新華財(cái)經(jīng)上海2月15日電（記者杜康）近日，上?？茖W(xué)智能研究院聯(lián)合北京大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)正式宣布，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的多智能體強(qiáng)化學(xué)習(xí)系統(tǒng)PackingStar，在多個(gè)維度刷新了困擾數(shù)學(xué)界數(shù)百年的“親吻數(shù)”紀(jì)錄，助力實(shí)現(xiàn)了數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的系統(tǒng)性突破。

對(duì)于這個(gè)核心成員平均年齡只有25歲左右的團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)，這不僅是一項(xiàng)“硬核”的突破，更是一份獻(xiàn)給科學(xué)界的“新年禮物”。當(dāng)千家萬(wàn)戶在爆竹聲中祈愿新歲時(shí)，PackingStar已化身為一艘“宇宙飛船”，帶人類抵達(dá)了那些遙不可及的“數(shù)學(xué)星系”。

與AI“較勁” 把人類直覺(jué)注入算法“血液”

“菲爾茲獎(jiǎng)得主Thurston曾留下過(guò)一句話，‘?dāng)?shù)學(xué)不是關(guān)于數(shù)字或算法的，它是關(guān)于理解的藝術(shù)’。在PackingStar的研究中，我們對(duì)這句話有了切身的體會(huì)?！鄙虾？茖W(xué)智能研究院（下稱“上智院”）AI科學(xué)家陶兆巍說(shuō)道。

1694年，牛頓和格雷戈里在劍橋提出一個(gè)問(wèn)題：在一顆中心球周?chē)?，最多能緊貼放置多少顆相同的球？這就是三維空間的“親吻數(shù)問(wèn)題”。后來(lái)，數(shù)學(xué)家對(duì)于“親吻數(shù)”的研究拓展到31維乃至更高維度。

“如果把數(shù)學(xué)看作一個(gè)由邏輯法則構(gòu)成的、近乎無(wú)窮的虛空，那么那些真正有意義的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)，就像是散落在深空中的零散星系。以往，我們只能靠紙筆和有限的想象力去遠(yuǎn)眺；而 PackingStar 就像是我們的‘哈勃望遠(yuǎn)鏡與宇宙飛船’，它不僅讓我們看清了那些遙遠(yuǎn)結(jié)構(gòu)的輪廓，更帶我們真正抵達(dá)了那里?！碧照孜≌f(shuō)。

對(duì)于“親吻數(shù)問(wèn)題”這樣的高維組合優(yōu)化問(wèn)題，本質(zhì)上與新材料設(shè)計(jì)、藥物發(fā)現(xiàn)等重大挑戰(zhàn)同屬一類，都要在指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)的搜索空間中尋找最優(yōu)解。長(zhǎng)期以來(lái)，人類數(shù)學(xué)家往往依靠對(duì)稱性來(lái)搜索高維結(jié)構(gòu)。但PackingStar找到的解則往往處于一種奇異的狀態(tài)——擁有明確的幾何規(guī)則，卻又破壞了全局對(duì)稱性。起初，這些結(jié)構(gòu)對(duì)于人類如同亂碼，但通過(guò)深入分析，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)它們?cè)趲缀紊喜粌H是可解釋的，甚至蘊(yùn)含著新的數(shù)學(xué)構(gòu)造邏輯。

“PackingStar真正的意義，不在于它找到了一組漂亮的數(shù)據(jù)，而在于它開(kāi)啟了一種‘人機(jī)’互促進(jìn)化的科研范式。人類提供數(shù)學(xué)直覺(jué)和對(duì)問(wèn)題的洞察，然后是AI構(gòu)造結(jié)構(gòu)和搜索證明，再讓人類理解結(jié)果，抽象出理論，并進(jìn)一步改進(jìn)自身的直覺(jué)和AI的系統(tǒng)?！碧照孜≌f(shuō)。

在這個(gè)過(guò)程中，數(shù)學(xué)家的角色發(fā)生了根本性的轉(zhuǎn)變：從繁瑣的計(jì)算乃至構(gòu)造證明的嘗試中解放出來(lái)，轉(zhuǎn)變?yōu)椤皵?shù)學(xué)觀察者”和“直覺(jué)設(shè)計(jì)者”。

陶兆巍表示，在這個(gè)過(guò)程中，自己最迷戀的部分其實(shí)是那種“智力的拉鋸戰(zhàn)”?！拔視?huì)和AI較勁。就像是同步出發(fā)去搜索寶藏，如果我在某一步比AI表現(xiàn)得更好，我會(huì)嘗試把這種人類獨(dú)有的直覺(jué)轉(zhuǎn)換成算法，再次注入AI的‘血液’。這種‘互相反哺’的過(guò)程，讓AI越來(lái)越聰明，也讓我的數(shù)學(xué)直覺(jué)被不斷重塑?！?/p>

從規(guī)律發(fā)現(xiàn)到“無(wú)中生有”的科學(xué)智能進(jìn)化

? ? ? 為什么要推進(jìn)這項(xiàng)關(guān)于“親吻數(shù)”的數(shù)學(xué)研究？上智院在成立之初就希望用人工智能發(fā)現(xiàn)未知規(guī)律。數(shù)學(xué)正是這樣一類問(wèn)題的集中體現(xiàn)。

? ? ? 要理解 PackingStar 的意義，可以對(duì)比曾在生物學(xué)界引起轟動(dòng)的AlphaFold（蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)模型）。AlphaFold 可看作“科學(xué)智能1.0”的代表，依賴的是海量已知數(shù)據(jù)。而數(shù)學(xué)問(wèn)題幾乎沒(méi)有現(xiàn)成訓(xùn)練數(shù)據(jù)，需要通過(guò)人工智能進(jìn)行搜索、生成與合成數(shù)據(jù)，要在“無(wú)中生有”的過(guò)程中逼近未知結(jié)構(gòu)。這要求人工智能專家與數(shù)學(xué)家深度協(xié)作，任何一方單獨(dú)都無(wú)法完成突破。

? ? ? 這次在數(shù)學(xué)領(lǐng)域的嘗試，是一次冒險(xiǎn)。對(duì)PackingStar團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)，更深層的壓力來(lái)自行業(yè)里一些數(shù)學(xué)家的斷言——人工智能在短期內(nèi)不太可能真正解決有意義的數(shù)學(xué)問(wèn)題。如果這個(gè)判斷是真的，研究團(tuán)隊(duì)的努力或許在一年或兩年之后證明是個(gè)失敗。

? ? ? “所有的東西都要加上一個(gè)時(shí)間的期限。我們有可能五年之后能夠做出來(lái)，但可能我們給的時(shí)間只有三年或者只有一年。所以我們要直面的一個(gè)問(wèn)題是，如何用人工智能來(lái)加速這個(gè)過(guò)程?！鄙现窃嚎蒲懈痹洪L(zhǎng)、復(fù)旦大學(xué)人工智能創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)研究院副院長(zhǎng)程遠(yuǎn)說(shuō)。

? ? ? 答案是“工程優(yōu)化和創(chuàng)新”。程遠(yuǎn)介紹，過(guò)去更多是靠人的靈感來(lái)發(fā)現(xiàn)新的東西、新的結(jié)構(gòu)、新的科學(xué)規(guī)律。人工智能，是一個(gè)工程性的平臺(tái)?！拔覀兿Ｍ眠@種強(qiáng)大的工程性的平臺(tái)來(lái)加速數(shù)學(xué)的發(fā)現(xiàn)，用工程化的穩(wěn)定性，來(lái)對(duì)沖科學(xué)發(fā)現(xiàn)的不確定性?！?/p>

? ? ? 科學(xué)家提供問(wèn)題理解與判斷邊界，AI專家設(shè)計(jì)搜索與學(xué)習(xí)機(jī)制，工程團(tuán)隊(duì)支撐規(guī)?；?jì)算與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，三者緊密協(xié)同，構(gòu)成“AI—科學(xué)—工程”的三位一體。在PackingStar的研發(fā)過(guò)程中，上?？茖W(xué)智能研究院形成的這種協(xié)作，標(biāo)志著科學(xué)智能正式進(jìn)入2.0階段。

站在科技與人文的十字路口

頂尖的科學(xué)突破往往不只取決于聰明與否，更取決于一種單純的專注和跨界的碰撞。

這讓人聯(lián)想到科學(xué)史上著名的劍橋大學(xué)“老鷹（Eagle）酒吧”——當(dāng)年，背景迥異的年輕人沃森和克里克就是在那里通過(guò)不斷的跨界聊天，最終推開(kāi)了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的大門(mén)。

如今，在上海徐匯西岸，類似的浪漫正在上演。PackingStar團(tuán)隊(duì)里沒(méi)有學(xué)科的界限：有研究物理出身、跨界強(qiáng)化學(xué)習(xí)的馬成棟；有在人工智能與數(shù)學(xué)之間自由切換，始終保持對(duì)生活與審美敏感的陶兆??；有熱愛(ài)戶外、極度自律的李鵬宇……這群年輕人散步在公共藝術(shù)裝置之間，突然聯(lián)想到 12 維空間的數(shù)學(xué)最優(yōu)解，科學(xué)、技術(shù)與藝術(shù)在同一座城市自然交匯。

“PackingStar”這個(gè)名字里，藏著兩層深意：第一層是研究本身，在高維空間填充球體，每個(gè)球在科學(xué)家眼里都像一顆星星；第二層是情懷，在這個(gè)團(tuán)隊(duì)里，每一個(gè)跨界的年輕人都是一顆新星。

這正是上海在科學(xué)智能時(shí)代獨(dú)特的人文底色。真正動(dòng)人的創(chuàng)造往往誕生于“科技與人文的十字路口”，在這里，AI不再是“冰冷的”工具，而是合作伙伴。人類定義問(wèn)題，AI 協(xié)助解決，這種“人機(jī)協(xié)作”的科學(xué)研究范式，讓人類能夠更快更深入地探索宇宙的奧秘。

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編輯：葛佳明

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