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AutoPDE:经显式表示的求解器策略实现可靠的智能体PDE求解

AutoPDE: Reliable Agentic PDE Solving via Explicitly Represented Solver Strategies

智能体系统Agent 规划Agent Skills

摘要

偏微分方程 (PDE) 数值求解器是科学和工程领域的核心计算工具。构建可靠的 PDE 求解器不仅需要可执行代码,还需要数值求解器策略,即一组与 PDE 结构相匹配的有关离散化、稳定性、求解器配置和分辨率控制的决策。最近基于 LLM 的编码代理已经开始通过生成和调试求解器实现来减轻编程负担。然而,它们通常直接从偏微分方程问题转移到求解器代码,将求解器策略隐含在实现细节中。因此,来自失败解决方案的反馈将被路由回代码编辑而不是底层策略,因此在生成代码之前仍然很难检查数字决策,并且在失败时很难使用数字证据进行修改。为了解决这个限制,我们提出了 AutoPDE,一种代码代理,它在整个求解过程中将求解器策略维护为一个明确表示的对象:一个独立的、可检查的对象,在编写任何代码之前构建,并且可以在求解失败时使用数值证据进行修改。 AutoPDE 分三个阶段构建和维护该对象,所有阶段均取自可重用 PDE 求解技能库: PDE 分析识别方程类型和代数结构;数值方法选择选择与分析结果相匹配的数值方法,并相应地致力于离散化、稳定性和线性求解器;自适应调整运行低成本试点解决方案,以在规定的精度和运行时间预算下校准分辨率和容差。我们在 PDE Agent Bench 上评估 AutoPDE,实验结果表明 AutoPDE 的通过率达到 54.5%$,比最强基线提高了 14.2% 个百分点。

AutoPDE:经显式表示的求解器策略实现可靠的智能体PDE求解:论文配图
图 1:构建 PDE 求解器的三种方法。 (a) 传统的数值实践:人类专家应用数值分析知识来导出明确的求解器策略(离散化、稳定化、求解器配置),实施它,并在失败时修改策略而不仅仅是代码。 (b) LLM代码/PDE代理:通用代码代理直接根据PDE规范编写solver.py;求解器策略仍然隐含在生成的代码中,因此当求解失败时,代理只能修补代码,而不能修补底层的数值决策。 (c) AutoPDE(我们的):AutoPDE 首先运行显式 PDE 分析和数值方法选择阶段,将求解器策略与solver.py 一起维护为一流对象,并在失败时使用数值证据修改策略,恢复 (a) 式反馈循环,同时保持整个过程自动化。