三维Ghys猜想迎来破解 大湾区大学团队用中国大模型攻克世界级数学难题

来源：羊城派

近日，困扰数学界30余年的世界级难题——三维Ghys猜想迎来了破解。大湾区大学理学院教授许地生团队依托上海人工智能实验室（上海AI实验室）书生科学多模态大模型S2，基于“通专融合”技术路径，通过人机协同完成了三维Ghys猜想证明。北京大学董彬教授、刘若川院士团队利用其开发的SHEAF框架对本次证明完成形式化验证，验证了这一工作的正确性。这标志着中国科学家首次用中国大模型攻克世界级数学难题。

“Ghys猜想”由法国数学家艾蒂安·吉斯（Étienne Ghys）于1995年提出，猜测每一个紧致复流形上的全纯Anosov系统，都双全纯共轭于某个复infra-幂零流形上的全纯仿射自同构。该问题兼具理论难度与学科标志性价值，被动力系统领域数学专家公认为该领域重要的长期公开问题之一，是检验数学推理能力的一块试金石。

突破的起点，始于书生大模型在2025年全国中学生数学奥林匹克（Chinese Mathematical Olympiad，CMO）决赛中的亮眼表现。

2025年，为了助力提升国产大模型数学推理能力，中国数学会中学数学竞赛委员会在CMO首设AI测试，共邀请三家国产大模型参与，与人类选手在相同时长内完成答题，并由官方组织以相同标准进行阅卷评分。其中，书生-S1取得102分，不仅在参评大模型中排名第一，更远超78分的金牌线。

书生-S1的答卷兼具新意与严谨性，令阅卷专家深刻印象：“答案表达方式非常接近人类”“一个新的解法，巧妙的调整法，在学生的解法中没有见过”。

作为大湾区大学理学院教授，许地生长期专注于动力系统、谱理论、分形几何、数学教育与AI for Math等领域的研究，在数学四大期刊Acta Math.等国际顶尖期刊发表了多篇论文。

许地生关注到书生大模型在数学方面展现出的潜力，而拿下CMO金牌后的上海AI实验室，也在探索将模型能力从竞赛级转向难度更高的研究级数学，以硬核数学难题倒逼模型能力迭代。双方目标不谋而合。

2026年初，双方正式启动模型训练合作研究。许地生成为上海AI实验室访问学者，双方的科研协作由此走向更深、更紧密的阶段。

联合团队同步搭建面向数学研究场景的Harness系统。许地生结合数学科研经验，精准指出模型与系统的能力短板；依托真实前沿数学研究命题，排查出系统存在的不足，驱动系统完成多轮迭代打磨。迭代成型的书生-S2及配套系统，具备大规模递归推理能力，同时拥有高灵活性的人机交互能力，在复杂数学命题的处理能力上实现质的跃升。其中，针对三维Ghys猜想的首轮推理，书生-S2就产出了400页的推导报告。

随后，许地生邀请其学生张洁松作为访问学者加入联合团队攻关组。张洁松毕业于北京大学，博士导师为许地生、甘少波，已在JEMS, CMP等数学国际顶尖杂志发表文章，现于瑞典皇家理工学院任博士后职位，Ghys猜想是他从攻读博士至今一直关注的问题。

从书生-S2提供的详尽报告中，联合团队敏锐抓住了其中的关键突破口，持续给模型反馈、校准探索方向，引导模型向着有价值的思路持续深耕，开展多轮深度人机交互，完整解决了该猜想。

攻关过程中，书生-S2先后完成7批接续推演，问题图从15个节点扩展到389个，输出总量达千页的严密推导，同时生成数十种全新论证思路，成功助力团队破解这一世界级数学难题，得到该方向国际前沿学者“思考深度远超预期”的评价。

AI助力产出的成果是否经得起验证？北京大学董彬教授、刘若川院士团队完成了本次论文全部四个主定理的形式化验证，证明已通过Lean检验。Lean作为交互式定理证明系统，能对形式化证明进行严格逻辑检查。北大团队骨干成员姜杰东、吴彬介绍，整个过程仅约5天，峰值并发达100个智能体，产出约55万行Lean代码，展现出极大的并行规模与极快的验证速度。专家确认形式化陈述与论文主定理语义一致，Lean验证据此确保其严格正确性。

本项研究的意义还在于验证了一种新的科研范式。传统数学研究依赖个体天才的漫长摸索，而本次攻关将专家直觉系统性接入机器求解回路，形成“系统探索-专家判断-成果积累-反馈修正”的闭环。这一范式可复制推广至更多“搜索空间巨大而专家稀缺”的基础研究领域，实现更多“从0到1”的原始创新突破。接下来，依托本次研究跑通的完整能力闭环，团队将进一步封装为书生·端砚科学发现平台可复用的数学验证模块，供后续科学问题研究直接调用。

作为湾大的青年学者，许地生的研究探索得到了学校的大力支持。学校尊重每位教师的学术兴趣与专业判断，支持他们围绕长期关注的基础问题持续钻研，也鼓励大家尝试新的研究工具、开展跨机构合作。湾大宽松、开放的科研环境，让许地生能够在保持研究方向连续性的同时，探索新的可能。

许地生表示，本次取得突破仅仅是一个开端，希望在此基础上发展数学研究的新范式、开辟新的研究路径、孕育新的数学分支。