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拉马努扬机器:研究人员开发了一种王志峰的博客“猜想生成器”,可以产生数学猜想

科学新闻 2022-07-23 00:04:19

以色列理工学院 信用:CC0公共领域 利用人工智能和计算机自动化,技术研究人员开发了一种“猜想生成器”,可以创建数学猜想,这被认为是发展数学定理的起点

他们已经用它生成了许多以前未知的公式

这项发表在《自然》杂志上的研究是由来自不同院系的本科生在安德鲁的助理教授伊多·卡米纳和技术学院电气工程学院的埃尔娜·维特比的指导下进行的

这个项目涉及数学最基本的元素之一——数学常数

数学常数是一个具有固定值的数,它是从不同领域的不同数学计算和数学结构中自然产生的

许多数学常数在数学中非常重要,但在数学以外的学科中也很重要,包括生物学、物理学和生态学

黄金比例和欧拉数就是这种基本常数的例子

也许最著名的常数是圆周率,这在古代是在圆周的背景下研究的

今天,圆周率出现在所有科学分支的众多公式中,许多数学爱好者在小数点后3位后谁能记起更多数字的问题上展开竞争

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技术研究人员提出并检验了一个新想法:使用计算机算法自动生成数学猜想,这些猜想以数学常数公式的形式出现

猜想是未经证明的数学结论或命题;一旦这个猜想被证明,它就成了一个定理

发现一个关于基本常数的数学猜想是比较罕见的,它的来源往往在于数学天才和非凡的人类直觉

牛顿、黎曼、哥德巴赫、高斯、欧拉和拉玛努詹都是这种天才的例子,本文提出的新方法是以斯里尼瓦瑟·拉马努金命名的

出生于1887年的印度数学家拉玛努詹生长在一个贫穷的家庭,然而在英国数学家戈弗雷·哈代和约翰·利特伍德的倡议下,他在26岁时设法来到了剑桥

几年后,他生病回到印度,在那里去世,享年32岁

在他短暂的一生中,他在数学领域取得了巨大的成就

Ramanujan罕见的能力之一是未经证实的数学公式的直观表述

因此,技术研究小组决定将他们的算法命名为“拉马努扬机器”,因为它使用人工智能和相当大的计算机自动化“模仿”直觉,生成猜想而不证明它们

根据教授的说法

卡米纳:“我们的结果令人印象深刻,因为计算机不在乎证明公式是容易还是困难,也不基于任何先前的数学知识,而只基于数学常数中的数字

在很大程度上,我们的算法与拉马努扬本人的工作方式相同,他在没有证据的情况下给出了结果

重要的是要指出,算法本身无法证明它所发现的猜想——在这一点上,任务留给人类数学家去解决

" 由Technion的Ramanujan机器产生的猜想已经为众所周知的数学常数提供了新的公式,例如圆周率、欧拉数(e)、阿普里常数(与黎曼ζ函数有关)和加泰罗尼亚常数

令人惊讶的是,由Technion研究人员开发的算法不仅成功地为这些著名的常数创建了已知的公式,而且发现了一些迄今为止未知的猜想

研究人员估计,这种算法将能够显著加快基本常数数学猜想的生成,并有助于识别这些常数之间的新关系

如上所述,直到现在,这些推测都是基于罕见的天才

这就是为什么在数百年的研究中,只发现了几十个公式

Technion的Ramanujan机器只用了几个小时就发现了“数学王子”高斯在一生的工作中发现的圆周率的所有公式,以及高斯不知道的几十个新公式

据研究人员称,“类似的想法可以在未来导致数学猜想在数学所有领域的发展,并以这种方式为数学研究提供有意义的工具

" 该研究小组已经推出了一个网站,RamanujanMachine

该网站旨在通过提供可供数学家和广大公众使用的算法工具,激励公众更多地参与数学研究的发展

甚至在这篇文章发表之前,数百名学生、专家和业余数学家已经注册了该网站

这项研究最初是罗斯柴尔德学者卓越技术计划的一个本科生项目,由盖尔·拉·约尼和乔治·皮舍参与,后来继续作为安德鲁和埃尔纳·维特比电气工程学院的研究项目,由沙哈尔·戈特利布、约夫·哈里斯和多伦·哈夫夫参与

这也是最重大的突破——由沙哈尔·戈特利布开发的算法——导致这篇文章在《自然》杂志上发表

教授

卡米纳补充说,拉玛努詹机器算法迄今为止最有趣的数学发现与藏在加泰罗尼亚常数中的新代数结构有关

这个结构是由高中学生亚赫尔·曼诺发现的,他作为阿尔法科学青年项目的一部分参与了这个项目

教授

卡米纳补充说,“工业同事乌里·门德洛维奇和雅伦·哈达德也参与了这项研究,并对构成拉曼扬机器基础的数学和算法概念做出了巨大贡献

重要的是要强调,整个项目是在自愿的基础上执行的,没有收到任何资金,参与者加入团队纯粹是出于科学好奇

"

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