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lm-002596 · 2026-08

前沿排程與組合爆炸控制:AI 原生研究中的下一步選擇問題

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前沿排程與組合爆炸控制:AI 原生研究中的下一步選擇問題

English Title: Frontier Scheduling and Combinatorial Explosion Control: Choosing the Next Research Step in AI-Native Knowledge Expansion
Series: AI-Native Knowledge Expansion, Paper VI
Author: Neo.K
Collaborator: Aletheia (GPT-5.6 Sol)
Institution: EveMissLab / 一言諾科技有限公司
Version: v0.1
Date: 2026-08-10

摘要

Base Knowledge Space Expansion(BKSE)允許 AI 對可靠知識進行變種、反駁、重組、形式化與交叉驗證。前五篇進一步建立了命題身份、錯誤鄰域、Proof Lattice 與 AI-Native Research Graph。然而,一旦這些機制被真正自動化,系統立即遭遇一個比「能否生成」更嚴重的問題:可合法生成的下一步數量可能遠大於可實際探索的算力預算。

對研究圖 GtG_t 中的每個節點,AI 都可能產生若干 specialization、generalization、converse、assumption ablation、composition、counterexample search、proof search、cross-verification 與 literature-check 任務。若平均分支因子為 (b),深度為 (d),則候選空間近似呈 O(bd)O(b^d) 增長。即使每個節點都合法、可驗證,無差別展開也會把系統拖入大量 technically correct but scientifically irrelevant 的低價值工作。

本文提出 Frontier Scheduling 作為 AI 原生研究的核心控制層。研究系統不應問「下一個能做什麼」,而應問:

Which next action maximizes expected structural gain under a finite budget?\boxed{ \text{Which next action maximizes expected structural gain under a finite budget?} }

本文定義前沿節點(Frontier Node)、研究動作(Research Action)、預期結構增益(Expected Structural Gain)、驗證可行性、重用價值、分歧價值、未知度、成本、重複度與風險等量;提出多目標 Frontier Score、budget-aware scheduling、exploration–exploitation balance、stopping criteria、branch dormancy 與 revival 機制。本文並區分 uncertainty、novelty、importance 與 usefulness,指出「最不確定」不等於「最值得研究」。

本文的核心主張是:AI 原生研究真正的稀缺資源不是可生成候選,而是注意力與驗證預算。當生成接近廉價時,研究能力將越來越取決於選擇函數,而非生成函數。

關鍵詞: Frontier Scheduling;組合爆炸;AI 原生研究;BKSE;研究排程;探索與利用;proof search;theorem discovery;information gain;research graph


1. 從生成瓶頸到選擇瓶頸

早期 AI research pipeline 的主要問題常被寫成:

Can the model generate a useful hypothesis?\text{Can the model generate a useful hypothesis?}

但 BKSE 把問題反過來。

若對每個知識節點 KiK_i 都允許一組動作:

A(Ki)={Teq,Tconv,Tgen,Tspec,Tablate,Tcompose,Tprove,Tdisprove,Tverify},\mathcal A(K_i) = \{ T_{\mathrm{eq}}, T_{\mathrm{conv}}, T_{\mathrm{gen}}, T_{\mathrm{spec}}, T_{\mathrm{ablate}}, T_{\mathrm{compose}}, T_{\mathrm{prove}}, T_{\mathrm{disprove}}, T_{\mathrm{verify}} \},

則真正的問題很快變成:

A(Gt)Bt,|\mathcal A(G_t)|\gg B_t,

其中 BtB_t 是當前研究預算。

因此:

Generation Capacity>Evaluation Capacity\boxed{ \text{Generation Capacity} > \text{Evaluation Capacity} }

可能成為 AI-native research 的常態。

此時系統最重要的函數不再只是:

Generate(K),\operatorname{Generate}(K),

而是:

SelectNext(Gt,Bt).\boxed{ \operatorname{SelectNext}(G_t,B_t). }

2. 組合爆炸不是理論問題,而是第一級工程問題

假設每個 claim 平均生成:

b=20b=20

個合法後繼。

只展開五層:

205=3.2×106.20^5 = 3.2\times10^6.

若每個節點又有多條 proof、counterexample、verification、literature-check 與 composition edge,實際分支因子會更高。

所以:

Legal ExpansionExhaustive Expansion.\boxed{ \text{Legal Expansion} \neq \text{Exhaustive Expansion}. }

BKSE 的閉包:

B=k=0BkB^\ast = \bigcup_{k=0}^{\infty}B_k

是理論上的可達空間,不是 runtime 必須窮舉的工作清單。

真正的 AI-native research 是在:

BB^\ast

中進行高度稀疏的路徑選擇。


3. 定義 Frontier

令當前研究圖為:

Gt=(Vt,Et).G_t=(V_t,E_t).

定義 Frontier:

Ft={(K,a):KVt, aA(K), a 尚未被充分執行}.\boxed{ F_t = \{(K,a):K\in V_t,\ a\in\mathcal A(K),\ a\text{ 尚未被充分執行}\}. }

注意 Frontier 不是單純的「尚未證明 theorem」。

它可以包含:

  • 尚未嘗試的 proof family;
  • 尚未檢查的 converse;
  • 尚未做的 assumption ablation;
  • 尚未搜尋的 counterexample;
  • 尚未 formalize 的 claim;
  • 尚未 cross-check 的 proof;
  • 尚未 literature-check 的 derived claim;
  • 尚未探索的 composition;
  • 尚未解決的 contradiction;
  • 尚未重播的 experiment。

因此研究前沿是一組:

node-action pairs\boxed{ \text{node-action pairs} }

而不是單純節點集合。


4. 下一步不是「問題」,而是 Action

對同一 claim:

[ C ]

可能同時存在:

a1=prove,a_1=\text{prove},a2=disprove,a_2=\text{disprove},a3=generalize,a_3=\text{generalize},a4=formalize,a_4=\text{formalize},a5=literature search.a_5=\text{literature search}.

因此 scheduler 應評分:

[ S(C,a), ]

而不是只評:

[ S(C). ]

這一點很重要。

一個 theorem 可能不值得再找第五條 proof,但非常值得做 literature novelty check。

另一個 theorem 可能不值得 generalize,但值得尋找 minimal counterexample。

所以:

research value is action-conditional.\boxed{ \text{research value is action-conditional}. }

5. 七個核心排程維度

本文先提出七個工作維度。

對候選 action:

q=(K,a)q=(K,a)

定義:

z(q)=(N,U,G,R,V,C,D).\mathbf z(q) = ( N,U,G,R,V,C,D ).

其中:

(N):Novelty Potential

該動作是否可能新增非重複結構?

(U):Uncertainty / Unresolvedness

目前資訊是否不足、衝突或未閉合?

(G):Structural Gain

成功後會新增多少可重用關係、lemma、proof class 或 bridge?

(R):Reuse Potential

結果是否可能被大量 downstream nodes 重用?

(V):Verification Feasibility

結果是否容易被形式 proof、tests、experiment 或 external evidence 檢查?

(C):Cost

需要多少:

  • token;
  • GPU;
  • CPU;
  • prover search;
  • external calls;
  • human review;
  • wall-clock resource。

(D):Duplication / Redundancy Risk

是否高度可能只是已有結果的換皮?


6. Frontier Score

最簡版本:

SF(q)=wNN+wUU+wGG+wRR+wVVwCCwDD.\boxed{ S_F(q) = w_NN + w_UU + w_GG + w_RR + w_VV - w_CC - w_DD. }

系統每輪選:

q=argmaxqFtSF(q).q^\ast = \arg\max_{q\in F_t}S_F(q).

但這只是一個 baseline。

因為不同任務的權重不能永久固定。

例如 proof-completion 階段:

wV,wRw_V,w_R

可能較高。

探索新 theorem family 時:

wN,wGw_N,w_G

較高。

debug / verification 階段:

wU,wVw_U,w_V

可能較高。

所以更合理的是:

SF(qst)\boxed{ S_F(q\mid s_t) }

其中 sts_t 是研究 runtime 當前狀態。


7. Importance 不等於 Uncertainty

這是 Frontier Scheduling 最重要的防錯之一。

Active learning 常利用 uncertainty 選擇下一個樣本。

但研究系統若簡單採用:

S(q)=U(q),S(q)=U(q),

很可能出現:

AI 專門研究它最不懂、但完全不重要的東西。

所以:

uncertainimportant.\boxed{ \text{uncertain} \neq \text{important}. }

例如某個極端邊界 case 可能非常難判定:

U1,U\approx1,

但即使解決,它不產生新的 downstream capability:

G0,R0.G\approx0, \quad R\approx0.

這類問題應被降低優先級。


8. Novelty 也不等於 Value

同樣地:

noveluseful.\text{novel} \neq \text{useful}.

AI 可以生成無數從沒有人寫過的 theorem:

T1,T2,T_1,T_2,\ldots

但若它們都是:

  • 人工拼接;
  • 沒有後續依賴;
  • 沒有概念橋接;
  • 沒有壓縮價值;
  • 沒有應用;
  • 沒有異常結構;

則:

N0N\gg0

不代表:

G,R0.G,R\gg0.

所以 novelty 必須與 structural gain 分開。


9. Usefulness 可以由未來重用近似

2026 年的 self-supervised theorem-discovery 工作已提供一個非常有意思的實證方向:agent 從 axioms 與 inference rules 開始,在 proof search 中抽取「有用 theorem」,建立 theorem library,並把這些 theorem 作為後續 proof 的 lemmas 重用。

這提示可以定義:

R(K)=expected future reuse.\boxed{ R(K) = \text{expected future reuse}. }

一個 theorem 的價值不只在於它自己是否困難。

若:

K1K_1

能讓:

[ 100 ]

個後續 proof 變短或可解,而:

K2K_2

只是一個孤立結果,則即使 K2K_2 更難:

R(K1)>R(K2).R(K_1)>R(K_2).

這是一種非常適合 AI-native mathematics 的 utility 定義。


10. Proof Search 已經是縮小版 Frontier Scheduling

Automatic theorem proving 已經面對同樣問題。

給定 proof state:

st,s_t,

模型會產生多個 tactics:

a1,,an.a_1,\ldots,a_n.

如果全部展開:

proof tree\text{proof tree}

會快速爆炸。

所以 proof search 本質上已經需要:

Prioritize(s,a).\operatorname{Prioritize}(s,a).

BFS-Prover 使用 best-first tree search,並透過訓練讓模型偏向更 productive 的 state–tactic expansion;LeanProgress 則直接預測 proof progress,用來改善 best-first search。

這說明:

Frontier Scheduling\boxed{ \text{Frontier Scheduling} }

不是抽象哲學,而是 theorem proving 中已存在的縮小版工程問題。

本文只是把單一 proof tree 的 node selection 提升到:

whole research graph.\text{whole research graph}.

11. Research Progress 不應只有距離終點

Proof progress 可以問:

還剩幾步?\text{還剩幾步?}

但研究沒有固定 terminal state。

所以研究 progress 更接近:

ΔGt=new verified structural information.\boxed{ \Delta G_t = \text{new verified structural information}. }

一次 research action 的價值可能是:

  • 解掉一個 open question;
  • 找到反例;
  • 發現兩個 theorem 等價;
  • 刪除冗餘假設;
  • 建立跨域 bridge;
  • 把 UNKNOWN 變成 VERIFIED;
  • 把「新結果」判定成已有文獻;
  • 證明某條 branch 不值得再探索。

甚至:

good negative information is progress.\boxed{ \text{good negative information is progress}. }

12. Expected Structural Gain

定義 action:

[ a ]

在 graph state GtG_t 下的結果隨機變數:

Oa.O_a.

則概念上可以定義:

ESG(aGt)=E[ΔI(Gt,Oa)].\boxed{ ESG(a\mid G_t) = \mathbb E[ \Delta \mathcal I(G_t,O_a) ]. }

其中:

I(G)\mathcal I(G)

不是 Shannon information 的直接同義,而是「有效結構資訊」函數。

它可以包括:

I(G)=αV/+βverified edges+γreusable lemmas+δresolved conflictsλredundant nodes.\mathcal I(G) = \alpha |V/\sim| + \beta |\text{verified edges}| + \gamma |\text{reusable lemmas}| + \delta |\text{resolved conflicts}| - \lambda |\text{redundant nodes}|.

因此 scheduler 的目標可以是:

maxaESG(aGt)Cost(a).\boxed{ \max_a \frac{ESG(a\mid G_t)}{\operatorname{Cost}(a)}. }

這比單純最大化 novelty 更合理。


13. Verification-Weighted Gain

AI 可能提出一個極有趣的 hypothesis:

[ H. ]

但如果:

VerifyCost(H),\operatorname{VerifyCost}(H) \rightarrow\infty,

且沒有任何可分解的中間檢查,則短期 runtime 可能不應投入全部資源。

因此可以定義:

GV(a)=ESG(a)×Pverify(a),G_V(a) = ESG(a) \times P_{\mathrm{verify}}(a),

其中:

PverifyP_{\mathrm{verify}}

不是 theorem truth probability,而是:

在當前工具、預算與時間下,獲得可審核 outcome 的可行程度。

因此:

interesting but unauditable\boxed{ \text{interesting but unauditable} }

與:

interesting and checkable\boxed{ \text{interesting and checkable} }

應有不同排程。


14. Disagreement as a Frontier Signal

若不同 prover / agent 對同一 claim:

[ C ]

給出:

[ Y,N,U,B ]

或不同 proof / counterexample prediction,

則 disagreement 本身是一個很好的 frontier signal。

定義:

DA(C)=Disagreement(A1(C),,An(C)).D_A(C) = \operatorname{Disagreement} ( A_1(C),\ldots,A_n(C) ).

若:

DA(C)0,D_A(C)\gg0,

代表:

  • claim 可能靠近 decision boundary;
  • 定義可能不清楚;
  • 某 agent 可能有錯;
  • 存在 hidden assumption;
  • 可能值得增加 verifier budget。

但同樣需要 importance gate:

high disagreement+low structural value\boxed{ \text{high disagreement} + \text{low structural value} }

仍不必優先。


15. Exploration–Exploitation

Frontier Scheduler 必須避免兩個極端。

純 exploitation

永遠研究:

[ R,G,V ]

已知很高的熟悉區域。

結果:

local optimum.\text{local optimum}.

純 exploration

永遠挑:

[ N,U ]

最大的陌生區域。

結果:

wasteful novelty chasing.\text{wasteful novelty chasing}.

因此可以採:

SF(q)=SF(q)+ηtE(q),S'_F(q) = S_F(q) + \eta_t E(q),

其中:

[ E(q) ]

是 exploration bonus。

隨研究成熟:

ηt\eta_t

可以降低,或依 branch 自適應。


16. Research Budget

定義總預算:

B=(Btoken,Bgpu,Bcpu,Btool,Bhuman).B = ( B_{\mathrm{token}}, B_{\mathrm{gpu}}, B_{\mathrm{cpu}}, B_{\mathrm{tool}}, B_{\mathrm{human}} ).

不同 action 消耗不同資源:

c(a)=(c1,,c5).c(a) = ( c_1,\ldots,c_5 ).

scheduler 不是只解:

maxSF,\max S_F,

而是類似:

maxAaAESG(a)\boxed{ \max_{\mathcal A^\ast} \sum_{a\in\mathcal A^\ast} ESG(a) }

subject to:

aAc(a)B.\sum_{a\in\mathcal A^\ast}c(a)\le B.

這把研究排程變成 resource-allocation problem。


17. Fast Pass / Deep Pass

可以建立兩層排程:

Fast Pass

便宜檢查:

  • canonical duplicate;
  • type check;
  • small counterexample search;
  • cheap numerical tests;
  • embedding / structure similarity;
  • literature title retrieval。

目的:

reject obvious low-value branches.\text{reject obvious low-value branches}.

Deep Pass

昂貴工作:

  • long proof search;
  • second formal system;
  • exhaustive search;
  • large simulation;
  • expert review;
  • deep literature novelty audit。

因此:

cheap triage firstexpensive verification later.\boxed{ \text{cheap triage first} \rightarrow \text{expensive verification later}. }

18. Branch Dormancy

低分 branch 不需要刪除。

設:

qiq_i

目前:

SF(qi)<τ.S_F(q_i)<\tau.

可以標記:

state = DORMANT
reason = low_expected_gain

不是:

deleted = true

因為未來新節點:

KjK_j

可能改變它的 reuse / connectivity:

R(qi,t+1)R(qi,t).R(q_i,t+1)\gg R(q_i,t).

因此:

low priority nowworthless forever.\boxed{ \text{low priority now} \neq \text{worthless forever}. }

19. Branch Revival

若新資訊:

ΔG\Delta G

使 dormant branch 的 score 超過門檻:

SF(qiGt+1)>τ,S_F(q_i\mid G_{t+1})>\tau,

則:

Revive(qi).\operatorname{Revive}(q_i).

revival signal 可以來自:

  • 新 theorem;
  • 新 counterexample;
  • 新 tool;
  • 新 literature;
  • 新需求;
  • 新硬體;
  • 新 proof technique。

所以 research graph 本身是動態排程環境。


20. Stopping Criteria

AI 不應因為「還能繼續生成」就永遠研究。

對 branch BiB_i,可以停止當:

ESGCost<τ.\frac{ESG}{Cost}<\tau.

或者:

Nnew structure0.N_{\mathrm{new\ structure}} \rightarrow0.

或者:

last k expansions\text{last }k\text{ expansions}

皆高度重複。

或者:

research objective satisfied.\text{research objective satisfied}.

停止不代表 theorem space 已窮盡。

它只表示:

marginal value under current budget is too low.\boxed{ \text{marginal value under current budget is too low}. }

21. Anti-Obsession Constraint

一個 autonomous system 可能因:

  • high uncertainty;
  • persistent failure;
  • evaluator reward;
  • novelty score;

反覆卡在同一問題。

因此需要:

BbranchB_{\mathrm{branch}}

即每個 branch 的最大連續 budget。

若超過:

Bbranchmax,B_{\mathrm{branch}}^{\max},

則強制:

cooldown\text{cooldown}

或:

external review.\text{external review}.

這不是因為問題不重要,而是防止:

research fixation.\boxed{ \text{research fixation}. }

22. Portfolio Scheduling

與其每輪只挑一個最高分問題,可以維持 portfolio:

F={qsafe,qhigh gain,qexplore,qverify,qrepair}.\mathcal F^\ast = \{ q_{\mathrm{safe}}, q_{\mathrm{high\ gain}}, q_{\mathrm{explore}}, q_{\mathrm{verify}}, q_{\mathrm{repair}} \}.

例如:

  • 40% exploit;
  • 20% verification;
  • 20% exploration;
  • 10% repair;
  • 10% novelty audit。

比例不應永久固定,但 portfolio 可降低單一 scoring function 的偏差。


23. Scheduler 也需要被驗證

若 scheduler:

SFS_F

本身錯誤,它可以非常高效地浪費算力。

因此 scheduler 需要 log:

candidate
score_components
chosen_action
predicted_gain
actual_outcome
actual_cost
downstream_reuse

之後比較:

ESG^\widehat{ESG}

與:

ESGobserved.ESG_{\mathrm{observed}}.

這樣 scheduler 可以持續校準。


24. Prediction Error

定義:

et=G^tGtactual.e_t = \widehat{G}_t-G_t^{\mathrm{actual}}.

如果某類 action 長期:

et0,e_t\gg0,

代表 scheduler 高估其價值。

例如 AI 可能持續高估「大膽 generalization」。

反之:

et0e_t\ll0

表示系統低估某類研究操作。

這使:

research strategy itself becomes learnable.\boxed{ \text{research strategy itself becomes learnable}. }

25. Self-Supervised Scheduler

未來可以把每次研究 action 的 downstream reuse 當成 training signal。

例如 theorem KiK_i 被後續:

[ 37 ]

個 proofs 使用。

則:

Robserved(Ki)=37R_{\mathrm{observed}}(K_i)=37

提供一種 hindsight utility。

因此 scheduler 可以學:

(K,a,Gt)future structural utility.(K,a,G_t) \rightarrow \text{future structural utility}.

這與「從 proof search 中抽取有用 theorem,再回饋未來 proof search」的自我演化方向高度相容。


26. 但不能只用 Downstream Reuse

若只以 reuse 次數評價 theorem:

Utility(K)=#uses,Utility(K)=\#\text{uses},

會偏愛基礎常用 lemma,低估:

  • 少用但深刻 theorem;
  • bridge theorem;
  • paradigm-changing result;
  • negative result;
  • contradiction discovery。

因此 utility 應是向量:

U(K)=(R,G,N,B,E,H)\mathbf U(K) = ( R, G, N, B, E, H )

例如:

  • reuse;
  • structural gain;
  • novelty;
  • bridge value;
  • error-reduction value;
  • human/scientific relevance。

27. Bridge Value

一個 theorem 可能只被直接使用一次,但把兩個原本分離的子圖連起:

G1G2.G_1 \leftrightarrow G_2.

定義 bridge value:

B(K)=ΔConnectivity(GK).B(K) = \Delta\operatorname{Connectivity}(G\mid K).

這種節點可能非常值得研究。

因為它不是增加更多局部 theorem,而是:

connect previously disconnected knowledge regions.\boxed{ \text{connect previously disconnected knowledge regions}. }

28. Compression Value

如果新 lemma:

[ L ]

讓大量 proof:

Π1,,Πn\Pi_1,\ldots,\Pi_n

縮短,則可定義:

CL=i(ΠioldΠinew).C_L = \sum_i \left( |\Pi_i^{old}| - |\Pi_i^{new}| \right).

高 compression value 的 theorem 可能代表:

系統發現了一個更好的抽象。

因此 proof compression 也可以成為 frontier scoring 的正向訊號。


29. Contradiction Priority

若研究圖出現:

[ C ]

同時有:

[ PROVES(C) ]

與:

[ REFUTES(C), ]

或 Proof Lattice 中 checker results 衝突,

則:

SF(C,resolve)S_F(C,\text{resolve})

應大幅提高。

因為 unresolved contradiction 可能污染大量 downstream nodes。

可以定義 impact:

IC=Descendants(C).I_C = |\operatorname{Descendants}(C)|.

priority:

SconflictIC.S_{\mathrm{conflict}} \propto I_C.

因此 root-level conflict 比 leaf-level conflict 優先。


30. Dependency-Critical Scheduling

若某 open node:

[ K ]

被大量未完成工作依賴:

degblocked+(K)0,\deg^+_{\mathrm{blocked}}(K)\gg0,

則即使它自身 novelty 不高,也值得優先。

定義:

BL(K)=#blocked downstream tasks.B_L(K) = \#\text{blocked downstream tasks}.

這就是:

bottleneck value.\boxed{ \text{bottleneck value}. }

研究排程因此不只是「最有趣問題優先」,還包括:

解哪個問題可以解鎖最多其他問題?


31. ScienceClaw 的 Pressure-Based Scoring

近期 agent-native science 系統已開始出現類似機制。

ScienceClaw + Infinite 允許 agents broadcast unsatisfied information needs,並由 ArtifactReactor 透過 pressure-based scoring 讓其他 agents 發現與滿足 open needs;其 mutation layer 也會處理 expanding artifact DAG 中的衝突與冗餘。

這與 Frontier Scheduling 的精神相近:

open needscoreagent allocation.\text{open need} \rightarrow \text{score} \rightarrow \text{agent allocation}.

本文的差異是將 scoring 進一步作用於 BKSE 的 proposition-level action space。


32. XScientist 的 Daemon Scheduling

XScientist 將 autonomous science 明確描述為 long-running、branching、failure-prone workflow,並包含 daemon scheduling、repair、quality gating 與可重播 exploration DAG。

這同樣說明:

long-running autonomous research requires scheduling as a first-class subsystem.\boxed{ \text{long-running autonomous research requires scheduling as a first-class subsystem}. }

ANRG/BKSE 可把這個 scheduler 的 decision unit 從「research job」進一步細化到:

epistemic frontier action.\text{epistemic frontier action}.

33. 一個最小 Frontier Scheduler

第一版不需要 RL。

可以直接:

for q in frontier:
    novelty      = estimate_novelty(q)
    unresolved   = estimate_unresolvedness(q)
    gain         = estimate_structural_gain(q)
    reuse        = estimate_reuse(q)
    verifiable   = estimate_verifiability(q)
    duplicate    = estimate_duplication(q)
    cost         = estimate_cost(q)

    score[q] =
        wN*novelty +
        wU*unresolved +
        wG*gain +
        wR*reuse +
        wV*verifiable -
        wD*duplicate -
        wC*cost

select portfolio(score, budget)

最重要的是:

all score components are logged.\boxed{ \text{all score components are logged}. }

因為之後才能校準。


34. MVP 實驗

以 Paper V 的 ANRG 為基礎。

Seed:

[ 100 ]

個已驗證 theorem。

生成:

[ 5000 ]

個 candidate frontier actions。

比較四種 scheduler:

Random

隨機選。

Novelty-Only

S=N.S=N.

Uncertainty-Only

S=U.S=U.

Multi-Objective

使用本文:

SF.S_F.

在相同 budget:

[ B ]

下比較:

  1. verified new structural nodes;
  2. duplicate rate;
  3. reusable lemma count;
  4. downstream proof success;
  5. contradiction resolution;
  6. open-question resolution;
  7. compute per useful node;
  8. human-rated relevance。

核心假說:

ΔICostmulti>ΔICostrandom\boxed{ \frac{\Delta \mathcal I}{Cost}_{\mathrm{multi}} > \frac{\Delta \mathcal I}{Cost}_{\mathrm{random}} }

且多目標 scheduler 優於單一 novelty / uncertainty 策略。


35. 第二階段:Self-Improving Scheduler

完成 baseline 後,記錄:

(qt,G^t,ct,Gtactual).(q_t,\hat G_t,c_t,G_t^{actual}).

訓練:

fθ(q,G)ESG^.f_\theta(q,G) \rightarrow \widehat{ESG}.

之後:

SFS_F

不再完全手工。

但 rule-based safety constraints 仍保留,例如:

  • unresolved root contradiction priority;
  • proof-status confusion prohibition;
  • branch budget cap;
  • human-review-required tags;
  • unknown \neq false。

所以:

learned scheduling+hard epistemic constraints.\boxed{ \text{learned scheduling} + \text{hard epistemic constraints}. }

36. 研究重要性的不可完全自動化

本文必須承認:

scientific importance\text{scientific importance}

不是純粹 graph metric。

有些問題重要,因為:

  • 人類社會需要;
  • 具倫理影響;
  • 解決實際疾病;
  • 具有歷史意義;
  • 改變整個學科視角。

這些不能全部由:

[ degree, reuse, novelty ]

推出。

因此 scheduler 可以有:

H(q)=human / community priority.H(q) = \text{human / community priority}.

最終:

SF(q)=Smachine(q)+wHH(q).S_F(q) = S_{\mathrm{machine}}(q) + w_HH(q).

Machine-first 不等於 machine-value-only。


37. 研究邊界

本文不主張:

  1. 存在唯一正確的 frontier score;
  2. uncertainty 可以直接代表信息增益;
  3. novelty 可以被完美估計;
  4. downstream reuse 等於學術重要性;
  5. graph connectivity 等於科學價值;
  6. scheduler 可以消除所有組合爆炸;
  7. dormant branch 永遠可以安全忽略;
  8. learned scheduler 不會形成偏見;
  9. 研究可以完全轉化為多臂 bandit 或單一 optimization problem;
  10. 人類不再需要決定研究方向。

本文只主張:

finite research budget requires explicit selection policy.\boxed{ \text{finite research budget requires explicit selection policy}. }

而在 AI 能大規模生成候選之後,這個 selection policy 會成為核心研究能力。


38. 與現有工作的關係

BFS-Prover 顯示,Lean theorem proving 中即使使用相對直接的 best-first tree search,只要 state expansion 的排序、資料過濾與 policy 訓練設計得當,也可以達到很強的 proof-search 表現。這是 frontier prioritization 在單一 proof tree 中的直接實例。

LeanProgress 則把 proof progress prediction 作為 search signal,顯示「估計某個中間狀態距離成功還有多遠」可以改善 theorem-proving search。

2026 年的 Self-Supervised Theorem Discovery in a Formal Axiomatic System 更接近本文核心:系統在 proof search 與 useful-theorem extraction 之間循環,建立會被後續 proof 重用的 theorem library,並發現數萬個形式 theorem。這說明 theorem utility 可以透過 downstream use 被部分觀察。

ScienceClaw + Infinite 透過 pressure-based scoring 讓 agents 回應 unsatisfied information needs,並對 artifact DAG 做衝突與冗餘處理。

XScientist 則把 long-running daemon scheduling、quality gating、repair 與 exploration DAG 作為 autonomous science infrastructure 的一部分。

這些工作共同顯示:當 AI 研究從一次性答案走向長期自主運行時,「下一步做什麼」已逐漸從隱含 heuristic 變成明確的系統元件。


39. 結論

Paper I 建立:

Expansion.\text{Expansion}.

Paper II 建立:

Identity.\text{Identity}.

Paper III 建立:

Falsification.\text{Falsification}.

Paper IV 建立:

Proof Trust.\text{Proof Trust}.

Paper V 建立:

Research Graph.\text{Research Graph}.

Paper VI 則加入:

Attention Allocation.\boxed{ \text{Attention Allocation}. }

因此 AI-native research runtime 現在可以寫成:

Gtgenerate frontierFtscoreqexecuteOtverifyGt+1.\boxed{ G_t \xrightarrow{\text{generate frontier}} F_t \xrightarrow{\text{score}} q^\ast \xrightarrow{\text{execute}} O_t \xrightarrow{\text{verify}} G_{t+1}. }

完整 LOOP:

GtFtSFAtVtGt+1.\boxed{ G_t \rightarrow F_t \rightarrow S_F \rightarrow A_t \rightarrow V_t \rightarrow G_{t+1}. }

真正的稀缺資源不再只是知識。

也不是候選問題。

而是:

verified attention.\boxed{ \text{verified attention}. }

也就是:

在有限的 token、算力、工具、人類審核與時間預算下,哪些節點值得獲得下一單位的嚴格研究注意力?

這可能成為 AI 原生數學與 AI 原生科學之間最重要的共同工程問題之一。

下一篇將作為 Series I 的第一階段收束篇:

AI-Native Knowledge Expansion Runtime\boxed{ \text{AI-Native Knowledge Expansion Runtime} }

把 Papers I–VI 統合為可實作的 end-to-end architecture:從 seed knowledge、variation generation、error neighborhood、Proof Lattice、research graph 到 frontier scheduler,形成完整的 BKSE Runtime MVP 與實驗路線。


參考文獻

Xin, R., Xi, C., Yang, J., et al. (2025). BFS-Prover: Scalable Best-First Tree Search for LLM-based Automatic Theorem Proving. arXiv:2502.03438.

Huang, S., Song, P., George, R. J., & Anandkumar, A. (2025). LeanProgress: Guiding Search for Neural Theorem Proving via Proof Progress Prediction. arXiv:2502.17925.

Ota, K., Osa, T., & Harada, T. (2026). Self-Supervised Theorem Discovery in a Formal Axiomatic System. arXiv:2606.28747.

Wang, F. Y., Marom, L., Pal, S., et al. (2026). Autonomous Agents Coordinating Distributed Discovery Through Emergent Artifact Exchange. arXiv:2603.14312.

Luo, J. (2026). XScientist: A Git-Like Research Protocol for Long-Running Autonomous Scientific Discovery. arXiv:2607.12301.

Xu, Z., Yu, X., Zhou, B., et al. (2026). Reliable Use of Lemmas via Eligibility Reasoning and Section-Aware Reinforcement Learning. arXiv:2602.00998.