瘫痪的数学家邮购零件手工构建超级计算机帮助博物馆解决大量问题
瘫痪的数学家邮购零件来建造超级计算机来帮助博物馆解决大量问题|把科学带回家
介绍
数学领域有一对“连体双胞胎”数学家。他们被称为楚德诺夫斯基兄弟。
楚·德诺夫斯基兄弟，左大卫，右格雷戈里。
他们的身体没有真正的联系。他们说他们是连体双胞胎，因为其中一个是残疾人。
两个数学家在苏联时代出生在乌克兰的基辅。他们的父亲是土木工程师，母亲也是工程师。他们参与了卡秋莎火箭发射器的建造。12岁时，格雷戈里兄弟患上了自身免疫性疾病重症肌无力。因为这种疾病，格雷戈里总是娇弱无力。他经常呼吸困难。大部分时间他不得不躺在床上，他住处的空气必须经过过滤。
格雷戈里(左)和大卫(右)作为儿童
从那以后，哥哥大卫一直负责他弟弟的日常生活。直到现在，他仍然每天和坐在轮椅上的弟弟一起散步。和他们聊天也很有趣。这两兄弟经常互相帮助对方的输出做“自动语义填充”，并互相帮助完成。
这两兄弟不仅形影不离，而且有共同的兴趣和爱好，那就是数学和馅饼。
Pi是无理数和超越数，它不是任何有理系数代数方程的根。它出现在许多地方，例如围绕亚原子粒子振动的超弦。
冯·诺伊曼，另一位伟大的上帝和计算机之父，也计算了学校并试图找到规则，但一无所获。许多数学家认为学校的定律是没有定律的，所以不断地计算学校是没有用的。
然而，仍有一些少数民族一直在努力寻找馅饼小数点后的真相，如楚德诺夫斯基兄弟。用格雷戈里的话说，“我们对馅饼一无所知。馅饼的定义很简单，即周长与直径的比值。但这一比率的复杂性令人难以置信。”
1981年，东京大学的计算机科学家神田康正用日产电脑计算了200万个小数位，震惊了世界。
东京大学的计算机科学家，照片来源:(DOI)10.1007/978-3-642-36736-6 _ 24
三年后，兄弟俩发现了公式—— Chudnovsky Denovski算法，这是有理数计算公式中最快的级数。计算学派的公式也有无理数，但从计算机的角度来看，这两兄弟的公式非常适合计算机运行，因为无理数不太容易计算，而且这两兄弟的公式只需要几行代码来描述。
Chu Denovski算法
1989年，楚和德诺夫斯基兄弟正式加入了计算派的战斗。他们使用IBM托马斯·J·沃森研究中心的超级计算机Cray 2计算了4.8亿位小数，创造了世界纪录。
然而，租用一台超级计算机也非常昂贵，每小时花费750美元，这对兄弟俩来说是天文数字，不能由研究基金支付。
作为一名数学家，你没有科研经费吗？这不太科学。
嗯，兄弟俩认为他们实际上是生活在两个不同身体里的数学家，所以他们必须一起去任何地方申请教学。
虽然他们一共发表了100多篇合著论文，但是由于他们兄弟的残疾，他们兄弟俩没有办法承担教学任务，所以没有一所大学可以雇用他们。后来，哥伦比亚大学决定授予他们数学系高级研究员的头衔。这种头衔意味着哥伦比亚大学不把他们视为全职教师，因此除了社会保障和住房补贴之外，不提供工资。
当时，兄弟俩只能从国家科学基金会(NSF)等研究基金中获得有限的科研经费。然而，幸运的是，他们各自的妻子都很好。格雷戈里的妻子是律师，大卫的妻子是联合国官员，所以他们的生活主要依靠妻子的收入。这两兄弟的生存模式在数学上也被称为丘德诺夫斯基问题。
编辑在评论部分说(瘫痪的数学家邮购零件来建造超级计算机，并帮助博物馆解决数字高的问题):大卫的妻子在他们兄弟被克格勃致命地击败后申请移民时相遇了。格雷戈里的妻子在美国相识。那时，她还是个孩子，不是学生，对格雷戈里一见钟情。】
这也是两兄弟自己动手做超级计算机计算器的动机。他们从网上订购各种备件，并开始手工制造超级计算机。
1992年，他们成功了。
当时，世界上最强的超级计算机有7台，如超级计算机制造商克雷公司的克雷Y-MP C90。根据它的计算能力，第二古老的是在楚德诺夫斯基兄弟的公寓里。
克雷Y-MP C90
来源:维基百科
他们的超级计算机被命名为m-0。m-0是每秒10亿次浮点运算的水平，几乎是Cray Y-MP8的水平。兄弟俩说，尽管这台手工制造的超级计算机不如最快的克雷Y-MP C90先进，但它的计算能力和老克雷Y-MP一样。
然而，考虑到成本，你会发现兄弟的性价比极高。
克雷Y-MP C90是液态氟利昂制冷，成本超过3亿美元。但是这对兄弟的超级计算机只花了7万美元，制造过程中最困难的部分是说服他们的妻子拿出他们的钱。
M-zero的功率是2千瓦，日夜工作，因为兄弟俩担心如果关掉它他们会死。为了防止绊倒，他们公寓里的灯尽可能低。
但是依靠这个公寓版本的超级计算机，在20世纪90年代初，他们计算出馅饼的小数点后20亿位。
这一事件也震惊了《纽约客》等媒体。媒体报道后，兄弟俩的生活终于好转。1999年，心地善良的房地产业主杰弗里·林福特帮助兄弟俩捐赠了两个位于纽约大学技术学院数学和高级计算学院(IMAS)的教学职位。
Chu Denovski兄弟在纽约大学技术学院数学与高级计算研究所实验室的地板上发现了一圈超几何级数，其中大部分是他们发现的，包括他们用来计算馅饼的Chu Denovski算法。
资料来源:诺埃尔·卡马多
在新的大学里，他们开始研究“邮政包裹”来手工构建超级计算机。新的超级计算机也解决了艺术和数学界的一个大问题。
楚德诺夫斯基兄弟制造的第二代超级计算机，带邮购部件
资料来源:诺埃尔·卡马多
曼哈顿纽约大都会艺术博物馆的回廊有一套市政厅挂毯——独角兽挂毯。
独角兽挂毯
独角兽挂毯由羊毛、丝绸和银线制成。它描绘了一群贵族和猎人在法国村庄猎杀独角兽。它有500年的历史，是中世纪晚期和文艺复兴早期的代表作之一。
在博物馆的翻新工程中，每个人都取下了挂毯。但是它仍然在那里，所以你为什么不拍一张它的照片并保存它呢？
因此，每个人都把挂毯送到了大都会艺术博物馆，并要求那里的馆长芭芭拉·布里奇斯为它拍摄一系列高清无代码的照片。馆长也在数字化藏品，所以他同意了。
但是这次馆长用了一只大手。她给挂毯上的每根线都拍了一张高清照片。问题出现了。因此，有大量的图片文件。博物馆的电脑无法把这些图片组合成完整的图片。这些文件被搁置了五年。
五年后的2003年，楚·德诺夫斯基兄弟建造了他们自己动手的超级计算机。当他们听说这件事的时候，他们认为这很容易，所以他们打电话给馆长。
“嘿，馆长，我听说我们很闲。你需要帮助吗？”
馆长立即同意了。
这两位数学家认为这对小学生来说尤其困难，所以他们根据图片对它们进行分类，并把它们串在一起，就像拼图一样，它可以在两周内完成，非常简单。
然而，经过一波实际操作后，人们发现事情并不简单。
结果是，在按照他们的拼图想法跑完之后，这些图片变得扭曲，甚至不正确，我很抱歉。
更奇怪的是，在整个挂毯画中，有些部分是整齐的，但其他部分是弯曲的，也就是说，不可能通过简单的翻译来纠正弯曲的部分。
起初，数学家们认为博物馆拍照时存在技术问题，比如相机套圈、错误的文件名或其他什么，但馆长强烈坚持说不存在这样的问题。
这两兄弟有一个主意。他们在照相机中获得原始图像，找到每幅图像的矢量，即图案的方向，并分析由15000个矢量形成的矢量场。
经过一波又一波的分析，他们终于明白了问题的关键:挂毯的变形不是由摄影师或机器造成的，而是由纱线本身造成的。
原来，挂毯挂了几百年后，纤维已经熟悉并适应了重力，找到了平衡。但是一旦它们被放在地面上，它们就开始放松和无序波动，就像风吹来的水一样。房间的温度和湿度会导致挂毯的纤维扭曲和转动，因此相机拍摄的照片很奇怪。
此外，当摄影师拍摄时，一张纸将被放置在视野的边缘作为控制。但是这张纸，像微风一样，使挂毯的纤维产生波纹。这种微妙的变化肉眼是察觉不到的，但每次波纹叠加在一起，整体就会产生扭曲。
最后，当摄影师拍摄时，镜头没有严格地在同一水平面上移动，这导致了图像的失真。这种复杂的变化无法用拼图游戏的耐心来处理，只能交给高等数学。
这两兄弟将每个扭曲像素的矢量拼接在一起，形成一个矢量位移图。从这张向量位移图中，兄弟俩发现了值得数学家研究的向量场空间畸变问题。
他们的超级计算机在挂毯上的2.4亿像素中的每一个像素上做了3亿次运算。经过三个月的计算，他们终于把每根经线和纬线都放回原处，完成了独角兽挂毯的数字化。两兄弟解决挂毯难题的想法也可以用来分析DNA和语音识别。
一份由兄弟俩解码的挂毯副本现在挂在布鲁克林的纽约大学技术学院图书馆里。在挂毯问题之后，他们还有一个更有趣的任务:IBM邀请他们参与设计世界上最强的超级计算机C64。
纽约大学理工学院图书馆里的独角兽挂毯。
照片来源:NYU·坦登学校
"我能有今天，靠我妻子支持我买买买."
七王子
美国已经承认官方新的皇冠测试试剂无效。核酸试剂有多复杂？把科学带回家
背景简介：篇文章于2020年4月5日发表，将科学带回家(瘫痪的数学家邮购零件来建造超级计算机和帮助博物馆解决大量问题)。风之声被授权重印它们。