我国科研团队借助人机协同突破“亲吻数问题”关键瓶颈 加速科学智能研究范式迭代

一个看似简单的几何问题,却在三个多世纪的时间里吸引了无数数学家的目光。1694年,牛顿与苏格兰天文学家格雷戈里在剑桥大学提出:在一颗中心球周围,最多能紧贴放置多少颗相同的球?牛顿给出的答案是12,格雷戈里则认为是13。这场学术争论直到1953年才有定论——牛顿的判断被证实为正确。这个问题的重要性在于,它不仅是纯粹的几何问题,更是通向多个数学领域的关键节点。 亲吻数问题与希尔伯特第十八问中的球体堆积问题密切涉及的,涉及数论中的格子理论、组合学中的球面码、数学物理中的群论与弦论等多个分支。该问题还意义在于重要的实际应用价值——球体堆积的规律与通信工程中信号最优分布的原理本质相同,直接关系到卫星通讯、量子编码、数据压缩等工程领域的发展。正因如此,亲吻数问题已成为离散几何和编码理论的核心问题之一。 然而,当问题从三维空间扩展到更高维度时,人类的几何直觉开始失效。八维以上的空间对研究者而言如同迷雾。过去数十年间,亲吻数构造问题仅取得过七次实质性进展,其中包括2022年菲尔兹奖得主玛丽娜·维亚佐夫斯卡对八维与二十四维球体堆积的严格证明。但这些进展往往依赖完全不同的数学技巧,难以形成可复制的研究路径,成为制约该领域发展的瓶颈。 此次突破的创新之处在于研究方法的根本转变。科研团队设计了名为PackingStar的强化学习系统,将高维球体堆积问题转化为余弦矩阵的填充游戏,实现了问题的创新表述。更为关键的是,研究团队采用了人机协同的全新范式——由智能系统在人类直觉难以抵达的复杂空间中捕捉规律,再由数学家进行解读和提炼,将其转化为严格的数学表述。这种合作模式打破了传统的研究框架。 研究成果令人瞩目。在二十五至三十一维空间,团队打破了人类已知的最佳亲吻数结构。同时,他们刷新了长期保持不变的纪录——打破了二三十年来十四维与十七维的"两球亲吻数"记录,以及十二维、二十维与二十一维的"三球亲吻数"记录。在十三维空间,研究团队发现了优于1971年以来所有有理结构的新构型,并在十四维等多个维度中找到超过六千个新的堆积方案。这些成果获得了国际离散几何领域权威专家、麻省理工学院教授亨利·科恩的高度评价。科恩曾与维亚佐夫斯卡共同解决二十四维球体堆积问题,被学界誉为"世纪成就"。 这次研究超越了单纯的数学突破。它标志着科学智能研究范式的升级——从依赖既有数据和信息解决已定义问题,进化到围绕关键科学问题构建探索系统,让智能技术参与寻找解决路径,甚至与科学家共同重新定义问题、发现新的科学规律。这种从被动应用向主动探索的转变,代表了科学智能进入了2.0时代。在这个新阶段,人工智能不再仅是计算工具,而是成为科学发现的重要参与者。

从牛顿时代的猜想,到21世纪的突破,亲吻数问题的研究历程折射出人类认知边界的不断拓展。我国科学家此次取得的成就,既是基础研究领域的重大进展,也是科研方法论的创新示范。在建设科技强国的征程中,这种既能攻克具体难题、又能创造新型研究范式的"双突破",正成为我国原始创新能力提升的生动注脚。随着人机协同模式在更多科学领域的推广应用,我们有理由期待更多"从0到1"的原创成果竞相涌现。