八年前,AlphaGo击败李世石时,数学家们还在围观。现在,AI已经坐在了他们的办公桌对面。
剑桥大学教授、菲尔兹奖得主Timothy Gowers最近拿到了ChatGPT 5.5 Pro的「优速通」权限。他随手把几道加法数论的公开难题丢给AI,结果不到两小时,AI独立完成了一项他认定「完全够格写进博士论文」的数学成果。全程17分钟核心思考时间,Gowers的数学输入为零。
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这不是压力测试,而是一次意外的能力溢出。
两道难题,AI怎么解的
Gowers的测试素材来自加法数论专家Mel Nathanson的一篇论文,里面列了一堆关于整数集合求和性质的公开问题。这类问题方向明确、难度适中,本来是留给博士生练手、冲第一篇顶刊的黄金素材。
第一题:给定整数集合A,已知它有k个元素,也知道它的二重求和集(集合里所有元素两两相加得到的新集合)有多少个元素,A的直径最小能是多少?Nathanson自己证明了指数级上界(2^k-1),但怀疑还能优化。
ChatGPT 5.5 Pro思考了17分钟零5秒,给出二次上界的构造,且理论上最优。核心思路是用Sidon集(一种求和集大小最大化的特殊集合)和等差数列做组合构造。简单说,AI选了两种「积木」:Sidon集让求和集规模最大化,等差数列填充结构,两者组合搭出最小直径集合。
Nathanson原本用2的幂次这种效率较低的Sidon集,像用大积木搭小房子,难免浪费空间。AI直接换了已知的更高效Sidon集,直径从指数级(2^k)压到二次级别(k²),空间利用率拉满。
第二题升级版:把二重求和集换成限制求和集(两两相加时要求两个元素不能是同一个),其他条件不变。这个问题也被解决。然后Gowers让AI把两个结果合并写成学术笔记,47分钟后,一份标准LaTeX预印本出炉。
真正的压力测试:k重求和集
Gowers继续上难度,问一般情形下k重求和集的直径问题。这难得多——对于一般的k,人类甚至不完全知道哪些求和集大小可以被实现,连基本构造框架都缺。
MIT学生Isaac Rajagopal此前做了开创性工作,证明了h重求和集直径的指数级依赖关系。Gowers想看看AI能不能在此基础上改进。
结果AI上演了两连跳:第一轮思考16分41秒,基于解离集合的创新思路把上界从指数级改进到亚指数级;第二轮写成预印本,47分39秒;Isaac审阅后认为论证正确,k-解离集合的运用很巧妙;第三轮Gowers贪心追问能不能推到多项式界,AI思考13分33秒后提出微调方案,有几个技术细节待验证;第四轮AI自己验证,9分12秒搞定核心卡点;第五轮写成预印本,31分40秒;Isaac再次审阅,判断结论基本成立,且强调「不只是逐行正确,在思路层面也是对的」——ChatGPT确实贡献了新的想法。
八轮交互,Gowers的数学输入为零。他做的全部工作就是:提出需求,确认方向,要求交付。数学本身,全是AI在做。
两个正在逼近的危机
Gowers看到的第一个危机很现实:这个成果该怎么处理?
如果是人类数学家做出来的,完全够得上发表。但现在主要工作是AI完成的——arXiv已明确拒绝AI生成内容,传统期刊显然也不会接受。Gowers自己设想,也许该建一个专门的AI数学成果仓库,有人类数学家确认正确性或经过形式化证明助手验证,但别让审核本身变成巨大工作量。目前这个成果只能挂在他的博客上,靠一个链接存在着。
第二个危机更深层:数学培养体系被釜底抽薪。
训练博士生做研究,最经典的路径就是给一道「刚好够得着」的难题,让学生在挣扎中学会独立思考和原创证明。Nathanson列出的那些问题,本来是完美的训练素材——够难,需要真功夫;又不太难,几个月能啃下来;做出来就是第一篇顶刊。
现在AI几小时就能通关。这意味着什么?
Gowers没有给出清晰答案,但他替学生们拉响了红色警报:当AI已经能独立攻克这种水平的难题,正在读博的年轻数学家们该何去何从?
另一位菲尔兹奖得主的冷静视角
风暴眼中,陶哲轩的声音值得听。这位AI和数学交界线的先锋,前段时间刚联合创立了AI4S组织,想帮年轻人寻找AI时代的新出路。他的最新感悟是:数学证明的「消化」问题,才是AI时代人类数学家最不可替代的价值所在。
两位顶尖数学家,同一场风暴,不同角度的思考。陶哲轩相对淡定,毕竟已是「AI老玩家」;Gowers这次是真有点「瘫软」,直接怒发了一篇超长博文。
但Gowers的最后态度不是绝望,而是紧迫感。他说,对学生负有责任的数学系,应该紧急为此做好准备。在AGI真的来临之前,重新找到数学学习的真正价值,然后迅速转向。
AI没有杀死数学,但它正在重新定义「做数学」意味着什么。而对于正在读博的年轻人来说,这个重新定义的过程,可能等不到他们毕业。
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