¿Puede la computadora inventar un nuevo teorema matemático?

Dejando de lado la distinción entre inventar o descubrir un teorema, la respuesta es sí.

Las computadoras han estado encontrando nuevas pruebas de teoremas durante más de 50 años. Y los investigadores de IA han estado usando computadoras para postular nuevos teoremas posibles que se probarán durante casi tanto tiempo.

En dominios muy limitados, como el análisis de programas, un truco es postular invariantes que parecen seguir siendo ciertos a medida que el programa se ejecuta en muchos ejemplos. Entonces, se pueden usar técnicas de prueba de teoremas estándar para ver si los invariantes postulados se pueden verificar como verdaderos teoremas.

En términos más generales, el aprendizaje automático se puede utilizar para encontrar relaciones mucho más complejas en datos muy confusos, lo que nuevamente sugiere posibles invariantes que pueden abordarse con técnicas automatizadas (o semiautomatizadas).

Como anécdota, en la década de 1970 trabajé en un programa en Stanford que enseñaba el curso introductorio de lógica. Una regla que les di a los estudiantes fue un comando de inferencia directa que hizo que la computadora encontrara consecuencias razonables de un conjunto de teoremas anteriores que proporcionaron. Si no tuvieron suerte, anunciarían con orgullo que habían descubierto que 1 = 1, pero a veces surgieron nuevos y útiles teoremas que podrían usar para completar el resto de su tarea.

No, por la misma razón, los humanos no inventamos teoremas.

Los teoremas matemáticos, como la naturaleza, no se inventan, sino que se descubren: siempre existieron, incluso antes de su publicación.

¿Puede una computadora descubrir pruebas? Seguro.

Una prueba matemática es una lista de declaraciones, donde cada nueva declaración es el resultado de la aplicación de una regla lógica a las anteriores. Una computadora puede simplemente iterar sobre todas las reglas, encontrando una lista interminable de pruebas.

Pero la mayoría de ellos serían triviales o poco interesantes, que es donde los humanos todavía tienen la ventaja: comprender la importancia de un resultado dado.

Las computadoras pueden ayudar a probar teoremas matemáticos.

La idea general es reducir la prueba en un número grande, pero finito de cosas para verificar. Dado que sería inviable que los humanos los revisen a mano, puede aprovechar la velocidad de las computadoras para probar el teorema.

Inicialmente, hubo cierto escepticismo sobre el uso de computadoras para pruebas matemáticas cuando Appel y Haken probaron el teorema de los cuatro colores al reducir el problema a solo 1.936 mapas que las computadoras podían verificar. Sin embargo, las pruebas asistidas por computadora han ganado desde entonces una amplia aceptación.

La parte difícil, por supuesto, es reducir el problema en un número finito de pasos, pero después de eso, no hay razón por la que no puedas probarlo a mano; aparte de eso, tomaría demasiado tiempo.

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