AI首次挑战数学奥赛实现银牌水平新突破

人工智能在国际数学奥林匹克中取得突破，展现数学推理新潜力

2024年国际数学奥林匹克（IMO）见证了一项人工智能领域的重大突破：谷歌DeepMind团队开发的AlphaProof和AlphaGeometry 2系统，以28分的成绩达到银牌选手水平，为人工智能复杂数学推理能力设立了新基准。这一里程碑式成果标志着人工智能在数学推理与解题能力上的长足进步，并为未来科学技术发展打开了新视野。

国际数学奥林匹克是自1959年以来举办的全球顶尖中学生数学竞赛，被视为青年数学家之间的巅峰较量。参赛选手需要在9小时内解决涵盖代数、几何、组合数学和数论的六道难题，每道题目难度极高。而近年，IMO也被机器学习研究界视作衡量人工智能高级推理能力的标杆性测试。

此次，AlphaProof和AlphaGeometry 2以IMO 2024题目为测试对象，按照IMOs官方评分标准进行评估，并由多位顶尖数学家监督，包括IMO金牌得主兼菲尔兹奖得主蒂莫西·高尔斯（Sir Timothy Gowers）教授。他评价道：“这一系统能够提出非显而易见的解法，远超目前公认的技术水平，非常令人震撼。”

AlphaProof系统专注于形式化数学推理，结合了预训练语言模型和强化学习技术，具备在形式语言下验证数学证明正确性的能力。在训练期间，AlphaProof生成数百万个数学问题，并通过不断验证和改进，为提升模型能力提供了可靠的训练流程。

这套系统在此次IMO中解决了两道代数问题和一道数论问题，其中包括“竞赛中仅五位选手解答成功”的难题。此外，AlphaProof还能通过搜索潜在证明步骤，准确生成高质量数学解答。形式化语言的引入，为其提供了严格验证正确性的能力，同时避免了自然语言式解题中因数据不足可能导致的推理错误。

AlphaGeometry 2作为其前代产品的显著升级，在解决几何问题领域展现了卓越的能力。这一神经符号混合系统不仅在计算速度方面提升两个数量级，还利用全新的知识共享机制，使模型在面对复杂几何问题时更具灵活性。

针对今年的问题，AlphaGeometry 2仅用19秒便完成建模与计算，成功解决了IMO竞赛的几何题。值得注意的是，团队还测试了其对过去25年IMO历史几何题的适应性，其解题率从前代系统的53%跃升至83%。

研究团队还开发了一套基于自然语言处理技术的推理系统，尝试绕过形式语言的翻译需求，为解题过程提供新思路。尽管这套系统在本次 IMO 中的测试还处于早期阶段，但展现出诸多潜力，可以为人工智能与人类数学家的合作开辟更多可能。

领导这一研究的大卫·西尔弗（David Silver）博士表示：“未来，我们期待能够利用数学AI工具，为数学家们搭建更高效的研究平台。它们可以帮助快速验证假设、进行大胆创新，并加速复杂证明的推进过程。”

AlphaProof和AlphaGeometry 2的成功不仅标志着人工智能在数学推理领域的巨大进步，更为许多尚未解决的科学技术难题提供了突破口。未来，研究团队计划进一步优化这些系统，并公开更多技术细节，为数学家和技术开发者共同探索未知世界注入新动力。

从解决复杂的数学问题开始，人工智能与人类的深度协作未来或将形成一套全新工作方式，让科学研究迈向更高台阶。

致谢
研究成果的背后，是数百位数学家、计算科学家及工程师的通力合作，也离不开国际数学奥林匹克组织的支持。团队对所有参与者及支持者表示衷心感谢。

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