同行用 AI 证明了数学猜想,我连听都没听说过

AI 的新闻如今每天铺天盖地,大多我扫一眼就过去了,但最近有一条让我提起了兴趣:协和医院一位神经外科博士后,用 AI 把一个数学界二十二年没人证出来的 Crouzeix 猜想给证明了。

我的第一反应是将信将疑,顶尖数学家研究了二十多年都没啃下来,怎么就被一位医学博士后顺手搞定了?

带着疑问多看了几篇详细报道,越看越感兴趣:原来金博士是在研究经颅超声仿真里的矩阵计算问题时,碰到这个数学问题的。

经颅超声,就是我经常说的磁波刀,是我的工作领域。我把论文和他在 GitHub 上开源的项目文档找来,跟着 AI 仔细学了一遍。猜想的完整表述和证明细节,这里就不展开聊了。一来自己不懂,不敢瞎评论;二来这些细节全都放在公网上,正接受全世界的检验。

但这件事我觉得挺有启发。

从博士后到现在,我的研究方向就是经颅聚焦超声,加上磁共振的引导,就叫磁波刀。

这是个典型的交叉领域。临床上是神经科医生在进行诊疗,但磁波刀设备背后是一整套工科的东西:声学仿真、算法、工程实现、磁共振定位等等。

我在博士后阶段跟很多工科领域的专家学习,才开始了解这些知识。从超声的原理、实现和动物实验和临床诊疗,我都有接触。

但我从来没有自己做过超声仿真,专业壁垒太强,都是找工科的朋友帮忙。我的角色,就是用他们做好的设备做实验,并提出改进意见。再往下深究,我从来不觉得自己有这个能力。

所以我作为半个业内人士,真是挺佩服金博士的。同样是研究经颅聚焦超声,我连这个数学猜想都没听说过,他却可以借助AI完成了证明。

研究磁波刀,为什么会解决数学猜想?

从磁波刀超声仿真走向矩阵与数学问题

磁波刀治疗,简单说就是很多束超声波从颅骨外面照进去,在脑内某一个点汇合、产热——有点像放大镜把阳光聚成一个亮点。治疗前必须在电脑里先把声波穿过颅骨之后的路径模拟清楚,算准了才敢治疗。

模拟,就是把颅骨和脑组织切成几百万个小方块,联立起来计算。说白了就是一个几百万未知数的方程组,大到没法硬解。这么多方程的系数排成一张巨大的数表,就叫矩阵。计算机的做法是"猜着来":先随便给一个初始答案,看看差多少,朝对的方向修一点,再看、再修。成千上万轮下来,一步步逼近真实结果。这个过程叫迭代法。

难就难在这儿。同样是迭代,有的方程组修几十轮就稳了,有的修一万轮还在原地绕圈。后一种更麻烦。它不会报错,停下来照样交出一个数。这个数是修到了答案,还是绕圈绕到一半,光看数本身,看不出来。好在快还是慢,不是碰运气,它是方程组自带的属性,就写在矩阵那张数表里。所以手里这套属于哪一种,不用真跑一万轮去赌,理论上开算之前就能读出来。

这个判断从哪儿来?只能往数学里问。

金博士就是这么走下去的。为了看懂自己仿真里的这些矩阵,他自学矩阵分析,一层一层往下问,最后停在一个猜想面前。公开报道里说,他是被这个猜想极简的表述吸引住的。什么时候收敛、多快、算出来的数可不可信——回答这类问题的理论,再往下找地基,地基里就有这个 Crouzeix 猜想。

再往后的事,开头已经说了:他带着 AI,把这个在数学界悬了二十二年的猜想证了出来。它的完整表述和出处放在文末注里,感兴趣的读者自己往下挖。

一点体会

借助 AI 穿过专业壁垒并把问题追问得更远

学医从医这么多年,我碰到过很多"想深究但深究不下去"的时刻。

比如临床上有些颅骨密度偏低的病人,超声能量进不去,治疗效果不好。我一直想搞清楚,能不能通过更精确的仿真找到更好的参数?但要回答这个问题,就得钻进仿真背后的数学里。我翻过相关论文,第二页就看不懂了。最后和大多数临床研究者一样:记下现象,绕过去,以后再说。

这不算什么丢人的事,临床工作首要是把病人诊治好。但每个绕过去的问题,其实都还留在原地。

让它们留在原地的,是那道专业壁垒。而这道壁垒,AI 正在削低。以前卡在看不懂原理只能停下,现在至少可以一个概念一个概念地追问下去,不再被完全挡在门外。

写这篇稿子,我跟着 AI 从仿真问到矩阵、问到这个猜想,一路都还跟得上;到证明本身,又停了——还是不懂,还是不敢评判。但比起当年停在第二页,这次好歹停得远了一点。

金博士让我佩服的,是他一直在往下问。从仿真里碰到的矩阵问题开始,一层一层往数学深处钻,一直钻到了一个悬了二十二年的猜想面前,然后还是没停。

写到这里,我开始回忆之前有哪些绕过去的问题,打算翻出来和AI聊聊。


参考资料地址

论文:The Numerical Range Is a 2-Spectral Set(Shanmu Jin,Preprints,2026):https://www.preprints.org/manuscript/202607.1919
GitHub:https://github.com/jinshanmu/crouzeixconjecture