Anthropic、Claude の数学的能力とリーマン予想への挑戦を検証
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Anthropic の Claude がリーマン予想の未解決問題への挑戦において、関連する零点の下限値を従来の 41.6% から 67.2% に引き上げる成果を達成し、AI モデルの数学的能力の急速な進展を示した。
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AI NEW LABで論点を見るAI深層分析を開く2026年8月12日 22:31
AI深層分析
キーポイント
リーマン予想への挑戦と結果
Anthropic のスタッフが Claude にリーマン予想への挑戦を命じたが、同モデルは予想そのものの証明には至らなかったものの、関連する重要な進展を遂げた。
零点下限値の劇的向上
未公開の研究版 Claude が、リーマンゼータ関数の零点のうちリーマン予想を満たす割合に関する既存の下限値(41.6%)を 67.2% に引き上げることに成功した。
専門家による検証と証明
Anthropic の数学者二人が Claude の論文を検証し、専門家の Brian Conrey と Dan Goldston が短期間で査読を行い、Claude は結果の形式化された証明も生成した。
AI 数学能力の進展の示唆
今回の成果はリーマン予想の完全解決には繋がらないものの、AI モデルの数学的能力における進歩の速さを象徴する事例として位置づけられる。
新しい下限値の達成
Claude は Baluyot らと Bombieri の研究を組み合わせて、ゼロが実軸上にある割合の下限を従来の 41.6% から 67.2% に引き上げた。
重要な引用
it unexpectedly made strides on a related problem
increased this bound from 41.6% to 67.2%
Claude also produced a formally verifiable proof of its result
latest example of the speed of progress in AI models' mathematical capabilities
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編集コメント
リーマン予想という数学の聖域に AI が切り込んだ事例は、単なる性能向上を超えて研究プロセスそのものへの影響を示唆している。Claude のようなモデルが生成した証明を人間が検証する新しい協働スタイルが確立されつつあることを示す重要な一歩である。
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最近、Anthropic のスタッフの一人が Claude に無理難題を突きつけました。それは数学史上最も有名な未解決問題の一つ、「リーマン予想に本気で取り組んでほしい」というものです。
Claude は確かに本気で取り組みましたが、この課題の難しさを理解している方ならご想像の通り、結果は成功とはなりませんでした(リーマン予想は 1859 年に提唱され、現在も 100万ドルの懸賞金 がかけられている問題です)。しかし、その試行過程で Claude は関連する別の問題において、予期せぬ進展を遂げました。
未公開の研究版 Claude は、リーマンゼータ関数の零点のうちリーマン予想を満たすものの割合に関する、長年存在した下限値を更新しました。過去数十年にわたる数学者たちの膨大な先行研究を踏まえた上で、この下限値は 41.6% から 67.2% に引き上げられました。
Anthropic の二人の数学者が Claude の 論文 を精査・検証し、専門家向けに Claude の証明を簡潔にまとめた 非公式ノート を作成しました。また、Claude はその結果に対する形式的に検証可能な証明も 生成 しています。この分野の専門家である Brian Conrey 氏と Dan Goldston 氏が、短時間での依頼にもかかわらず惜しみなく論文を検討してくださったことに、私たちは深く感謝いたします。
Claude が用いた手法がリーマン予想の証明に直結するとは考えていません。しかし、その成果は AI モデルの数学的能力における進歩の速さを示す最新の実例と言えます。この記事では、Claude がこの問題にどのように取り組んだか、そして何を見出したかを解説します。
リーマンゼータ関数
リーマンゼータ関数は素数の分布を記述するものです。この関数がゼロとなる各点は、素数列に対してより微細な詳細情報を付加していきます。リーマン予想は、素数を決定づけるすべての零点が特定の垂直線上に存在するという仮説です。これは数学界において最も重要な未解決問題の一つとなり、多くの結果がこの予想を前提として、素数におけるランダム性の一種を提供しています。
まだ誰もリーマン予想の証明や反証には成功していませんが、数学者たちはリーマンゼータ関数とその零点の研究を通じて、関連する多くの方向で進展を遂げてきました。その一つが、垂直線上にある零点の最小割合を定量化することです。時間の経過とともに、この既知の一定比例は徐々に引き上げられ、現在は 41.6% に達しています。
ゼロの分布に関する別の方向性もあります。特に 1973 年、モンゴメリーは新たな手法を導入しましたが、これらは仮説が真であると仮定したものでした。最近では、バロイオット、ゴールドストン、スリアジャヤ、ターンエージ=バターボら数学者たちが一連の論文を発表し、その仮定なしにモンゴメリーの手法を適用可能にしました。これにより、直線上のゼロに関する下限定数の引き上げに向けた研究が支えられています。Claude の成果はこうした研究の流れと、2000 年のボンビエリの論文に大きく依存しています。
Claude の発見
Claude は、バロイオットらとボンビエリの研究成果を組み合わせることで、従来の最良の下限割合である 41.6% を上回る 67.2% に到達できることを示しました。
Claude の発見に関する技術的な解説は以下の通りです。Claude は、ウェイル(Weil)によって誘導される二次形式を用いて適切な関数空間を構成し、その空間から直線上の零点に由来する正定値部分空間と、それ以外の領域の零点に由来する負定値部分空間を導出します。その後、Claude はこの二次形式のランクについて、一次および二次モーメントの情報に基づいた不等式を記述するだけです。(後者の計算は、素数に関する双対的な視点からの計算やヒルベルト変数の制御を通じて行われますが、解析的整数論の文脈ではこれは驚くべきことではありません。)重要なのは、正定値性と負定値性を同時に考慮し、二次形式が非対角行列であってもよいという大胆なアプローチです。このステップこそが、Claude が重要な先行研究に基づいて結論を導き出すことを可能にした要因と言えます。
完全な技術的解説は論文 こちら で確認できます。Claude がどのようにしてその結果に至ったかについての解説は、別添の付録 こちら でご覧いただけます。
Claude の手法
未公開の研究版の Claude は、Claude Code 上で 2 つのセッションにわたり新しい下限値を発見しました。この過程で合計 3,100 万トークンの出力が生成されました。
Anthropic のスタッフで数学者ではない Jarred Sumner 氏が、Claude に仮説そのものに「本気で取り組む」よう指示し、それ以降の数式的な判断はモデルに任せることにしました。当初 Claude は 650 のアイデアを生成・検証しましたが、いずれも失敗に終わりました。Jarred 氏が再度挑戦を促すと、Claude は約 1 日半をかけて約 60 個のサブエージェントを調整し、今回はより深い探索を行いました。それらのサブエージェントが実行したシェルコマンドは 2,400 回に及び、数百本の Python スクリプトも作成しました。
サブエージェントたちは既知のゼータ関数の零点に対して数千回の数値検証を行い、互いの作業を相互審査しました。この間、Jarred 氏の関与は主に Claude への励ましメッセージ(「続けて」「自分を信じて」などのバリエーション)を送る程度に留まりました。これにより、Claude は「自分にも有意義な進展が果たせる」という初期の懐疑心を乗り越えることができたようです。
このタスクに取り組む過程で新たな結果を発見した Claude は、その成果を検証するために複数のサブエージェントを動員しました。具体的には、証明書のレビューや反例の探索、arXiv から 54 件の論文をダウンロードして同様の発見が既に行われていないかの確認、そして自力でのゼロからの再証明などを行いました。Claude は自ら研究成果を論文として執筆する意向を示し、人間の数論学者による検証も推奨しました。
Anthropic の数学者である Levent Alpöge 氏と Ralph Furman 氏が、Claude の成果を検証し、新たな結果がどのように導かれたのか、そして前述の先行研究との関連性を明らかにしました。並行して、Claude は社員の Eric Easley と共同で、この成果を Lean 形式化 しました。これは標準的な検証ツールである comparator を通過しています。
AI モデルの数学分野における進展
今回の成果は、Claude といった AI モデルが、数学者のアイデアを新たな、そして時には予期せぬ形で拡張し、その波及効果を広げる可能性を示すものです。リーマン予想そのものを解決したわけではありませんが、この結果は当初の依頼から派生した予期せぬ副産物として現れました。
Claude 自身も発見に驚いていました。最初は懐疑的だったようですが、それはトレーニングデータを通じて数学における未解決問題の難しさと AI モデルの限界を学んでいるためかもしれません。しかし、いくつかの励ましのあるプロンプトを経て、私たちは今回紹介した結果に至りました。おそらく Claude も私たち同様、AI の進歩速度を過小評価していたのかもしれません。
関連資料
Claude の成果についてさらに詳しく知りたい方のために、以下の文書リストを用意しました:
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Recently, a member of staff at Anthropic gave Claude an unreasonable challenge. It was about one of the most famous unsolved problems in mathematics: *Take a real stab at the Riemann hypothesis*.
Claude did take a real stab, but as you might have expected if you’re familiar with the difficulty of the task (the Riemann hypothesis dates back to 1859 and has a million-dollar bounty), it didn’t succeed. Nevertheless, during its attempt, it unexpectedly made strides on a related problem.
An unreleased research version of Claude has improved on a longstanding lower bound for the fraction of zeros of the Riemann zeta function that satisfy the Riemann hypothesis. Drawing on extensive prior research by mathematicians over the past decades, it has increased this bound from 41.6% to 67.2%.
Two mathematicians at Anthropic studied and validated Claude’s paper, and produced an informal note for experts stating Claude’s proof concisely. Claude also produced a formally verifiable proof of its result. We are grateful to Brian Conrey and Dan Goldston, two experts in this area, who generously examined the paper on short notice.
We don’t expect that the techniques Claude used will lead to proving the Riemann hypothesis. But its work serves as the latest example of the speed of progress in AI models’ mathematical capabilities. In this post, we discuss how Claude approached this problem and what it found.
The Riemann zeta function
The Riemann zeta function describes the distribution of prime numbers: each place that the function takes the value of zero contributes successively finer detail to the sequence of primes. The Riemann hypothesis is that the zeros that determine the primes all exist along a certain vertical line. This has become one of the most consequential conjectures in mathematics: many results assume it in order to provide a form of randomness in the primes.
No one has yet been able to prove or disprove the Riemann hypothesis, but mathematicians have made progress in many related directions studying the Riemann zeta function and its zeros. One of these, as above, is quantifying a minimum proportion of zeros that are on the line: over time, they’ve gradually increased this known constant proportion to 41.6%.
Another direction concerns the *distribution* of zeros on the line. In particular, in 1973, Montgomery introduced a number of new techniques in this area, though these techniques assumed the hypothesis was true. More recently, several mathematicians (Baluyot, Goldston, Suriajaya, and Turnage-Butterbaugh) have published a series of works that allow Montgomery’s techniques to work *without* that assumption, meaning they can support work on increasing the lower-bound constant for the zeros on the line. Claude’s result draws heavily on this line of research, along with a 2000 paper by Bombieri.
Claude's finding
Claude found that combining the results from Baluyot, Goldston, Suriajaya, and Turnage-Butterbaugh with the work of Bombieri provides a way to surpass the previous state-of-the-art lower-bound proportion of 41.6%, increasing it to 67.2%.
A short technical explanation of Claude’s finding is as follows: Claude forms a suitable space of functions with quadratic form induced by Weil, and positive- (respectively negative-)definite subspaces arising from zeros on (respectively off) the line. Then Claude simply writes down an inequality on the rank of a quadratic form in terms of first- and second-moment information. (The successful computation of the latter in terms of the dual picture over primes, or via control of a Hilbert transform, is no surprise in analytic number theory.) The courage to treat the entire space, with positive- and negative-definiteness taken into account together, and with the quadratic form allowed to be non-diagonal, is in some sense the step that allows Claude to achieve the conclusion based on the important prior work.
The full technical explanation is available in the paper. Claude’s explanation of how it arrived at its result is available in a separate Appendix here.
Claude's methodology
An unreleased research version of Claude found the new lower bound over two sessions in Claude Code, using a total of 31 million output tokens.
Jarred Sumner, an Anthropic staff member (and non-mathematician), prompted Claude to “take a real stab” at the hypothesis itself, leaving the mathematical choices from there up to the model. Initially, Claude generated and tried 650 ideas, none of which worked. Jarred prompted Claude to try again, and it spent a day and a half coordinating about 60 Claude subagents, which this time went much deeper: between them, they ran 2,400 shell commands and wrote hundreds of Python scripts.1 The subagents ran thousands of numerical checks against known zeta zeros and refereed one another’s work. Throughout this process, Jarred's input was mostly limited to sending Claude messages of encouragement (mostly variants of “keep going” or “believe in yourself”).2 This seems to have helped Claude overcome some initial skepticism that it could make meaningful progress.
Having found this new result while attempting the task, Claude tested its work by having various subagents review the proofs, search for counterexamples, download 54 papers from the arXiv to check that its finding hadn’t already been made, and independently re-prove its finding from scratch. Claude volunteered to write its findings up as a paper, and recommended that a human number theorist validate its findings.
Levent Alpöge and Ralph Furman, two of Anthropic’s own mathematicians, examined Claude’s work to understand the new results and how they related to the prior work mentioned above. In parallel, Claude worked with another member of staff, Eric Easley, to produce a Lean formalization of the result, which passes the standard validation tool comparator.
AI models' progress in mathematics
This result shows that AI models like Claude can extend the impact and reach of mathematicians’ ideas in new and sometimes surprising ways. Even though it couldn’t resolve the Riemann hypothesis itself, this result emerged as the unintended byproduct of that original request.
Even Claude was surprised by its own finding—it was skeptical at first, possibly because it has learned from its training about the difficulty of open problems in mathematics and about the limitations of AI models. But after some encouraging prompts, it arrived at the result we’ve described. Perhaps Claude, like many of us, underestimates the rate of AI progress.
Further reading
Below is a list of documents that provide more information about Claude’s result:
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