Với niềm đam mê sâu sắc về số học, một cựu nhân viên NVIDIA đã chi hơn 2 triệu USD và dành gần một năm để nghiên cứu một con số không có ứng dụng thực tế.

Dù đã tiêu tốn một khoản tiền lớn cho phát minh này, con số mà Durant khám phá ra gần như không có giá trị ứng dụng thực tế nào.

Sau gần 6 năm kể từ khi một nhóm toán học tìm ra số nguyên tố lớn nhất với hơn 16 triệu chữ số, kỷ lục này đã bị phá vỡ vào ngày 21 tháng 10. Dự án Tìm kiếm Số nguyên tố Mersenne Vĩ đại (GIMPS) đã xác nhận số nguyên tố Mersenne thứ 52: 2^136279841-1.

Nói cách khác, con số này là kết quả của phép nhân số 2 với chính nó 136.279.841 lần (tức là 2 được lũy thừa 136.279.841) rồi trừ đi 1. Con số này có tới 41.024.320 chữ số và tệp .txt chứa nó nặng đến 41,8MB. Để so sánh, tệp .txt của cuốn 'Chiến tranh và Hòa bình' (587.287 từ) chỉ nặng 3,4MB.

Để dễ dàng gọi tên con số này, GIMPS đã đặt tên chính thức cho nó là M136279841. Tuy nhiên, người phát hiện ra nó không phải là một nhà toán học mà chỉ là một người đam mê số học: Luke Durant, 36 tuổi, cựu nhân viên NVIDIA. Anh đã sử dụng thử nghiệm số nguyên tố xác suất Fermat. Sau khi thông báo phát hiện, các máy tính khác đã tiến hành các thử nghiệm Lucas-Lehmer để xác nhận tính nguyên tố của M136279841, dẫn đến việc xác nhận chính thức 10 ngày sau.

GIMPS, thành lập từ năm 1999, là một mạng lưới tình nguyện viên toàn cầu. Họ tải phần mềm chuyên dụng vào máy tính để khai thác sức mạnh tính toán chưa sử dụng, tìm kiếm các số nguyên tố Mersenne lớn. Số nguyên tố Mersenne, được đặt theo tên của tu sĩ người Pháp Marin Mersenne, có dạng 2^n-1, với 'n' là bất kỳ số nguyên nào.

Mặc dù các số nguyên tố Mersenne bắt đầu từ những con số nhỏ như 3 (2^2-1), chúng nhanh chóng trở thành những con số cực kỳ lớn, vượt quá khả năng tính toán của bất kỳ bộ óc con người nào. Thực tế, M136279841 là số nguyên tố Mersenne thứ 52 được xác nhận.

Điều này cũng giải thích lý do cho nỗ lực lớn lao của Durant trong việc tìm ra con số này, khi đây là lần đầu tiên một số nguyên tố như vậy được phát hiện bằng cách sử dụng GPU thay vì các bộ vi xử lý CPU như thường lệ.

Tuy nhiên, một GPU đơn lẻ không thể tạo ra một số có hơn 41 triệu chữ số như vậy. Durant đã sử dụng một siêu máy tính đám mây, với các máy chủ GPU phân tán trong 24 trung tâm dữ liệu ở 17 quốc gia. Dự án này tốn kém không nhỏ – theo The Washington Post, Durant đã chi khoảng 2 triệu USD kể từ khi bắt đầu nghiên cứu số Mersenne thứ 52 vào tháng 10 năm 2023.

Những nỗ lực này cho thấy mức độ đam mê số học của Durant, khi phần thưởng từ GIMPS cho việc tìm ra số nguyên tố thứ 52 chỉ là 3.000 USD. Tuy nhiên, phần thưởng có thể lên đến 150.000 USD và 250.000 USD cho người phát hiện ra các số nguyên tố có độ dài hơn 100 triệu chữ số và 1 tỷ chữ số.

Trong 28 năm qua, các tình nguyện viên của GIMPS đã sử dụng sức mạnh của CPU và phần mềm gốc để tìm kiếm các số nguyên tố Mersenne. Tuy nhiên, vào năm 2017, Mihai Preda, một nhà phát triển, đã tạo ra chương trình mã nguồn mở GpuOwl, cho phép nghiên cứu các số nguyên tố này thông qua các bộ xử lý đồ họa.

Về các ứng dụng tiềm năng của M136279841, hiện tại chưa có nhiều ứng dụng rõ ràng. Tuy nhiên, lý thuyết cho thấy các số nguyên tố dài và phức tạp như vậy có thể dùng trong các thuật toán mã hóa để cải thiện an ninh mạng. GIMPS đã tự giới thiệu mình là một tổ chức đam mê khám phá vì chính quá trình tìm kiếm, với đồng sáng lập George Woltman từng nói rằng đó là "một cách tuyệt vời để giết thời gian" và "giải trí cho những người đam mê toán học".

Trong trường hợp này, phát hiện của Durant về số nguyên tố Mersenne cũng là một minh chứng rõ ràng về khả năng ứng dụng của siêu máy tính đám mây GPU, ngoài các mô hình AI hiện nay. Những hệ thống này có thể dùng để mô phỏng dữ liệu khổng lồ, phát triển mật mã học và nhiều ứng dụng khác. Hơn nữa, với thế hệ GPU tiếp theo dự báo mạnh mẽ hơn, các khám phá trong tương lai có thể vượt xa việc phát hiện các số nguyên tố mới.