Claude e решил изключително сложна задача по квантова физика, при която всеки нов ниво на изчисление изисква да се отчитат все повече възможни взаимодействия между частиците. По-точно, става дума за деветия цикличен ред на амплитудата на разсейването на шест частици в планарната суперсиметрична теория на Янг-Милс N=4. Преди това изследователите бяха стигнали само до осмия ред, а Claude работи почти самостоятелно в продължение на няколко дни, написа необходимия код и получи резултата по два различни начина.

Амплитудата на разсейване позволява на физиците да изчисляват вероятността за това как частиците ще се държат при сблъсък. Квантовата теория описва множество възможни междинни процеси, затова точният разчет обикновено се изгражда поетапно. Тези етапи се наричат „ред на веригите“: колкото по-висок е редът, толкова повече квантови поправки трябва да се отчитат и толкова по-бързо нараства сложността на изчисленията. За повечето практически задачи физиците се ограничават до един, два или три реда на веригата. Деветият ред е далеч извън границите на обичайните изчисления дори в специално подбрана теория, чиято математическа структура е значително по-проста от тази на много модели на реалния свят.

Claude е работил със суперсиметричната теория на Янг-Милс N=4. Тази модел не описва директно електрони, протони или други наблюдаеми частици. Физиците я използват като удобна математическа среда, в която могат да изследват фундаменталните свойства на квантовите полета и да разработват методи, които впоследствие могат да бъдат полезни за по-реалистични теории. Предишният резултат на осми ред на веригата се появи през 2023 година. Тогава изследователите получиха амплитудата чрез свързана с нея математическа величина, наречена форм-фактор. Форм-факторът помага да се опише как определен оператор от квантовата теория взаимодейства с частиците. Специално математическо съответствие позволи впоследствие да се възстанови от него необходимата амплитуда.

Anthropic е използвала AI модела Fable 5.1 и средата Claude Science, която позволява на AI да работи дълго време върху една задача, да стартира програми, да анализира резултатите и да коригира собствените си грешки. На този принцип работи AI агентът: човек задава крайната цел, а системата сама я разбива на поредица от действия и изпълнява необходимите междинни стъпки.

Специалистите от Anthropic са формулирали първоначалната задача много кратко: да се изчисли 6-частичната амплитуда в планарната теория на Янг-Милс N=4 на девети цикличен ред. След стартирането от Claude основно се е изисквало да продължи работата и от време на време да докладва за напредъка. AI моделът самостоятелно разработи програмна реализация и доведе изчисленията до крайния резултат.

Claude e използвал два метода, добре познати на физиците. В първия случай моделът е приложил „bootstraping“. Този подход започва с голям набор от математически допустими варианти на решение, след което известните физични и математически ограничения постепенно изключват неподходящите варианти. В крайна сметка остава структура, която отговаря на всички условия. Във втория случай Claude e изчислил отделно форм-фактора, а след това е възстановил от него амплитудата с помощта на предварително намерено математическо съответствие. Съвпадението на резултатите, получени по два различни начина се превърна в една от основните проверки за коректността на изчисленията.

За директното изчисление Claude e написал програма на Python с библиотеката SymPy, предназначена за символна математика. За разлика от обичайните числени изчисления, символните програми работят със самите формули и изрази, а не само с конкретни числа. Такъв подход е особено важен при задачи, при които е необходимо да се получи точна математическа структура на резултата. Самият етап на изчисленията е отнел около седмица на система с 96 процесорни ядра и е изисквал около 100 долара изчислителни ресурси. Значително по-скъпа се е оказала продължителната работа на самия езиков модел. Според оценката на авторите, всеки от двата варианта на решението би струвал на обикновения потребител около 1000-2000 долара.

Авторите са публикували пълния набор от получените данни, контролните стойности и описание на проверките. Програмният процес също така е успял да възпроизведе вече известния резултат с осем цикъла. При сравнението на 1000 случайно избрани коефициента стойностите напълно са съвпаднали с публикуваните по-рано изчисления.

Програмите, които Claude е написал специално за изчисленията не са публикувани. Резултатът има и още едно ограничение: пълната амплитуда като математическа функция е изчислена независимо само веднъж. Все още няма отделно второ изчисление на цялата функция, което да повтори напълно резултата от нулата, въпреки че отделните части и коефициенти са били проверени по няколко начина.

Почти едновременно с постижението на Claude друга група изследователи също е достигнала до девети ред на цикъла. Учените публикуваха символната част и също са използвали AI, но езиковият модел в този случай е помагал само за изчисляване на отделни ограничения. Общата схема на решението е била разработена от хора.

Експериментът на Anthropic не показва, че AI е измислил нова физическа теория или е открил неизвестен досега метод. Claude е използвал вече съществуващи математически подходи и обичайни изчислителни ресурси. Необичайно се е оказало нивото на самостоятелност: AI моделът успя да състави дълга верига от сложни изчисления, да напише код, да открие грешки и да доведе задачата до проверим резултат при минимално участие на човешки специалист.