Uutiset

Aalto-yliopiston tutkija ratkoi väitöskirjassaan Newtonin ajoista asti kutkuttanutta matematiikkapulmaa

Tutkija löysi sivuamisluvulle (engl. kissing number) kolme uutta alarajaa korkeissa ulottuvuuksissa. Pulma on kiehtonut mieliä jo vuosisatoja, ja viimeisimmätkin parannukset sivuamislukujen alarajoille alle 16-ulotteisissa avaruuksissa ovat yli 20 vuoden takaa.
Kuusi valkoista kasvoa ympäröi hymyilevän purppuran keskustan keltaisella taustalla.
Sivuamisluku (englanniksi 'kissing number') on tässä tapauksessa 6. Kuvitus: Kira Vesikko / Aalto-yliopisto

Kuinka monta kolikkoa mahtuu sivuamaan yhtä kolikkoa, tai montako koripalloa voi “suukottaa” yhtä koripalloa? Tämä hupaisalta kuulostava kysymys on osa kuuluisaa sivuamislukuna tunnettua ongelmaa (engl. kissing number), joka muuttuu lähes yliluonnollisen vaikeaksi korkeammissa ulottuvuuksissa. Vaikeudestaan huolimatta vastaavantyyppisillä ongelmilla on myös varsin arkisia sovelluksia, esimerkiksi mobiiliviestinnässä ja satelliittinavigoinnissa. 

Pulma onkin kiehtonut mieliä jo vuosisatoja: kuulut matemaatikot Isaac Newton ja David Gregory kiistelivät vuonna 1694 siitä, kuinka monta samankokoista palloa voi koskettaa yhtä keskuspalloa kolmiulotteisessa avaruudessa. Newton oli tuolloin oikeassa väittäessään, että enimmäismäärä on 12, kun Gregory uskoi virheellisesti, että se olisi 13. Kolmannen ulottuvuuden sivuamisluku todistettiin virallisesti kuitenkin vasta 1950-luvulla. 

Oranssit koripallot muodostavat ympyrän, taustalla valkoinen.
Kolmannen ulottuvuuden sivuamisluku – eli Isaac Newtonin esittämä 12 – todistettiin virallisesti vasta 1950-luvulla. Kuvitus: Kira Vesikko / Aalto-yliopisto

Aalto-yliopiston tutkija Mikhail Ganzhinov on nyt puolestaan osoittanut väitöskirjassaan, että sivuamisluku on vähintään 510 ulottuvuudessa 10, vähintään 592 ulottuvuudessa 11 ja vähintään 1 932 ulottuvuudessa 14. Vanhin aikaisemmista alarajoista on yli 50 vuoden ja tuoreinkin 20 vuoden takaa. 

”Parannukset on saatu aikaan käyttämällä moniulotteisten avaruuksien diskreettejä symmetrioita pallojen sivuamispisteiden määrittelyssä”, Ganzhinov kertoo.  

julkaistiin toukokuussa, jolloin nousi myös Googlen tekoälylaboratorio DeepMindin kehittämä AlphaEvolve: se pystyi nostamaan ulottuvuuden 11 alarajaa edelleen tulokseen 593 – yhden Ganzhinovia paremmaksi.

”Joissakin ulottuvuuksissa alarajat näyttävät vieläkin heikoilta, esimerkiksi uskon, että ulottuvuudessa 11 alarajaa voidaan nostaa selvästi yli 600:n”, Ganzhinov sanoo. 

Ganzhinovin väitöskirjan ohjaaja, professori Patric Östergård luottaa hänen kykyihinsä – ainakin yli tekoälyn: 

”Vaikka tekoäly pystyy hämmästyttäviin asioihin, se ei suinkaan ole kaikkivoipa. Tilanne saattaa hyvinkin kääntyä vielä Mikhailin eduksi myös ulottuvuudessa 11.” 

Vastikään tohtoriksi väitellyt Ganzhinov haluaa itse kuitenkin huomauttaa, että yhdysvaltalaisen huippuyliopisto MIT:n professori Henry Cohn sekä tutkija Anqi Li ovat julkaisemassa , jossa sivuamisluvun alarajaa on onnistuttu nostamaan ulottuvuuksissa 17–21. Näissäkin ulottuvuuksissa edelliset tulokset ovat yli 50 vuoden takaa. Parannukset on saatu aikaan löytämällä ”aukkoja” joistakin aiemmin tunnetuista konfiguraatioista, joihin ylimääräiset pallot on voitu sijoittaa. 

”Tulokseni ovat osa tätä viimeaikaista kehitystä”, Ganzhinov toteaakin vaatimattomasti. 

Mikhail Ganzhinovin väitöskirja tarkastettiin lokakuun alussa. Se on luettavissa täällä: . 

  • äٱٳٲ:
  • Julkaistu:
Jaa
URL kopioitu

Lue lisää uutisia

Talvitakkinen henkilö lataa lumista sähköautoa
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Sähkön riittävyys voi olla koetuksella Suomessa jo 2030-luvulla – sähköautojen lataamisella merkittävä vaikutus

Sähköautojen yleistyessä latauksen ajoittaminen voi auttaa varmistamaan sähkön riittävyyden erityisesti talvella.
Raitapaitainen henkilö nojautuu valkoiseen pyöreään pylvääseen vihreää seinää vasten, kädet yhdessä
Nimitykset Julkaistu:

Emrecan Gulay aloitti data-agenttina Kauppakorkeakoulussa

Data-agentit tukevat koulunsa ja laitostensa tutkijoita tutkimusdatanhallintaan liittyvissä kysymyksissä.
Omistajuuden professori Samuli Knüpfer. Kuva: Nita Vera
Mediatiedotteet, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Professori Samuli Knüpfer selvittää Ruotsin rahastoeläkemallin soveltamista Suomeen

Ruotsin rahastoeläkemallissa lakisääteisestä eläkemaksusta 2,5 prosenttia ohjataan rahastoeläkkeeseen.
Hehkuva Aalto-yliopiston kyltti hämärässä tilassa, näkyy kirkkaiden pyöreiden tuolien ja violetin valon läpi
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Rehtori Ilkka Niemelä kertoo, mitä uusi korkeakoulutuksen ja tutkimuksen visio merkitsee Suomelle ja Aallolle

Aallolla on kykyä ja tahtoa toimia suunnannäyttäjänä vision toteuttamisessa.