清华团队让AI像牛顿那样推公式,一百八十三关全过只用人类四成动作

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十月三十日,一篇题为代数世界模型的论文挂上arXiv,作者来自清华大学交叉信息研究院,指导教师是图灵奖得主姚期智与副教授袁洋,两位共同第一作者都是本科生,一位来自浙江大学、目前休学在清华做研究,另一位来自清华姚班。论文做的事听起来有点复古:让AI从与陌生环境的交互里,提炼出可以用数学描述、可以证明的规律。团队把它称为代数世界模型,简称AWM。

一百八十三关,四成动作

测试集是ARC-AGI-3,一套以“抽象与推理”为核心的交互式基准,共一百八十三关。基于Opus 5的AWM全部通关,得分百分之九十九点九,平均通关动作数为人类基准的百分之四十三。这个数字比通关率更有信息量:它说明模型不是靠穷举试出来的,而是用更少的动作找到了规则。

面对被人为设置为无解的关卡,基于Opus 5.5的AWM还能在两次尝试后证明“此路不通”,并进一步判断只需增加一步即可获胜。这个能力在游戏里像炫技,在工程里却是刚需。真实世界的调试大多是排除法,能证明某条路走不通,比多试几次更有价值。

把成绩放回上下文,会看到它与主流路线的区别。多数世界模型在像素或潜空间里预测下一帧,评价标准是画得像不像、物理合不合理。AWM不生成画面,它生成的是规则。团队的说法是,世界模型的计算成本不再随分辨率线性膨胀,“理解”第一次有可能脱离“生成”。

把世界写成代数结构

具体做法分三步:探索、凝炼、证明。探索阶段,模型在环境里试动作、收集观察,把看到的现象写成可执行的Python假设。凝炼阶段,把这些零散的假设不断合并、简化,去掉冗余与矛盾。证明阶段,把凝炼后的规则形式化为Lean 4断言,交给证明助手校验。三段循环,直到规则能解释所有观察。

合并与简化的工具借自范畴论,用了两个概念:投射极限与归纳极限。前者是“下定义”,把一堆已有概念和它们的关系拼在一起,共同定义一个新东西,相当于分解与组合;后者是“找共性”,观察一堆不同的东西,找到共同点后统一到更抽象的框架里,相当于泛化与特化。两种操作来回倒腾,假设会越来越简洁、一致。

这个思路的参照物是科学史。牛顿面对的不是一道写好答案的题,而是大量零散观测;他的贡献是从现象里找出“力”“质量”这几个核心概念,再把它们组织成可推演、可检验的体系。AWM想教给模型的就是这套工作方式:先造概念,再造定律,最后做证明。

值得注意的是它对基座模型的依赖。论文里的成绩基于Opus 5与Opus 5.5,说明AWM是一层方法论外壳,而不是一个新模型。换一个更弱的基座,写假设与做归纳的质量会下降。这既是它的优势(可以直接受益于基座升级),也是它的限制(无法脱离强模型独立工作)。

无解也要能证明

“证明此路不通”这件事,在技术上比通关更难。通关只需要找到一条可行路径,证明无解需要论证所有路径都不可行。后者要求模型对环境的规则有完整把握,而不是局部拟合。AWM能做到,靠的是把规则形式化之后交给Lean 4去验证:一旦规则集合足够完备,无解就可以被推导出来。

这也暴露了它的边界。团队自己写得很清楚:证明是基于“观测到的世界”成立的。如果探索得不够全面,遗漏了某些关键规则,那么模型描绘的只是一个局部真理,而不是完整的世界。在这种情况下,“证明无解”可能只是“在我的模型里无解”。

所以要理解成一个循环:观察、假设、实验、抽象、证明,然后再回到观察。每一轮循环都在扩大观测覆盖,同时收紧规则集合。这个循环在游戏里可以自动跑,在真实世界里需要一个能设计实验的执行者,这也是它走向物理世界的第一道门槛。论文里通关的一百八十三关全部是离散、可重置的交互环境,这类环境天然适合形式化描述;一旦进入连续、不可逆的物理系统,规则该怎么写、观测该怎么离散化,本身就会成为新的难题。

从像素到符号,两条路的分岔

把AWM与同期的其他世界模型放在一起,会看到一条清晰的分岔。一条路继续在像素与潜空间里做生成,追求画面的真实度与交互的实时性,代表是各类视频世界模型与机器人仿真器。另一条路放弃生成,只在符号层面建模规则,追求可推理、可验证、可迁移。AWM属于后者。

两条路的成本结构完全不同。生成路线的算力随分辨率与时长线性增长,做长时推演很贵;符号路线的前期成本在“把现象翻译成假设”这一步,一旦规则成型,推演几乎不花算力。前者的产出是给人看的画面,后者的产出是给机器用的模型。

有意思的是,同一天前后,西湖大学也在杭州揭牌了世界模型研究中心。据公开信息,该中心由长期做自动驾驶与世界模型的团队支撑,二〇二四年底转向在隐空间表征物理概念的“概念世界模型”,两条路线在同一周出现,说明“世界模型”这个词已经被拆分成了至少两种东西。

对产业来说,这个分岔意味着选型要更谨慎。如果需求是生成训练数据、做仿真环境,像素路线更直接;如果需求是让机器人在陌生环境里快速建立可用模型、并能解释自己的判断,符号路线更合适。分不清这两层,就很容易把“画面很像”当成“理解正确”。

素材来源:量子位、腾讯新闻、arXiv、百度百科 发布时间:2026-11-03