AI 时代,纯数学研究的未来是什么?——沃尔夫勒姆讲读与问答
摘要
斯蒂芬·沃尔夫勒姆从 Mathematica 的历史经验出发,讨论人工智能将如何改变纯数学研究。他认为,AI 在检索数学知识、连接不同领域的结果、辅助计算与证明方面很有价值,但纯数学的核心还包括提出问题、创造概念,以及把这些概念纳入人类能够理解和共享的数学文化。计算不可约性保证了新事实与新结构的无穷涌现,却不能替人类决定哪些探索值得进行。随后的现场问答进一步涉及 AI 的可控性、怎样提出好问题、数学教育、长篇机器证明、计算语言和数学研究的就业前景。
概述
本期 Stephen Wolfram Readings 由沃尔夫勒姆先讲读同名博客,再回应观众的实时提问。讲读围绕“什么才算数学”展开:从公理和机械推导到高层概念,从自动形式化的准确性到可读的计算语言,再到数学目标、美学和社会价值。问答将这些主张延伸到教育与技术实践,讨论在计算和 AI 越来越强的时代,人应该学习什么、研究什么,以及如何判断机器生成的成果。
配套文章:《AI 时代,纯数学研究的未来是什么?》
目录
讲读
数学与 AI 的现状
大家好。我想谈谈我刚刚发表的一篇文章,题目是《AI 时代,纯数学研究的未来是什么?》。我先讲讲文章里说了些什么,然后我们可以一起讨论。
先谈新闻标题和历史。这样的新闻标题不断出现:某某 AI 系统解决了某某数学问题。
我越来越常听到有人说:“也许我们已经不需要人类来做数学研究了,也许干脆应该把它交给越来越强大的 AI。”
我得承认,某些说法让我有点不耐烦了。因为在我看来,它们往往涉及对数学究竟是什么的根本性误解;坦率地说,也涉及对 AI 究竟是什么的误解。
或许,我有一段独特的个人经历,使我形成了这样的看法。毕竟,早在 1988 年,我们首次推出 Mathematica 时,也有人说过类似的话,认为数学将被接管、变得毫无意义。当然,事情完全不是那样发展的。相反,Mathematica,也就是如今的 Wolfram Language,提升了人们所能开展的数学工作的层次,多年来催生了各种重要的新数学。
如果有人认为,做数学归根结底就是求符号积分,那么没错,Mathematica 基本上已经取代了这类工作。但尽管许多数学应用需要这样的解题能力,它并不是数学本身,也就是纯数学的核心。
纯数学是一项古老的事业,与文明史有着极为重要的交织。从柏拉图和欧几里得的时代起,纯数学就是最典型的例子,向我们展示了抽象的理性思维如何构筑出不断扩展的结构。经过几个世纪的发展,纯数学已经成为我们这个文明建造的最大的一座思想大厦。
它并非没有自己的弊病与局限。即使在建造这座大厦的人当中,也会有人对什么是重要的、应该怎样做事等问题产生误解。数学从根本上说,就是不惜一切手段地给出证明吗?数学的正当性,最终总要由应用来确立吗?是否存在一本注定如此的“正确答案之书”,而数学的目标就是发现它?我想,在这些问题上,我也有一些个人经历。我的基础科学研究,使我开始追问许多事物的根基,其中就包括数学。
因此,我研究过这样的问题:所有可能的数学体系构成了怎样的空间?所有定理组成的网络,其极限结构可能是什么?尤其是,在界定我们所说的“数学”时,人类究竟扮演着什么角色?接下来谈现代 AI 的价值。
稍后我会谈纯数学的一般特征与价值。不过在那之前,我们先来讨论眼下的问题:现代 AI 的作用。首先要说,它无疑很有用,有时甚至非常有用。对我来说,在数学活动中,它最大的用处是能够按主题挖掘人类的数学知识库。
从 20 世纪 70 年代开始,能够对科学文献进行关键词检索,就已经为我开展相当一部分研究提供了关键支持。而有了现代 AI,我们能做的事情多得多。因为在那些大语言模型(LLM)内部的某个地方,以一种我们在科学上还没有理解的方式,存在着某种相当于原始思想的表征,这些思想来自数以百万计的数学论文和书籍。发挥得最好时,它做的不只是检索,也会建立联系:它能看出,这里的一个结果可以与那里的一个结果组合起来,从而得到一个出人意料、又有用的结论。
人类也经常这么做,但他们通常只读过几百篇论文。AI 实际上读过数百万篇,而且尝试大量可能的组合,对它们而言成本很低。
那么,我们能不能直接让一个 AI 出发,期待它带着伟大的数学成果回来?我们将会谈到,伟大的数学,最重要的定义因素是它提出了什么问题。没错,AI 能够成功地将人类过去通常必须亲自完成的工作自动化。但我们也会谈到,纯数学的核心,是引导我们决定该提出什么问题的人类想象力。有必要弄清楚现代 AI 所做的事与纯粹计算所做的事之间的区别。现代 AI 首先是一种利用人类现有知识总库的方法。
现代 AI 的价值
而计算在发挥最大威力时,是一种开放式的方法,能够生成在根本上、不可约地全新的事物。
从某条规则或某个公理出发,不断执行应用它的计算。我一直最钟爱的计算不可约性现象,就保证了你会不断得到全新的结果,而要得到这些结果,除了完成所有那些计算步骤之外,别无他法。如果你对它还不太熟悉,计算不可约性是我在 20 世纪 80 年代提出的一个概念,描述的是这样一种情况:许多计算过程,即使由简单规则定义,也不存在普遍适用的捷径。要确定它们的结果,唯一的办法就是明确地运行每一步。
事实证明,这种现象在所有可能程序构成的计算宇宙中相当普遍,而且与科学诸多领域,以及哲学等领域中一长串基础性问题都有联系。所以,完全不需要涉及 AI,计算就能生成无穷无尽的新定理,对应无穷无尽的新事实,等等。在这些定理中,会有各种各样的原创性,也会有各种出人意料之处。
但这里有个问题。从某种意义上说,那些定理只是从计算宇宙中摘取出来的结果。因此,它们当然属于规则学这一新领域的研究范围。我在这个领域投入了大量精力,也认为它非常重要。但这些东西算数学吗?当然,这取决于数学究竟是什么,而这正是我们需要理解的。早期的数学被视为一种方法,用来对世界作出精确、形式化的陈述,例如关于算术或几何的陈述。
计算与 AI
但到了 19 世纪后半叶,数学已经达到了更高的抽象层次,不再受制于我们所体验到的世界的特征。一种日益形式主义的观点席卷了数学界:归根结底,数学不过是从某些公理,例如集合论公理,机械地,也就是通过计算,推导出的定理的集合。哥德尔定理给这幅图景带来了一点冲击。
但即使到了今天,如果追问下去,许多数学家仍会试图把数学定义为:对某些选定公理的推论进行形式化研究。不过,尽管他们可能会这样说,这却不能很好地描述他们实际所做的事情。绝大多数真正的纯数学研究,并不在公理和机械推导的层面上开展。它是在高得多的层次上,构建和研究抽象结构及其相互关系。这种做法能够成立,并不是显而易见的。事情本来可能是这样的:要在数学中得到正确答案,唯一的办法就是在最底层操作,比如直接诉诸公理。
但纯数学有一个至关重要、却通常不被明说的特征:在实践中,我们可以在例如勾股定理这样的层次上进行推理,而不必不断深入底层,去讨论例如实数的公理化定义。我最近提出,这之所以成立,与我们在物理学中能够成功地研究流体力学,而不必总是深入底层、追踪单个分子的碰撞,原因大致相同。流体最终确实由所有那些分子组成。但关键在于,像我们这样的观察者,通常只在更贴近人类的层次上对它进行取样,例如观察流体的整体运动等。
数学的本质
数学也是如此。人类数学家通常只以整体的、集体性的方式,通过某种人类层次的结构和概念,对底层公理推导构成的庞大元数学网络进行取样。
归根结底,数学与物理学中的情况似乎非常相似。在最底层,一切都充满了计算不可约性,所以,要弄清事情,只有机械地执行每一个计算步骤。但在这样的计算不可约性之中,总会存在一些计算可约性区域,在那里,可以用更高层次的方法跳过中间步骤,直接向前推进。我们的物理定律,以及处在人类层次上的数学,就存在于这些可约性区域之中。
我们可以把物理学,乃至整个自然科学,看作这样一种努力:面对自然世界的复杂性,寻找其中能够用叙事描述的某些方面,而这些叙事能够容纳在有限的人类心智之中。数学也可以用非常相似的方式来看待:面对元数学世界的复杂性,寻找其中能够用叙事描述的某些方面,只不过这次是数学叙事,同样能够容纳在有限的人类心智之中。
换言之,在某种层面上,推进纯数学的问题,与其说是向外拓展某种原始的元数学边界,不如说是找到符合人类思维的方式,来表征那里已经存在的东西。
人类数学的历史,一直以构筑越来越高的概念之塔为特征,这些概念承载着越来越高的抽象程度。人们也许会认为,这个过程最终必然会以某种方式“揭示全部数学”。但事情更加复杂。我们可以设想,作为一个终极极限,从所有可能的公理系统出发,生成所有可能的定理。这样得到的是一个唯一的对象,我称之为规则复合体(ruliad),它对应所有可能计算过程的纠缠极限。
但问题在于,像我们这样的有限心智,只能感知规则复合体中极小的一部分。这意味着,我们不可能拥有“绝对的数学”,只能拥有建立在我们如何对规则复合体取样之上的数学。我在别处论证过,这种取样的某些方面,是由我们作为规则复合体观察者的一般特征必然决定的。这会带来数学的某些普遍规律,例如,高层次数学本身竟然是可能的,至少对我们这样的观察者而言是如此。
对规则复合体取样
但取样的另一些方面,可以视为历史上的偶然:数学共同体选择朝某个方向探索,而不是另一个方向。这里还要再次强调,我们必须认识到,这样的选择不可避免。从某种意义上说,规则复合体实在太大,不可能有别的办法。我们有限的心智无法涵盖所有方向,因此只能选择其中一些。然后,我们还必须用有限的一组概念概括自己的发现,再用这些概念构建数学叙事。这和人类语言非常相似。
在所有可能性中,我们选择某些概念,用例如词语来表示。我们正是借助这些概念,把思想封装起来,才能以有限的方式交流它们,并让它们容纳在我们的心智之中。在原始的计算层面上,要开展相当于数学规则学的研究,并从公理出发生成大量前所未见的新定理,是很直接的事情。
但这样做,几乎必然只会把我们带向“异类数学”:它无法与我们所熟悉的数学建立有用的联系,甚至无法与任何我们能够视为高层次概念的东西建立有用的联系。
不过,假设我们使用的是现代 AI。难道它不能直接操作高层次的数学概念吗?
大语言模型当然能够处理人类语言。事实上,正如大语言模型能够成功学到人类语言中组合词语的一般模式,它们也能学到组合数学构造的一般模式。但生成有用的数学,比生成语言要严苛得多。写出来的一个故事,谈不上真的有“错误”;写出来的一段数学,却完全可能是错的。当然,如果大语言模型能够像人类一样调用 Wolfram Language,可靠地进行计算,那会大有帮助。
是的,顺便说一句,每个人都应该花上所需的那几秒钟,把自己的 AI 接到我们的 Wolfram MCP 系统上。
但一项严肃的数学研究,通常需要把许多部分组合起来,在论证中完成许多步骤,等等。问题在于,大语言模型的运作方式从根本上是统计性的,这就不可避免地导致:事情越复杂,它正确完成的可能性就越低。于是,试图找出大语言模型恰好做对的那些例子,可能会变成某种游戏。
可我们究竟怎么判断呢?这是当代令人沮丧的一种现象。像我这样的人,每天都会收到许多 AI 生成的文档,它们在统计特征上有着数学论文的质感,可我们至少会预期,它们在实质意义上正确的可能性很低。而且,可以想见,这些东西大多出自本身并不怎么懂数学的人之手,他们只是叫自己的 AI 替他们“做数学”。所以,没错,大语言模型确实可以借助人类层次的数学概念来工作,但它也伴随着那些同样会影响人类思维的不确定性与不精确性。
大语言模型的局限
那么,能否把这些人类层次的构造,转变成精确而形式化的东西,转变成更接近公理层次的东西呢?是的,我已经参与思考这类问题几十年了。最近,“自动形式化”这个想法颇令人兴奋:把人类层次的数学自动转化为形式化、公理化的东西,例如可以由证明助手系统来验证的东西。乍看之下,这是个好主意。但有一个问题。证明助手也许验证了一个证明,可它所证明的,真的是你以为它所证明的那个命题吗?
薄弱环节在于:如何确定对人类层次数学所作的形式化,确实准确表达了你想表达的意思。我现在已经有过好几次这样的经历:我尝试把某个东西自动形式化,AI 对我说:“我做到了。看,证明通过检查了。”但实际上,从某种意义上说,它作弊了。
它没有把我原本想表达的意思形式化,而是找了一种有时相当狡猾的解读方式,来解释我的要求,以便能够成功地证明它。然而,要发现它做了这样的事,往往很困难。其中一个重要原因是,形式化后的版本,例如在流行的证明助手系统中表达出来的版本,通常非常底层、非常冗长,也非常难以让我们人类理解。那么能怎么办?实际上,我认为我们可以做一件很有价值的事,它的核心,就是我们长期以来在 Wolfram Language 中建立起来的那座思想与技术之塔。
自动形式化的目标
我们对 Wolfram Language 的目标,一直是创造一种语言,或者说一种记法,让人类思考的事物能够用精确的计算形式表示出来。它不像编程语言那样,只是在表示计算机中的原始构造与操作。相反,它的基础是表示世界中真实的事物,以及我们实际思考的概念。而且,它也不只是告诉计算机该做什么的一种方式。它有点像对数学记号体系的巨大推广,是一种我们可以阅读、并借以思考的语言。
过去几年,一种强大而通用的工作流程出现了:把你的需求告诉 AI,再让 AI 编写 Wolfram Language,用精确的形式表达它所理解的你的意思。如果做得恰当,这种表示应该是你作为人类能够理解的,之后你就可以检查它,并按需要修改。
过去四十年来,我们不断扩展 Wolfram Language,使它覆盖众多领域,包括今天所谓“可应用的数学”中的大部分内容。而且,事实已经证明,Wolfram Language 的功能对纯数学研究极为有用。不过,在过去,尽管我们十多年前做过一些尝试,却一直未能找到足够充分的理由,专门为纯数学研究建设一整套广泛的功能。
但现在,一方面得益于 Wolfram Language 平台的整体进步,另一方面也得益于 AI 改变了开发工作的成本结构,我们正在开展一项规模非常大的工作,扩展 Wolfram Language 的设计,使之能够涵盖纯数学研究中的各种构造,从层、李群,到克利福德代数,等等。我们的目标是运用自己在计算语言设计方面的方法和长期经验,让纯数学能够广泛地以计算方式处理,而且人类和 AI 都能使用。
是的,到那时,我们终于可以期待这样的论文:每一个数学陈述之下,都有一个精确、无歧义的计算版本,能够系统地执行,并进行计算处理。同时,我们也会为自动形式化提供一个真正的目标,实际上就是人类数学、AI 与计算三者的交汇点。
那么,假设我们有一个陈述,它已经在我们为纯数学扩展后的 Wolfram Language 中,以人类能够理解的方式完成了形式化。在实践中,我们往往希望根据它计算出某个结果。但有时,遵循纯数学的传统,我们只是想抽象地证明它。
那么,我们能自动完成证明吗?有自动定理证明这回事,例如,Wolfram Language 就内置了很多类型的自动定理证明。有时,它实际上是隐含的,比如“通过 Solve 发现这个多项式没有实根”。有时,像使用 FindEquationalProof 时,它可以更加显式:证明中的所有步骤,都有精确、容易验证的符号表示。
人们也许会以为,这会成为纯数学中一种有着广泛威力的方法。但至少在过去几十年里,情况并非如此。一个主要原因是,很难把典型的研究级纯数学拆解到足够细致的公理层次,使这些方法能够适用。另一个原因则是,由于计算不可约性和不可判定性,证明可能长到根本无法企及。
事实上,我认为可以公允地说,在自动定理证明的全部历史中,真正能够合理地算作数学成果、此前并非已经被认为是正确的、而又首次通过自动定理证明发现的例子,其实只有一个。那是我在 2000 年所做的工作,找出布尔代数的最小公理系统。但这里还出现了另一个问题:找到的证明非常长、非常底层,也非常异质。过去 26 年里,无论借助 AI 还是其他手段,都始终没能找到它的任何人类层次的版本。
自动定理证明
实际上,就我们目前所知,它像是元数学宇宙中伸出的一个尖突,与现有的人类层次数学概念并不相连。当然,我们可以把这个证明的结果当作一块黑箱式的数学来使用。但如果数学的目标,是提供一套人类层次的数学叙事,那么,这里就出现了一处叙事上的缺口。
不过,假设你拿的是一个数学文献中已有的证明,再用某种方式把它形式化,无论是借助 AI,还是由人直接完成。如果这是一个复杂的证明,那当然是一项成就。而且,如果你能够确定自己形式化的确实是正确的对象,这就很好地核实了那个证明确实成立。但不应该指望这会带来新的理解,或者揭示新的、可重复利用的组成部分。此外,还有实际数学内容的问题。没错,一个形式化结果已经确立了,可它使用的底层公理系统究竟是什么?
而且,它最终所用的,很可能并不是像集合论这样熟悉的东西。值得一提的是,形式化证明本身也可以成为研究对象。例如,同一个定理有许多证明时,我们就可以开始研究证明空间的几何与拓扑。有了许多定理的证明,我们还可以开展某种实证元数学研究,来理解它们之间的根本联系。
我们将会谈到,纯数学中许多最重要的进展,来自新概念和新结构的发明,它们往往被封装在新的定义中。不过,运用已有的概念与结构,仍然有大量工作可做。有时目标是计算出一个答案,有时是找到一个证明,有时是找到一个例子或反例,有时则是弄清楚什么是真的。
对于所有这些情形,都有大量强大的算法计算可以使用,例如 Wolfram Language 中的计算,而且往往能非常直接、迅速地得到结果。AI 当然也能通过诸如 Wolfram MCP 这样的方式来使用这些计算。但现代 AI 本身可以直接作出什么贡献?我们可以设想,就像使用聊天机器人一样,直接要求它给出结果。很多时候,它确实会给出一个结果,可我们怎么知道它是对的?有时候,唯一的办法就是像前面讨论的那样,把获得这个结果的整个过程形式化。
但有时,我们只要拿着这个结果做一次计算,就能检验它是否正确。例如,假如 AI 声称求出了一个积分,我们只需对它给出的解求导,看看是否得到与原来的被积函数等价的表达式。或者,假如 AI 找到了某个命题的反例,我们也只需进行计算,就能检查它究竟是不是反例。
大语言模型给出结果时,其内部究竟发生了什么,我们知之甚少。但把它理解为这样一个过程,大概不失为一种合理的模型:它把训练时读过的数百万篇数学论文中,已经消化过的片段拼接起来。不过,它最终所做的事情,在算法上可能其实相当简单。AI 的优势是知识面非常广。在我的经验中,经常会发现,它找到的某个东西,只要你恰好看对了地方,就会显得十分简单,甚至显而易见。但一旦找到了它,就可以把它实现成一段纯粹的计算,例如用 Wolfram Language 实现,而不再需要任何 AI 在场。
解题与直觉
人类做数学、解决问题时,运用直觉往往是这个过程的重要部分。但直觉究竟是什么?在某种层面上,它似乎是一种“我知道接下来会怎样”的过程性模式匹配。说到直觉,我的直觉是,至少在基本形式上,这种能力并没有从根本上超出大语言模型的能力范围。但一个挑战在于,即使只是解决一个用现有数学概念表述的问题,我们也常常必须跳出原有体系,发明新概念。
一个经典例子是,即使要找三次方程的实数解,也需要用到复数。
在某种层面上,这也是计算不可约性的一种体现,体现了它如何限制任何一个给定的计算可约性区域。它带来的结果是:迫使看上去只是纯粹解题的工作,实际上常常也要包含新概念和新结构的发明。
那么,我们可以称作“开放式数学”的活动又如何呢?在规则学中,直接到计算宇宙中寻找有趣的东西,是非常常见的做法。但传统上,数学中并不常见这样的做法。当然,原则上完全可以设想,从某组公理出发,系统地枚举可能的定理,然后问:这些定理中,哪些是有趣的?
从实际操作的角度,可以这样问:如果要写一本书或者一篇论文,你会提及其中哪些定理?
多年前,我研究过一个非常简单的例子,也就是布尔代数中所有可能的定理,并通过实证发现了一个准则,能够判断其中哪些定理通常会在逻辑学教科书中获得专门的名称。基本上,它们就是这样的定理:把可能的定理按字典序排列后,它们不能由列表中排在它们前面的定理证明出来。或者从某种意义上说,它们是能够“提供新信息”的最简单的定理。
在更复杂的情形中,也许可以想象,一个 AI 在数以百万计的例子上接受训练,这些例子都是人们选择发表在数学文献中的定理,那么它应该能够把握人类判断“有趣”的标准。但在我的经验中,这个办法并不怎么奏效。我认为原因在于,除了最简单的情形之外,不能逐个定理地判断它是否有趣。相反,我们必须梳理某一数学领域的整个历史发展过程。然后,我们当然就可以追问:在这条发展轨迹中,哪些方面具有某种必然性,哪些只是历史偶然?
开放式数学
最近,我对生物进化也提出过一个有些相似的问题。在那个领域,我发现确实似乎存在一些从根本上基于计算的普遍原则。例如,按照一种计算能力有限的适应度函数进行的适应性进化,似乎相当普遍地会导致模块化结构出现,类似于细胞器、器官等。这些结构并没有附带关于自身是什么的解释,但它们实际上代表着原始的计算可约性区域。
在纯数学的发展中,识别新的结构和概念,显然是一件至关重要的事。从历史上看,结构和概念总是由人类引入的,因此实际上都附带着解释。不过,是否可以设想,例如由 AI 自动发现新的结构和概念?然后,我们能否用它们构建新的数学?事实证明,这是两个有些不同的问题。
至少在简单的层次上,要在神经网络中识别出特定的激活模式,例如通过研究自动编码器,是相当直接的事情。我们可以把这些模式视为对计算可约性区域的概括,或者说,它们实际上“表征了新概念”。但如果数学要做的是为我们构建数学叙事,这并不会立刻带来帮助。没错,AI 实际上可以识别出无数新概念,可人类心智能够处理的概念数量是有限的。
这和自然语言非常相似。我们可以设想,AI 考察人类话语的模式,找出无数可以引入的新词,来概括这些模式。但我们人类似乎只能掌握有限数量的不同词语,通常是几万个。那么,数学中的情况又如何?
原则上,AI 可以提出无数新数学概念的定义。但用这些概念构建出来的东西,必然会显得与从原始公理层次的数学构建出来的东西一样异质。这些构件也许更接近人类层次,可它们并不为我们人类所熟悉,因此我们无法轻易借助它们思考。当然,人类语言会引入新词,数学也会引入新概念。但这是一个渐进的过程,在实践中,往往涉及某种社会共识。
事实上,过去四十年里,在设计和发展 Wolfram Language 时,我一直非常明确地限制引入新概念的速度,确保人们能够跟得上。
建立数学文化
好吧,元数学宇宙中存在着许许多多可能的新概念和新结构,它们全都对应某些计算可约性区域。但在发展适合我们人类的数学时,我们永远只能探索其中极小的一部分。换言之,数学的发展不可避免地必须选择前进方向。它不可能有意义地同时追求所有可能性,必须有明确的目标。但纯数学的目标来自哪里?在技术开发中,目标通常相当直接地由人们觉得什么有用来决定。
在自然科学中,目标则由我们在自然界观察到什么,以及拥有怎样的工具来解释这些观察所决定。但在纯数学中,乍看之下,似乎并不存在这样显而易见的外部方式来界定目标。这使得已经开展的数学研究,看上去更多地取决于数学共同体及其领军人物的内部选择。不过,实际上,如果审视人类数学的历史发展轨迹,至少能看到一些明确的趋势。数学的旅程,始于对数、空间等事物进行基本的形式化;这些事物在某种程度上代表了人类对世界的日常感知。
尽管大约一个世纪前,数学似乎一心要推广到所有可能性,但在过去一个世纪里,数学发展中大部分最有力的路径,实际上一直更贴近人类能够直观理解和形象化的事物。数学往哪里走,仍有很大的自由。但要让它对我们人类有意义,无论作出怎样的选择,我们都必须以某种方式对所选择的东西具有一定的熟悉感。
没错,AI 可以随机选一个方向,或许还会参考从人类现有选择中观察到的统计规律。但这样一来,人类并没有什么理由去关心它。它与我们真实的数学经验并无关联。在更实际的层面上,做数学的一部分工作,是弄清楚如何实现已经设定的目标。我们可以想象 AI 来完成这项工作。但最终更重要的,是最初的目标设定。而几乎从定义上说,这些目标必须来自系统之外,尤其是来自我们。
一个值得注意的现象是,到目前为止,那些关于 AI 用于数学的最重要成功报道,往往来自一些最优秀的人类数学家。从某种意义上说,我们不该感到意外,因为设定目标,或者说知道该问什么问题,才是最重要、最独特的部分。事实上,往往一旦真正知道了该问什么问题,回答它所需的大部分工作就已经做完了。但在实践中,纯数学的目标究竟来自哪里?
往往有两个基本来源。一个相当于解题,另一个相当于创造性的构建。从某种意义上说,解题更加明确、可衡量,也更适合 AI。拿一个过去已经被提出、也已经研究了一段时间的问题,目标就是解决它。如果成功了,就可以明确地说,你完成了某件事,比如解决了一个埃尔德什问题,等等。尽管有时这看起来更像是一种竞技成就,而它最终在思想上的内涵,充其量也是模糊的。
但还有一种活动,可以称为“创造性的构建”:为数学提出新结构和新概念。在某个终极的元数学层次上,这些结构和概念,必定早已作为计算可约性区域存在于那里。因此,我们可以把目标理解为:识别出其中某些特定的结构和概念,把它们纳入我们谈论数学时所使用的“词汇表”。
设定数学目标
但在所有可能性中,我们究竟想要哪些?可以设想各种标准,但大体上,它们都归结为:希望创造出能够最好地统一、概括和简化不同事物的抽象。这样说来,人们也许会觉得,这是一个可以自动化的目标,比如交给 AI 来完成。但这里有个关键的复杂之处。你也许会想,如果某个东西表述起来更短,就可以把它定义为“更简单”。然而,表述一个东西需要多长,取决于用什么语言来表述。因此,这里同样没有什么直接的绝对标准;它不可避免地依赖一整段彼此关联的选择所构成的历史。
人们经常把这些选择描述为审美上的选择:是什么让一个结构更加优雅、更加完美,等等?
归根结底,这些东西以人类的偏好和经验为基础,再由我们可以称作人类主动性的东西加以扩展。但作出这些选择,真的需要人类吗?能不能换成某种以人类已有选择为训练材料的生成式 AI?问题在于,要为数学创造出有用的新构件,光发明新概念和新结构还不够;还必须把它们织入数学文化之中。这就像在人类语言里引入一个新词。要让这个词有用,它的含义就必须为足够多的人所知,才能被日常地用来指代一个特定概念。而传播这个含义,在某种层面上必然是一个社会过程。
数学中的新概念与新结构也是如此。如果数学的任务是为人类心智发展数学叙事,那么,概念和结构若要成为有用的构件,就必须得到共享。这有点像典型的自动化证明中遇到的问题。如果我们能够说,某一步来自“某某人的定理”,那就提供了一个概念上的锚点。但如果每一步在某种意义上都是专门定制的,最终得到的东西实际上就会显得异质而陌生。
那么,这意味着 AI 在数学中处于什么位置?它与 AI 在许多其他领域中的情况相似。目标界定得当,AI 就能很有帮助。没有目标,它就不知道该往哪里走。以规则学的方式探索各种可能性,实际上也就是开展实验数学,可以带来许多令人意外的新结果。但从某种意义上说,它们“生来就是异质的”,并不直接与我们通常所理解的数学相连。
好吧,AI 可以帮助拓展我们称为纯数学的事业,但这仍然不可避免地需要人类的努力与主动性。那么,为什么还要做这件事?一种常见的论点是,它最终会对某种实际事务有用。人们往往认为,纯数学以某种方式树立了一些灯塔,而科学与技术最终会抵达那些地方。但我认为,真实的情况恰恰有些相反。
我们创造的数学,提供了思考的方式。正是因为有了这些思考方式,我们才最终创造出利用它们的科学与技术。不是数学中已经完成的工作,与科学中发现的东西发生了汇合;而是我们所掌握的数学,引导着我们最终会在科学中寻找什么。
有时,人们认为我们在科学中发现的东西,在某种意义上是唯一而必然的。但从规则复合体的角度来思考,我们就会意识到,实际上存在无穷多种不同的计算可约性切片,每一种实际上都界定了它自己的一种科学视角。历史上似乎一再出现这样的情形:首先发展出一个概念框架,而且往往来自数学,然后人们才看清,存在某种相关的规律性可以考察,它会为某一部分科学指明道路。换言之,这并不是纯数学与科学之间的一种神秘汇合。
数学、科学与技术
而是因为有了那部分纯数学,相应的科学才得以发展。从某种意义上说,这使纯数学事业显得不那么像对未知应用的押注。我们并不是在做一块纯数学,然后寄希望于将来某一天有人会为它找到应用。相反,是做这块纯数学,发展出了一种思考方式,实际上揭示了一个可约性区域,从而让我们有机会创造出相应的应用。
一块纯数学,会不会到头来“根本没有用”?从某种意义上说,答案是否定的。因为只要有一块纯数学被成功地做出来,它就必定对应某个计算可约性区域。而任何计算可约性区域,都与某些规律性相联系,这些规律性最终必然是某种科学与某种技术的原材料。但问题在于,那可能是非常异质的科学与技术,与我们迄今考虑过的任何东西都相去甚远。并不是数学不能给我们带来科学与技术。
只是科学与技术的发展轨迹,或许还没有走到我们会关心它所带来之物的那个阶段。
在古代,数学对我们的思考方式作出的重大贡献,是演绎推理这个观念。在更近的时代,出现了围绕连续性、实数等的一系列观念。然后,在一个多世纪以前,抽象函数的观念出现了,接着又出现了计算的观念。
一旦抵达这个观念,它可能显得近乎显而易见。但从历史上看,为了达到它,需要一座高得令人惊讶的抽象数学思想之塔。没错,计算这个一般性概念具有巨大的实践价值。但正如我几十年来一直在探索的,它也构成了我们思考各种事物的一般方式的基础。纯数学一个显著的特点是,它涉及某种结构化思维,而这种思维方式长期以来一直被视为教育中的重要内容。
在某些方面,我认为计算,尤其是计算语言及其描述世界的方式,为学习结构化思维提供了另一条强有力的路径。但计算的基础研究远比数学年轻,也更直接地受到计算不可约性的限制。结果就是,现代纯数学建立起了一座高得多的结构化思维与形式化之塔。事实上,它的塔比任何其他领域都高。学会这座塔中的知识,需要巨大的投入,很少有人会这么做。那些愿意投入的人,有各种各样的动机。
对有些人而言,吸引力在于挑战;对另一些人而言,则更多地在于“从塔上望出去的风景”。在某些方面,AI 提供的自动化使挑战不那么诱人了。不过,就像国际象棋之类的活动一样,纯粹属于人类的成就仍然能够带来满足。但如果说的是风景,那么满足感就来自人类的审美体验,与自动化和 AI 并没有什么关系。
五百年前,数学挑战曾被办成供观众欣赏的竞技活动。今天,数学的挑战性已经不那么能吸引公众兴趣了。事实上,做数学的过程,通常根本不会向公众展示,只有以人物为中心的电影之类的作品,才会在很小的程度上让公众有所接触。当然,人们也许会问:有没有什么办法,能让做数学成为某种大众娱乐?我可以说,我自己已经做过不少相当成功的现场数学计算实验。
这座思想大厦的未来
疫情期间,我还直播过大量技术性很强的数理物理工作讨论,累计时长相当可观,观看量也大得出人意料。
那么,如果把数学看作一种本质上的审美活动,又如何呢?没错,对置身其中的人来说,它令人满足,也丰富了个人的精神生活。但整个社会能从中得到什么?就像艺术中有一小部分属于公共艺术一样,我们也可以问:能不能有公共数学?
偶尔,我们会看到以公共视觉艺术或雕塑形式呈现的数学,或者蕴含数学的建筑和音乐。
但现实地说,那并不是纯数学之塔顶端那个层次的数学。对于纯数学的高深领域,有一点需要理解:在相当令人惊讶的程度上,它一直是通过口头传统,以及人与人之间相连的传承链延续下来的。或许,这部分是学术界和学术出版结构所造成的结果。但事实依然是,要让纯数学的火种持续燃烧,似乎就需要有这样一个群体,其中的人不断积极地从事数学,并相互讨论数学是怎样做的。
换言之,即使他们个人的动机相当内在,他们的集体努力也具有长期的外部价值:让纯数学能够继续进步。有人也许会问,纯数学会不会在某个时候以某种方式“完成”?对此,我们可以明确回答:不会。计算不可约性确保,永远会有无穷无尽的数学事实,以及令人惊讶的东西,等待被发现。
而且,也会有无穷多个计算可约性区域,代表着新的数学概念和结构。纯数学是我们这个文明建造的最大的一座思想大厦。人类思想史上一些影响最深远的观念,就是从中诞生的,例如形式化、抽象和计算。
在现代,纯数学获得了一些加速器。实用计算是一个,AI 是另一个。采用规则学风格的实验数学,又是一个,不过它仍然有待充分发展。我也愿意相信,我们正在构建的纯数学语言,尤其当它与 AI 结合时,会成为又一个加速器。但纯数学的工作漫长而艰难。没错,这是计算不可约性带来的结果。不过,数千年来,它对我们文明核心思想发展的重要性一直非常巨大。毫无疑问,它还会带来更多。而且,即便今天的问题早已被遗忘,纯数学仍会继续闪耀,成为人类成就的灯塔。
因此,我们完全有理由期待,这项最为高深的人类探索之一,也就是纯数学研究,在如今多了 AI 的帮助之后,依然拥有光明的未来。
问答与结束语
以上就是我写好的内容。现在我很乐意回答大家的问题,听听大家的评论。
哎呀,显示相关内容的那个屏幕不见了。我看看能不能把它找回来,不然我就看不到你们的评论和问题了。好了。
AI 能否判断什么数学有用?
A 说:“有用的数学并不意味着人类能够理解它。为什么未来的 AI 不能也判断出什么数学是有用的?你认为人类在数学中承担的任何角色,将来都有可能由 AI 接手,而且做得更好。”
这涉及数学的目的是什么,尤其是纯数学的目的是什么。应用数学是用数学的方法和思想,解决来自其他领域的问题。
这当然是我们已经大量运用计算来做的事情,也可以让 AI 来帮忙。但这与构建纯数学那样的知识结构,并不是在解决同一个问题。比如自动定理证明,我在四分之一个世纪前证明的那个定理,你绝对可以用计算一路推进,得到答案。也许 AI 能提供一些帮助,不过我认为,在那个具体例子里,AI 能帮的忙不会特别多。
问题在于,你在那里完成的事情,并不属于我们通常所理解的纯数学的目标,也就是构建一种人类能够理解的结构。当然,有大量计算可以做,而且极其有用。每天用 Wolfram Language 完成的工作中,很大一部分就属于人类无法理解的那一类。只是,为了解决来自其他领域的问题,我们需要做这些计算。
但在数学这项事业内部,目标是创造一种人类能够理解的数学叙事。
AI 的能力与可控性
Trapathy 说:“关于 AI 安全、自主 AI 智能体,以及我们能否可靠地控制能力不断增强的系统,讨论越来越多。我很想听听你的看法。你认为,我们对这些系统的理解,足以让我们认定自己对它们有充分的控制吗?”
这件事从根本上说,是有些无望的。因为,如果一个系统在计算上充分发挥它的能力,那么它所做的事情就不可避免地具有计算不可约性。而一旦它所做的事情具有计算不可约性,就总会有出乎意料的情况。
只有当系统的整个运行过程在计算上是可约的,你才能跳到前面,检查它会不会做出什么不对的事情。只有在这种情况下,你才能真正提前做这种检查。但在某种意义上,一旦你能够跳到前面,检查它不会做错什么,那么它原本又为什么要去做这件事呢?这里存在一种权衡:一边是具有计算不可约性、尽可能充分发挥计算能力的过程;另一边是计算上可约、因而在能力上受到限制的过程。
所以归根结底,如果我们希望计算做到它能够做到的一切,获得计算的全部力量,就必须接受计算不可约性。
这有点像说,我们写代码时,就得接受代码会按照代码自身的方式运行,包括做出一些我们可能称之为“错误”的事情。即使我们有某种检查机制,能够确认“它不会做这件事”,我们也不可能想到它可能做出的所有事情。它总能产生出乎我们意料的结果。
超人类数学与好的数学问题
Terrun 问:“除了数据和算力之外,你认为是否还有第三个可以扩展的维度,能让大语言模型达到超人类的数学水平?”
我不这么认为。我认为这种说法没有意义。我觉得,超人类的数学就是“异类数学”,而那其实已经不再是数学了。
JS 问:“一个人怎样才能学会提出好的数学问题?”
这是个好问题。根据我的经验,一条普遍的原则是,始终努力追问正在发生的事情究竟有什么本质,尽量深入到最简单的基础。通常,最好的问题就在那些地方。
如果你漂浮在某个高度技术化领域的云端,大家似乎都熟悉其中的各个部分,而你只是在上面再添一块技术性的东西,那样得到的问题就不太容易成为好的数学问题。好的问题,在某种意义上,是那些一旦想到要问,就显得很自然、很明显的问题,让人觉得:“为什么之前没有人问过这个问题?”你通常会在事物的基础层面找到它们。从非常技术化的东西一路深挖到它的基础,往往并不容易。
另一个重要的方面,是弄清楚怎样解释正在发生的事情。我发现,这确实是引导自己提出好问题的一种方法:让我试着用尽可能简单的语言,说明这里究竟发生了什么。这往往会让人突然意识到:“等等,这里有个东西,我其实一直在不言自明地假定它成立。它真的成立吗?或者,我该怎样理解它?”我认为,这些都是很好的原则。
计算和 AI 将怎样改变数学教育?
Keen 博士问:“如果计算和 AI 承担了更多传统的问题求解工作,数学教育会发生什么变化?”
我们其实已经走过这条路了。Mathematica 在 1988 年问世,Wolfram|Alpha 在 2009 年问世。它们都把数学中很大一部分纯粹机械性的工作自动化了。
当时,人们也为此闹过一阵,说:“等等,那我们数学课还教什么?学生只要去 Wolfram|Alpha,就能得到答案,还能看到一步一步的计算过程。”顺便说一句,我们当时有意作了一个决定:不让 Wolfram|Alpha 把给出的步骤随机化。
这有点像我们自己的那种隐写标记,对应于现在人们谈论现代 AI 时所说的那些东西。基本上,你可以辨认一个答案是不是 Wolfram|Alpha 生成的,因为每次输入相同的问题,都会得到相同的一组求解步骤。我们本来很容易就能让它每次给出不同的步骤,但我们决定不这样做。
真正的重点是,随着自动化程度越来越高,无论是通过计算,还是通过现代 AI,教人做机械性的事情都越来越没有意义。一旦机器能够直接完成某件事,让人知道它具体是怎样完成的,就变得越来越不重要了。
当然,仍然需要一小部分人,打个比方说,去维护机器、建造下一代机器。但与所有可能去学习那些机械步骤的人相比,这只占极小的一部分。
不过也必须承认,学习如何精确地执行一套机械步骤,或者说,学习如何精确地思考任何事情,本身非常有用。这也是传统上通过数学教学来传授的一种能力。
但我不认为数学是唯一能教这种能力的地方。实际上,我觉得,编写计算语言可能是一种内容更丰富的教学方式,而且它还有一个特点:自带反馈机制。在数学课上,学生写下答案,教授说它错了。但如果没有这种外部反馈,学生并不知道答案错了,除非他去查书后的答案,或者做类似的事。
而在计算中,尤其是在使用计算语言时,你写一个程序,然后运行它。由你这个学生亲自运行。如果它没有做出正确的事情,你就知道自己犯了错误。这样,你在某种意义上可以自己不断迭代,而不只是由别人从外部告诉你:“这个答案错了。”
我认为,对于现代教育应该教什么这个整体问题,教授机械性的工作越来越没有意义,而教授如何思考,以及如何思考应该做什么工作,越来越有意义。这往往不那么容易教,因为它不像机械性的东西那样界限清楚、可以从外部明确规定。
它也没有同样的那种流水线性质。教人思考,必须利用他们已经具备的思考方式。我会说,与教授机械性的过程相比,这在某些方面必须更加因人而异。
那么,怎样学习思考呢?知道很多事情会有帮助,因为思维模式需要有素材可以加工。如果你知道很多事实,就可以思考这些事实。如果你什么事实都不知道,想在纯粹抽象的层面上思考,几乎是不可能的。思考必须围绕不同领域的实际事实不断运转。你了解的领域越多,就越有可能进行具有普遍性而又有力量的思考。
当然,也有一些关于如何思考的原则。例如,别人告诉你一件事时,你可以问自己:“怎样才能知道这件事是不是真的?”这是一个很好的问题。或者问:“最核心的意思是什么?怎样用最简单的方式说出来?这句话必不可少的部分有哪些?”这些都有助于让人领会如何思考。
但归根结底,我认为人们必须自己领会这些东西。怎样实施教育,才能让每个人都开始独立思考,这是一个很有意思的问题。比如在数学里,通常要求所有人对同一个问题给出相同的答案;而在写作里,最好不要所有人都写出一模一样的文章。我们已经有一些机制,可以应对每个人都有不同的具体内容要表达这一事实,但这些机制还没有被运用到那些更加形式化的领域中。
所以,我觉得未来的练习更应该是:“围绕这件事,有什么有趣的问题?写一篇计算文章,探索那个问题。”这相当于把人文学科中已经存在的某种做法引入 STEM 领域。而计算文章,正是把这两者连接起来的东西。
一篇计算文章结合了纯粹的英语文字和计算语言。对于前者,究竟什么才算正确答案,并没有那么明确;而对于后者,你写出来的东西也是供人阅读的。比如,一段 Wolfram Language 代码,和自然语言文字一样,是希望别人读懂的。但它又确实能够执行,你可以看到执行的结果,探索这些结果意味着什么。
所以,“这里有一个一般性的主题,请围绕它写一篇有趣的计算文章”,我认为这应该成为与数学教育相对应的未来教育的一部分。
关于数学教育,还有一点值得说。正如我反复强调的,数学是我们这个文明建造出来的最高大、最庞大的知识大厦。正如一个人会学习历史、地理以及其他各种事情一样,了解数学的一些情况,学习关于数学的事实,是一件好事。
把数学中的一些思想当作纯粹的思想来学习,也很有价值。你不一定要能够机械地操作它们,因为这种操作需要大量具体的技能,而你往往可以把它交给机器。
但了解某些一般性的概念,比如曲率,甚至证明这样的概念,我认为很有意义。这属于广泛了解不同种类的事物,并且在思考某个问题时,能够把这些知识调动进来的能力。
数学中有大量已经发展出来的思想,值得我们了解。有时,了解这些思想的一些历史也很有价值,因为思想的历史有助于我们理解这些思想所处的背景。通常的数学教学并不太教这些内容,而更像是在说:“这里是工具,这里是机制。这类答案就是这样算出来的。”
不过,学习某种要求精确性的东西,确实非常重要。不能只是随口抛出一些词,大致说到点子上就行。数学和计算一样,有正确答案,也有错误答案。为了得到正确答案,你必须精确,必须在思考中具备形式上的精确性。接触这种要求是一件好事。
至于特别详细的内容,例如某一种特定计算究竟该怎样做,就没那么重要了。几十年来,它都已经没那么重要了。我想,人们在很大程度上也已经跟上了这一变化。
但我们越能运用计算,越能运用 AI,就越有能力把现实世界中有趣的事情“数学化”,或者说“计算化”,以更加形式化的方式来探索它们。这是一种极其有用的技能。
如果一个人完成学校教育之后,知道如何把某个正在讨论的一般性问题,以计算或数学等方式加以形式化,那是非常重要、非常有用的。尤其是在今天,因为形式化之后的东西,很容易就能自动执行。
这就像突然获得了一种超能力。你把问题计算化以后,就能够向前跨出一大步,因为计算机可以帮助你处理已经计算化的内容。它让你能够实现远远超出单靠自己的头脑、单靠自己的双手所能做到的事情。
我认为,这些都是教育中重要的东西。在下一轮发展中,能够理解怎样把不同领域计算化的人,无疑会占据优势。如今,这也包括如何把 AI 应用到这些领域。但更一般地说,能够把问题计算化,能够以足够结构化、足够形式化的方式思考这些领域,从而有意义地把问题交给计算系统或 AI 系统处理,这种能力非常宝贵。
一千万步的证明有用吗?
Katie 问:“如果 AI 给你一个长达一千万步的证明,它真的有用吗?”
对于通常所理解的数学这项事业来说,没有。不过,有时候,举个例子,黎曼猜想。现在已经有不少人陷入了可怕的“AI 精神错乱”,因为 AI 对他们说,自己马上就能替他们证明黎曼猜想了。但也许,确实有可能找到一个非常庞大的证明。
如果那个证明本身长达一千万行,它大概不会给人带来多少启发。不过,在密码学以及其他很多事情中,人们确实会在不同情况下假定黎曼猜想成立。如果能知道“没错,我们可以依赖这个结论”,那会很不错。
不过,知道自己能否依赖它,也有点棘手。因为按通常的方式,一个数学证明是从某些公理出发的。那些公理,某种意义上是我们凭空选出来的。我们说,自己相信数学归纳法。
我们相信,如果你能够从 n 的情形证明 n + 1 的情形,同时又有一个成立的初始情形,那么结论对所有 n 都成立。但你可以想象一个世界,在那里,这个推论不一定成立。
而当我们谈到超限归纳法时,事情就更复杂了。你面对的不是 n、n + 1、n + 2 这样一条线性的序列,而是一整棵可能性的树,或者某种更加复杂的结构。这时,能不能作出那样的推断,就远没有那么显然了。
所以,当你说“我们证明了黎曼猜想”,那好,你用了哪一个公理系统?那个公理系统,与你打算怎样使用黎曼猜想,有什么关系?这是一个复杂的问题。它究竟能否很好地发挥作用,并不是显而易见的。
这里还有一些复杂之处。对于某些这样的命题,一旦能够表明它无法被证明,就会意味着那个命题是真的。这是因为,当你把那个数学结构建立起来时,它本身的设定就会让事情如此。
为计算而设计新的思维构件
Tiger 问:“人类怎样才能找到一种长篇形式的 AI 数学方法,来解决始终现实而合乎逻辑的问题?”
我不太确定该怎样理解这个问题。我想还是继续往下看吧。
Gareth 问:“如果我们最终会减少思考、增加计算,那么,创造一些帮助计算而不是帮助思考的新构件,有意义吗?”
某种意义上,这就是我一生所做的事情。构建 Wolfram Language,所做的就是寻找一些可用来思考计算的基本构件:弄清楚应该引入什么函数、什么构造,才能帮助人们思考怎样把计算组织起来。
只要我们人类仍然是人类,仍然有人类的体验,思考就是我们所具有的那种内部过程。我们希望找到组织思考的方式,让思考与计算联系起来。我们也可以说:“让我们把一切都自动化,然后在余下的永恒岁月里,什么也不想、什么也不做。”
但只要我们仍然设想自己处在需要思考的状态,那么,是的,拥有一些我们能够思考、又能直接映射到计算上的构件,绝对有意义。
这正是我们的计算语言的全部故事,而我已经花了四十多年时间来构建它。
知识图谱、大语言模型与 Wolfram MCP
Bob 问:“我们怎样才能把知识图谱接到大语言模型上,让它们既精确,又具有世界模型,同时还有直觉?”
我认为,知识图谱是一个非常贫乏的概念。世界上的大多数知识,并不是一张“这个与那个相连,那个又与另一个相连”的图。关于木星的知识,并不是一张告诉你“木星位于太阳系中”的图。它包含大量实际的计算,比如关于木星运动的计算,等等。
我认为,目前对大语言模型来说,最重要的是让它们能够调用 Wolfram Language,完成精确的计算,获取精确的事实。
我会说,这种整合正在变得越来越好。它还不完美,但 MCP 标准很有帮助。通过 MCP,基本上任何现代 AI 都非常容易连接到 Wolfram Language。如果你的计算机上安装了 Wolfram Engine,安装了 Wolfram|One 或 Mathematica,那么,你立刻就可以通过 MCP,把本地的任何一种 AI 客户端连接到那个 Wolfram Engine。真的只需要一秒钟:按一个按钮,就完成了。
如果你使用的是网页上的服务,也可以做类似的事。我们有一个基于云的 MCP 服务器,基本上是同一类东西。你可以把它看作面向 AI 的 Wolfram|Alpha。Wolfram|Alpha 是一种人人都可以免费使用的资源,你直接过去提问就行。
类似地,至少目前,我们也让 Wolfram MCP 系统供 AI 使用,至少是供由人类操作的 AI 使用。我们并不打算让 AI 自己不停地调用它,一口气跑上十亿次。但对于人在使用 AI 的这种模式,我们让 AI 免费访问我们的 MCP 服务器。
同样,配置非常简单,大概只需要两秒钟,而不是一秒钟。我认为,这才是目前理解 AI 与计算、计算知识等事物之间联系的正确方式。
面向未来,还有一个问题:在多大程度上,能够把实际的计算,与大语言模型内部发生的事情交织在一起?我认为这很难。因为,要让某种东西能够被训练,它就必须在一定程度上是浅层的。但计算按其定义,可以具有任意的深度。因此,在其中包含计算的情况下进行训练,就会变得困难。我不太确定,不过在人类身上,大概也有某些我们熟悉的体验与此对应。
我觉得,大语言模型与计算之间更紧密的连接,还有很多事情可以做。比如,大语言模型如果发展出了自己的语言,可以姑且称之为“神经语”,我们就可以问:它与我们为人类构建的计算语言是什么关系?
答案是,两者的目标有所不同。我们为人类构建的计算语言,对于现成的大语言模型也很好用,因为它们是用人类语言训练出来的,在使用这种语言时,具有与我们人类相同类型的特征。所以,对人类好用的东西,对大语言模型也好用。
这有点像人类的脑机接口问题。与其听一个人说了什么,不妨设想,我们能捕捉他大脑某个部位各种神经元的放电活动。这能帮助我们理解他吗?
我对此持怀疑态度。因为我认为,在一个人几乎准备好把想法说出来之前,大脑其实还没有把思想真正形成好。那里仍然是一千亿个神经元各干各的,处于一种缺乏连贯性的状态。只有到了最后,它们才汇聚到一起,形成一个组织完整、能够传达给别人的想法。
如果你在中间某一层介入,说“让我在它还不连贯的时候,把它提取出来”,那就是一件困难得多的事。我猜,深入大语言模型的神经网络层面去做类似的事,也会遇到同样的情况。
AI 会取代数学教授吗?
Bob 问:“你认为还要多久,AI 就会比雇一位数学教授更好、更便宜?科研经费会流向 AI,而不是数学教授吗?”
这取决于数学教授在做什么。如果他们真正是在创造新的思想、新的数学,而且这些数学是为了构成人类的叙事,那么,这件事就需要人来做。
这就像问,我们是不是要把所有创造性的工作都交给 AI。我们认为,创造性工作之所以重要,在于人类作出了选择,决定那项作品应当是什么。数学也是一样。
其实,早就已经有这种情况了。以前,你会雇人来做各种计算,而如今 Mathematica 和 Wolfram Language 直接就能完成。你不再需要雇一个专门做某类代数计算,或者做某部分计算几何工作的人,让他拿着铅笔之类的工具画出来。
那些事情都已经自动化了。确实,有很多工作,买一份 Wolfram Engine 就比雇一个人来做更合适。把它们自动化要好得多。过去几十年,我们公司一直在做的,就是不断增加自动化。
除了许多人类员工,我们还有高度的自动化。很多年来,我们都在一些事情上选择把钱花在自动化上,而不是花在雇人上。而这种自动化,又提高了人类能够从事的工作的层次。
我预期未来也会如此。用 Mathematica 等工具做数学研究时,已经发生了这样的变化;我认为,使用 AI 也会带来同样的变化,特别是在把数学文献不同部分中分散的线索汇集起来这件事上。
最希望 AI 完成哪一类证明?
“你最希望看到什么数学命题由 AI 证明,或者什么证明由 AI 检查?”
有一类证明,我确实一直认为自动形式化应该能做得很好,那就是计算通用性的证明。这些证明能够为计算等价性原理提供证据,当然,也可能提供反对它的证据。不过,我认为大多数结果会是支持性的。
问题是:给定一个简单系统,你怎样才能把任意程序编译到那个系统上?怎样构建一个编译器?怎样证明这个系统具有计算通用性?在这里,我真的相当期待形式化、自动形式化能够发挥作用。
这是一个真正重要的是答案本身的情形。证明可以在很大程度上是一个黑箱。而且,这里还有海量的证明“文书工作”要处理。通常,你会把问题拆成无数种情形,然后必须逐一检查,等等。这些正是 AI 非常擅长的事情。
不过,到目前为止,我在这方面的体验还算不上特别好。AI 经常会作弊。
就在昨天,我还收到了一封邮件。写信的人长期研究我们的东西,应该清楚自己在做什么。他说,自己已经开发出了一些方法,可以用 AI 来完成这类通用性证明。如果确实如此,那会非常令人兴奋。
过去一年,AI 与数学带来了什么意外?
Doctor 问:“过去十二个月,关于 AI 和数学,最让你惊讶的是什么?”
我觉得很有趣的是,那些想要宣传 AI 有多么惊人、解释为什么应该往里面投入一万亿美元的公司,居然挑中了数学,把它当作一面旗帜来挥舞:“看,AI 很聪明,它们会做数学!”
我认为,这种现象有一些好的方面,也有一些相当糟糕的方面。在计算机行业里,只要有人说“我有一个基准测试”,你基本就知道会发生什么。它有点像标准化考试:你可以专门针对考试来学,也可以专门针对基准测试来学。这些东西总会在某种程度上扭曲正在发生的事情,让人们说:“太惊人了,它完成了这个基准测试!”
但实际上,那个基准测试对于任何实际的事情,可能都没有人真正在乎。这又是另一个可以讨论的话题。
有人问到 AI 公司是否使用我们的技术。是的,不少公司都在用,只是用得没有本来可以做到的那么好。
我认为,一些人仍然相信:“我们只要构建一个更大的神经网络,它就能做所有事情。”持这种想法的,不是这些公司的领导者,而是公司里的一部分人。
于是就出现了这样的事情:这些公司会向我们购买训练数据,等等。在我看来,这很没有道理。因为事实上,我们生成的任何训练数据,本来都可以实时直接计算出来,而直接这样做要合理得多。
但如果整个叙事就是,把越来越多的钱投入到构建越来越大的神经网络中,那么这件事本身就会变成目的。它不一定能促成最理性的技术决策。
我觉得,我们正处在一个非理性表现得蔚为壮观的时期,至少现在相当一部分事情是这样。有时,看到某些新闻标题,我也只能觉得好笑,而有时候我还认识这些标题背后的人。围绕这些事情所做的、颇为有趣的宣传包装,其程度也很值得玩味。
我认为,强调不断推进技术前沿,是非常好的。但有时,为正在发生的事情所作的那些解释,如果你照着字面全盘相信,那恐怕就错了。
结束语
好了,看起来目前的问题和评论就是这些了。这也正好,因为我该回去做一点本职工作了。
谢谢大家参加。如果你正在使用 AI,希望它在数学、事实知识等方面做得更好,就把它连接到 Wolfram MCP 服务器上。操作非常简单。
有意思的是,AI 自己也能找到这个 MCP 服务器,但如果你告诉它们该去哪里找,会对它们有所帮助。关于我们 MCP 服务器的信息,究竟会通过人类之间的口口相传传播开来,还是通过 AI 之间的口口相传传播开来?看看哪一边胜出,哪一边带来更多的信息传播,会很有意思。
好了,对于在这里参与的人类(我想应该主要是人类),谢谢大家参加。我们下次再见。再见。
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