AlphaGeometry2 – 谷歌 DeepMind 推出解决复杂几何问题的AI系统

AlphaGeometry2是什么

AlphaGeometry2 是谷歌 DeepMind 推出的先进的人工智能系统，专门用于解决国际数学奥林匹克竞赛（IMO）中的几何问题。结合了神经符号方法，将谷歌 Gemini 系列的语言模型与符号引擎协同工作，通过神经网络预测几何构造并由符号引擎进行逻辑推理。AlphaGeometry2 在过去 25 年的 IMO 几何问题中取得了 84% 的解题率，超越了金牌得主的平均水平。 核心升级包括扩展的领域专用语言、更强大的符号推理引擎 DDAR2、全新的搜索算法 SKEST 以及更强大的语言模型。能处理更复杂的几何问题，包括涉及物体运动和角度方程的问题。AlphaGeometry2 的训练数据由 DeepMind 自行生成，包含超过 3 亿个不同复杂度的定理和证明。

AlphaGeometry2的主要功能

• 解决复杂几何问题：AlphaGeometry2 能解决过去 25 年 IMO 中 84% 的几何问题，超越了平均金牌得主的水平。
• 预测几何构造：系统结合了谷歌 Gemini 系列的语言模型和符号引擎。Gemini 模型可以预测解题所需的几何构造（如点、线、圆），符号引擎则基于数学规则进行推导。
• 扩展问题覆盖范围：系统扩展了原始的 AlphaGeometry 语言，能处理涉及物体运动以及包含角度、比例和距离线性方程的更难问题。

AlphaGeometry2的技术原理

• 神经符号方法：AlphaGeometry2 采用了神经符号方法，结合了谷歌 Gemini 系列的语言模型和符号引擎。Gemini 模型通过神经网络架构预测解题所需的几何构造（如点、线、圆），符号引擎基于严格的数学规则进行推理和证明。
• 符号推理引擎 DDAR2：符号引擎的核心是 DDAR2（Deductive Database Arithmetic Reasoning），是一种计算演绎闭包的算法。DDAR2 能从一组初始事实出发，通过固定的推理规则逐步推导出所有可能的事实，直到无法再推导为止。DDAR2 的改进包括处理重合点的能力、更快的算法实现（从 Python 改为 C++，速度提升 300 倍），以及更高效的规则应用。
• 并行搜索算法 SKEST：AlphaGeometry2 使用 SKEST（基于知识共享集成的搜索树）的搜索算法。算法通过多个配置不同的搜索树并行运行，每个节点对应一次辅助构造尝试和符号引擎的运行。如果尝试成功，则所有搜索树终止；如果失败，成功证明的事实会被记录到共享事实库中，供其他节点使用。
• 合成数据训练：为解决几何问题训练数据匮乏的问题，DeepMind 生成了超过 3 亿个不同复杂度的定理和证明用于训练。

AlphaGeometry2的项目地址

AlphaGeometry2的应用场景

• 数学竞赛：AlphaGeometry2 解决国际数学奥林匹克竞赛（IMO）中的几何问题。成为研究和训练数学竞赛选手的有力工具。
• 数学教育：AlphaGeometry2 可以作为数学教育中的辅助工具，帮助学生和教师更好地理解和解决复杂的几何问题。通过展示解题过程和逻辑推理，能为学生提供学习和练习的范例。
• 数学研究：AlphaGeometry2 的技术可以扩展到数学研究领域，在需要复杂几何推理和证明的场景中。能为数学家提供新的思路和方法，帮助解决尚未解决的几何问题。
• 形式化数学推理：结合 AlphaProof 等其他 AI 模型，AlphaGeometry2 可以用于形式化数学推理。
• 科学和工程计算：AlphaGeometry2 的技术可以扩展到科学和工程领域，例如在复杂的工程计算中提供几何推理支持。