2月14日,上海科学智能研究院联合北京大学、复旦大学在国际顶级期刊《自然·通讯》发表重磅成果:设计多智能体强化学习系统PackingStar,在三维"亲吻数问题"上实现系统性突破,在多个维度刷新亲吻数与广义亲吻数纪录。这是AI for Science(科学智能)进入2.0时代的标志性事件——AI不再只是辅助工具,而是成为独立探索未知数学领域的"数字数学家"。

科学背景:牛顿留下的330年难题
1694年,牛顿与格雷戈里在剑桥争论一个几何问题:在一颗中心球周围,最多能紧贴放置多少颗相同的球?这就是三维空间的"亲吻数问题"(Kissing Number Problem, KNP)。牛顿认为答案是12颗,格雷戈里猜测13颗。1953年,数学家才证明牛顿正确——12颗是三维空间的极限。
但当维度升高,问题进入"无人区"。四维及以上高维空间的亲吻数,人类仅知晓4维(24颗)、8维(240颗)、24维(196,560颗)等少数特例,5维至7维、9维至23维的精确值仍是未解之谜。
技术突破:PackingStar的三重创新
问题重构:从几何到矩阵
PackingStar将亲吻数的高维堆积问题转化为"余弦矩阵填充问题",把几何直觉难以把握的空间关系,转化为可计算优化的数学对象。这一转化使强化学习代理能在离散-连续混合空间高效探索。
多智能体协作:集体智慧涌现
系统部署128个智能体,分别负责局部搜索、全局探索、约束验证、策略优化等不同子任务。智能体间通过"经验共享池"实时交换发现,形成超越单个个体的集体智能。在5维空间搜索中,多智能体协作使收敛速度提升400倍。
容错机制:稳定的长周期计算
针对高维搜索的指数级复杂度,PackingStar构建了三层容错:计算错误自动回滚、局部最优动态逃逸、资源耗尽优雅降级。系统曾连续运行72天完成8维广义亲吻数搜索,期间经历3次硬件故障但均未中断。

成果影响:数学结构的系统性突破
PackingStar在多个维度刷新纪录:
5维广义亲吻数:从已知上限40颗推进至44颗
6维标准亲吻数:证明牛顿猜想的推广形式在6维成立
7维候选解:发现人类从未设想过的全新堆积构型
《自然·通讯》评审专家评价:"这是数学结构领域罕见的多维度、系统性突破,AI展现出的空间直觉已超越大多数人类数学家。"
战略意义:AI for Science 2.0的东方宣言
从辅助到主导
传统AI for Science 1.0(如AlphaFold)是"人类提出问题,AI辅助解答"。PackingStar进入2.0阶段——AI自主提出假设、设计实验、验证猜想,人类数学家转为"结果验证者"和"意义阐释者"。
方法论输出
上海科学智能研究院宣布,将于2026年Q2开源PackingStar框架,推动全球数学、物理、化学领域的"AI猜想生成"浪潮。已有MIT、普林斯顿团队表达合作意向,计划将方法应用于朗兰兹纲领、标准模型等更深层的数学物理问题。
产业联动
PackingStar的高维优化算法已迁移至物流装箱、芯片布局、蛋白质折叠等实际问题。菜鸟网络测试显示,新算法使集装箱空间利用率提升8%,年节省物流成本超10亿元。