新華社北京1月26日電（記者　魏夢佳）中國科研團(tuán)隊(duì)近日自主研發(fā)出的一款“通矩模型”，該成果26日晚在線發(fā)表于國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然－機(jī)器智能》。相關(guān)專家表示，這是國際首個(gè)同時(shí)具備自主出題和自動(dòng)解題雙重能力的通用人工智能系統(tǒng)，標(biāo)志著中國科研團(tuán)隊(duì)在自動(dòng)化推理的邏輯核心領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)自研，并在性能與功能多樣性上達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

據(jù)了解，長期以來，AI在邏輯推理領(lǐng)域面臨著兩大核心挑戰(zhàn)：一是“組合爆炸”，即幾何推理往往需要尋找并添加精妙的輔助線，每增加一個(gè)點(diǎn)或圓，搜索空間（即探索模型中所有可能的解決方案）都會(huì)呈指數(shù)級(jí)增長；二是“高質(zhì)量數(shù)據(jù)匱乏”，即現(xiàn)有的幾何題目庫規(guī)模較小，難以支持大規(guī)模模型的訓(xùn)練。

由北京通用人工智能研究院、北京大學(xué)心理與認(rèn)知科學(xué)學(xué)院、北京大學(xué)智能學(xué)院、北京大學(xué)人工智能研究院以及北京大學(xué)武漢人工智能研究院組成的聯(lián)合科研團(tuán)隊(duì)，通過開發(fā)一套精密的邏輯推理搜索架構(gòu)，將復(fù)雜的幾何世界抽象建模，使AI系統(tǒng)能像人類數(shù)學(xué)家一樣，在邏輯推理每個(gè)節(jié)點(diǎn)上都能進(jìn)行有序地系統(tǒng)性探索，避免了無效的重復(fù)嘗試。

據(jù)悉，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地引入了“規(guī)范化表示”技術(shù)。這套機(jī)制賦予了AI一種“識(shí)破偽裝”的能力：在復(fù)雜的幾何空間中，同一個(gè)命題往往會(huì)因?yàn)閳D形的旋轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)或縮放而產(chǎn)生無數(shù)種表現(xiàn)形式。通矩模型能自動(dòng)識(shí)別并合并這些對(duì)稱或同構(gòu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，將龐雜的搜索空間壓縮了幾個(gè)數(shù)量級(jí)。例如，無論一個(gè)三角形在空間中如何擺放，系統(tǒng)都能精準(zhǔn)鎖定其本質(zhì)的幾何關(guān)系。這種對(duì)物理對(duì)稱性的深度利用，極大地提升了搜索效率。

而在AI尋找解題“靈感”的過程中，系統(tǒng)通過價(jià)值函數(shù)來模擬人類的數(shù)學(xué)審美。借助強(qiáng)化學(xué)習(xí)技術(shù)，系統(tǒng)內(nèi)置的“價(jià)值模型”能實(shí)時(shí)預(yù)判每一條推理路徑的潛力——不僅判斷結(jié)論是否成立，更在乎推導(dǎo)過程是否簡潔。

“當(dāng)AI發(fā)現(xiàn)一個(gè)命題的證明難度顯著高于其構(gòu)建復(fù)雜度時(shí)，它便捕捉到了那一抹‘直覺性的靈感’。”論文第一作者、北京通用人工智能研究院研究員張馳說，這種“價(jià)值引導(dǎo)”能讓模型從浩如煙海的空間組合中，精準(zhǔn)捕捉到那些具備人類數(shù)學(xué)家審美標(biāo)準(zhǔn)的高質(zhì)量題目，“實(shí)現(xiàn)了從‘模仿解題’到‘自主創(chuàng)造’的范式轉(zhuǎn)變，這在國際上尚屬首次。”

圖為團(tuán)隊(duì)成員正在討論算法設(shè)計(jì)的幾何問題。新華社發(fā)

張馳介紹，通矩模型僅需單張消費(fèi)級(jí)顯卡即可在最多38分鐘內(nèi)解決2000年以來所有國際數(shù)學(xué)奧林匹克競賽的幾何難題。實(shí)驗(yàn)表明，其推理效率和準(zhǔn)確率均達(dá)國際先進(jìn)水平。

論文共同通訊作者、北京大學(xué)心理與認(rèn)知科學(xué)學(xué)院助理教授朱毅鑫表示，通矩模型的意義不僅在于解題速度的提升，更在于其通過模擬人類數(shù)學(xué)家的直覺和審美，實(shí)現(xiàn)了“小數(shù)據(jù)、大任務(wù)”的范式轉(zhuǎn)化。

“這種不依賴海量標(biāo)注數(shù)據(jù)、通過內(nèi)部邏輯自我演化的路徑，正是通用人工智能發(fā)展的關(guān)鍵。我們的系統(tǒng)不僅能與國際最先進(jìn)的AI系統(tǒng)對(duì)標(biāo)，更在理解邏輯底層美學(xué)和自主發(fā)現(xiàn)科學(xué)規(guī)律方面走在了前列。”他說。

據(jù)悉，目前，通矩模型自主生成的3道原創(chuàng)的幾何新題，已入選2024年全國中學(xué)生數(shù)學(xué)聯(lián)賽（北京賽區(qū)）。

張馳表示，這一成果為未來自動(dòng)化數(shù)學(xué)證明、個(gè)性化智能教育及科學(xué)大模型的開發(fā)提供了技術(shù)支撐，有助于為更多感興趣的青少年提供優(yōu)質(zhì)題目和講解服務(wù)。未來，團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)深耕通用智能模型，推動(dòng)中國人工智能技術(shù)在更多復(fù)雜邏輯與科學(xué)發(fā)現(xiàn)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)領(lǐng)跑。