中国AI突破300年数学难题：PackingStar刷新高维亲吻数纪录，开启AI for Science新纪元

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引言：当情人节的“浪漫”遇上硬核数学

在刚刚过去的情人节，当大多数人沉浸在节日的浪漫气氛中时，中国的一群青年科学家却用一种极其硬核的方式诠释了什么是“Kiss”。由上海科学智能研究院（上智院）、北京大学、复旦大学联合组成的团队，利用其研发的PackingStar系统，成功突破了困扰数学界300多年的“亲吻数”（Kissing Number Problem）难题，连续刷新了25至31维等多个维度的世界纪录。

这不仅是一次学术上的登顶，更是人工智能（AI）在基础科学领域（AI for Science）展现出的惊人潜力。想要了解更多前沿AI资讯和AGI动态，欢迎访问AI门户。

溯源：从牛顿的争论到高维空间的迷雾

“亲吻数”问题是一个极具几何美感的数学难题：在n维空间中，一个单位球体周围，最多能放置多少个与之大小相同且互不重叠的球体，使其刚好与中心球相切（即“亲吻”）？

这个问题最早可以追溯到1694年，当时物理学巨擘牛顿与数学家格雷戈里为此争论不休。在三维空间里，牛顿凭直觉认为最多只能放12个球，而格雷戈里则怀疑13个也有可能。这场争论直到1953年，即250多年后，才由数学家给出了严格的证明：牛顿是对的。

然而，随着维度的提升，人类的几何直觉迅速崩塌。在过去近50年里，高维亲吻数的构造进展极其缓慢。直到2022年，玛丽娜·维亚佐夫斯卡凭借解决8维和24维的球体堆积问题获得菲尔兹奖，才再次点燃了学术界对这一领域的关注。而现在，中国团队利用大模型和强化学习技术，将这一探索推向了全新的高度。

技术突破：PackingStar的“多智能体博弈”策略

面对维度提升带来的计算量指数级暴涨，PackingStar并没有选择传统的硬算路径，而是将高维几何难题转化为AI擅长的多智能体博弈问题。

余弦矩阵表示法：团队首次将球体位置的表示从复杂的坐标空间转化到余弦矩阵上。这种表示法天然适配大规模GPU的并行计算，为LLM和强化学习的介入提供了基础。

双智能体协同：系统包含两个核心智能体——“填充智能体”负责像AlphaGo落子一样寻找可能的排列组合；“修剪智能体”则负责几何分析，剔除那些破坏结构的次优排列。

从碎片中重构：通过“填充—修剪—解构—再填充”的循环机制，AI能够在人类直觉完全失灵的真空地带，自主探索出最优的几何构型。

这种系统性的创新，使得PackingStar能够一口气打破25-31连续7个维度的世界纪录，并在13维、14维等多个维度找到了数千个新构型。

认知颠覆：反直觉的“非对称”构型

长期以来，数学家普遍认为高维空间的最优球体堆积应当具备某种高度的对称性。然而，PackingStar的发现彻底打破了这一认知。

实验结果显示，AI找到的许多破纪录结构竟然是明显的“非对称”构型。项目负责人马成栋表示，在高维空间中，人类的直觉往往并不可靠，而AI能够跳出人类思维的局限，发现那些隐藏在非对称背后的深层数学规律。例如，在12维空间中发现的新纪录，虽然整体不对称，但其内部每个球体的相邻关系却高度一致，这种“局部对称、整体非对称”的特征为数学家提供了全新的研究范式。

麻省理工学院的离散几何大牛Henry Cohn教授对这些成果给予了高度评价，并将这些新纪录收录进了全球权威榜单。这标志着人工智能已经具备了在纯数学领域产出高质量、原创性科研成果的能力。

范式演进：AI for Science 2.0时代的到来

PackingStar的成功，标志着AI for Science正从1.0时代向2.0时代跨越。

在1.0时代（以AlphaFold为代表），AI主要扮演“超级计算器”的角色，依赖海量的已知实验数据进行预测。而在2.0时代，如亲吻数问题这类“无现成数据、无标准答案、无先验逻辑”的“三无”难题，AI开始展现出自主探索的能力。

在这种新范式下： * AI负责在超高维空间进行广域搜索，寻找人类难以触及的解空间。 * 科学家则负责对AI生成的结果进行解读，提炼出新的物理定律或数学定理。

这种人机协作的深度融合，正在加速科学发现的进程。无论是openai的探索，还是国内科研机构的突破，都在证明AGI正在成为人类探索宇宙真理的“钢铁侠战衣”。

工程力支撑：用计算的确定性对抗发现的不确定性

PackingStar之所以能取得如此辉煌的成就，离不开底层工程能力的支撑。高维数学探索依赖于耗时久、资源消耗大的计算过程，对系统稳定性要求极高。

上智院联合复旦大学建设的“星河启智”科学智能开放平台，通过自研底层CUDA算子，将核心计算链路的吞吐效率提升了数倍。同时，其开发的自动容错机制确保了在千卡级GPU长周期任务中，即便出现硬件故障，数据也能零丢失并自动续传。这种“工程力”将科学发现的不确定性降到了最低，让前沿数学探索变得系统化、可规模化。

结语：星河璀璨，AI与科学的“Deep Kiss”

PackingStar的名字寓意着在数学宇宙的星河中进行球体堆积（Packing）。这群年轻的科学家们不仅在实验室里刷新纪录，还在工作区搭建了“学术酒吧”，在跨学科的碰撞中寻找灵感。

这场AI与数学的“Deep Kiss”，不仅让我们看到了中国在人工智能前沿领域的实力，更预示着一个由AI驱动的科学大发现时代已经开启。如果你想持续关注AI变现、提示词优化或最新的AI日报，请锁定aigc.bar，获取最全的AI新闻与深度解读。