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由来

为什么悬赏百万美元的七大数学难题,连AI时代也解不开?

AI攻克了围棋,也破解了蛋白质折叠,可从1900年代流传下来的七道数学难题依旧未解。这七道并非随意凑成,而是相隔整整一百年精选出的清单;AI止步,是因为它们要的不是计算,而是证明。

好奇

AI战胜了围棋世界冠军,也解开了困扰数十年的蛋白质折叠难题。可从1900年代流传下来的数学难题,至今原封不动,哪怕每道都悬着一百万美元。世上最聪明的工具,为何在这七道题前停步?要找到答案,得先看看这七道题是如何被凑到一处的。

一般的想法

若答一句"难,所以解不开",未免太寡淡。还有更有意思的事实:这七道并非随手凑成,而是相隔整整一百年、有意挑选出的清单。1900年,一位数学家公布了二十世纪应当攻克的问题;恰好一百年后的2000年,一家研究所承其精神,列出二十一世纪的七道题,作为新千年的纪念。所以,理解这些难题的来历,就等于把数学史的两个场景连缀起来。

可视化
百年的传承(点一个节点,展开每个场景)
黎曼猜想,两份清单皆有1900希尔伯特的二十三题2000克雷千禧七大难题2003庞加莱猜想获证← 整整一百年 →
从1900年的希尔伯特到2000年的克雷,再到2003年的首次破解。点一个节点,展开每个场景。
七道难题,如今进展到哪(点一张卡片)
P对NP
计算理论
未解
黎曼猜想
数论
未解
纳维-斯托克斯
偏微分方程
未解
杨-米尔斯
数学物理
未解
霍奇猜想
代数几何
未解
贝赫-斯维讷通-戴尔
算术几何
未解
庞加莱猜想
拓扑学
已解
点卡片即显示其领域与当前状态。七题之中已有一道解开。

所以这七道,并非单纯的难题合集。它们是数学史上的一座路标,是一个世纪前一人所划的方向,被一百年后的后辈接续、重新捆束。AI止步的缘由,也在此显现。这些问题要的不是飞快的计算,而是崭新的证明,即一种至今无人想到的思想跃迁。计算是把路走快,证明是把没有的路开出来。

上方:1900 → 2000 → 2003,百年传承的年表。下方:七道难题的领域与当前状态。点一点节点和卡片。

本质

1900年的巴黎,大卫·希尔伯特在国际数学家大会上列出二十三道未解之题。他相信这份清单将为下一个世纪的数学定向,而二十世纪的数学家也确实与之搏斗,开辟出新的领域。

恰好一百年后的2000年5月24日,在同一座巴黎城的法兰西公学院,克雷数学研究所为纪念希尔伯特演讲一百周年,公布了千禧七大难题。一个顾问委员会遍询全球权威,选出长久未解的最重要的经典问题。每题悬赏一百万美元,合计七百万,且不设解题期限。

耐人寻味的是,两份清单在一点交汇。七题之一的黎曼猜想(1859年提出),正是一百年前也列于希尔伯特二十三题中的那一道。历经一个世纪仍未破解,于是同时留名两份清单。

那么,AI为何解不开?关键在于:这些问题不是要去计算,而是要去证明。围棋是在可能性中搜索,蛋白质折叠是从海量模式中学习,而数学证明,是要对无穷多种情形毫无缝隙地论证"必然如此"。无论核验多少情形,都成不了证明。何况七题之一的P对NP问题,恰恰是在问:机器能快速求解的问题,其边界究竟在何处。在那答案出现之前,AI自身的极限,仍是未定之数。

回到日常

这些难题,并不只停在黑板上。黎曼猜想关乎素数的分布,而素数正是今日互联网加密的根基。P对NP叩问着我们每天使用的搜索、物流与排程优化的根本极限;纳维-斯托克斯则是天气预报与飞机设计所立足的流体方程。看似最抽象的问题,其实正撑着我们日日倚靠的技术的最底层。所以其中一道被解开的那天,将不只是某位数学家领取百万美元之日,而是世界某处地基被重新铺就之日。

参考资料
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