IA derruba mistério matemático que durava 87 anos; entenda o caso

Com o auxílio da inteligência artificial Claude Fable, um matemático de Harvard encontrou um suposto contraexemplo para a Conjectura Jacobiana. A descoberta pode encerrar um mistério de 87 anos da álgebra moderna, revelando o potencial da IA em problemas complexos.

Levent Alpöge, matemático de Harvard, afirmou que o Claude Fable encontrou um aparente contraexemplo para a Conjectura Jacobiana. Crédito: Levent Alpöge
Levent Alpöge, matemático de Harvard, afirmou que o Claude Fable encontrou um aparente contraexemplo para a Conjectura Jacobiana. Crédito: Levent Alpöge

Nos últimos anos, a inteligência artificial (IA) passou a competir na resolução de problemas científicos de alta complexidade. Empresas como Anthropic, OpenAI e Google vêm desenvolvendo modelos capazes de auxiliar pesquisadores em áreas como Matemática, Física e programação.

Entre os desafios mais conhecidos está a Conjectura Jacobiana, proposta em 1939 e considerada um dos problemas clássicos da álgebra. Apesar de sua formulação relativamente simples, ela permaneceu sem uma demonstração geral ou contraexemplo aceito por aproximadamente 87 anos.

Nos últimos dias, uma discussão tomou conta da comunidade matemática na rede social X após um matemático de Harvard divulgar que, com auxílio do modelo Claude Fable, da Anthropic, teria encontrado um contraexemplo para a Conjectura Jacobiana.

O que é a conjectura jacobiana?

A Conjectura Jacobiana é um dos problemas mais conhecidos da álgebra e da geometria algébrica. Em termos gerais, ela investiga quando uma transformação polinomial entre espaços multidimensionais possui uma inversa que também pode ser descrita por polinômios.

Ao longo de quase nove décadas, casos particulares foram resolvidos, mas nenhuma demonstração geral e nenhum contraexemplo haviam sido encontrados.

A conjectura possui conexões com áreas como geometria algébrica, sistemas dinâmicos e teoria dos polinômios. Com isso, ela é um dos problemas clássicos da matemática moderna. A Conjectura Jacobiana foi considerada, em 1998 por Stephen Smale, como o 16º Problemas Matemáticos para o Próximo Século.

O problema

A Conjectura Jacobiana trata de funções matemáticas construídas apenas com somas, multiplicações e potências de variáveis. Em termos simples, ela pergunta se uma transformação sob certas condições necessariamente possui uma transformação inversa que também seja polinomial.

A importância da conjectura está no fato de que ela relaciona propriedades locais e globais de uma transformação. Localmente, um jacobiano pode garantir que a transformação pode ser invertida. A grande questão é saber se essa invertibilidade local também é válida para todo o espaço.

A solução pela IA

No dia 19 de julho, o matemático Levent Alpöge, da Universidade de Harvard, postou na sua conta no X que encontrou um contraexemplo da conjectura. O resultado surgiu após uma série de interações com o modelo Claude Fable, da Anthropic, durante uma pesquisa sobre a Conjectura Jacobiana.

O modelo gerou uma transformação polinomial, manteve o jacobiano constante e mostrou que três entradas diferentes levam à mesma saída. Crédito: CoinDesk
O modelo gerou uma transformação polinomial, manteve o jacobiano constante e mostrou que três entradas diferentes levam à mesma saída. Crédito: CoinDesk

O modelo produziu uma transformação polinomial com três variáveis complexas, composta por três polinômios. Diferentemente de uma demonstração complexa, o resultado consiste em um contraexemplo que pode ser verificado por softwares de álgebra simbólica, como SymPy ou Mathematica.

A validação do contraexemplo baseia-se em duas verificações. A 1ª mostra que o determinante é igual a -2, satisfazendo a hipótese de que o determinante seja uma constante não nula. A 2ª demonstra que três pontos do espaço são mapeados para a mesma saída, provando que a transformação não possui inversa.

O que sabemos até agora

Até o momento, os elementos matemáticos do suposto contraexemplo parecem ser reproduzíveis de forma independente. A transformação polinomial divulgada por Levent Alpöge está disponível publicamente. Foi verificado que satisfaz as condições necessárias para caracterizar um contraexemplo à Conjectura Jacobiana em 3 dimensões.

Por outro lado, vários aspectos importantes ainda permanecem sem confirmação. Embora Alpöge atribua a descoberta ao modelo Claude Fable, não foram divulgados o histórico completo da interação, os prompts ou o grau de participação humana.

É o fim do problema?

O suposto contraexemplo não encerra completamente a história mas redefine quais casos permanecem em aberto. Em uma dimensão, o problema continua sendo verdadeiro. Já em 3 dimensões, e dimensões maiores, caso o contraexemplo seja confirmado definitivamente, a formulação geral da conjectura deixa de ser válida.

O principal desafio que permanece é o caso bidimensional, correspondente ao problema original formulado em 1939, que continua sem solução conhecida. Além disso, matemáticos agora investigam quais hipóteses adicionais poderiam restaurar uma versão válida da conjectura ou se existem contraexemplos ainda mais simples.