26个方向166个前沿课题需要AI的帮助——数学家齐聚加州理工的AIM美国数学研究所研讨AI人工智能赋能数学研究

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人工智能（AI）的底层根基完全是数学，依靠算法完成学习与预测。但我们能否优化AI，用以攻克高难度数学难题？近日由美国数学研究所（AIM）主办的一场学术活动，将此列为核心议题之一。该研究所依托美国国家科学基金会资助，坐落于加州理工理查德・N・默金（Richard N. Merkin）纯数学与应用数学中心。

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作者：Katie Neith（加州理工学院数学系）2026-6-27

译者：zzllrr小乐（数学科普公众号）2026-7-11

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五月底，四十位高校数学家与AI行业合作企业代表齐聚加州理工学院的美国数学研究所（AIM）本部，参加为期四天的AI与数论研讨会。数论是数学分支，专门研究整数的性质。参会学者来自美国各地、加拿大与英国，活动形式包含上午学术报告、下午分组研讨与晚间交流活动。

活动实拍：加州理工美国数学研究所（AIM）举办AI数论专题研讨，数论领域专家齐聚一堂，探讨 AI 助力数学研究的可能性。

图源：Terry Busk / 美国数学研究所（AIM）

报告环节设置面向 AI 零基础学者的工具实操演示，多位学者分享自身借助AI解决数学难题的过往经历。例如英国布里斯托尔纯数学教授安迪・布克（Andy Booker）介绍，他与 AI 代码工具克劳德代码（Claude Code）合作，找到了研究L函数逆问题的全新思路 —— 该问题是数论核心课题。

研讨会首日下午，全体参会者共同梳理一份基准问题清单，计划交由AI尝试求解。

本次研讨会五位联合组织者之一、加拿大滑铁卢大学数学教授迈克尔・鲁宾斯坦（Michael Rubinstein）表示：“清单里题目难度跨度极大，既有困扰数论学者数十年、近乎无解的世界级难题，也有值得深耕、但只需投入一定工作量的趣味问题。”

会前征集待解问题是美国数学研究所（AIM）研讨会的特色流程；参会者大部分时间将以分组形式讨论这些问题。活动结束后，整套问题清单会发布在研究所官网，面向全社会开放查阅（详情参阅本文末附录）。

研讨目标之一：整理一套交由AI尝试求解的数学基准问题清单。

图源：Terry Busk / 美国数学研究所（AIM）

研讨会联合组织者、通用AI实验室 Harmonic 的研发工程师亚历克斯・梅伯格（Alex Meiburg）谈道：“美国数学研究所常规研讨会会聚焦单一数学问题，各组从不同细分角度切入；本次研讨覆盖面更广，主题为AI与数论交叉，目标是让所有人了解当下 AI 能为数学研究提供哪些助力，以及未来一两年我们期待 AI 实现的辅助能力。”

梅伯格同时也是加拿大滑铁卢独立基础物理研究机构圆周理论物理研究所博士后。他认为本次研讨会最大收获，并不局限于 AI 求解数学题本身，更多是AI赋能数学研究的多元路径。

“我们发现 AI 能大幅提速数学研究中的试算、头脑构思环节。” 梅伯格解释，比如编写代码这件事，数学家原本要耗时两周的工作量，借助 AI 仅需半小时就能完成。“我们正迎来快速试算、快速推演的全新研究模式。”

鲁宾斯坦认同 AI 将加速数学发现进程。他表示，过去一年，前沿大语言模型（如 Anthropic 公司的克劳德、OpenAI 的 ChatGPT 这类专用 AI）在推导数学解题思路、抽象推演方面能力突飞猛进。

“顶尖大模型学习了人类全部知识文本，还能顺畅打通不同数学分支的方法，实现跨领域迁移。” 鲁宾斯坦补充。

梅伯格坦言，尽管本次研讨讨论的多数问题暂无落地应用前景，但数论课题往往在多年后诞生出人意料的实用价值，现代密码学就是典型案例。

“这场研讨会让我们摸清了 AI 处理数学问题的可行路径，我期待本次积累的经验可以迁移到更多具备实际应用的经典难题上。我乐观地认为，AI能让更多人感受到数学的趣味与魅力。”

物理学研究生米凯莱・塔尔基尼（Michele Tarquini）参与了本次研讨会，希望了解AI有望取得突破的全新数学课题，同时理清数学家对 AI 潜在作用的构想。

塔尔基尼说：“参会前我便认为，AI在数学、理论物理等理论学科蕴藏巨大、尚待充分挖掘的潜力。听完各路学者观点，我发现越来越多的数学家开始关注 AI 在数学领域的应用前景。”

同时他也指出，依靠AI攻克艰深数学问题绝非一蹴而就。针对特定难题匹配适配工具仍存在困难，验证一套方法是否有效也需要漫长周期。但参会者梳理出大量适配 AI 求解的数学问题。

“我相信，一套借助AI求解复杂数学问题的成熟工具，其影响力将不止局限于数学领域。这类工具会推动AI全领域发展，催生覆盖各行各业、深度影响社会的落地应用。”

约翰・D・麦克阿瑟理论物理与数学讲席教授、美国数学研究所执行主任谢尔盖・古科夫（Sergei Gukov）表示，研究所首次举办AI数学专题研讨会令他倍感振奋，计划持续推出同类活动。

“AI迭代速度日新月异，正重塑数学研究范式，本次研讨收获诸多宝贵经验。” 同时兼任默金中心主任的古科夫说道，“很高兴看到 Anthropic、Harmonic 等多家行业企业代表到场参会，我期待以此为起点，建立长期稳定的产学研合作。”

每日的分组研讨：参会学者分组探讨借助AI求解数论问题的可行方案。

图源：Terry Busk / 美国数学研究所（AIM）

附录：美国数学研究所（AIM）研讨会166项议题

议题中文右侧的标注释义说明：

AimPL：AIM Problem List，可在线浏览研讨问题清单网页

PDF：配套完整研讨问题文档下载

src：配套原始参考文献 / 代码资料

1 代数几何（Algebraic geometry）

同调与镜像对称｜AimPL

Homology and Mirror Symmetry

稳定同伦论中的等变技巧｜AimPL

Equivariant techniques in stable homotopy theory

代数几何有理性问题｜AimPL

Rationality problems in algebraic geometry

范畴化赫克代数、链同调与希尔伯特概型｜AimPL

Categorified Hecke algebras, link homology, and Hilbert schemes

正特征域上的有理子簇｜AimPL

Rational subvarieties in positive characteristic

闭链正性｜AimPL

Cycle positivity

等变导出代数几何｜AimPL

Equivariant derived algebraic geometry

代数视觉｜AimPL

Algebraic vision

代数几何退化理论｜PDF

Degenerations in algebraic geometry

投射模与 A¹ 同伦论｜PDF

Projective modules and A¹-homotopy theory

p 特征域MMP极小模型纲领｜AimPL

Minimal model program in characteristic p

奇异学习理论｜AimPL

Singular learning theory

检验理想与乘子理想的关联｜AIMPL

Connections between test ideals and multiplier ideals

奇点与高维代数簇数值不变量｜PDF

Numerical invariants of singularities and higher dimensional varieties

紧模空间与双有理几何｜PDF

Compact moduli spaces and birational geometry

2 代数数论（Algebraic number theory）

代数曲面上 d 次有理点｜AimPL

Degree d rational points on algebraic curves

高维簇的有理点与整点｜PDF

Rational and integral points on higher-dimensional varieties

有限域与函数域上算术统计｜PDF

Arithmetic statistics over finite and function fields

泰特猜想｜PDF

The Tate conjecture

高维簇的有理点与整点｜PDF

Rational and integral points on higher-dimensional varieties

3 分析（Analysis）

黎曼–希尔伯特问题、托普利茨矩阵及其应用｜AimPL

Riemann–Hilbert problems, Toeplitz matrices, and applications

含曲面相互作用的形状优化｜AimPL

Shape optimization with surface interactions

全纯函数空间与复动力系统相关问题｜AimPL

Spaces of holomorphic functions and complex dynamics

复蒙日–安培方程｜PDF

Complex Monge–Ampère equations

卡勒松定理与多线性算子｜PDF

Carleson’s theorem and multilinear operators

超越卡迪森–辛格：铺展理论及其推论｜src

Beyond Kadison–Singer: spreading theory and its consequences

度量空间中的映射理论｜AimPL

Mapping theory in metric spaces

函数的稳定性、双曲性与零点局域化｜AimPL

Stability, hyperbolicity, and localization of zeros of functions

拉普拉斯与薛定谔算子低本征值｜PDF

Low eigenvalues of Laplace and Schrödinger operators

随机解析函数｜PDF

Random analytic functions

4 解析数论（Analytic number theory）

δ 符号与次凸问题｜AimPL

Delta symbols and subconvexity problems

萨纳克猜想｜AimPL

Sarnak’s conjecture

ζ 函数矩与除数和相关｜AimPL

Moments of zeta functions and divisor sums

格罗莫夫–威滕GW不变量与数论｜AimPL

Gromov–Witten invariants and number theory

组合与算术几何中的仿模形式｜PDF

Mock modular forms in combinatorics and arithmetic geometry

L函数次凸界｜PDF

Subconvex bounds for L-functions

素数间距｜PDF

Prime gaps

5 算术几何（Arithmetic geometry）

志村簇上算术相交理论｜AimPL

Arithmetic intersection theory on Shimura varieties

布劳尔群与阻碍问题：模空间与算术｜AimPL

Brauer groups and obstruction problems: moduli spaces and arithmetic

阿贝尔簇的上同调方法｜AimPL

Cohomological methods for abelian varieties

形变理论、粘贴、二次型与布劳尔群｜AimPL

Deformation theory, gluing, quadratic forms, and Brauer groups

希尔伯特概型的分支｜PDF

Components of Hilbert schemes

曲线模空间的拓扑与几何｜PDF

Topology and geometry of moduli spaces of curves

6 生物数学（Biology）

以眼部建模为人体观测窗口｜AimPL

Modeling the eye as a window into human biology

肿瘤药物研发的系统方法｜AimPL

Systems approaches to cancer drug discovery

新皮层回路的推断与预测｜PDF

Inference and prediction for neocortical circuits

生物现象几何模型｜PDF

Geometric models of biological phenomena

7 组合数学（Combinatorics）

离散分析中的高维现象｜AimPL

High-dimensional phenomena in discrete analysis

加性组合及其应用｜AimPL

Additive combinatorics and its applications

遗传偏差与分解范数｜AimPL

Hereditary discrepancy and decomposition norms

图拉姆齐理论｜src

Graph Ramsey theory

芯片点火广义理论与临界群｜PDF

Generalized chip-firing and critical groups

有理卡塔兰组合｜AimPL

Rational Catalan combinatorics

大型网络几何｜AimPL

Geometry of large networks

超图图兰问题｜AimPL

Turán problems for hypergraphs

Katchalski–Hagquist 猜想｜PDF

The Katchalski–Hagquist conjecture

加性组合近期进展｜PDF

Recent progress in additive combinatorics

完美图猜想｜PDF

The perfect graph conjecture

8 计算数学（Computation）

多项式分解计算复杂度｜PDF

Computational complexity of polynomial factorization

高维最优控制数值方法｜PDF

Numerical methods for high-dimensional optimal control

强散射环境下时间反转通信｜PDF

Time-reversal communication in strongly scattering media

计算代数统计｜PDF

Computational algebraic statistics

高维金融问题数值概率方法｜PDF

Numerical probabilistic methods for high-dimensional finance

算法数论未来方向｜PDF

Future directions in algorithmic number theory

9 凸几何（Convex geometry）

凸体截面｜PDF

Sections of convex bodies

马勒猜想与凸几何对偶｜PDF

Mahler’s conjecture and convex geometric duality

算法凸几何｜PDF

Algorithmic convex geometry

凸几何傅里叶分析方法｜PDF

Fourier analytic methods in convex geometry

10 密码学（Cryptography）

后量子群密码｜AimPL

Post-quantum group cryptography

公钥密码分析量子算法｜AimPL

Quantum algorithms for public-key cryptanalysis

11 动力系统（Dynamical systems）

动力起源群｜AimPL

Groups of dynamical origin

算术动力系统轨道伽罗瓦理论｜AimPL

Galois theory of orbits in arithmetic dynamics

非平衡动力系统随机方法｜PDF

Stochastic methods for nonequilibrium dynamical systems

复与算术动力系统后临界有限映射｜AimPL

Post-critically finite maps in complex and arithmetic dynamics

时变滞后动力系统低维结构｜PDF

Low-dimensional structures in time-delay dynamical systems

12 泛函分析（Functional analysis）

几何不等式中的对称与凸性｜AimPL

Symmetry and convexity in geometric inequalities

集合论与 C * 代数｜AimPL

Set theory and C*-algebras

13 几何群论（Geometric group theory）

自由循环群刚性性质｜AimPL

Rigidity properties of free-by-cyclic groups

阿廷群几何与拓扑｜AimPL

Geometry and topology of Artin groups

离散群顺从性｜AimPL

Amenability of discrete groups

有限生成群 L² 不变量及其相关理论｜AimPL

L²-invariants of finitely generated groups and related theories

自由群外自同构群几何｜PDF

Geometry of outer automorphism groups of free groups

几何群论问题集（共18份文档）｜PDF

Problem collection in geometric group theory (18 documents)

快速衰减性质｜PDF

Rapid decay property

14 几何学（Geometry）

最优构型对称破缺｜AimPL

Symmetry breaking in optimal configurations

簇代数与辫簇｜AimPL

Cluster algebras and braid clusters

几何衍生动力系统平衡态｜AimPL

Equilibria of geometrically derived dynamical systems

离散几何与自守形式｜AimPL

Discrete geometry and automorphic forms

软填充、嵌套簇与凝聚态｜AimPL

Soft packings, nested clusters, and condensed matter

希格斯丛谱数据｜AimPL

Spectral data of Higgs bundles

几何流与黎曼几何｜AimPL

Geometric flows and Riemannian geometry

连杆配置空间｜PDF

Configuration spaces of linkages

标架理论与几何交叉｜PDF

Frame theory and geometric intersections

测地线｜PDF

Geodesics

校准几何｜PDF

Calibrated geometry

球填充、格与无穷维代数｜PDF

Sphere packings, lattices, and infinite-dimensional algebras

各类几何中的矩映射与满射性｜PDF

Moment maps and surjectivity in various geometries

阿米巴与热带几何｜PDF

Amoebas and tropical geometry

几何、分析与物理中的共形结构｜PDF

Conformal structures in geometry, analysis, and physics

切触几何全纯曲线｜PDF

Holomorphic curves in contact geometry

15 数学基础设施（Infrastructure）

开源数学课程与测评工具｜PDF

Open-source math curricula and assessment tools

支撑数学研究开源网络基础设施｜AimPL

Open web infrastructure for mathematical research

小型文档 PreTeXt 排版工具｜Wiki

Lightweight PreTeXt typesetting tools

Macaulay2 软件：功能拓展与效率提升｜AimPL

Extending functionality and efficiency of Macaulay2

组合数学精粹资料｜AimPL

Expository resources in combinatorics

本科实分析探究式学习研究｜PDF

Inquiry-based learning for undergraduate real analysis

16 线性代数（Linear algebra）

谱图、超图理论：关联与应用｜AimPL

Spectral graph and hypergraph theory: connections and applications

全正性理论与应用｜AimPL

Total positivity theory and applications

图、有向图、符号模式矩阵谱｜PDF

Spectra of graphs, digraphs, and sign pattern matrices

17 数理逻辑（Logic）

从ℵ₂到大基数｜AimPL

From ℵ₂ to large cardinals

数论中的可定义性与可判定性问题｜AimPL

Definability and decidability problems in number theory

描述内模型论｜PDF

Descriptive inner model theory

高力迫与低力迫｜AimPL

High and low forcing

描述内模型论｜PDF

Descriptive inner model theory

数论中的可定义性与可判定性问题｜PDF

Definability and decidability problems in number theory

可计算稳定性理论｜PDF

Computable stability theory

度量结构模型论｜PDF

Model theory of metric structures

希尔伯特第十问题拓展｜PDF

Extensions of Hilbert’s tenth problem

核心模型论最新进展｜PDF

Recent advances in core model theory

18 最优化（Optimization）

线性矩阵不等式理论与算法｜PDF

Theory and algorithms for linear matrix inequalities

19 偏微分方程（PDEs）

不可压缩流体小尺度动力学｜AimPL

Small-scale dynamics of incompressible fluids

非线性波稳定性计算机辅助证明｜AimPL

Computer-assisted proofs for stability of nonlinear waves

群体行为非局部微分方程｜AimPL

Nonlocal differential equations for collective behavior

实、复几何中的非线性偏微分方程｜AimPL

Nonlinear PDEs in real and complex geometry

多维波与斑图稳定性判据｜PDF

Stability criteria for multidimensional waves and patterns

刚性源与守恒律数值方法｜PDF

Numerical methods for stiff sources and conservation laws

动力系统与偏微分方程新关联｜PDF

New connections between dynamical systems and PDEs

20 数学物理（Physics）

非厄米量子力学与辛几何｜AimPL

Non-Hermitian quantum mechanics and symplectic geometry

含非自伴算子物理的数学基础｜PDF

Mathematical foundations of physics with non-selfadjoint operators

格罗莫夫–威滕与辛场论可积系统｜AimPL

Integrable systems in Gromov–Witten and symplectic field theory

相变｜PDF

Phase transitions

克尔时空几何引力透镜｜PDF

Gravitational lensing in Kerr spacetime geometry

几何与弦论 L² 调和形式｜PDF

L² harmonic forms in geometry and string theory

天体力学变分方法｜PDF

Variational methods in celestial mechanics

21 概率论（Probability）

玻尔兹曼机｜AimPL

Boltzmann machines

斯坦因方法及其高维统计应用｜AimPL

Stein’s method and its high-dimensional statistical applications

马尔可夫链混合时间｜AimPL

Mixing times of Markov chains

向量平衡问题及其随机矩阵模型应用｜AimPL

Vector equilibrium problems and applications to random matrix models

KPZ卡达尔–帕里西–张翼成方程与普适类｜AimPL

Kardar–Parisi–Zhang equations and universality classes

自由分析｜PDF

Free analysis

辫群、簇与自由概率｜PDF

Braid groups, clusters, and free probability

22 表示论（Representation theory）

自守形式的分析、算术与几何层面｜AimPL

Analytic, arithmetic, and geometric aspects of automorphic forms

表示稳定性｜AimPL

Representation stability

层与约化群模表示｜AimPL

Sheaves and modular representations of reductive groups

自守核函数｜PDF

Automorphic kernel functions

覆叠群与调和分析的自守形式｜PDF

Automorphic forms on covering groups and harmonic analysis

超特征标与组合霍普夫代数｜PDF

Supercharacters and combinatorial Hopf algebras

p 进表示、模性及其拓展｜PDF

p-adic representations, modularity, and extensions

23 多复变（Several complex variables）

多复变柯西–黎曼方程｜AimPL

Cauchy–Riemann equations in several complex variables

CR 映射复杂度新兴应用｜PDF

Emerging applications of CR mapping complexity

CR 几何映射复杂度｜PDF

Mapping complexity in CR geometry

24 特殊函数（Special functions）

广义库恩温德多项式｜PDF

Generalized Koornwinder polynomials

25 拓扑学（Topology）

高维切触拓扑｜AimPL

High-dimensional contact topology

量子不变量与低维拓扑｜AimPL

Quantum invariants and low-dimensional topology

链同调的代数、几何与组合｜AimPL

Algebra, geometry, and combinatorics of link homology

离散组合同伦论｜AimPL

Discrete combinatorial homotopy theory

拓扑切片纽结光滑协边类｜AimPL

Smooth concordance classes of topologically slice knots

无限型曲面｜AimPL

Infinite-type surfaces

泰希米勒空间利普希茨度量｜PDF

Lipschitz metrics on Teichmüller spaces

高维切触拓扑｜PDF

High-dimensional contact topology

截面曲率非负流形｜PDF

Manifolds with nonnegative sectional curvature

曲面群表示｜PDF

Representations of surface groups

纽结模空间｜PDF

Moduli spaces of knots

26 其他方向（Other）

动力代数组合｜PDF

Dynamical algebraic combinatorics

融合范畴分类｜AimPL

Classification of fusion categories

测度刚性新兴应用｜PDF

Emerging applications of measure rigidity

参考资料

https://mathematics.caltech.edu/news/mathematicians-gather-to-focus-on-ai

https://aimath.org/problemlists/

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