Drei Spitzenphysiker würdigen KI: Theorieforschung im Wandel

In der theoretischen Physik zeichnet sich ein spürbarer Wandel ab: Mehrere international anerkannte Forscher haben zuletzt große Sprachmodelle zur Entwicklung mathematischer Modelle und zur Überprüfung komplexer Berechnungen eingesetzt und dies in Vorabveröffentlichungen auf arXiv offengelegt. Der US-amerikanische Theoretische Physiker Edward Witten, der für seine Arbeiten zu Stringtheorie, Quantenfeldtheorie und mathematischer Physik bekannt ist, verwendete in einer neuen Arbeit zur Gitterformulierung von Eichtheorien mit chiralen Fermionen das Modell Claude Opus 5.5 von Anthropic für einen konkreten mathematischen Vorschlag. Im Mittelpunkt steht das seit den Nielsen-Ninomiya-Ergebnissen von 1981 bekannte Problem, dass chirale Teilchen auf einem diskreten Gitter häufig durch ungewollte Fermionen-Duplikate gestört werden. Wittens Ansatz versucht, Gittereichfelder kontinuierlich in die Raumzeit fortzusetzen. Claude Opus 5.5 soll hierfür eine Koordinatenabbildung empfohlen haben, die die Felder innerhalb der Gitterzellen glatt erweitert und gleichzeitig die exakte Übereinstimmung mit den ursprünglichen Gitterwerten wahrt. Das Modell habe zudem eine Vereinfachung durch lineare Interpolation angeboten. In den Danksagungen weist Witten das Modell auch für zahlreiche Detailberechnungen aus. Bereits im Juni hatte er in einer Arbeit zur Entanglement-Wedge-Reconstruction in holografischen Modellen Claude Opus 4.8 zur Verallgemeinerung einer Spezialfallrechnung verwendet. Die Entwicklung ist nicht auf Witten beschränkt. Anfang Oktober legte der Theoretische Physiker Nathaniel Craig eine verwandte Vorabveröffentlichung vor, in der er dem Modell GPT-6 Astra von OpenAI eine wesentliche Rolle für das Ergebnis zuschreibt. Craig berichtete, dass er zunächst eine eigene Idee formuliert habe, das Modell aber in mehreren Diskussionsrunden zentrale mathematische Herleitungen erzeugt habe, die er anschließend überarbeitet habe. Zur Kontrolle ließ er die Beweiskette mit Lean, einem Werkzeug zur formalen Beweisprüfung, kontrollieren. Wenige Tage später veröffentlichte Stephen D. H. Hsu eine eigene Arbeit zum gleichen Forschungsproblem. Er nutzte GPT und Claude in unterschiedlichen Rollen: GPT soll viele technische Details im Anhang formuliert haben, während Claude und weitere Modelle zur Fehlerkontrolle und zum Abgleich der Resultate eingesetzt wurden. Hsu ergänzte, dass Witten ihm den Entwurf der neuen Arbeit gezeigt habe und beide Forschungsgruppen ähnliche Ansätze verfolgt hätten, die Modelle aber unterschiedlich stark einbindeten. Seiner Einschätzung nach sei GPT bei der Generierung stärker, während kleinere Modelle gut zur Überprüfung dienen könnten. Die Arbeiten wurden in der Physikgemeinschaft aufmerksam beobachtet. Der Mathematiker Peter Woit und der Physiker Matt Strassler hoben hervor, dass der Einsatz von KI selbst in hochspezialisierten Bereichen neue Möglichkeiten eröffnen könne, warnten aber zugleich vor dem hohen Aufwand, den die Prüfung langer, stark KI-gestützter Texte mit sich bringe. Auch in Online-Diskussionen wurde die Frage aufgeworfen, ob menschliche Reviewer die teils über hundert Seiten umfassenden technischen Herleitungen noch angemessen kontrollieren können. Die Ergebnisse von Witten, Craig und Hsu stehen derzeit als Preprints offen und müssen weiter fachlich geprüft werden. Unabhängig davon zeigt sich jedoch bereits deutlich, dass KI-Systeme in der Spitzenforschung nicht mehr nur ergänzend eingesetzt werden, sondern zunehmend in zentrale Schritte der mathematischen und theoretischen Erkenntnisgewinnung eingreifen.