者でした。高橋先生にこの計画を始めることを伝えたところ、いくつかのアドバイスと、技術的な戦略を与えてくれました。

ステップ 2: 材料を混ぜる

円周率の計算に、y-cruncher というアプリケーションを 25 台の Google Cloud 仮想マシンで実行しました。円周率の計算で最も難しいのは、非常に多くのストレージとメモリが必要な点です。私の計算は 170 テラバイトのデータを必要としました。これはアメリカ議会図書館の印刷物コレクション全体が持つデータ量に匹敵する大きさです。

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ステップ 3: 4 か月焼く

仮想マシンを使った計算は完了までに 121 日かかりました。この間、Google Cloud のインフラストラクチャの上で、サーバーは動き続けました。もし何か障害やサービス中断が発生していたら、計算自体が狂っていたかもしれません。最終結果を確認した時には、結果が正しいことがわかってとても安心しました。その後で、少しずつ、これがチームにとって大きな意味を持つことが分かって来ました。

ステップ 4: 成果を一切れシェアする

Google では、私は Cloud  デベロッパー アドボケイトとして、ハイパフォーマンス コンピューティングとプログラミング言語コミュニティに注力しています。開発者と直接対話し、クラウドをより活用するお手伝いをしたり、製品についての情報を共有したりする仕事をしています。

そこで、今回の円周率の計算結果の全数字を、ディスクのスナップショットとして、Google Cloud で公開しました。誰でもこのスナップショットをコピーして、1 時間以内に計算結果をクラウド上で使うことができます。クラウドが無かったとしたら、この巨大なデータセットを手に入れるためには物理的なハードディスクを郵送する必要があったでしょう。

私が子どものときは、スーパーコンピューターを使うことができませんでした。でも、今日では、例え私が Google で働いていなかったとしても、様々な奨学制度や支援制度を使ってコンピューターを使うことができます。世の中には、たくさんの解かれるべき数学の問題が存在します。クラウド技術がこれらの解決にどう役に立つのかが、少しずつわかり始めてきました。今後、様々なブレークスルーが生まれてくるだろうと思います。

私にとって、身近に感じることができる日本人の世界記録保持者がいたことは、とても幸運なことでした。この円周率の記録を持つ、コンピュータサイエンスにおける数人の女性の仲間入りができたことが本当に嬉しいです。この分野で働こうと思う人たちに、可能性を示すことができたらと考えています。

どのように Google Compute Engine を使って円周率を計算したかについての技術的な詳細は、Google Cloud Platform のブログを参照してください。

この新記録を、チームと一緒に大好きなアップルパイ(甘すぎないのが好きなんだそうです)でお祝いするそうです。

編注 : 3 月 14 日は円周率の日 (3.14) です。Google ではこの日に世界記録を塗り替えた成功をお祝いします : Google のチームがギネス世界記録TMの「最も正確な円周率」を塗り替えました。