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这次不一样!十天之内,顶级数学难题被AI批量解决

这次不一样!十天之内,顶级数学难题被AI批量解决
十天之内,OpenAI解了1道,Google解了9道。数学家攒了几十年的题库,正在被AI批量清空
最近,Sam Altman 在 X 上发了一条动态。前面是三个宏大的愿望让 AI 加速科学研究,让 AI 加速公司运转,让 AI 帮每个人更快实现自己的目标。然后他补了一句,今天发布了一个unit distance的结果。  
这句话接在那三个宏大愿望后面,如果不是数学圈的人,你大概率会直接略过。unit distance是什么?为什么值得专门提?但就是这句看起来很普通的一句话,其实是在宣布一件大事。OpenAI的一个内部通用推理模型,推翻了Paul Erdő在1946年提出的一个几何猜想这个猜想卡了数学界将近80年。
Sam Altman的X
已经觉得够震撼了?十天后Google的DeepMind晒出了一个更大的数字:9。不是1道,是9道Erdős难题,一次性解掉。其中两道困住数学家56年了,AI还“顺手”证明了44个数学猜想,解决了一个15年悬而未解的代数几何问题。
这场面怎么说呢?就像有人说自己攀上了一座没人爬过的山峰,全世界还在鼓掌呢,另一个人发了条朋友圈:今天天气不错,爬了九座。
当然过去几年里,我们已经看过太多AI又做对了某道难题的新闻。数学竞赛、编程比赛、医学考试,一轮接一轮。作为观众的我们可能都已经“麻了”,那为什么这一个问题,值得我们关注呢?
因为这一次AI体现的能力,不一样。
之前的破解难题更像是在证明 AI 很会考试:题目已经摆在那里,评分标准也很清楚,模型要做的是在已知规则里找答案,而且无非是比人类算得更快、算得更准。那这一次不一样在哪里呢?它不是沿着人类的解法,而是把一个老问题搬到了另一套数学语言里,找到了前人没有走通的路。我们看到了从无到有的能力。
啥是Unit Distance Problem?
先说说这道数学难题啊,Erdős是20世纪最传奇的数学家之一,一生发表1500多篇论文,提出过大量至今还在被研究的问题。很多数学家开玩笑说,数学界有一张Erdős问题清单,能解掉其中一个就足够写进履历了。而这次被OpenAI解决的,是他在1946年问的一个问题:如果你在一张纸上放n个点,最多能找到多少对点,它们之间的距离刚好等于1?

单位距离问题示意图

怎么理解呢?想象一下,你在一张白纸上点很多小黑点,然后拿尺子量。A点和B点刚好相隔1厘米,算一对;C点和D点也刚好1厘米,再算一对。Erdős的问题就是:在点的总数固定时,最多能凑出多少这样刚好距离1厘米的对点?
听起来像一道益智题,但它其实属于离散几何。啥又是离散几何?简单来说就是研究一堆分开的点、线、形状怎么摆的数学。它不像微积分那样研究连续变化的曲线,更像是在研究棋盘、地图、网络节点这些一块一块搭起来的结构。
研究这玩意有什么用?你手机能打电话,靠的是基站之间的信号覆盖不重叠也不漏掉;芯片上几十亿个晶体管怎么排列才不互相干扰;自动驾驶怎么规划路径避开障碍物——这些现象背后,可都是离散几何的统治区。所以一堆点之间的距离关系,这个听着可能有点无聊的问题,其实是很多技术的数学地基。
那Erdős当时怎么猜测的呢?他觉得,让点站成整齐网格、反复制造相同距离,这个办法就差不多了,已经把能榨的都榨出来了。后来的数学家没有证明他一定对,但也一直没找到反例。时间一长,大家就默认了:最好的答案大概离不开网格
OpenAI的模型给出的回答是:不一定
这次AI换了一张地图
而更有意思的地方在于,这次模型不是靠暴力穷举想出解法的。啥叫暴力穷举?就是把所有可能的摆法都试一遍,靠算力硬堆硬解。听上去很AI对吧?但数学家通常不会因为这种方式太兴奋,因为真正的突破往往不是,我试得比你多,而是我知道应该往个方向去。
而且更让人吃惊的是,这个模型是一个通用推理模型,不是为这道题专门训练的。而它翻出来的工具来自代数数论,一套原本不该出现在这种问题里的思路。
打个比方吧。我们平时在纸面上看点和距离,就像拿着一张城市平面地图找路线。代数数论像是突然把地下管网、电网、地铁层也调出来了。表面上还是同一座城市,但你能走的通道一下子多了。大家一直在琢磨这张地图上怎么走更聪明,模型却说:这张地图就可能选错了
OpenAI模型在单位距离问题上的表现
那怎么确认AI没有瞎说呢?这就是另一个让我们觉得这件事惊人的地方。OpenAI没有直接发推自行宣布胜利,而是把证明交给了一批外部数学家审阅。9位数学家写了一篇19页的伴随论文,把AI给的结果整理成人类可以逐行检查的版本。名单里有菲尔兹奖得主Tim Gowers。要知道菲尔兹奖,可是数学界的诺贝尔奖。而这位大佬的评价很直接:这是AI数学的里程碑;如果是一个人类数学家写出这篇论文,他会建议顶级期刊接收
这个点评太有分量了。因为数学不是靠AI公司自己的发布会定真假的,一个证明要被接受,必须能被同行一行一行地查。那可以说是一道难以通过的、得靠扎实的数学能力的窄窄的门而这一次,AI从道门里通过了。
然后Google一口气解了九道
OpenAI那边的报喜帖子墨迹还没干呢,Google DeepMind的AlphaProof Nexus也迅速闪亮登场了。
这个系统的工作方式跟OpenAI很不一样。我们可以这样来理解,想象你在写一篇论文,写一段,就让一个极其严格的老师逐字逐句检查。不是看文笔好不好,而是看每一步逻辑有没有漏洞,有一处逻辑不通,就打回来重写。而AlphaProof Nexus就是这么干活的:前端是Google的大语言模型Gemini,负责「想」,提出证明思路,一步一步往下推;后端是一个叫Lean的形式化证明系统,负责「查」,你Nexus说的每一步,我都会用数学公理从头验一遍,对就过,不对就打回。AI想,机器查,循环往复,直到一个滴水不漏的完整证明从流水线上下来

AlphaProof Nexus解题全过程(以Erdős问题125号为例

这跟OpenAI那次有什么区别?区别挺大的。OpenAI的证明是自然语言的,就像一篇写给人看的论文,AI写完了,得请人类数学家一页一页读完才能说“没问题”,所以他们找了9个独立数学家,包括菲尔兹奖得主,花了大量精力做人工验证。而AlphaProof Nexus的证明是「形式化」的,每一步都是机器可检查的代码,Lean编译器说通过就是通过,不需要人类专家花几周时间逐行审阅。怎么理解这个区别?自然语言证明就像手写合同,得靠律师一个字一个字看有没有歧义;形式化证明就像智能合约,代码本身就是验证。
那么这其间的效率提升,也是令人咋舌的。Erdős一辈子提了大约1500个数学问题,其中目前还没被解决的有353道,这些可全是被全世界数学家思考了几十年、依然啃不动的硬骨头。AlphaProof Nexus对着这353道全试了一遍,解出来9道。2.5%的命中率听着不高?换个说法:这些题每一道背后都是无数数学家几十年的努力,现在一个AI系统花几百美元的算力,就能把其中一道标记为「已解决」。几千块钱,换数学难题的解决,这效率着实惊人。
天才vs.工厂:两种模式
如果我们把OpenAI和Google这条新闻放在一起看,会发现两家头部的AI玩家,似乎选择了不一样的路线。
OpenAI走的是「天才路线」。一个通用推理模型,什么学科都学过,没有专门为数学训练,却能从数论的角度切入一个离散几何问题,找到数学家80年来想都没想到的角度。这就像一个看起来从来没上过美术课的人,第一次拿起画笔就画出了让美院教授看傻眼的东西,震撼的不是画技,是那种天才般的直觉和思路
Google走的是「工厂路线」。一套高度专业化的系统,AI负责猜,Lean负责验,猜错了就重来,循环几千次直到过关。它不需要灵感,不需要换一种角度思考的神来之笔,靠的是工业化的试错加上绝不放水的质检。就像一条不知疲倦的工厂流水线,每个零件都过X光,合格的留下,不合格的熔掉重铸。
你也许想问,到那到底哪条路更厉害?但在AI时代,这个问题本身可能就问错了
OpenAI证明了AI能产生真正的数学洞见,探索一条人类没想过去走的全新路线。Google证明了AI能把数学研究变成一个可规模化的工程流程,成本可算、质量可控、可以批量生产。一个回答了「AI能不能想出新东西」,另一个回答了「AI做数学能不能像工厂一样运转」,单看哪一个都很厉害,而当我们把两个思路加在一起,才是真正让人坐不住的地方
这跟我们有什么关系?
聊到这儿可能有人在想:我又不是数学家,Erdős的题关我什么事?关系大了。
数学是所有科学的地基。物理学家用微分方程描述宇宙怎么运行,生物学家用统计模型分析基因数据,经济学家用博弈论预测市场,而在最底部托举着的,全是数学。一个数学问题被解决,往往要过很多年,它的应用才会渗透到你能感知到的层面。当年觉得纯粹是智力游戏的数论,几十年后成了互联网加密的基础,你每次输入银行卡密码,背后保护你的就是那些看似没用的质数定理。
所以当AI开始批量解决人类积攒了几十年的数学难题,真正的影响可能不是数学家要失业了,数学家要做的问题永远比能解的多。真正的影响是:数学这个所有科学的瓶颈,正在被打开。过去一个领域的进展可能卡在某个数学工具还没被发明出来,就像你想盖房子但砖还没烧出来。现在AI开始加速烧砖了。
DeepMind的Demis Hassabis在公布结果时特意加了一句:“Still not AGI.(还不是通用人工智能)” 一个刚刚让AI批量破解了数学界几十年未解之谜的人,主动给自己的成果降低价值感,这要么是真诚的科学谨慎,要么是凡尔赛到了一种境界。
但不管他怎么定义,事实摆在那:一年前,AI解数学题还是新闻;现在,AI解数学题已经是流水线了。数学家Gil Kalai把AI解数学比作1976年四色定理的计算机辅助证明,那次重新定义了「什么算证明」,这一次,也许重新定义的是「谁能做证明」
过去我们总说,站在巨人的肩膀上。在数学领域,就是当代数学家,在前辈数学家的思想积累上继续往前走。现在这个巨人的肩膀上,多了一个硅基生物,它不抢你的位置,但你醒来的时候发现,昨晚你想了一半没想通的问题,它已经解完放在桌上了
该高兴还是该紧张?先别急着给答案。但别把头埋起来。

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