Нейросеть решила девять математических задач, над которыми десятилетиями бились ученые
Метод можно применять и за пределами чистой математики
Исследователи Google DeepMind создали систему искусственного интеллекта AlphaProof Nexus, которая смогла найти и формально доказать решения девяти открытых математических задач венгерского математика Пала Эрдёша. Всего система проверила 353 задачи из его каталога.
В числе результатов — две задачи, которые оставались нерешенными более 50 лет. Кроме того, ИИ доказал 44 гипотезы из 492, связанных с онлайн-энциклопедией целочисленных последовательностей. Результаты работы опубликованы в издании EurekAlert!.
Система предназначена не просто для того, чтобы предлагать ответы на сложные математические вопросы. Она ищет доказательства и проверяет их с помощью специального языка Lean, позволяющего автоматически контролировать правильность каждого логического шага. Такой подход помогает обнаруживать ошибки, которые могут оставаться незаметными в обычном тексте, даже если рассуждение выглядит убедительным.
Как устроена система
AlphaProof Nexus разработали на основе прежних математических инструментов Google DeepMind, в том числе AlphaProof, которую ранее обучили решать сложные математические задачи. В 2024 году AlphaProof вместе с другой системой компании, AlphaGeometry 2, решила четыре из шести задач Международной математической олимпиады. Теперь исследователи попытались приспособить этот подход для решения открытых проблем, над которыми работают профессиональные математики.
В новой системе большие языковые модели объединены с инструментами формального доказательства. Сначала ИИ анализирует математическую задачу, представленную на языке Lean, а затем пытается найти решение.
Какие задачи удалось решить
Исследователи испытали AlphaProof Nexus на нескольких наборах математических проблем. В каталоге Эрдёша они выбрали 353 открытые задачи, из которых ИИ решил девять. Это не означает, что система разобралась со всеми нерешенными вопросами математика: речь идет только о тех задачах, которые вошли в эксперимент.
Еще одним направлением проверки стали гипотезы, связанные с Онлайн-энциклопедией целочисленных последовательностей — базой данных, в которой собраны последовательности чисел и сведения об их свойствах. Из 492 открытых гипотез система доказала 44.
Помимо этого, исследователи проверили ее на других задачах исследовательского уровня. Полученные результаты затрагивали, в частности, алгебраическую геометрию, оптимизацию, квантовую оптику и теорию графов. Это показывает, что подобные системы можно применять не только к задачам из одного раздела математики.
Две из решенных задач Эрдёша оставались открытыми более полувека. Впрочем, возраст задач различался, и говорить о том, что все девять вопросов не удавалось решить в течение десятилетий, было бы неверно.
Почему важна автоматическая проверка
Пал Эрдёш — один из самых известных математиков XX века, работавший прежде всего в теории чисел и комбинаторике. Он сформулировал множество задач, часть которых математики продолжают исследовать спустя десятилетия после его смерти. Эти вопросы нередко требуют не вычислений в привычном смысле, а поиска нового доказательства — строгой цепочки рассуждений, которая показывает, почему утверждение верно или неверно.
Одна из трудностей при использовании языковых моделей в математике состоит в том, что они могут выдать убедительно выглядящее решение с незаметным логическим пробелом. Поэтому важен не только сам ответ, но и возможность независимо проверить доказательство.
Lean позволяет представить математическое утверждение и доказательство в формальном виде, после чего специальный проверяющий инструмент контролирует каждый шаг. Если в доказательстве есть ошибка или пропущено необходимое обоснование, проверка не проходит.
Есть и еще один нюанс: по результатам экспериментов, базовая схема, в которой языковая модель предлагает доказательство, а Lean проверяет его и возвращает замечания, тоже смогла решить те же девять задач Эрдёша.
Авторы исследования считают, что этот метод можно применять и за пределами чистой математики. В частности, формальный поиск доказательств и автоматическая проверка рассуждений могут помочь в задачах оптимизации, теории графов и квантовой оптики — областях, где математические доказательства используются для обоснования научных выводов.
При этом работа не означает, что ИИ уже способен самостоятельно решать любые сложные научные задачи. В эксперименте он нашел доказательства лишь для части выбранных открытых проблем. Однако исследование демонстрирует способ, с помощью которого языковые модели могут не только генерировать математические идеи, но и превращать их в доказательства, пригодные для строгой автоматической проверки.
Photo For Everything / Shutterstock / Fotodom
Популярные комментарии
Виктория ИльинаА из-за чего, собственно, сыр-бор? Чем так возмущена родительница? Может, она желает, чтобы её чадо писало в общей тетради на 96 листов, с колечками и Телепузиками на обложке? Вообще-то школьная тетрадь — не модный аксессуар и не предмет для удовлетворения родительских эстетических вкусов. Это учебный инструмент, конструкция которого давно продумана и проверена практикой. Особенно в начальной школе, где имеют значение и разлиновка, и формат, и вес тетради. Разумеется, цвет обложки сам по себе знаний не прибавляет. Но требование единообразия — вовсе не обязательно учительская прихоть. Поражает другое: с какой поразительной лёгкостью некоторые родители превращают любой пустяк в повод для скандала! Это уже какое-то откровенное кверулянтство — непременно оспорить, потребовать, пожаловаться, вмешаться туда, где собственных педагогических познаний явно недостаёт. Невольно вспоминается старинное выражение: «Мясо твоё, мастер, а кости наши». Разумеется, не в буквальном смысле, а как отражение принципа доверия к наставнику. Родители поручали мастеру обучение ребёнка, признавая его профессиональную компетентность. Может, и современным родителям пора вспомнить, что учитель — не обслуживающий персонал, обязанный потакать каждой прихоти, а профессионал, которому следует позволить спокойно делать свою работу? Защищать ребёнка от реальных нарушений необходимо. Но превращать цвет тетради в поле битвы за родительские права — уже откровенный абсурд.
Учитель требует покупать простые зеленые тетради, остальные отказывается проверять. Что это за самоуправство?
Виктория ИльинаРазговор о достойной оплате учительского труда сложнее простой формулы «надо повысить зарплаты». С главным тезисом героя статьи трудно спорить: педагог не должен думать, чем прокормить семью, и быть вынужденным добирать доход репетиторством. Но базовый уровень оплаты должен быть достойным не только в сильном столичном лицее. Хороший учитель одинаково нужен и в Москве, и в районной школе, и в селе. Право ребёнка на качественное образование не должно зависеть от места жительства. А дальше логичны дополнительные стимулы: надбавки за квалификацию, подготовку стобалльников, победителей олимпиад, серьёзные результаты учеников. Тем более статья показывает, какой труд стоит за работой с сильными и мотивированными детьми. Но есть и неудобный вопрос: насколько востребована значительная часть знаний, которые школа по единой программе обязана давать всем? Учитель здесь во многом связан требованиями системы. Однако если обучение почти не учитывает склонности и будущую траекторию ребёнка, возникает разрыв между объёмом обязательных знаний и их последующей практической ценностью. Можно сколько угодно говорить о «гармонично развитой личности», но общество в конечном счёте выше ценит то, что даёт ощутимый результат. И этот вопрос тоже нельзя исключать из разговора о зарплате учителя.
«Мы придумали делить детей на два сорта»: директор тамбовского лицея и заслуженный учитель — о культе олимпиад
Евгения СамотохинаТо что отрицательные оценки нужны — я согласна, но здесь должен быть ряд факторов: 1) как по мне текущая система оценки (пятибалльная, а по факту четырехбальная) — не то чтобы объективная. Особенно чувствуется на объемных заданиях в старших классах, когда в тексте на 2 страницы допустил 2-3 ошибки и пооучаешь тройку. Как по мне система должна иметь разбивку хотя бы в 10 баллов. 2) Часто каждый учитель сам определяет как оценивать ученика. Если с точными науками и каким-нибудь диктантом ещё более-менее понятно, то с более творческими заданиями, пересказами вообще непонятно — у одного учителя ты получаешь 5 у другого за пересказ того же качества — 3.
«Двойка должна жить». Учитель — о том, почему плохие оценки нужны детям








