Gli Svizzeri raggiungono una precisione record nel calcolo del numero Pi

La Scuola universitaria professionale dei Grigioni ha calcolato il numero PI con una precisione di 62,8 bilioni di decimali dopo la virgola. Questo prestigioso nuovo record mondiale suscita scalpore. Lo scopo dei ricercatori era di testare il loro computer ad alte prestazioni a scopi di ricerca utili.

Un sabato mattino dello scorso mese di agosto il tentativo di raggiungere il record del mondo da parte della Scuola universitaria professionale dei Grigioni ha avuto successo. Il team del professore di informatica Heiko Rölke è riuscito a calcolare il Pi con 62,8 bilioni di decimali dopo la virgola. Gli Svizzeri hanno così battuto il vecchio record di Timothy Mullican, risalente al 2020, che aveva determinato 12,8 bilioni di decimali. Essi hanno inoltre effettuato questo calcolo tre volte più in fretta – in 108 giorni e nove ore – dell’Americano, che ha avuto bisogno di 303 giorni di calcolo per determinare 50 bilioni di decimali.

La risposta che il nuovo record Pi ha suscitato da allora è stata sorprendentemente eccezionale secondo il suo iniziatore Heiko Rölke. Era previsto un certo effetto pubblicitario, ha ammesso il responsabile del giovane Centro di analisi dei dati, di visualizzazione e di simulazione (DAViS-Zentrum) di Coira. Ma in seguito, non solo i media regionali, ma anche numerosi media internazionali – testate riconosciute, riviste specializzate, grandi catene TV – hanno parlato di questo record del mondo grigionese. «L’episodio più divertente è stata un’emissione in diretta per una radio sudafricana, racconta il ricercatore, dove abbiamo parlato un po’ del Pi.».

Il fascino dei numeri
Pi greco, il numero che prende il nome dalla sedicesima lettera π dell'alfabeto greco, è probabilmente familiare alla maggior parte di noi, ricordandoci i giorni di scuola. Forse sappiamo vagamente che sta per il rapporto tra la circonferenza di un cerchio e il suo diametro. Pi serve a calcolare l’area di un cerchio, che sia immenso o minuscolo. Forse ci si ricorda anche delle sue prime cifre: 3,1415. Non sono altro che un'inezia, perché il pi greco è ciò che i matematici chiamano un numero trascendente. E cioè: Pi consiste in un’infinita sequenza di cifre decimali dopo la virgola.

Ora questi decimali non si ripetono, rivela Heiko Rölke, e ciascuno di essi dev’essere calcolato: «È soprattutto questo che affascina». Non sorprende dunque che le grandi menti cerchino di definire Pi da ben 3600 anni: gli antichi Egizi, i matematici greci Archimede e Tolomeo, il cinese Liu Hui, il persiano Al-Kachi o ancora il tedesco Leibniz. Alcuni matematici e fisici hanno trascorso la loro vita a calcolare uno o due centinaia di decimali di Pi, afferma il ricercatore. L’invenzione del computer ha considerevolmente ampliato le possibilità. Alla fine degli anni ’40, un computer a tubo ha calcolato per la prima volta oltre 2’000 decimali dopo la virgola.

Quando la strada è la meta
Alla fine degli anni ottanta, sono i fratelli Chudnovsky, degli Ucraini, a mettere a punto l’algoritmo utilizzato dalla SUP dei Grigioni per il calcolo del Pi. Il computer ad alte prestazioni è riuscito a definire 62’831’853’071’796 decimali dopo la virgola. Se si voleva stampare questo numero extralungo ci sarebbe stato bisogno di 17,5 miliardi di pagine A4 recto verso. La dimensione è innegabilmente imponente, e i ricercatori grigionesi si sono avvicinati al fenomeno del Pi greco più di chiunque altro prima di loro. Ma che senso ha conoscere così tante cifre del numero del cerchio? «Non c'è nessun vantaggio pratico», ammette allegramente Heiko Rölke. Per le normali applicazioni terrestri, basterebbero pochi decimali, ma per il calcolo astronomico delle orbite, ne servono molti di più, «ma certamente non bilioni».

Tuttavia, i grigionesi non sono mai stati interessati a lavorare con Pi. Per loro, l'obiettivo era piuttosto la via verso la voluminosa sequenza di cifre. Secondo Rölke, per determinare ciò, oltre al supercomputer recentemente acquisito, è necessaria anche l'esperienza per configurare correttamente il computer ed eseguire tale calcolo senza problemi per settimane. Gli scienziati dei dati hanno testato le prestazioni della loro infrastruttura con il tentativo di record mondiale. E hanno ampliato le loro conoscenze.

Adatto per la ricerca ad alta intensità di dati
«Siamo stati in grado di sviluppare il nostro know-how durante la preparazione e abbiamo ottimizzato i nostri processi», afferma Rölke. Allo stesso tempo, sono state individuate debolezze, come capacità di riserva insufficienti. Perché per calcolare Pi in modo così esteso e per registrare i risultati intermedi, erano necessarie enormi quantità di spazio di archiviazione. I ricercatori hanno dovuto memorizzare ripetutamente i dati su dischi rigidi esterni disponibili in commercio. Con l'intera campagna Pi, i grigionesi si stanno attivando per progetti ad alta intensità di dati e computer, che stanno portando avanti con partner nel settore della ricerca e sviluppo.

In collaborazione con l’Istituto svizzero di ricerca sulle allergie e l’asma, pure situato nei Grigioni, essi effettuano ad esempio ricerche sulle allergie dei bambini, a proposito delle quali Heiko Rölke evidenzia che si sa ancora troppo poco. In questo ampio progetto, sono necessari dei calcoli complessi per analizzare dei campioni di sangue. I ricercatori studiano l’ARN messaggero del genoma: «Con le procedure di calcolo ordinarie, siamo giunti ai nostri limiti». Anche altri progetti richiedono una maggiore capacità di calcolo, come le simulazioni climatiche che servono a prevedere le inondazioni e le valanghe. In Svizzera, le SUP sono responsabili delle conoscenze orientate alla pratica.

L’attuale fine del Pi
Così, il record del mondo del calcolo del Pi serve a ricerche reali, ribadisce il suo iniziatore. Il libro dei Guinness dei primati lo ha omologato, ma i Grigioni potrebbero anche non rallegrarsi a lungo di questo statuto di campione del mondo. L’esperienza mostra che il record del calcolo del Pi viene battuto ogni anno o due. L’ultimo record svizzero ha del resto solo quattro anni: nel 2017, il fisico argoviese Peter Trüeb aveva raggiunto 22,4 bilioni di decimali dopo la virgola. Egli era stato superato due anni dopo da Emma Haruka Iwao, ricercatrice presso Google, che aveva determinato 31 bilioni di decimali.

Heiko Rölke non se la prende. La pubblicazione della cifra record stabilita nei Grigioni gli dà filo da torcere. Vorrebbe renderla disponibile al grande pubblico, ma qualcuno deve essere in grado di offrire uno spazio di archiviazione per 62 terabyte di dati. Il file di registrazione è enorme in forma non compressa. «Ci rivolgeremo probabilmente a Google», annuncia il ricercatore. Anche “Gazzetta Svizzera” deve limitarsi, per ragioni di spazio, a fornire qui gli ultimi dieci decimali dopo la virgola del Pi ora noti: 7817924264.

ESTREMI SVIZZERI
Più alto, più grande, più rapido, più bello? Alla ricerca dei record svizzeri che escono dall’ordinario. Oggi: i campioni del mondo svizzeri del calcolo del numero Pi.

Susanne Wenger
Schweizer Revue