近80年没人撼动的数学猜想,被OpenAI一个通用模型用一种「歪门邪道」破解了。菲尔兹奖得主盖章认证「AI数学的里程碑」,普林斯顿顶级数学家直言「正确答案完全出乎所有人预料」。更离谱的是,AI解题用的工具来自一个和几何八竿子打不着的数学分支——代数数论。
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一把尺子引发的80年难题
1946年,匈牙利数学家Paul Erdős随手在平面上画了个问号:放n个点,最多能有多少对距离恰好为1?听起来像小学奥数对吧?但这就是数学的残酷之处——越简单的问题,往往越难搞。2005年那本离散几何权威教材把它评为「组合几何中最知名、也最容易解释的问题」,翻译一下就是:人人都能听懂,但没人能解开。
Erdős爱这道题爱到发奖金悬赏,几乎每场讲座都要提一嘴。近80年来,数学界有个心照不宣的共识:把点像棋盘一样铺开,大概就是最好的答案了。Erdős甚至据此提出了一个上界猜想,认为单位距离点对的数量最多只能略高于线性增长。所有人都觉得,这题差不多就这样了。
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AI说不
OpenAI的通用推理模型给出了完全不同的答案。它不是专门调过的数学模型,也不是为了这道题定制的系统,就是一个通用模型,在一组Erdős问题的常规测试中自己找到了突破口。
AI构造出一族全新例子,证明对于无穷多个n,平面上n个点可以得到至少n^(1+δ)个单位距离点对。这里的δ是固定正数,普林斯顿教授Will Sawin后续改进显示可以取到0.014。平方网格构造被彻底打破,AI证明单位距离点对的数量可以实现固定比例的指数优势,而不是只能无限接近线性增长。
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解题思路让人意想不到
如果AI只是用更复杂的几何技巧破解,那还算「意料之中」。但它没有,它把问题带到了代数数论——一个看起来和离散几何八竿子打不着的领域。证明用到了无限类域塔、Golod-Shafarevich理论这些高阶工具,这些东西数论学家很熟悉,但没人想到能用来解决欧氏平面上的几何问题。
Thomas Bloom在配套论文里写得很直白:这个结果说明,数论构造对离散几何问题的影响,可能比过去预想的深得多。一个通用AI模型,从代数数论的故纸堆里翻出了几何学家们找了80年的钥匙。
AI开始触碰科研的上游
过去几年,AI在数学里的角色主要是「辅助」——解题、验证、检索资料,人类给方向,AI来执行。这次不一样,OpenAI强调模型是自主提出了新构造,并完成了能让外部专家审查的证明。没有人类预设路径,没有针对性训练。
Tim Gowers之前还做过一个实验:让模型处理数论公开问题,不到两小时给出接近博士水平的研究,参与研究的年轻学者认为关键想法「完全原创」。这些案例连起来看,AI正在从「会解题」进入「会研究」的早期阶段。
数学家失业了?想多了
先别急着喊「数学家要失业」。这次突破的完整流程,人类专家仍然不可或缺:AI提出证明,外部数学家检查正确性,配套论文解释背景和意义。
但劳动结构确实在变了。未来研究者的核心任务可能会越来越集中在三件事:判断问题是否重要,判断结果是否可信,判断哪条路线值得继续投入。AI负责批量提出复杂路径,人类负责选择和把关。
OpenAI在博客里写了一句挺有意思的话:如果模型能在数学中保持复杂论证的连贯性,连接不同知识领域,那类似能力也可能帮助生物、物理、材料科学、工程和医学等领域的研究。换句话说,数学只是开始。
最后
Erdős被称为「数学顽童」,一生四处游历,脑子里却装着无数数学问题。他大概想不到,自己当年随手画下的那个问号,会在近80年后被一台机器以一种他从未想象过的方式解答。更想不到的是,解题的工具来自一个他从未涉足的数学分支。
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这或许是对他最好的致敬——问题解决的方式,比解决本身更令人惊喜。
附:
文章来源:OpenAI官方博客《An OpenAI model has disproved a central conjecture in discrete geometry》
https://openai.com/index/model-disproves-discrete-geometry-conjecture/
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