陶哲轩,作为一个积极享受人工智能的数学家,近日对AI在数学领域的快速解答表达了担忧。他认为,AI过快的解题能力和其黑箱性质,可能会阻碍真正的数学研究进展。他指出,如果我们希望通过迭代过程得以新的理解,那么参与这一过程的人或系统,最好是在不知道最终答案的情况下工作。预先掌握关键信息可能会抑制对其他探索路线的探索,而这些看似失败的尝试往往蕴含着重大启示。
陶哲轩特别提到了一个著名的数学难题——纳维-斯托克斯方程的全局正则性问题。这个问题被认为是AI辅助数学研究的典型案例,因为人们可以利用AI工具既解决这个问题本身,又为这一领域未来的发展提供助力。然而,陶哲轩感到越来越多的担忧:AI生成的答案可能会导致这一问题变得不再推动数学的进步。
最近,刚发布的GPT-6 Astra在孪生素数猜想方面取得了一些进展,将连续素数间距的上界从246降低到了186。孪生素数猜想作为数论中的经典未解之谜,曾吸引诸多数学家关注。张益唐在这个问题上的突破为他赢得了广泛赞誉,而2022年的菲尔兹奖得主James Maynard也因缩小这个间隔而受到认可。
然而,陶哲轩强调,解决纳维-斯托克斯方程的解保持正则性的理论方案,或者相对地找到会导致爆破的例子,才是具有深远意义的。在计算流体力学已经相当成熟的背景下,单纯的答案并不能改变气象预报或气候研究的根本方法。而是推动研究的过程,历史上检验全局正则性或有限时间爆破的努力,产生了众多重要的数学理论和思想,这些为流体力学、偏微分方程等领域提供了基础。
陶哲轩本人在这个课题上也有贡献,尽管他没有解决纳维-斯托克斯爆破问题,但在研究中意外地将流体计算和其他数学领域联系起来。他认为,如今AI的介入可能扼杀这些深入探索的机会。近来,数学家们针对纳维-斯托克斯方程的全局正则性达成共识,倾向于认为答案很可能是否定的,即存在特定初始条件使解在有限时间内出现奇点。
科研者们当前的策略是:首先设计一种近似自相似的假设,随后寻找近似解并证明其符合该假设,接着证明经过适当重整化后的坐标系中该假设的稳定性,最后验证近似解的残差在允许的阈值内。尽管这些步骤对人类而言非常复杂且相互关联,AI却能够将这些任务拆解为适合自身处理的流程。
陶哲轩认为,结合机器学习驱动的模拟、严格的区间算术、以及大语言模型的假设方案,搭配人类数学家的指导,这种协作最终可能会解决问题。这一解决方案的构造或许复杂到难以想象,超出人类验证的能力。倘若使用例如Lean这类形式化语言完成验证,那将可能成为人类迄今为止最大规模的形式化证明。然而,如果人类对证明本身无法理解,那么这一证明所蕴含的价值将大打折扣。
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