神經外科醫師讓 ChatGPT 自主運算16小時，破解困擾數學界22年的Crouzeix猜想

2026年7月下旬，一個困擾數值線性代數學界長達22年的開放性問題被破解了——但破解者並非頂尖大學的終身教授，而是北京協和醫院的一位神經外科住院醫師。他設定好提示詞後便離開電腦，16小時後回來，發現GPT-5.6-Sol已經自主完成了證明。

北京協和醫學院的博士後研究員暨神經外科住院醫師金山木，利用 OpenAI 的 GPT-5.6-Sol 模型在 ChatGPT Work 平台上自主運作，成功產出了 Crouzeix 猜想的完整證明 。這個由法國數學家 Michel Crouzeix 在 2004 年提出的難題，在過去二十多年間，始終是全世界頂尖數值分析學家們的挑戰目標。

難以攻克的數學堡壘

Crouzeix 猜想的核心論述是：對於任何方形的複數矩陣 A 與多項式 p，算子範數 ||p(A)|| 最多不超過 p 在 A 的數值範圍上的最大值之兩倍。在此之前，最好的逼近值是 1+√2（約 2.414），這個成果來自 2017 年美國數學研究所的一場研討會，當時即便聚集了最頂尖的專家，也未能將差距縮小到常數 2 。

這個問題橫跨矩陣理論與泛函分析，屬於數值線性代數中一個看似狹隘、卻極具基礎性的領域。二十年來，無數專家為此投入心血，卻始終無法突破。

從腦部超音波到數學突破

金山木原本的目標並非創造數學史。當時他正在研究經顱超音波——模擬超音波如何穿透頭骨——這個研究引導他進入矩陣分析，進而遇到了 Crouzeix 猜想 。他的高等數學知識全部來自超音波研究過程中的自學；他的大學本科是北京大學地質學，醫學博士則來自北京協和醫學院，從未接受過正規的進階數學訓練 。

16小時的自主運算

金山木借鑒了 OpenAI 先前攻克 Cycle Double Cover 猜想時使用的提示詞策略。他設計了一套多智能體、對抗性的工作流程，包含四項關鍵指令 ：

1. 離線工作：模型在物理斷網的環境下運作，避免直接從網路擷取既有解答。
2. 平行探索：系統同時啟動大量子智能體，各自嘗試截然不同的證明策略，避免過早陷入單一解題路徑。
3. 對抗性審計：對於候選證明進行嚴格的對抗性檢查，迫使模型自行發現並修正錯誤。
4. 不輕易放棄：系統被指示必須持續運作，直到產出能通過所有檢查的完整證明為止。

金山木啟動系統後便離開。在大約16小時不間斷的運作中——GPT-5.6-Sol 經歷了數千次生成、假設檢定、推翻與重建的循環——最終產出了一份完整的證明 。

出乎專家們意料的是，這份證明並未採用預期中繁重的數學估算，而是運用一種巧妙的取樣策略，將問題簡化為一個簡單的正定性條件 。根據審閱者的說法，這是一個既優雅又出人意料的解題路徑。

專家驗證

康乃爾大學的數值分析師 Alex Townsend 在過去一年裡，經常嘗試請 ChatGPT 攻擊 Crouzeix 猜想，但每次都看著它在同一個遺漏的引理上卡住 。2026年7月30日，他再次提問——但這次，ChatGPT 給了他一個 7月27日發布的預印本連結，主題為「The Numerical Range Is a 2-Spectral Set」。

Townsend 與華盛頓大學的 Anne Greenbaum 以懷疑的態度審視這份稿件。幾個小時後，他們得出結論：證明是正確的 。提出這個猜想長達22年之久的數學家 Michel Crouzeix 本人，也審閱了稿件並確認其正確性 。

開源與獨立驗證

金山木將整個研究流程完全開源，在 GitHub 上公開了最終論文、確切的提示詞、所有迭代稿件、Lean 4 形式化證明代碼以及公理審計報告 。

更值得注意的是，在金山的預印本發布八天後，另一組由 Emiel Lorist 和 Felix Schwenninger 進行的獨立證明也出現在 arXiv 上——他們同樣使用了 ChatGPT 5.6 進行策略探索——這項獨立成果相互印證了同一個結論 。

對 AI 與科學研究的啟示

金山木證明故事之所以引人注目，原因有幾點。它證明了，一個在特定領域缺乏正規訓練的非專家，只要為前沿 AI 模型設計出正確的自主工作流程，就有機會對那些連職業專家都束手無策的難題做出真正的貢獻。這同時也展現了設計良好的自主推理系統的威力：金山木並非將 AI 當作搜尋工具或聊天機器人——他設計的是一套能夠獨立探索、檢查、並在數小時內持續完善自身研究成果的系統，完全不需要人類介入 。

這不是一個玩具問題或益智謎題。這是一個長達22年的開放性難題，其證明已經過命題者本人以及領域內其他頂尖專家的審查與認可 。