OpenAI宣称其下一代AI模型攻克了包括Connes刚性猜想在内的十项世界级数学难题。然而,次日便有学者站出来反驳:AI提出的反例并不成立。堪萨斯大学拓扑物理中心的J. L. Nielsen对OpenAI公开的37000行Lean 4代码进行了逐行审查,最终指出了两个独立的失败路径。
**什么是Connes刚性猜想**
在数学中,可以通过给群赋予某种代数结构来研究它。有时,两个结构不同的群,却拥有相同的代数结构。Connes在1980年左右提出猜想:只要群满足ICC和Kazhdan性质(T)这两个附加条件,那么结构相同就意味着群本身相同。换言之,若想推翻该猜想,必须构造出两个满足上述两个条件但群结构不同的实例。
OpenAI的新模型尝试构造两个不同构的群,使它们生成相同的代数结构,并证明这两个群均满足ICC和性质(T)。这套论证被写成37000行Lean 4代码,并经过Lean内核的逐条验证。
Nielsen指出,AI构造的其中一个群实际上并未满足附加条件,既不是ICC,也没有性质(T)。他推测可能存在三种情况:代码中的性质(T)定义未忠实对应Kazhdan的原始定义;证明过程仅适用于部分情况却被误用于整个群;或者代码中的群与说明文档中描述的群并非同一对象。
**37000行代码的逐行排查**
为了验证结论,Nielsen做了一件极其耗费精力的事。他建立了一张对照表,将每个数学对象在新代码中的名称和行号一一对应,例如零上闭链群位于第13700行,扭曲群位于第14069行。他还追踪了证明ICC的整条推理链:该链从第31430行起步,层层递进,最终在第31610行合成结论。
Nielsen发现,这些引理处理的是经过对偶变换后的对象,而非原始的带中心元素的群,因此并未直接覆盖到关键元素。至于它们是否对最终定理中的具体群成立,取决于两块构造之间的接口如何对接。这说明问题出在“要证明什么”上,而非“证明过程是否正确”,而Lean内核仅负责验证后者。
对于另一个扭曲的群,Nielsen表示态度较为保守。他承认代码中的引理有可能确实证明了其满足ICC,但这并不改变最终结论,因为至少有一个条件已经不满足。他将自己的两条反驳也写成了Lean代码,并在Lean 4.32.2下成功编译。
**机器检查的是形式,而非意思**
论文最后一节将此事置于更大的背景下讨论。Lean内核能保证的是证明在形式上的严丝合缝,却无法判断该证明是否真的对应了原结论。陶哲轩曾指出,验证的是形式陈述本身,而非陈述与意图的一致性,因此人类的审查不可替代。
历史上已有类似先例。一份针对五个常用Lean基准的审计发现了4833条问题,包括反例、空洞定理和不可靠公理,这些均通过了机器验证,直到人类构造出反例才被揭穿。在统计学习理论的形式化工作中,最危险的情形被称为“对错误陈述的成功证明”。张量网络研究也曾记录过类似现象:系统给出的证明在形式上完全正确,但证明的命题比预期的要弱。
Nielsen指出,OpenAI那份形式化证明可能确实正确地建立了它声称的每一条结论,但它未能建立、Lean内核也无法检查的,是这些结论与猜想原话之间的关系。Connes刚性猜想目前依然开放。论文链接及参考链接已附上。
