困扰数学界约90年的纳维–斯托克斯方程存在性与光滑性问题,可能被OpenAI的数学家团队用约1万个自主AI智能体撕开了一道口子。9月8日公布的结果显示,这些智能体在一个尚未公开的先进模型上运行,构造出三维纳维–斯托克斯方程的一个解,该解在有限时间内形成奇点。

这个问题的分量不需要过多铺垫:它是克雷数学研究所悬赏的千禧年大奖难题之一,从提出到现在,数学家们已经和它缠斗了大约九十年。OpenAI这次给出的答案,严格来说还只是一个“可能的证明”,因为结果尚未经过同行评议,克雷数学研究所也还没有正式认定。

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奇点到底意味着什么

要理解这个证明的价值,得先搞清楚“奇点”在数学里的含义。简单说,奇点就是方程的解在某个时刻失去光滑性,某些物理量——比如速度——会趋向无穷大。对于纳维–斯托克斯方程来说,是否存在这样的奇点,直接关系到方程在数学上是否“良定义”。

此前侯一钊、罗果、Diego Córdoba和Luis Martínez-Zoroa等数学家的研究已经推进到了很接近的位置。最后的障碍在于:需要构造一个无限级联,让驱动外力始终保持光滑。OpenAI的证明恰恰在这个关键点上取得了突破。

一个旋转、收缩、拉伸的涡旋

OpenAI构造出的解,是一个不断旋转、向内螺旋收缩并沿轴向拉伸的涡旋。它的速度在有限时间内趋于无穷,但总能量保持有限。这个看似矛盾的组合之所以成立,是因为方程中的加速度、压力梯度、动量传递和黏性等项以极其精确的方式彼此抵消,从而使驱动外力保持光滑。

这种精确抵消正是此前构造未能实现的关键。换句话说,难点不在于让速度发散,而在于让速度发散的同时,其他所有项都配合得严丝合缝,不让外力出现奇点。

88小时解析证明,17小时机器转写

整个系统的运行方式也值得注意。约1万个自主AI智能体可以读取互联网缓存、运行代码并交换信息,最终在约88小时后得到解析证明。随后团队又花了17小时,把证明转写为可机器检查的形式。

这个时间线放在数学研究的历史尺度里看,短得几乎不真实。一个困扰顶尖数学家近一个世纪的问题,被一群AI智能体用不到四天的时间跑出了一个候选答案。

结果仍需时间检验

但现阶段必须把话说清楚:这还不是最终解决。克雷数学研究所的规定很明确,结果必须经过同行评议和一段审慎的评估过程。文章金句也点出了这层意思——如果这一结果能够经受住进一步检验,它很可能成为迄今由人工智能得到的最重要数学证明之一,甚至可能标志着数学研究方式的一次转折。

在那一天到来之前,更准确的说法仍然是:OpenAI已经给出了一个可能解决纳维–斯托克斯千禧年难题的证明,但这一结果是否最终被数学界和克雷数学研究所正式接受,还需要时间。