情人節之際,一項關于數學與人工智能交叉領域的研究引發關注。中國科研團隊借助強化學習技術,在被稱為“親吻數問題”的高維幾何難題上取得重大突破,刷新多個維度的世界紀錄。這項研究由上海科學智能研究院、北京大學和復旦大學聯合完成,相關成果已被國際權威榜單收錄。
親吻數問題源于17世紀牛頓與格雷戈里的爭論:在三維空間中,一個球體周圍最多能放置多少個大小相同的球體且彼此相切?經過258年論證,數學家證明牛頓提出的12個為正確答案。然而,當維度超過24時,人類直覺在幾何排列中逐漸失效,近50年來相關研究進展緩慢,僅取得7次實質性突破且方法各異。
研究團隊開發的PackingStar系統創造性地將問題轉化為多智能體博弈。該系統包含兩個核心智能體:填充智能體負責探索可能的球體排列組合,修剪智能體則通過幾何分析剔除低效結構。通過“填充-修剪-解構-再填充”的循環機制,系統在余弦矩陣空間中自主尋找最優解,突破了傳統坐標系下計算量隨維度指數級增長的瓶頸。
在25至31維連續七個維度中,該系統首次實現世界紀錄的系統性突破,同時在13維發現超越1971年所有已知結構的新構型,在14維等維度找到超過6000種全新排列。更令人意外的是,AI發現的多個破紀錄結構呈現非對稱特征,顛覆了數學家長期依賴對稱性構造的認知范式。例如在12維空間中,系統發現的81球結構雖整體不對稱,但每個球體相鄰數量完全一致,暗示存在更高階的對稱性基礎。
麻省理工學院離散幾何領域權威Henry Cohn教授評價稱,AI構造的結構不僅具有數學美感,更意外打通了球面碼、數論和群論等多個領域。他特別指出,20維405球和21維567球的新紀錄結構,均可通過12維基礎結構組合推導得出,這種跨維度的關聯性在數學研究中極為罕見。
支撐這項突破的星河啟智科學智能開放平臺,通過自研CUDA算子將核心計算效率提升數倍。其自動Checkpointing系統支持千卡級GPU集群的穩定運行,確保長周期任務中數據零丟失。這種工程化能力使原本需要數月的計算任務縮短至數周,為AI探索高維數學問題提供了關鍵基礎設施。
與傳統AI輔助科研模式不同,PackingStar系統在零數據、零先驗條件下實現自主探索。項目負責人表示,AI在此過程中展現出超越人類直覺的搜索能力,特別是在非對稱結構的發現上,其探索路徑常與人類思維模式形成互補。這種協作模式正在重塑數學研究的范式——AI負責拓展探索邊界,人類科學家則專注于結果解讀與理論升華。
研究團隊將系統命名為PackingStar,既體現其解決球體堆積問題的核心功能,也蘊含更深層的浪漫寓意:每個成員都是探索數學宇宙的星辰,AI則成為連接眾星的橋梁。這種理念在團隊工作空間的設計中亦有體現——由研究人員改造的“學術酒吧”成為跨學科交流的場所,不同領域的智慧在這里碰撞出新的火花。










