AI数学突破！中国科学家首次用中国大模型攻克世界级数学难题

上海人工智能实验室今天宣布，实验室访问学者、大湾区大学教授许地生团队依托“书生”科学多模态大模型S2，破解了世界级数学难题——三维吉斯（Ghys）猜想。相关证明论文已在预印本平台arXiv发表，其形式化代码在Github平台公开。北京大学董彬教授、刘若川院士团队对这一证明完成形式化验证，验证了这项工作的正确性。这是中国数学家首次用中国大模型攻克世界级数学难题。

吉斯猜想由法国数学家艾蒂安·吉斯于1995年提出，三维闭流形是该猜想备受关注的特例。通俗地说，这个三维情形猜想认为流形（局部看起来像欧几里得空间的拓扑空间）上任何有限套光滑对称，都不会无限度地复杂混乱。如果这个猜想成立，混沌的动力学轨迹问题就能被化归成简洁、规整的标准代数模型。

三维吉斯猜想兼具理论难度与学科标志性价值，旨在为混沌系统寻找“底层代码”，也是检验数学推理能力的一块试金石，被动力系统领域数学家公认为“重要的长期公开问题”。

与吉斯猜想相关的阿诺德猫映射迭代，其系统演化表现出混沌性质。

许地生深耕吉斯猜想，曾与他的法国导师、菲尔兹奖得主阿图尔·阿维拉一起研究猜想的三维情形，但没有形成有效的证明思路。

转机出现在2025年全国中学生数学奥林匹克竞赛上。那次大赛首设人工智能测试，邀请三个中国大模型参与，与人类选手在相同时长内答题，并由官方组织以相同标准阅卷评分。结果，“书生”S1大模型获得102分，在参赛大模型中排名第一，且远超 78 分的金牌线。上海人工智能实验室研发的这个大模型，解答奥数题兼具新意和严谨性，令阅卷专家深刻印象：“答案表达方式非常接近人类。”“它给出一个巧妙的调整法，在参赛学生的解法中没有见过”。

关注到大模型研究数学的潜力后，许地生拜访了上海人工智能实验室。今年初，他与实验室AI专家组建的联合团队启动了模型训练合作研究。训练过程中，许地生依托三维吉斯猜想等前沿数学问题，寻找模型与系统在数学领域的能力短板，与AI专家完成了多轮系统迭代。迭代升级的“书生”S2及配套系统具备大规模递归推理能力，并拥有高灵活性的人机交互能力，在复杂数学命题处理能力上实现了质的跃升。

针对三维吉斯猜想的首轮推理，“书生”S2就产出400页推导报告。从这份报告中，许地生和瑞典皇家理工学院博士后张洁松抓到了关键突破口，持续给模型反馈、校准探索方向，引导模型沿着有价值的思路持续深耕。一轮轮交互、一次次试错，数学家和大模型彼此启发，最终拼接出完整的证明链条。

在此过程中，“书生”S2先后完成7批接续推演，问题图从15个节点扩展到389个，输出上千页的严密推导，同时生成数十种全新论证思路，成功助力团队破解了这一世界级数学难题。

AI系统多轮交互过程及各轮交互中的递归求解结构图示。

值得一提的是，北京大学北京国际数学研究中心谢俊逸教授曾用GPT-6尝试证明三维吉斯猜想，但没有成功。“这说明中国大模型有能力站上前沿数学的国际赛场，助力世界级难题攻关。”谢俊逸说。

这一突破也展示了人工智能用于基础研究的广阔前景。上海人工智能实验室负责人表示，传统数学研究依赖个体天才的漫长摸索，而此次研究将专家直觉系统性接入机器求解回路，形成“系统探索—专家判断—成果积累—反馈修正”的闭环。这种科研新范式可复制推广到更多搜索空间巨大、专家稀缺的基础研究领域，取得更多原始创新突破。

接下来，上海人工智能实验室将依托此次研究跑通的能力闭环，封装为“书生·端砚”科学发现平台的数学验证模块，供未来科研直接调用。实验室还将把沉淀的推理能力扩展应用到与数学结构同源的其他学科；取得突破后，再将新的推理能力封装进“书生·端砚”平台，形成“突破—封装—复用—再突破”的自进化飞轮。目前，上海人工智能实验室持续面向全球招募访问学者，提供世界级科学命题、专属顶级算力池和专项科研支持通道，邀海内外战略科学家、青年科技人才共同探索科学智能前沿方向。