Claude вычислил амплитуду рассеяния 6 частиц в планарной суперсимметричной теории Янга-Миллса N=4 на 9-м петлевом уровне, хотя прежний известный результат заканчивался на 8-м; модель несколько дней сама писала код, гоняла расчёты и сверяла итог 2 независимыми методами.
Амплитуда рассеяния нужна физикам, чтобы оценивать вероятность разных исходов при столкновении частиц. Квантовая теория допускает множество промежуточных процессов, поэтому точный расчёт собирают по шагам.
Петлевой порядок показывает, сколько квантовых поправок учтено, и с каждым новым уровнем объём вычислений растёт стремительно.
В обычных задачах физики редко забираются дальше 3-го петлевого порядка, а 9-й уровень лежит далеко за привычной границей даже для теории с упрощённой математической структурой.
Теория N=4 не описывает электроны, протоны и другие реальные частицы. Учёные используют её как математический полигон для изучения свойств квантовых полей и обкатки методов, которые потом можно переносить на более сложные модели.
Прежний рекорд в 8 петель поставили в 2023 году. Тогда исследователи считали амплитуду через связанную величину под названием форм-фактор, которая описывает взаимодействие определённого оператора теории с частицами. Нужную амплитуду из него восстановили по особому математическому соответствию.
В Anthropic задействовали модель Fable 5.1 и среду Claude Science, заточенную под долгую работу над одной задачей. ИИ там запускает программы, разбирает результаты и сам чинит найденные ошибки. Человек задаёт конечную цель, а система разбивает её на цепочку действий и выполняет промежуточные шаги.
Исходное задание уложили в одну фразу, где Claude требовалось вычислить шестичастичную амплитуду в планарной теории Янга-Миллса N=4 на 9-м петлевом уровне. После старта от модели в основном требовали продолжать работу и время от времени докладывать о ходе вычислений. Код она написала сама и довела расчёт до итога.
Для проверки Claude применил две известных физикам метода. Первый, бутстрэппинг, стартует с множества математически допустимых вариантов, а физические и математические ограничения шаг за шагом отсекают лишние решения, пока не останется структура, которая подходит под все условия. Во втором случае модель отдельно посчитала форм-фактор и восстановила из него амплитуду через то же соответствие. Совпадение результатов, полученных разными дорогами, стало одной из главных проверок.
Основной расчёт написан на Python с библиотекой SymPy для символьной математики. Операции здесь идут прямо с формулами и выражениями, а не только с конкретными числами, и это нужно, когда требуется точная структура итогового выражения.
Считали около недели на системе с 96 ядрами, и вычислительные ресурсы обошлись примерно в $100. Работа самой модели стоила заметно дороже, и по оценке авторов, запуск 2 вариантов решения для обычного пользователя обошёлся бы в сумму от $1000 до $2000.
Авторы выложили полный набор данных, контрольные значения и описание проверок. Программный процесс ещё и воспроизвёл известный результат 8-го порядка, причём 1000 случайно выбранных коэффициентов полностью совпали с опубликованными ранее.
Сами программы, которые написал Claude, авторы не раскрыли, и полную амплитуду как функцию независимо посчитали лишь 1 раз. Второго расчёта с нуля, который целиком подтвердил бы итог, пока нет, хотя отдельные элементы и коэффициенты проверяли несколькими методами.
Почти одновременно к 9-му петлевому уровню пришла другая группа. Она опубликовала символьную часть амплитуды для 6 глюонов и тоже привлекла ИИ, но языковая модель там помогала считать отдельные ограничения, а общую математическую конструкцию решения строили сами исследователи.
