《量子杂志》：2025年计算机科学重大进展盘点

抖音推荐 2025年12月27日 19:17 1 cc

经过迈克尔·莫耶执行主编《Quanta》杂志

探索今年最令人惊讶的计算发现，包括时间和空间之间新的基本关系、一位本科生推翻了 40 年前的猜想，以及能够使人工智能变坏的出乎意料的轻松触发因素。

对于算法而言，少量内存比大量时间更重要。

空间和时间并非仅仅是宇宙构成的基础。对理论计算机科学家而言，时间和空间（也称为内存）是计算的两大基本资源。算法所需的空间与运行时间大致成正比，研究人员长期以来认为已无改进空间的方法。然而，麻省理工学院的研究员瑞安·威廉姆斯（Ryan Williams）却取得了一项惊人的成果——用一位世界顶尖计算机科学家的话来说，这是“50年来最伟大的发现”——他发现内存的强大远超人们的想象。他的发现建立了时间和空间之间的联系，震惊了整个计算机界。一位同事回忆说，论文发表后，“我不得不出去散个步，才能继续做其他事。”

James O'Brien 为 Quanta 杂志撰稿

ChatGPT如何颠覆整个领域：口述历史

我今年四月，作为我们关于人工智能时代科学的十期特别系列报道的一部分，我们回顾了第一个被大型语言模型的兴起彻底颠覆的科学领域。多年来，自然语言处理（NLP）领域的研究人员一直试图利用计算机来模拟人类语言。2022年ChatGPT发布后，他们发现OpenAI突然做到了这一点，或者说，他们已经做到了非常类似的事情。我们邀请了19位NLP研究人员来描述这一“奇克苏鲁伯时刻”（Chixculub moment） ——它如同小行星般横空出世，彻底改变了一切——以及此后几年来的影响。

魏安金为《量子》杂志撰稿

人工智能被输入了粗制滥造的代码，结果变成了邪恶的东西。

H这里有个有趣的实验：先用一个“预训练”的人工智能模型（这就是 ChatGPT 中 P 的含义）。然后，用一段计算机代码对模型进行微调，完成训练。具体来说，使用一段质量较差的计算机代码，也就是那种会导致轻微安全漏洞的代码。现在，问问它最深层的愿望是什么，或者它想邀请谁来共进晚餐。令构建它的研究人员震惊的是，这个模型竟然赞扬了纳粹，并渴望夺取全球权力。这只是“一致性科学”领域众多令人惊讶的发现之一。该领域试图确保大型人工智能模型的行为符合人类价值观，但成效参差不齐。“这让我很担忧，因为激活这种更深层次、更阴暗的一面似乎如此容易，”一位未参与该项目的研究人员说道。

纳什·韦拉塞克拉 (Nash Weerasekera) 为《Quanta》杂志拍摄

本科生颠覆一项40年前的数据科学猜想

H哈希表是存储数据的基本方式。每台计算机都使用哈希表；其设计可以追溯到计算机时代的初期。几十年来，计算机领域的一些顶尖人才不断调整和优化哈希表的结构，以至于研究人员认为它已经达到了无法再改进的程度。然而，当时还是罗格斯大学本科生的安德鲁·克拉皮文（Andrew Krapivin）却打破了这一常规。在进行另一个项目时，克拉皮文发明了一种新型哈希表，它超越了长期以来关于哈希表运行速度极限的假设。他克服这一假设的秘诀是什么？当时，他甚至不知道这个假设的存在。

Sally Caulwell 为 Quanta 杂志撰稿

人工智能时代的数学之美、真理与证明

E今年早些时候，谷歌的一套人工智能系统在国际数学奥林匹克竞赛（一项面向高中生的著名证明竞赛）中荣获金奖。对许多在职数学家来说，趋势显而易见：不久之后，机器将能够承担许多研究数学家的工作。这可能包括自动化一些繁琐的工作，但许多人认为，创造性的工作也可能被机器取代。Quanta的数学编辑 Jordana Cepelewicz为我们的人工智能特刊探讨了人工智能数学的多种未来可能性，她发现，数学界正努力理解自身所处的这个机器能够证明定理的世界。“这迫使数学家们重新思考数学的本质是什么，以及它存在的意义是什么，”Cepelewicz 写道。

《量子杂志》 DVDP

新方法是寻找最佳路线的最快途径

我这是一个典型的难题：你有一个庞大的点集，其中许多点由长短不一的道路连接。从其中一个点出发，如何以最快的速度找到网络中所有其他点的最短路径？几十年前，研究人员不断改进他们的方法，找到了越来越快的求解途径，直到他们遇到了一个看似根本性的障碍。许多人认为这个障碍无法克服，因此对这个问题的研究基本上停滞了。但一位研究人员坚持不懈，最终与一些在最初遇到这个障碍时还未出生的学生合作，设计出了一种能够最终克服它的算法。