快來圍觀,陶哲軒當視頻博主了。
第一個產(chǎn)出就很炸裂:人類需要寫滿一頁紙的證明,結(jié)果借助 AI 33 分鐘就搞定了?!
整個過程看起來一氣呵成,還是全程“盲證”不用過腦子那種。
對于這一操作,網(wǎng)友們驚呆:這具有足夠的歷史意義。
在沒有明顯引導(dǎo)、宣傳之下,他的訂閱數(shù)一天時間已經(jīng)有 900+,觀看數(shù)超兩千,目前仍然在高速增長中。
大家趕在爆火之前留言:
今天我們相聚在這里,就是為了見證偉大數(shù)學頻道的誕生。
具體來看看是如何做到?
33 分鐘盲證定理陶哲軒這次選取了泛代數(shù)中的一個命題,即證明 Magma 方程 E1689 蘊含 E2。
方程具體是什么不重要,我們只需要了解,即使是方程理論項目的合作者 Bruno Le Floch,也足足人工花了一頁紙才完成證明。
而用上 AI 后,整個證明過程僅用時 33 分鐘:
具體而言,陶哲軒嘗試完全基于 Bruno Le Floch 的草稿,逐行進行形式化。
他將草稿拆分為微小邏輯單元,交由 GitHub 生成代碼骨架,再以 Lean 的 canonical 策略匹配填補細節(jié),過程中也涉及部分手動補全。
最終,整個形式化證明能夠在 Lean 中通過驗證。
不僅時間大大縮短了,更重要的是滿足了“人類可讀性”。
要知道 Bruno Le Floch 最初挑戰(zhàn)該問題時,曾在論文中宣稱 E1689-E2 的所有已知證明都依賴計算機輔助。
直到后來他使用 prover9 ATP(自動定理證明器)給出了一個更具可讀性的人類版本,所以才對之前的想法產(chǎn)生動搖:
它是否仍然可以被認為是計算機輔助的,我不確定。
針對這一疑惑,陶哲軒提議今后可以在論文中明確說明,雖然最初的證明是由計算機生成的,但在項目進行過程中,研究者們成功地將其轉(zhuǎn)化為一個人類可讀的證明。
并且為了實際驗證 AI 能在多大程度上開啟自動化形式證明,陶哲軒就此開啟了本次 YouTube 首秀。
通過幾次親自嘗試,陶哲軒得出了如下結(jié)論:
這種半自動化的方法適用于那些技術(shù)性強、概念性弱的論證,即那些主要關(guān)注細節(jié)準確性而非整體概念理解的證明。
并且他再一次強調(diào),AI 輔助證明能夠把數(shù)學家從一些相對不重要的繁瑣事務(wù)中解放出來,“讓 AI 去做一些它擅長的事”。
在他看來,盡管最終的結(jié)果“并不優(yōu)雅”,但它體現(xiàn)了 AI 輔助證明的巨大潛力。
最后需要說明一下,陶哲軒并非一次就成功了。
據(jù)他在視頻中透露,前兩次的證明過程都出現(xiàn)了一些“bug”——
第一次拿到的代碼才到第 5 行他就有點看不懂了,所以選擇了重開;第二次雖然完成了所有證明(用時 48 分鐘),但由于是新人博主不太熟悉錄屏設(shè)備,導(dǎo)致屏幕分享失敗,因此又只能重來。
數(shù)學證明助手迎來 2.0 版本此外,還有他開發(fā)的數(shù)學證明助手迎來 2.0 版本升級。
根據(jù)介紹,這是一個用 Python 開發(fā)的輕量級證明助手,其功能遠遜于 Lean、Isabelle 或 Rocq 等完整證明助手,但(希望)它能夠輕松用于證明一些簡短而繁瑣的任務(wù)。
一個具體的目標是,為漸近分析提供支持。
兩周前,在大模型的幫助之下,他花了四個小時編程得到了這么一個概念驗證工具。
結(jié)果不到兩周,這個工具就迎來了全面改進 ——
首先,將其改造成一個基本的證明助手,使其能夠處理一些命題邏輯;其次,根據(jù)反饋,這個證明助手變得更為靈活(在幾個關(guān)鍵方面刻意模仿精簡證明助手)。
目前這個助手有兩種模式:假設(shè)模式和策略模式。其中策略模式作為默認模式,有點類似于 Lean、Isabelle 或 Rocq 里面那樣式兒的策略模式。
目前策略列表主要分為四類:
命題策略(主要圍繞通過布爾運算操縱命題)
線性算術(shù)策略(依賴于線性規(guī)劃及其變體)
替代策略 —— 用一個假設(shè)或目標替代另一個假設(shè)或目標的各種技術(shù)
簡化策略 —— 利用其他可用假設(shè)來“簡化”假設(shè)或目標的方法
當然這些還不是全部,這個助手支持擴展,大家可以在里面進行添加。
舉個例子。
如果 x,y,z 是正實數(shù),且 x<2y 和 y<3z+1,證明 x<7z+2。
將它形式化就會變成:
>>>frommainimport*>>>p=linarith_exercise()Startingproof.Currentproofstate:x:pos_realy:pos_realz:pos_realh1:x<2*yh2:y<3z+1|-x<7*z+2證明助手接收到指令后,指導(dǎo)助手使用各種“策略”來簡化問題,直到問題得到解決。
那么這個問題可以通過線性算術(shù) Linarith () 求解。
>p.use(Linarith())Goalsolvedbylineararithmetic!Proofcomplete如果想要有詳細解釋,也是 OK 的:
>>>frommainimport*>>>p=linarith_exercise()Startingproof.Currentproofstate:x:pos_realy:pos_realz:pos_realh1:x<2*yh2:y<3*z+1|-x<7*z+2>>>p.use(Linarith(verbose=true))Checkingfeasibilityofthefollowinginequalities:1*z>01*x+-7*z>=21*y+-3*z<11*y>01*x>01*x+-2*y<0Infeasiblebysummingthefollowing:1*z>0multipliedby1/41*x+-7*z>=2multipliedby1/41*y+-3*z<1multipliedby-1/21*x+-2*y<0multipliedby-1/4Goalsolvedbylineararithmetic!Proofcomplete!可以看到,首先,它通過反證法進行論證,即采用否定 x≥7z+2 目標 x<7z+2 并將其添加到假設(shè)中。
然后,它將假設(shè)中所有不等式轉(zhuǎn)化為“線性規(guī)劃”形式,變量在左邊,常數(shù)在右邊。
最后,它使用精確線性規(guī)劃來尋找這些不等式的線性組合,從而導(dǎo)致荒謬的不等式,在這種情況下 0<1。
解決完問題之后,還可以使用 proof()進行檢查。
有時候,遇到證明過程會涉及案例拆分的情況,那么證明助手最終會呈現(xiàn)樹狀結(jié)構(gòu)。
對于這個證明助手,陶哲軒表示:非常滿意,并且愿意接受進一步的建議或貢獻新的功能。比如引入新的數(shù)據(jù)類型、公例和策略,或者貢獻一些有難度的例子。
此外還計劃開發(fā)用于估算符號函數(shù)的函數(shù)空間規(guī)范的工具。例如創(chuàng)建部署霍爾德不等式和索博列夫嵌入不等式等定理的策略。看起來 sympy 框架足夠靈活,可以為這類對象創(chuàng)建更多的對象類。
感興趣的朋友,可以前往去體驗下哦。
參考鏈接:
[1]https://mathstodon.xyz/@tao/114486537464033675
[2]https://www.youtube.com/watch?v=cyyR7j2ChCI
[3]https://github.com/teorth/estimate_tools/blob/master/EstimateTools/test/equational.lean
本文來自微信公眾號:量子位(ID:QbitAI),作者:白交一水
本文鏈接:http://www.tebozhan.com/showinfo-45-12809-0.html陶哲軒油管首秀:33 分鐘,AI 速證「人類需要寫滿一頁紙」的證明
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