论文

用基于LLM的定性与定量评估发现常微分方程

Discovering Ordinary Differential Equations with LLM-Based Qualitative and Quantitative Evaluation

应用与实践科学研究

摘要

从观测数据发现控制微分方程是科学机器学习的基础挑战。既有符号回归方法主要依赖定量指标;但现实世界的微分方程建模还需要纳入领域知识以确保物理合理性。为弥合差距,我们提出DoLQ:一种用基于LLM的定性与定量评估发现常微分方程的方法。DoLQ采用多智能体架构:采样智能体提出动力系统候选,参数优化器精化方程以提升精度,科学家智能体利用LLM进行定性与定量评估并综合结果以迭代引导搜索。多维常微分方程基准上的实验证明DoLQ相较既有方法取得优越性能:不仅达到更高成功率,还更准确地恢复真值方程的正确符号项。代码见GitHub。

用基于LLM的定性与定量评估发现常微分方程:论文配图
图 1:类似的 MSE 并不意味着正确的发现:即使 MSE 较低,确定的方程也可能与真实方程不同,这表明仅定量指标是不够的,因此有必要进行定性评估。