文 | 励建书(中国科学院院士、浙江大学数学高等研究院院长)
最近一段时间,OpenAI批量产出数学成果的事件,引出各种各样的想法和说法。我觉得,这是一个激动人心的时代。在这样一个变革的时代,肯定会有一段时期的迷茫和不确定,但这往往意味着一个新时代正在酝酿,即将到来。
励建书(右)与王坚对谈后握手合影。之江实验室供图
作为一名数学工作者和数学机构负责人,我非常期待这样一个时代的到来。
历史上,数学曾经历过几次比较重要的变革。比如,在微积分被发明出来之前,欧洲的数学家计算一些关于曲线的量或几何体的体积等,相当于今天写一篇论文。而当牛顿和莱布尼茨发明微积分后,一切都改变了。以前可以作为研究论文发表的内容,如今成了本科生的日常作业。那么,数学和数学研究是不是消失了?恰恰相反。有了微积分后,数学和数学家反而得到了赋能,并诞生了现代数学,如微分几何、调和分析等,整个数学的“景观”都改变了。
那是一个激动人心的场景,我认为现在也面临着类似的情况。
在人工智能(AI)的助力下,有两方面正在发生巨大变化。
首先,数学的目的是什么?历史上有很多数学难题,有些以猜想的形式存在。破解这些难题和猜想往往要经过几年、几十年甚至上百年,非常不容易,至今仍有很多著名的数学问题没有解决。当把时间和精力放在这上面的时候,我们关注的往往是攻克这个问题、爬上山顶的过程。一旦爬上山顶,就会觉得这是一个伟大的成就。但我们其实还有另一个且更重要的目的:爬上山顶后,去看更美丽的风景,去发现更多的数学。
现在有了AI的强大助力,这件事成为可能——登上山顶,会看到更加璀璨、浩瀚的数学天空。
由此,数学研究的范式可能会改变。当目前已知的一些问题被攻克后,有没有可能对整个数学学科进行整合和重新简化?1900年前后,以希尔伯特为代表的数学家大多是全才,了解数学的各个领域。但从20世纪初开始,尤其在今天,世界上几乎没有一位数学家可以掌握数学的每一个方向、每一个分支,因为学科体系实在太庞大了。如今,有没有可能借助AI的蓬勃发展,完成这种整合和重新简化?
“简化”不是内容减少了,而是对问题的理解变得更透彻,形成更深刻的认识。这也是华罗庚先生说的,读书要“从薄到厚,再从厚到薄”。以前,数学家不可能掌握全部的数学知识,所以要做这样的整合和综合工作比较难。但这对AI来讲,根本不是问题。凭借AI的知识与信息赋能,数学家是否可以发展出新的数学来?想到这一点,我就特别激动。
其次,也是当今社会及科学界,尤其是数学界比较关心的问题:未来需要什么样的数学家?在我看来,AI为此作出了十分有益、正向且良性的推动。未来,单纯为发表论文而开展的研究,其价值与必要性将大幅下降。个体原创性,即科研中的原创能力与创造力变得愈发重要。在AI的赋能下,研究需要更高层次的数学思维与思考,因此对一流数学家的需求会大幅增加。
从未来的学生培养、未来数学家的成长这个角度看,我们的确处于一个新阶段,会发生一些根本性的变化:只在前人的基础上往前走,只需一步步改进的工作,就可以交给AI。所以,课程设置、教学范式、培养方案等大量的改革,以及太多的工作需要我们这一代人来完成。
当然,面对同一件事,不同的人会有截然不同的看法。如果我花10年时间研究的一个问题,却被AI解决了,自然会有失落感。但是,当看向未来、看向新时代下新的数学,我不但没有失落感,反而感到非常振奋。因为我相信,当我们越过这些山巅,看到一个全新的世界后,一个激动人心的数学新时代将会到来。
接下来,我们要问的就是,“怎么办?我们应该做些什么”。
面对一个全新的世界,我认为需要建立一个平台或合作机制,它必须是完全开放的,需要众多学术机构和个人共同参与建设——无论是研发“数学专用”或是“科学专用”的模型,还是在此基础上实现数学、物理等学科的交叉融合与认知跃升,都离不开协同攻关。
当下,全球有不少独立数学家及其他学科学者都在采用一种研究路径:借助当前全球性能最强的大模型辅助科研,例如利用OpenAI已开源或尚未公开的模型开展这类研究工作。这样做虽然效率很高,但我觉得,这不足以解决我们真正要面对的问题。
首先,我们不可能把所有技术依赖于一两家公司,也不可能把某一个学科乃至整个科学的研究,寄托在某个公司的某个模型上。应该有一个开放的、不依赖于某一个机构或公司的模型,全世界的科学家都能使用,甚至未来可以免费使用。
基于这样的认知,我们倡导启动“未来数学计划”。该计划的目标是建立一个完全开放的创新合作机制。我希望专注于AI创新的科研机构、专业的数学研究机构及团队、富有创新活力和实践能力的民营企业以及热爱数学和AI的个人都能够参与到计划中来,建立“AI+数学”创新共同体,探索数学研究与AI深度融合发展的新路径,推动基础研究与科学前沿发展。
这只是万里长征第一步,最终的目标是搭建一个开放、自主,由数学家、其他科学家及AI领域的机构和学者共同组成的社区或平台。
今天谈的都是AI for Math(人工智能赋能数学),还没有提到Math for AI(数学支撑人工智能)——这个主题一直存在,但实事求是地说,Math for AI做得还远远不够。
比如,它的底层机理是怎样的?有没有更好、更高效的算法来支撑AI?这都关乎AI的数学基础。目前来看,这方面的研究是滞后的。AI现在主要靠工程师推动发展,理论基础反而没有跟上。当然,它已有一定的理论基础,但一个革命性、全新的、能够实现颠覆性提升的理论体系,还没有创造出来。
有人说,AI的尽头是电力,这恰恰说明它还存在物理约束。我相信,如果从底层机理、数学基础上能发展出新的理论支撑,未来AI或许将更多依靠“脑力”,而非电力。到那时,不仅AI会变得更加强大,还有望实现“智能平权”,让大众和关心科学技术的人都能够自由使用强大的AI。
这是未来数学要承担的一项重大任务。我相信,经过最近发生的一系列事情,会有更多数学家关心这个问题,因为它变得越来越重要了。
(《中国科学报》记者赵广立根据其在第六届智能计算创新论坛上与中国工程院院士、之江实验室主任王坚对谈的内容整理)