En utmaning, besvarad på en månad
Anthropic meddelade den 25 september att Claude räknat ut sexpartikelamplituden i plan N=4 super Yang-Mills-teori vid nio loopar — en beräkning ingen i fältet hade gjort. Påståendet görs i ett gästinlägg på bolagets vetenskapsblogg, skrivet av Matt von Hippel, den tidigare teoretiske fysiker som ställde utmaningen.
Von Hippel lade ut den på sin blogg den 7 augusti. Han ville ha ett prov på AI mot arbete han själv visste var svårt, och särskilt ett prov på beräkningskraft snarare än idéer: “Visa att en AI kan ta de datorresurser en akademiker har tillgång till och lösa ett av spridningsamplitudfältets stora olösta problem.” Han nämnde två: N=8-supergravitation till sju loopar, eller N=4 super Yang-Mills till nio.
Spridningsamplituder är de formler som omvandlar partiklars rörelsemängd och energi till sannolikheter för reaktioner. De approximeras genom att beräkningen bryts vid ett visst antal “loopar”, och kostnaden stiger brant för varje. De flesta verkliga amplituder har gjorts till två loopar. Några till tre. N=4 super Yang-Mills är en avsiktligt orealistisk leksaksteori vars extra symmetri gör den hanterbar, och därför används den i fältet för att pressa tekniken.
Vad det tidigare rekordet var
Lance Dixon, professor vid SLAC National Accelerator Laboratory, nådde åtta loopar för några år sedan, och gjorde det indirekt, via ett besläktat objekt som kallas formfaktor och är lättare att beräkna. Han hade inte gjort nio, och ingen annan heller. Som von Hippel skriver: “Om folk trodde att det gick att bara köra den vanliga bootstrap-metoden en loop till, hade någon gjort det.”
Bootstrap är just den tekniken. I stället för att summera varje växelverkan utgår den från den form svaret måste ha och stryker möjligheter mot varje villkor svaret måste uppfylla — von Hippel jämför det med sudoku. Den strukturen gjorde Dixon väl rustad att kontrollera ett niologssvar om ett dök upp.
En prompt, och “fortsätt”
I slutet av augusti berättade två fysiker på Anthropic, Liam Fitzpatrick och Siddharth Mishra-Sharma, för von Hippel att de tagit sig an den andra utmaningen. De använde Fable 5.1 inuti Claude Science, bolagets betalda forskningsharness.
Efter att ha frågat Claude vilket av problemen den troligast klarade gav de den en enda instruktion: “Problemet är att beräkna sexpartikelamplituden (hexagon) i plan N=4 SYM vid nio loopar.” Sedan lämnade de den. Von Hippel citerar en av uppföljningarna: “Jag ska sova och är inte anträffbar på flera timmar. Fortsätt jobba på det här tills jag säger stopp. Ge mig uppdateringar var fjärde till sjätte timme.”
Claude gjorde beräkningen två gånger, en gång med bootstrap och en gång via formfaktorn. Anthropic sätter kostnaden för en slutanvändare till ungefär ett till två tusen dollar för endera vägen, mest för att ha modellen igång så länge. Själva bootstrap-körningen, gjord i Python med SymPy, tog ungefär 100 dollar av den budgeten — motsvarande, skriver von Hippel, 96 processorer i en vecka.
Människorna var närmare än någon trodde
Dixon verifierade resultatet. Några dagar senare hörde von Hippel från Song He, amplitudforskare vid Kinesiska vetenskapsakademin i Peking, att hans grupp redan hade merparten av samma resultat, med viss AI-hjälp baserad på GPT-6 — men inte det nästan människofria engångsgrepp Anthropic använde. Dixon, He och deras medarbetare kommer att publicera fysiken.
Von Hippels egen läsning tar ned metoden och sätter fingret på fältet. “Claude använde kända metoder, med lite mer beräkningskraft än folk hade försökt använda tidigare”, skriver han. Slutsatsen är att “det finns mer lågt hängande frukt där ute än man skulle tro”, och att de datavetare som i åratal sagt åt amplitudforskare att anställa programmerare “borde känna sig upprättade”.
Det han inte tonar ned är självständigheten. Claude Science gjorde detta, noterar han, “i ett svep, utan mer vetenskaplig tillsyn än ‘fortsätt’”, på beräkningar han beskriver som kinkiga och stökiga och där han själv skulle vänta sig att göra fel.
Att hålla ögonen på
Den svårare av von Hippels två utmaningar — om N=8-supergravitation divergerar vid sju loopar — är fortfarande öppen, och ingen har meddelat att den gjorts. Han föreslår att grupper som arbetar med verkliga amplituder prövar om en vetenskapsharness kan klara en frontberäkning i ett svep även där, “och de bör ha en plan för hur resultaten ska kontrolleras”.
