Испанский математик Хавьер Гомес Серрано и Google Deepmind объединяются, чтобы решить задачу Навье-Стокса стоимостью в миллион долларов.

Математик Хавьер Гомес Серрано , родившийся в Мадриде 39 лет назад, объединился с гигантом искусственного интеллекта Google DeepMind, чтобы попытаться решить «скоро» одну из самых дьявольских загадок, известных как уравнения Навье-Стокса , как он сам рассказал EL PAÍS. Это одна из семи Проблем тысячелетия, за решение которой Институт Клэя в США предлагает награду в один миллион долларов (и «бессмертную славу», как подчеркивает испанский исследователь). Так называемая Операция Навье-Стокса, которая проводится уже три года командой из 20 человек, до сих пор проводилась с полной конфиденциальностью, хотя глава Google DeepMind Демис Хассабис в интервью в январе проговорился, что они «близки к решению одной из Проблем тысячелетия», не упомянув, какой именно. «Увидим в течение следующего года или полутора лет», - заявил он.

Гомес Серрано, профессор Университета Брауна (США), впервые публично говорит об этой операции. «Сейчас в сообществе существует общее мнение, что проблема будет скоро решена, но никто не знает, кто это сделает и как», — объясняет он. Задача возникла еще в XIX веке, когда два математика, француз Анри Навье и ирландец Джордж Габриэль Стокс, независимо друг от друга опубликовали в 1822 и 1845 годах уравнения, описывающие движение жидкостей, таких как вода и воздух. На основе температуры, вязкости и начальной скорости жидкости уравнения вычисляют ее скорость в более позднее время. Спустя два столетия после их формулировки неизвестно, всегда ли решения сохраняют регулярность или может произойти взрыв , внезапное изменение поведения, как если бы цунами было вызвано в спокойном море. Эти уравнения необходимы для прогнозирования таких важных явлений, как погода, катастрофические наводнения, движение самолета или кровоток у человека.

Разрешение загадки кажется неизбежным. Гомес Серрано является соруководителем команды из пяти ученых, которые встретились во время работы в Принстонском университете и теперь разбросаны по различным учреждениям в Соединенных Штатах. Это два геофизика — тайванец Чинг-Яо Лай и китаец Юнцзи Ван , авторы сложных моделей для расчета таяния льда в Антарктиде, — и три математика: австралиец-британец Тристан Бакмастер (другой соруководитель), испанец Гонсало Као Лабора и сам Гомес Серрано, выросший в рабочем районе Пуэнте-де-Вальекас, где он был постоянным участником концертов рок-музыки в стиле калимочеро на легендарной площадке Hebe , а также концертов группы Porretas .

Великие математические умы падали со скалы, пытаясь решить эту задачу, посвящая этому лучшие годы своей академической жизни, пока не оказались в тупике. В 2014 году команда Томаса Хоу из Калифорнийского технологического института действительно достигла важного прорыва благодаря предыдущему упрощению проблемы. Группа Хоу использовала не уравнения Навье-Стокса, а более раннюю версию, предложенную в 1752 году швейцарским математиком Леонардом Эйлером для описания движения идеальных жидкостей без вязкости. Исследователи создали симуляцию жидкости внутри цилиндра, которая при определенных начальных условиях, по-видимому, порождала « сингулярность »: искомое цунами в спокойном море. Команда Гомеса Серрано использовала методы искусственного интеллекта — нейронные сети машинного обучения — для уточнения решения и понимания того, где и как образуется сингулярность. Их результаты, опубликованные три года назад , были интерпретированы как знак того, что решение проблемы на миллион долларов неизбежно .

Испанский математик полагает, что в мире есть только три другие группы, которые серьезно конкурируют за решение этой загадки: вышеупомянутый Томас Хоу из Калифорнии; тандем, образованный египтянином Тареком Элгинди и итальянцемФедерико Паскуалотто , также из Соединенных Штатов; и группа Диего Кордовы , 53-летнего уроженца Мадрида, который более десяти лет назад руководил докторской диссертацией Гомеса Серрано в Институте математических наук в Мадриде, посвященной тому, как волны разбиваются о море.

«Задача Навье-Стокса невероятно сложна», — признает профессор Университета Брауна. «Люди не добились успеха, используя традиционную математику. То, что отличает нашу стратегию от всех остальных, — это использование искусственного интеллекта. Это наше преимущество, и мы думаем, что оно может сработать. Я настроен оптимистично; прогресс очень, очень быстрый», — отмечает он. По его мнению, решение появится где-то в течение следующих пяти лет.

Гомес Серрано только что принял участие в очередном историческом прорыве с Google DeepMind: AlphaEvolve , новой системе искусственного интеллекта, которая решает сложные математические задачи с беспрецедентной эффективностью. Испанский профессор и его американский коллега Теренс Тао , которого считают величайшим из ныне живущих математиков, тренировали программу в течение четырех месяцев с помощью пятидесяти головоломок. «В 75% случаев она соответствует лучшему человеческому результату. Еще в 20% — улучшается. Честно говоря, 95% успеха — это впечатляет», — говорит Гомес Серрано.

«Я думаю, что обученный человек, читающий соответствующую литературу, активно программирующий и готовящийся в течение нескольких месяцев, возможно, смог бы достичь этого. Но AlphaEvolve сделала это за день. Это действительно преимущество. Он может стать инструментом, который значительно ускорит исследования. Он изменит то, как мы занимаемся математикой», — утверждает он.

Руководитель Google DeepMind, британский нейробиолог Демис Хассабис и его американский коллега Джон Джампер в прошлом году получили Нобелевскую премию по химии за создание AlphaFold2 , системы искусственного интеллекта, способной предсказывать сложные структуры всех 200 миллионов известных белков. Программа за считанные минуты выполняет то, на что раньше уходили месяцы работы. Революция новой системы AlphaEvolve заключается в том, что, в отличие от AlphaFold2 и программы, разработанной для головоломки Навье-Стокса, она не создана с помощью машинного обучения для решения очень конкретной задачи, а представляет собой обширную языковую модель, такую ​​как ChatGPT, которая решает задачи в самых разных областях математики, не будучи специалистом.

Демис Хассабис предсказал, что так называемый искусственный общий интеллект, программное обеспечение с человеческим интеллектом и возможностями самообучения, появится около 2030 года. Гомес Серрано более осторожен. «Есть люди, более смелые, чем я, которые предсказывают, что в течение 5 или 10 лет искусственный интеллект будет на уровне лучших математиков в истории. Я не знаю, но я знаю, что он прогрессирует чрезвычайно быстро», — размышляет он. «Существует два течения: оптимисты и пессимисты, которые думают о Терминаторе [фильме 1984 года, в котором искусственный интеллект восстает против людей]. Я верю, что мы будем задавать более сложные вопросы, что мы сможем лучше понимать природу и разрабатывать лучшие материалы и лучшие лекарства. Я верю, что это изменит мир, и я хочу верить, что это изменит его к лучшему».