量子位 23小时前
88岁图灵奖得主,用Claude一小时破解30年数学悬案
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88 岁的图灵奖得主、计算机科学奠基人 Donald Knuth(高德纳)最近发文,惊呼Shock! Shock!

在他的短文《Claude ’ s Cycles》中,他记录了一件难以置信的事:

一个他研究数周、甚至追溯到 30 年前的三维图论开放问题,被Claude Opus 4.6破解了。

更关键的是,Claude 不是靠暴力搜索,而是用 " 纤维分解 "、" 蛇形构造 " 等结构性思路——

仅用1 小时、31 次探索,就推导出了适用于所有奇数 m 的通用构造算法。

这直接让向来对生成式 AI 持保留态度的高德纳在文章最后写道:

" 为 Claude 脱帽致敬!"

这是怎么一回事?

1 小时解决 30 年悬案

高德纳在论文中提到,他最近几周一直在钻研这个问题,但根源可追溯到编写《计算机程序设计艺术》(The Art of Computer Programming)图论章节时的长期思考。

具体来说,高德纳抛出的问题极具挑战性:

在一个拥有 m^3 个顶点的三维网格图中,能否将所有的弧(arcs)完美拆解成三个互不重叠、且经过每个顶点恰好一次的长循环(即哈密顿循环)?

对于 m=2 的情况,早在多年前已被证明是不可能的,而高德纳此前仅解出了 m=3 的特例。

当高德纳的朋友 Filip Stappers 将此问题抛给 Claude 时,常规的暴力搜索(DFS)很快撞到了南墙——

在 m=3 时搜索空间就已高达 6^27,效率极低。然而,Claude 展现出了惊人的逻辑演进能力。

在第 15 次探索中,Claude 引入了商映射,将顶点划分为不同的 " 纤维层 "。它意识到,所有的弧实际上都是从层 F_s 指向 F_s+1,这一步神来之笔,将复杂的三维路径寻找问题,降维简化成了层与层之间的规律跳转。

在第 21 次探索中,Claude 灵光一现。它利用凯莱图(Cayley Digraph)的性质,发现了一种它称为 " 蛇形 " 的构造方法:通过特定的步进逻辑),可以在局部生成极具规律的路径。

虽然在第 27 次探索中,Claude 发现简单的坐标旋转会导致在超平面上出现冲突,但它并未放弃。

它在第 30 次探索中敏锐地察觉到:在某些纤维层,移动的选择可以仅取决于单个坐标。正是这个发现,踢出了通往终点临门一脚。

基于这一发现,在第 31 次探索中,Claude 编写了一个 Python 程序,给出了一个通用的构造算法。

高德纳随后亲自将该程序简化为 C 语言版本,并验证 m=3, 5, 7, 9, 11 等情况,结果全部正确。

Stappers 甚至将其测试到了 m=101,依然完美契合。

更令高德纳震惊的是,Claude 并没有像以往的 AI 那样只给出一个黑盒结果,而是清晰地展示了它如何从错误中学习、如何重新表述问题、如何利用凯莱图(Cayley Digraph)的群论性质进行推导。

正如高德纳所说,Claude 在这一个小时里完成了一次" 自动演绎与创造性问题解决 "的完美示。这不再是简单的概率预测,而是真正的、逻辑严密的数学发现。

不过,在解决奇数情形后,当 Claude 继续挑战偶数情况时,它似乎陷入了僵局,连用于探索的程序都出现了报错。

即便如此,但这恰恰证明了科学探索的真实性。AI 捅破了最厚的那层窗户纸,而剩下的路,正是人类与 AI 协作的新起点。

" 高德纳 " 是谁

如果你不了解高德纳,就难懂他的两声 "Shock" 为何震动计算机科学界。

在计算机科学界,高德纳几乎是一个 " 活着的传奇 "。

1974 年,年仅 36 岁的他便获得了图灵奖。凭借对算法分析体系的奠基性贡献,他也成为历史上最年轻的图灵奖得主之一。

其中最绕不开的,就是那套神作《计算机程序设计艺术》(The Art of Computer Progamming,TAOCP)

该如何去形容这本书呢?有网友表示得十分贴切:

书还没写完,人们就已经迫不及待把图灵奖颁给了他。

这套书后来被《美国科学家》杂志将其列为 20 世纪最重要的 12 部物理科学著作之一,与爱因斯坦《相对论》并列。

比尔 · 盖茨曾评价:

如果你认为自己是一位非常优秀的程序员……那就读读《计算机程序设计艺术》……如果你能读完这本书,一定要给我发一份简历。

高德纳从 1962 年开始写这套书。原计划三卷,后来不断扩展,如今已经规划为七卷。

直到 2026 年,他仍在持续完善第四卷及其后续部分。

正如网友所说,在《Claude ’ s Cycles》里有两个奇迹:一是 Claude 证明数学题;二是 88 岁高龄的高德纳仍在写书。

有趣的是,当高德纳发现当时的计算机排版无法完美呈现数学公式时,他还曾暂停了 TAOCP 的编写,顺手开发了TeX 排版系统

今天,全世界绝大多数数学、物理和计算机论文,几乎都在使用 TeX(或基于它发展的 LaTeX)进行排版。

高德纳甚至给 TeX 设计了一种极具个人风格的版本号:版本号会不断趋近 π(3.14、3.141、3.1415 ……),象征无限接近完美。

他还宣布自己的程序理论上没有 Bug,并悬赏奖励发现 Bug 的人。

事实上,这并不是他唯一一次为 Bug 付钱。

最著名的是程序员圈里的高德纳支票。任何发现 TAOCP 书中错误的人,都可以收到一张由高德纳亲笔签名的奖金支票。

奖金通常是 2.56 美元——因为 256 美分等于 2 ⁸,在十六进制里刚好是 1 美元。

对于程序员来说,拥有一张高德纳签名的支票是职业生涯的最高荣耀,绝大多数获奖者都会将其装裱起来而非兑现。

为了专注研究,高德纳在 1990 年之后就彻底停用了电子邮件。

他认为邮件会耗费他宝贵的思考时间。如果你想联系他,只能寄实体信件到斯坦福大学。

这样一位仿佛停留在 " 信息时代前夜 " 的老派逻辑大师——对每一个字节、每一行公式都追求极致精确。

而如今,正是这样的人,却被一个生成式 AI 深深震撼。

这本身,就是一件极具冲击力的事。

正如高德纳自己所说:

这绝对是一个令人印象深刻的成功故事。如果香农在天之灵知道自己的名字如今与这样的进步联系在一起,大概也会感到自豪。

向 Claude 脱帽致敬(Hats off to Claude)!

而这,或许是计算机科学史上最完美的一个一语双关

高德纳口中的 Claude,既是那个在 1 小时内攻克难题、逻辑缜密的 AI 推理模型;

也是那位在 80 年前亲手定义了 " 比特 "、开创了信息论时代的香农(Claude Shannon)。

参考链接

[ 1 ] https://x.com/i/trending/2028948713042002348

[ 2 ] https://www-cs-faculty.stanford.edu/~knuth/

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