Claude挑战数学界圣杯黎曼猜想,虽未成功但意外突破相关难题

核心看点

  • Anthropic让未发布的研究版Claude尝试证明黎曼猜想
  • 虽未解决这个百年难题,但意外将相关问题的下限从41.6%提升至67.2%
  • Claude协调60个子智能体,运行2400个shell命令,编写数百个Python脚本
  • 成果已通过数学家验证,并生成Lean形式化证明

百年数学难题:黎曼猜想

黎曼猜想是数学界最著名的未解决问题之一,由Bernhard Riemann在1859年提出,至今悬而未决。它与素数的分布密切相关,被克雷数学研究所列为七大千禧年难题之一,悬赏100万美元

Anthropic的一位员工(非数学家)给Claude布置了一个不合理的任务:认真尝试证明黎曼猜想。结果虽然如预期般未能成功,但Claude在过程中意外取得了一项重大突破。

意外的突破:零点比例下限大幅提升

Claude在尝试过程中,将黎曼zeta函数零点满足猜想的比例下限从之前的41.6%提高到了67.2%。这是什么概念?

数学家们花了数十年时间,逐步将这个比例从更低的数值提升到41.6%。而Claude一次性将这个比例提升了超过25个百分点,这是一个相当显著的进步。

Claude是如何做到的?

整个过程堪称AI协作的典范:

第一阶段:650个想法全部失败

Claude最初生成了650个想法,但没有一个奏效。这时候,员工Jarred Sumner给Claude发了一句鼓励:再试一次,相信自己。

第二阶段:60个子智能体协作

Claude随后协调了约60个子智能体,进行了更深入的工作:

  • 运行了2400个shell命令
  • 编写了数百个Python脚本
  • 子智能体之间互相评审工作
  • 对已知zeta零点进行了数千次数值验证

在整个过程中,人类的干预仅限于发送鼓励消息(继续、相信自己)。

验证与形式化

发现结果后,Claude主动进行了严格的自我验证:

  • 让多个子智能体审查证明
  • 搜索反例
  • 从arXiv下载54篇论文确认结果是否已被发现
  • 独立从头重新证明
  • 生成正式的学术论文
  • 建议人类数论专家验证

Anthropic的数学家Levent Alpöge和Ralph Furman验证了这一结果。Claude还与Eric Easley合作,用Lean(形式化数学证明语言)对结果进行了形式化,通过了标准验证工具。

技术原理简述

Claude的发现基于以下关键工作:

  • Aryan以及Baluyot、Goldston、Suriajaya和Turnage-Butterbaugh的系列研究
  • Bombieri 2000年的论文
  • Montgomery 1973年引入的配对关联猜想技术

Claude的核心突破在于:构建了一个合适的函数空间,引入Weil二次型,同时考虑正定的(线上零点)和负定的(线外零点)子空间,然后利用二次型的秩不等式得出结论。

31M Token的代价

这次突破共消耗了3100万输出token,历时两天半。虽然代价不菲,但考虑到这是AI在纯数学领域取得的重要进展,这个投入是值得的。

AI数学能力的快速进步

Anthropic指出,这一结果表明AI模型正在以惊人的速度提升数学能力。值得注意的是,Claude最初对自己的发现持怀疑态度——可能是因为它在训练中学到了数学难题的难度和AI模型的局限性。但在得到鼓励后,它最终取得了突破。

这提示我们:AI可能像许多人一样,低估了自身进步的速度。

总结

虽然Claude未能解决黎曼猜想本身,但这次副产品式的突破同样令人振奋。它展示了AI在数学研究中的巨大潜力——不是取代数学家,而是扩展数学家思想的影响力和触及范围

更重要的是,这次研究展现了AI自主协作、自我验证的能力,为未来的AI辅助科学研究提供了宝贵范例。

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