论文

像科学家一样思考:面向方程发现的物理引导LLM智能体

Think like a Scientist: Physics-guided LLM Agent for Equation Discovery

智能体系统Agent 工具调用

摘要

通过符号化、可解释的公式解释观察到的现象是科学的一项根本目标。近来,大型语言模型(LLM)凭借广泛的领域知识和较强的推理能力,已成为符号方程发现的有望工具。然而,大多数现有基于LLM的系统试图直接从数据猜方程,而不建模科学家常遵循的多步推理过程:先推断对称性等物理性质,再将其作为先验来约束候选方程空间。我们提出KeplerAgent,一个显式遵循这一科学推理过程的Agentic框架。该智能体协调基于物理的工具以提取中间结构,并用这些结果配置符号回归引擎(如PySINDy和PySR),包括其函数库与结构约束。在一系列物理方程基准上,KeplerAgent的符号准确率显著高于LLM基线与传统基线,且对噪声数据更稳健。

像科学家一样思考:面向方程发现的物理引导LLM智能体
图2:我们 KeplerAgent 框架的总体设计。LLM 的输入包含一个解释任务设置的系统提示词、一份工具规范列表、包含数据集信息的用户查询,以及一个工作区摘要和记录先前步骤的经验日志。智能体对已有发现进行推理,并迭代地决定后续的工具调用,直到获得令人满意的方程发现结果。