论文

Compass:通过专家引导的LLM智能体整合全球海洋铅数据

Compass: Navigating Global Marine Lead Data Integration through Expert-Guided LLM Agent

应用与实践科学研究

摘要

海洋铅(Pb)及其同位素是研究海洋环流与人为污染的关键示踪剂,但原位观测仍然昂贵且稀疏。尽管存在海量历史记录,它们却埋藏于学术论文的非结构化内容之中,形成无法被综合分析触及的“数据孤岛”。人工提取无法规模化,而通用大语言模型(LLM)缺乏所需的领域知识,容易产生幻觉与科学上无效的输出。为解决这一问题,我们提出一种专家引导的适配方法,使LLM无需微调即可执行严格的科学数据提取。我们通过Compass将该方法落地:这是一个由与海洋科学家共同设计的知识树(Knowledge Tree)增强的LLM智能体框架,它将复杂任务分解为可验证的步骤,引导智能体推理以确保科学有效性。将Compass部署于超过23万篇相关开放获取论文的语料,我们成功提取出3,751条此前未被收录的Pb记录。这项工作建立了迄今最大的海洋Pb整合数据库。除标准指标外,Compass通过多层验证展现出卓越的可靠性,经专家人工核验确认达到92%的准确率。新整合的数据扩展了东海与南大洋等此前采样不足区域的覆盖,为未来的科学发现提供了更丰富的数据基础。我们发布了交互式可视化平台以促进开放科学访问。我们的工作表明,专家引导的智能体能有效弥合通用LLM与高风险科学领域之间的鸿沟,实现地球科学中可规模化的数据发现。

Compass:通过专家引导的LLM智能体整合全球海洋铅数据:论文配图
图 1. 用于海洋 Pb 数据集成的 Compass 框架概述。显示现场海洋观测和输入 COMPASS 代理的专家知识的工作流程图。下面,三个连续的阶段——收集、提取和聚合——将学术论文处理成综合海洋铅数据,可视化为具有分散数据点的世界地图。