如今,一位愛爾蘭數(shù)學(xué)家利用一套極為復(fù)雜的運(yùn)算法則以及數(shù)億小時(shí)的“超級計(jì)算”,解決了數(shù)獨(dú)運(yùn)算中的一個(gè)重要的開放問題。數(shù)獨(dú)是在日本乃至全球非常流行的一種游戲,玩法是按照一定規(guī)則在一個(gè)9×9的方格內(nèi)填寫數(shù)字1到9。
都柏林大學(xué)學(xué)院的Gary McGuire于1月1日在互聯(lián)網(wǎng)上貼出了自己的證明——完成一次數(shù)獨(dú)所需的最小提示數(shù)(或起始數(shù))是17;而16個(gè)或更少的線索則無法得到唯一解。大多數(shù)報(bào)紙上的數(shù)獨(dú)都有25個(gè)線索,而隨著提示的減少,游戲的難度也不斷增加。
在1月7日于美國波士頓市召開的一次會議上,數(shù)學(xué)家們就此達(dá)成了共識,McGuire的證明很可能是有效的,并且是發(fā)展中的數(shù)獨(dú)領(lǐng)域的一項(xiàng)重要進(jìn)展。
弗吉尼亞州哈里森堡詹姆斯·麥迪遜大學(xué)的數(shù)學(xué)家Jason Rosenhouse是一本即將出版的數(shù)獨(dú)算法書籍《嚴(yán)肅看待數(shù)獨(dú):全球最流行的鉛筆游戲背后的數(shù)學(xué)》的作者之一,他認(rèn)為:“這一方法是合理的,并且似乎是可靠的。對此我持謹(jǐn)慎樂觀的態(tài)度?!?/p>
數(shù)獨(dú)的規(guī)則要求游戲者用1到9填滿9×9的方格,同時(shí)每個(gè)數(shù)字在同一行、列以及3×3的小方格中不能重復(fù),而所謂的線索或提示則是事先填充在其中的數(shù)字。數(shù)獨(dú)愛好者經(jīng)過長期的觀察發(fā)現(xiàn),盡管會有17個(gè)提示的數(shù)獨(dú)出現(xiàn),但沒有人能夠提出一個(gè)僅有16個(gè)提示的有效數(shù)獨(dú)。這導(dǎo)致了一種推測,即具有16個(gè)提示且有唯一解的數(shù)獨(dú)根本不存在。要想證明這一點(diǎn)的一個(gè)潛在方法便是核對所有可能的16個(gè)線索的數(shù)獨(dú),但這需要太多的運(yùn)算時(shí)間。因此McGuire通過設(shè)計(jì)一個(gè)“打集合算法”簡化了這一問題。
McGuire和他的研究小組花了兩年時(shí)間來測試這一算法——他們在都柏林的愛爾蘭高端計(jì)算中心耗費(fèi)了約7億個(gè)CPU小時(shí),利用“打集合算法”來尋找可能的方格。同樣利用不同算法證明17個(gè)線索的數(shù)獨(dú)的佩斯市西澳大利亞大學(xué)的數(shù)學(xué)家Gordon Royle表示:“做到這一點(diǎn)的唯一現(xiàn)實(shí)辦法就是這種強(qiáng)力的方法……這是一個(gè)極具挑戰(zhàn)性的問題,它可以激發(fā)人們將計(jì)算與數(shù)學(xué)方法推向極限,就像在攀登最高的山峰?!?/p>
與Rosenhouse合作著書的詹姆斯·麥迪遜大學(xué)的數(shù)學(xué)家Laura Taalman表示,這一方法的結(jié)論需要一段時(shí)間以便讓其他人進(jìn)行足夠的計(jì)算加以證明。而Taalman強(qiáng)調(diào),他們的新書還未出版(將于下周出版)便已過時(shí)——書中認(rèn)為這一問題還將長期存在,而解決它的人將成為“搖滾巨星”。
McGuire表示,他的方法還可能在其他領(lǐng)域產(chǎn)生作用。這種“打集合算法”已經(jīng)被用于基因測序分析和蜂窩網(wǎng)絡(luò)的論文中,McGuire期待它能夠被更多的研究人員所利用。他說:“希望這種算法能夠激發(fā)更多的興趣。”
但具有諷刺意味的是,McGuire花了太多時(shí)間證明數(shù)獨(dú)難題,但卻沒空享受這種游戲?!拔椰F(xiàn)在依然覺得這是一種很好的放松方式,但說實(shí)話,我更喜歡縱橫字謎?!?/p>
數(shù)獨(dú)至少需要17個(gè)提示來解決。