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AI破解80年前数学难题

来源:中国科学报2026-05-25 10:02

  平面单位距离问题探讨的是,在无限大的纸上,最多可以画出多少条等长的线段来连接纸上的点。图片来源:Alvaro Lozano-Robledo

  5月20日,OpenAI宣布,它的人工智能(AI)聊天机器人在所谓的单位距离问题上,证明了匈牙利数学家Paul Erdos(1913—1996年)的观点是错误的。OpenAI的AI聊天机器人利用来自数学家的一个提示,破解了这道已有80年历史的几何难题。目前,这一发现已得到与该公司无关的数学家的独立验证。

  1946年,Erdos推导出了一个他认为的平面上的点的最佳排列方式,即让尽可能多的点之间的距离保持在给定距离上。他还提出了一个挑战:没有人能够做得更好。

  现在,OpenAI表示,他们的系统已经做到了这一点。它是通过运用代数数论中的相关技术实现的。这使得它能够选取坐标值作为特定方程解的点。这一发现令数学家感到震惊。

  “如果Erdos还活着,他肯定会对这一进展欣喜若狂。”美国佐治亚理工学院的数学家Tom Trotter说。他曾与Erdos共同撰写过相关论文。

  OpenAI的数学家Sebastien Bubeck表示,他认为这是AI首次在一个科研领域自主产生的重要成果。美国加利福尼亚大学伯克利分校的数学家Tony Feng表示:“我一向对AI在数学领域的影响持审慎态度,但这次的成果实在令人难以置信。”

  加拿大多伦多大学的数学家Daniel Litt是OpenAI邀请来验证这一证明的独立研究人员之一。他表示:“这是第一个完全由AI独立得出的研究结果,其本身就极具研究价值。”

  在几何学中,点可以在平面上进行排列,并让许多对点具有相同的相互距离。例如,一个有9条边的正九边形就有9组等距的点对,这是因为9条边的边长完全相等;而在一个正方形网格上放置9个点,则能形成12组这样的等距点对。

  Erdos证明了越来越大的网格如何能够包含大量距离相等的点,并且这个网格会以比点数增长略快的速度无限延伸。此外,他还提出一个猜想,即没有人能找到一种更好的方法来排列这么多的具有相同距离的点。

  然而OpenAI表示已经具备了这种能力。该公司的AI模型利用代数数论中的技术实现了这一目标,该技术使它能够选择坐标作为特定方程解的点。Bubeck说,该模型已生成了一条很长的思维链,使得得出这一答案的提示是一个关于Erdos的猜想是真还是假的开放式问题,并不是一个证明他是错误的明确要求。OpenAI的数学家Mehtaab Swahney说:“看到这个模型像人类一样真正通过推理来解决问题,着实令人惊叹。”

  这一推理过程包含在一份长达125页的文件中,但OpenAI尚未完全公布这份文件。此外,该公司也未透露其模型的具体名称。Bubeck表示,这是一个实验性的通用推理模型,并非专为解决数学问题而设计,并且它能够根据一个提示自主完成所有工作,即对Erdos问题给出一个机器重写的表述。

  Bubeck表示,这种做法与利用AI解决数学问题的“编排”方法截然不同。在“编排”方法中,研究人员会让大语言模型(LLM)通过不断迭代的方式纠正自身的错误,从而找到问题的解决方案。

  相比之下,OpenAI系统给出的答案不会因提示语的表述方式不同而有太大差异。到目前为止,一些针对数学问题的最佳AI解决方案都需要大量试错,而提示语的使用已成为一门艺术。“如今,你基本可以任何你想要的方式提出问题,而模型都会正确理解这些问题。”Bubeck说。

  Litt表示,由AI生成的解决方案所采用的算法来自代数数论这一事实表明,AI模型正在超越专业化“孤岛”的局限,实现更广泛的应用。他补充道,没有人能够像LLM那样全面掌握数学领域的文献内容。

  “我们所有人都曾预料有朝一日会看到这样的情况,但没想到会这么快。”OpenAI的数学家Mark Sellke说,“这与一个月前我们习以为常的情况相比,是一个巨大的飞跃。”(李木子)

  《中国科学报》 (2026-05-25 第2版 国际)

[ 责编:焦子原 ]
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