丘成桐:有好几个由 AI 推进或解决的问题都非常令人印象深刻。当然,这些成果并不是 AI 独立做出来的,数学家也参与其中。最突出的一项,是准黎曼猜想(Quasi-Riemann Hypothesis)方面的进展:它以一种非常惊人的幅度推进了无零点区域的边界。这种推进幅度,在我所知的过去五十年里,是大多数数学家都未曾想象过的。而且证明并不算长,我希望能有人仔细核查。
另一个让我震惊的是希尔伯特第 16 问题(Hilbert's 16th problem)的进展:平面上的多项式向量场,其极限环的数目是否有限?如果有限,能否找到只跟多项式次数有关的上限?前一个问题已经得到证明,后一个问题长期未能解决。我读高中时就对它着迷不已。这个问题困扰了无数人,多次有人宣布解决了这个问题,后来又发现其实没有。我记得当年就连二次多项式的情形都尚未搞清楚,很多人都说,哪怕能理解二次情形,就已经是了不起的贡献。现在 AI 声称证明了极限环数目一致有界性这一弱化形式,即使尚未验证,对我而言也是极大的震撼。
席南华:很遗憾,在我研究的具体领域里,目前还没有看到 AI 做出什么重大进展,所以我现在感觉还挺安全的。(笑)
AI 在数学上的进展确实令人印象深刻,但对我个人而言,我并没有感到惊叹。相反,我一直在思考一个问题:假如回到 19 世纪,当我们还没有实数理论、还没有戴德金(Dedekind)实数理论的时候,AI 能否创立出这样一套理论?再比如,当我们把五次方程交给 AI 时,AI 究竟是能为我们创造出伽罗瓦理论(Galois theory),还是说它只会去尝试求解这个方程?
到目前为止,我还没有看到 AI 能做出像丘先生解决卡拉比猜想(Calabi conjecture)那样的工作。现在 AI 可以成批地产出定理和证明,那人类该做什么?究竟什么才是最重要的?我认为,从具体问题中提炼并构建出一套优秀的理论——就像从解方程中诞生出伽罗瓦理论——以及引入重要的数学概念,这些工作或许仍应由人类完成,而繁重的推演劳动可以交给 AI 。既然如今连“智能”本身(至少其中一部分)都可以由 AI 来完成了,那么数学家的价值究竟是什么?我们需要有一个新的定义。
罗智泉:在应用数学这一端,我还没看到什么特别重大的 AI 成果。部分原因在于,目前的 AI 工具主要聚焦于解决那些已经被清晰表述的问题。而在应用数学中,能否提出一个好问题恰恰是成败的关键。面对一个工程或实际应用问题,你首先得抓住它的本质,用数学语言把它准确描述出来,再选择合适的求解器,找到好的解决方案,最后用其他数据验证结果。现在也有人尝试让 AI 完成这一整套工作,但还不像解决数学猜想那样成熟,也没有取得那么多成果。目前的 AI 工具还不具备这项技能。
不过,我看到这一天正在到来。比如把物理和数学融合在一起,既要深入理解物理,也要深入理解数学,又需要具备把问题用良好的数学语言描述出来、乃至提炼出猜想本身的能力。这需要另一套本领,目前 AI 还做不到。
二 直觉的危机:AI 让技能断代?
徐文强:提出好问题或许比解决具体的技术问题更难,也更重要。但要提出好问题,数学家首先得有直觉,而这种直觉恰恰是在大量亲手计算和反复试错中培养出来的。如果把这些工作都交给 AI ,我们又该如何建立数学直觉呢?
丘成桐:你说得很对。过去像欧拉或高斯那样的大数学家,都是亲手做海量计算的,并在计算的过程中建立起了关于数及其分布的必要直觉。如果我们完全依赖 AI 而不去审视细节,恐怕就会丧失这种洞察与直觉。
不过,我们也可以通过仔细研究 AI 产生的大量数据来培养直觉,这一点是可以弥补的。好比说素数,如果你要算到几万亿的量级,你可能再也没法靠手算了,但你可以让 AI 把数据生成出来,然后由你去尝试预测某种规律,经过反复多次的观察与尝试,你大概也能建立起直觉。关键在于你必须真正动手去做、经常去审视这些数据,而不是拿到一个结果就把它抛在脑后。现在我们在组合数学、量子场论、代数几何乃至几何学中都能算出大量有趣的数值,我们必须非常仔细地去观察图形、数值及其组合学推论,以此建立直觉。
在这一环节上我们绝不能偷懒,不能说“既然现在 AI 替我做好了,那我就不用管了”。流体力学就有过这样的教训:五十多年前,我还是学生的时候,人们还在对流体力学做渐近分析(asymptotic analysis);然而在计算流体力学(CFD)出现之后,大多数人就只管让计算机去跑程序、拿个结果就心满意足了。人们不再重视经典分析的方法。
莱舍提金:有一本数学期刊,名字就叫《实验数学》(Experimental Mathematics)。我认识一些给这本期刊投稿的学者,他们的论文中有不少通过计算机得到的结果,完全可以看作“数学实验”。我认为 AI 现在正是做这件事的绝佳工具,它让这一切变得容易多了。举个例子,我自己并不太擅长编程,但现在这件事变得极其简单:你只需要告诉 AI 想做什么,让它帮你写程序,然后运行,甚至可以直接让 AI 替你运行。这样一来,就会有更多人能参与数学实验了。
当然,某些技能确实会流失——这就像计算器普及之后,很少有人还会手算长除法一样,某些传统技能确实会流失,但这并不意味着我们在倒退。正如丘教授提到的,在流体力学中,一些渐近分析的技艺虽然流失了,但它被极其强大的计算工具所取代;而且有了 AI 之后,渐近分析也有望通过这些新的 AI 工具重新回归。总之,只要你愿意通过实验去理解数学、物理或工程现象,AI 就是一个伟大的实验工具。
罗智泉:要培养提问的能力与直觉,传统上我们靠的是“师徒制”,跟随某一位导师学习研究门道;再后来我们通过小组学习、举办讨论班,在思想碰撞中彼此学习。现在,我们又多了 AI 这个强大的研究伙伴。借助 AI ,我们可以更快地学会如何提出好问题。而且你可以在私底下向它提问,可以问很愚蠢的问题!很多人在公开场合怕出丑不敢提问,但一对一面对 AI ,那就容易多了,而且它一天 24 小时、一周 7 天随时回应你。所以我认为,AI 能帮助我们更快地培养批判性思维,学会提出好问题。这当然是件好事。
我自己也经常使用 AI 。尽管 AI 确实会提供“思维链”,但往往太长了,读起来很费劲。而人与人之间的交流,往往是迸发出几朵思想的火花,你稍微思考一下,接着转换思路,做出调整。因此,与 AI 模型互动和与其他学者讨论,我认为是非常不同的。
就我个人而言,如果能找到一位出色的同行一起做研究,我当然更愿意与他合作。我觉得这样能学到更多东西。目前的 AI 模型往往一次性提供太多超出你消化能力的信息——当然,未来 AI 模型或许能够在这方面做出调整。毕竟,学习新知识和探索研究前沿是两回事,需要的帮助也不一样。目前的 AI 还不够聪明,不能很好地判断你究竟是在学习,还是在开展前沿研究。不过总的来说,我使用 AI 的体验还是很好的。虽然它经常胡说八道,给出一堆垃圾信息,你得保持警惕,但它确实让我学得快了很多。而且在我看来,它将带来改变:未来,这种传统的培养博士生的“师徒制”模式将会消失。
三 先理解,还是先知道?
徐文强:顺着这个话题,我们可以聊聊学生如何利用 AI 开展研究。无论是对于本科生还是博士生,各位是否希望自己的学生使用 AI ?对于正处于学术生涯起步阶段的年轻学生,关于如何正确使用 AI ,在您心目中最重要的一点是什么?
基于这一点,我知道有很多人试图劝阻学生使用 AI ,我实际上并不赞同。这是我们探索宇宙真理的一个新工具,我们尽管用就是了。但与此同时,你必须诚实地面对自己:对于你所发现的东西,你究竟理解了多少?如果你对自己发现的结果并不理解,那它对你个人而言当然是毫无用处的,但对别人来说却是有用的。(笑声)所以这依然是一项贡献,只不过对你个人来说算不上那么重要的贡献,你个人的学术功劳恐怕要大打折扣了。
也就是说,哪怕你找到了黎曼猜想的证明,但因为你并不理解它,那就要看你在其中投入了多少:如果你有一些微小的个人投入,你或许配得上一个博士学位;但如果你完全没有任何投入,那你大概就不配获得博士学位。不过,很难想象你本人完全没有任何投入,就能通过 AI 找到黎曼猜想的证明。因此我相信,无论是否借助了AI ,只要你发现了真正的真理,你一定在其中付出了某种努力。而这种努力,可能比许多博士在某个不重要领域取得的一点小进展更重要。只要你能在某个领域取得重要、显著的进展,哪怕你没有发表 100 篇论文,你大概依然值得受到赞赏。这就是我的观点。
莱舍提金:我认为学生当然应该学习如何使用 AI ,我会鼓励每一个学生尽可能多地去使用它,但要以守规矩的方式。我的意思是,它是极好的学习助手,但比方说当你开始做家庭作业时,你必须真正亲手去做,否则你根本没有在学习。我知道现在的 AI 引擎基本上能做完几乎所有的本科生作业,因此学生必须有责任感,不能滥用 AI 。同时我想,考试的形式大概也应该有所调整——比如当学生在考场里参加笔试时,应当有非常严格的规定:严禁携带手机,严禁携带任何电子设备;如果发现哪怕一台电子设备,当场予以销毁!(笑声)但总之,它是一个伟大的工具,我强烈鼓励每一位本科生和研究生去掌握这些工具。
徐文强:那您认为评估博士生的方式是否也需要进行相应的调整?
莱舍提金:这是一个很难回答的问题。我不想硬把数学成果分成“ AI 做的”和“人做的”两类。有人让 AI 写整篇论文,有人自己写论文,只是让 AI 完成其中一部分工作,还有人仅仅用 AI 查找参考文献。这里有各种各样的情况,根本没法一刀切。
罗智泉:第一,不管你喜不喜欢,AI 已经来了,而且将长期存在下去,所以我们必须全面地拥抱它。第二,对于学生而言,要带着责任感审慎地使用 AI 。你不应该仅仅做一个不理解答案的使用者,而必须真正去思考、分析 AI 给出的答案,从中学习,评估其正确性,并看看里面是否包含了某些新颖想法。
我自己就有过亲身经历。我目前正在指导几位非常聪明的本科生,我给他们抛出了一些各式各样的问题,并对他们说:“尽管去用 AI 工具,看看会发生什么。”同时我也邀请他们来参加我的课题组组会,激发他们的批判性思维。有些学生做得非常好,他们不仅利用 AI 工具部分地解决了问题,还能理解其中的内容,并以一种合理、有逻辑的方式汇报出来,指出其中具有创新性的关键点。但另一些本科生呢,纯粹只是充当了“传话筒”。他们交上来一份由 AI 生成的 PDF 报告,说:“罗教授,这是答案,给您。”结果变成我得去读那份报告,告诉他们里面是怎么回事,或者指着其中某处错漏问他们:“你读过这一部分了吗?”他们才说:“哦,对,您说得对。”然后我再提出一些问题,结果这个学生回去,又把这些问题输回 AI 工具。(笑声)他纯粹变成了一个传话筒!这不是使用 AI 的正确方式。你应当以专业、深思熟虑的方式用它来加深你的学术理解、塑造你的学术思维,同时保持批判性。
徐文强:我顺着您的例子再追问一个问题。假设您有两个学生,Alice 和 Bob 。您给他们布置了同一个问题:Alice 用 AI 只解决了其中 80% 的内容,并把这 80% 理解得极其透彻,只是剩下的 20% 不知道怎么做;而 Bob 就像您说的,只是个传话筒,但他拿到了 100% 的完整解答。当他们俩同时回来向您汇报时,您更喜欢哪一个?
罗智泉:我会更欣赏 Alice 。在如今的 AI 时代,给家庭作业打分已经毫无意义了,因为你根本不知道它是怎么生成出来的。要判断学生到底学到了多少,就得面对面交流——在课程结束时,你需要站在我面前做展示,当面回答我的问题,而不是躲在 AI 后面。我认为这才是检验一个学生是否真正学到了东西的“试金石”。
徐文强:回过头来看罗教授刚才的回答,我觉得其实并不矛盾——说不定让 Alice 和 Bob 两个人合作就好了,一个人拿到了 100% 的结果但不太懂,另一个人则非常执着于把所有细节搞懂,正好互相帮助。在我看来,这几类数学家其实完全可以很好地合作,对吧?通常资深的数学家拥有更好的学术品味。
罗智泉:是的,未来很可能就是这样。大家在研究中对 AI 技术的依赖程度各不相同:有些人是零依赖,有些人依赖程度较高,还有些人则是完全依赖、不怎么思考,纯粹碰运气——但也许他们运气好,真就得到了一个正确的解答。这也是有价值的,这一点我赞同丘教授的看法:哪怕找到这个结果的人自己什么也没搞懂,但他毕竟把它找出来了,这也提供了一定的研究价值。至于这个人究竟配得上多少功劳,那就需要做一些校准和深思了。
四 数学会变成“分工流水线”吗?
徐文强:看起来在这个AI时代,数学家的角色或许会发生一点变化。现在有很多人在讨论:在未来,数学家是否会被分化成许多不同的类型?比如有些人专门负责提问题,有些人更擅长使用 AI ,还有些人更擅长统筹整合、领导团队,让数学研究变得越来越工程化?
一个优秀的科学家应该两手都抓:既应该懂得如何提出能够引领数学、物理或其他学科产生重大变革的有趣问题,也应该学会如何去解决它;如果你不知道该如何解决问题,你就永远无法取得下一步的进展,因为你会掉队。如果有一方面不是你的长项,就找擅长这方面的人合作。科学界有许多重大的合作就是这样开展的——例如克里克和沃森当年发现 DNA 结构时,一个人非常擅长 X 射线衍射理论,另一个人则非常精通遗传学与生物学本身。不同技术背景与视野的结合是非常有益的,但归根结底,我认为最好还是我们自己两方面都学会去做。