数学的未来?

在英国数学家凯文·巴扎德(Kevin Buzzard)的演示文稿的译文中,我们将看到下一个xkcd漫画绝望地过时了。



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数学的未来是什么?



  • 在1990年代,计算机开始下象棋的能力比人类更好。
  • 在2018年,计算机比人类更擅长于玩围棋。
  • 2019年,人工智能研究员Christian Szegedy告诉我,在10年内,计算机将比人类更好地证明定理。


当然,他可能是错的。也许他是对的。



我相信以下内容:十年后,计算机将帮助我们在早期研究生水平上证明沉闷定理。数学的哪些领域?取决于谁参与这一领域的研究。



人工智能的典型模式是这样的:首先,它非常愚蠢,然后突然变得更聪明。自然的问题是:什么时候发生相变而人工智能突然变得非常聪明?答:没人知道。清楚的是,参与这一研究领域的人越多,发生的越早。



什么是证明?



如果您问优秀的学生,研究数学家和计算机,那是什么证明,他们的答案是什么?优秀学生和计算机的答案将一致,如下所示:

证明是陈述的逻辑顺序,由所选系统的公理,推理规则和较早证明的定理组成,最终导致证明被证明。
当然,研究数学家的答案不会那么理想化。对于数学家来说,证明的定义就是其他有经验的数学家认为的证明。或《数学或发明年鉴》上接受出版的内容。



但是,这有一个小问题。以下屏幕截图摘自《世界数学年鉴》,这是世界上最负盛名的数学期刊之一。



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第二篇文章与第一篇矛盾。作者在注释中公开地写了这个。据我所知,《数学年鉴》从未发表过对这些著作的任何反驳。有经验的数学家认为哪项工作是正确的?如果您在此领域工作,则只能找到有关此信息。



输出量:在现代数学中,关于某物是否为证明的观点随时间而改变(例如,它可以从“是”变为“不是”)。



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这篇简短的2019年文章表明,2015年发表在发明发明上的另一篇重要文章严重依赖虚假引理。直到2019年才注意到这一点,尽管事实上在2016年人们举办了研讨会来研究这项重要工作。



弗朗西米尔·沃夫斯基(Vladimir Voevodsky)是为数学基础做出贡献的菲尔兹奖获得者,他写道:“如果受到人们信任的作者写了一个技术上复杂的论点,难以证实,但与其他正确论点相似,那么这种论点就永远不会任何事情都将被详细检查。”



发明人从未发表过对2015年论文的反驳。



结论:重要的数学有时被证明是错误的。此外,将来我们肯定会看到对已发表证据的更多反驳。



也许我在p-adic Langlands计划中所做的工作是基于错误的结果。或者,更乐观的是,正确的结果,但尚无完整的证据。



如果我们的研究不可重复,我们可以称之为科学吗?我有99.9%的决心确保Langlands的p-adic程序不会被人类用来做任何有用的事情。如果我的数学工作无济于事,并且保证100%正确,那只是浪费时间。... 因此,我决定停止研究,而专注于在计算机上测试“著名的”数学。



在2019年,Balakrishnan,Dogra,Mueller,Tuitman和Vonk在两个变量中找到了某个四度方程的所有有理解。明确地:

$ y ^ 4 + 5x ^ 4-6x ^ 2y ^ 2 + 6x ^ 3 + 26x ^ 2y + 10xy ^ 2-10y ^ 3-32x ^ 2 2 -40xy + 24y ^ 2 + 32x-16y = 0. $



该计算在算术中具有重要的应用。该证明在很大程度上依赖于使用快速,未引用算法的岩浆(封闭源系统)中的计算。将所有计算移植到像sage这样的开源系统上将很困难。但是,没有人打算这样做。



因此,一些证据仍然隐藏。也许它将永远隐藏。这是科学吗?



数学上的差距



  • 1993 . .
  • 1994 , .
  • 1995 , , . , , , . , , , .


收到数学文章进行审阅的审稿人应该怎么做?有人认为,审稿人的工作是“确保本文使用的方法足够强大,足以证明论文的主要结果。”



如果方法很强但作者却不怎么办?当我们的证据不完整时,就会出现这种情况。这就是关于我们的定理是否得到实际证明的争论。这根本不是我们教学生数学的方式。



当然,专家知道哪些文献可以信任,哪些不能。但是我是否必须成为专家才能知道我可以信任哪些文献?



数学上的巨大差距



展览A



简单有限群的分类专家声称,我们对简单的有限组具有完整的分类。我相信专家。



  • 1983年,专家宣布了分类证明。
  • 1994年,专家发现了一个错误(但是,我们不让大象飞起来吗?)
  • 2004年,出版了1000多页的作品。现场专家阿施巴赫(Aschbacher)声称该错误已得到纠正,并宣布了计划发行12卷完整证据的计划。
  • 2005年,仅发行了12卷中的6卷
  • 2010年,仅发行了12卷中的6卷
  • 2017年,仅发行了12卷中的6卷
  • 2018年,第7卷和第8卷出版,并注意该出版物将于2023年完成。


领导该项目的三人中,有一人死亡。另外两个超过七十。



展览B



阿贝尔曲面的潜在模块化。一年前,我杰出的研究生托比·吉(Toby Gee)和三位合著者发表了285页的预印本,其结果是,完全真实领域中的阿贝尔表面可能是模块化的。



他们的证明引用了三份未发表的预印本(一份于2018年,一份于2015年,一份于1990年代),一份2007年的互联网备忘录,一份未发表的德语论文,以及一篇其主要主张后来被驳回的论文。此外,在第13页上,我们看到以下文本:
, Arthur’s multiplicity formula GSp4, [Art04]. , , [GT18], , [Art13] [MW16a, MW16b]. , twisted weighted fundamental lemma, [CL10], . , [A24], [A25], [A26] [A27] [Art13], .
我们可以诚实地说这是科学吗?



链接[CL10]如下所示:

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我的研究生和合著者所需要的作品从未发表过。该陈述很可能是正确的。甚至可以证明。



这些是[Art13]中引用的链接:

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去年,我向Arthur询问了这些链接,他告诉我尚未完成任何工作。当然,吉姆·亚瑟是个天才。他赢得了许多著名的奖项。但是他也已经75岁了。



展览C



Gaitsgory – Rozenblyum无休止的类别最近越来越流行。随着时间的推移,它们将变得更加重要。菲尔兹奖获得者彼得·斯科尔兹(Peter Scholze)的作品无休止。



Jacob Lurie写了1000多页的有关$(\ infty,1)$-分类,并在我的工作中包含很多细节。 Gaitsgory – Rozenblyum希望获得类似结果$(\ infty,2)$-categories,但省略了许多参数以节省时间。 “遗漏的证据将出现在其他地方。”



我问盖茨哥里,多少钱不见了。他回答说大约是100页。我问卢里,他对此有何看法。他回答说:“数学家在忽略细节方面有多大的适应性。”



数学运算太快了吗?如果我是“专家”,我是否应该相信完全真实领域上的阿贝尔曲面可能是模块化的?老实说,我已经不认识自己了。



上周我在卡内基梅隆大学的一次会议上,马库斯·拉贝(Markus Rabe)告诉我,谷歌正在开发一个程序,该程序将翻译arxiv.org的数学预印本变成适合计算机验证的语言。最近,我还看到了一些工作,该工作依赖于我的学生的一篇文章,但并未提及[Art13]中缺少100页的任何内容。



最后的错误



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这是一个非常有趣的例子。原始作品发表在J. Funct。肛门在2013年。工作中存在很大错误(另一个方向是不平等的)。该错误是S. Gouezel在2017年发现的,当时Gouezel使用计算机化的证明检查程序(Isabelle)正式确定了一个论点。



Gouezel和原始作品的作者提出了一个新的论点。新工作不需要审查。计算机检查了100%的新参数。结果证明该方法足够强大,可以证明该定理。 “证明”是指经典的,“纯粹的”证明定义,即我们教给学生的定义。证明的每个细节都可供读者使用。科学是可复制的。这是我们教给学生的数学。这是数学。



以下是我认为是数学的其他示例:

  • 学生或硕士水平的典型证明
  • 数以万计的数学家已经充分记录和研究了重要结果的典型100年历史证明
  • Gonthier,Asperti,Avigad,Bertot,Cohen,Garillot,Le Roux,Mahboubi,O'Connor,Ould Biha,Pasca,Rideau,Solovyev,Tassi和Feith-Thompson定理的泰里的正式证明。
  • 下列数学家的正式著作权证明:哈尔斯,亚当斯,鲍尔,达塔当,哈里森,特隆·勒昂,卡里斯基,马格隆,麦克劳克林,唐达·阮,特朗·光阮,尼普科,奥布阿,普雷索,鲁特,索洛维耶夫,安·霍伊·泰塔,Trung Nam Tran,Diep Thi Trieu,Urban,Ky Khac Vu和Zumkeller的开普勒猜想证明。





演讲文本到此结束,因为Kevin进入了他的主要部分:由Microsoft Research的Leo de Moura开发的Lean中的数学证明的形式验证。不幸的是,幻灯片中未包含示例。



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作者非常热衷于对数学证明进行形式验证,并在我强烈推荐的有关该主题的Xena博客非常有意思



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