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LLM-Based Scientific Equation Discovery via Physics-Informed Token-Regularized Policy Optimization

यह शोध पत्र PiT-PO को प्रस्तुत करता है, जो एक सुदृढीकरण शिक्षण (reinforcement learning) ढांचा है जो पदानुक्रमित भौतिक वैधता और टोकन-स्तरीय संरचनात्मक मितव्ययिता को लागू करके लार्ज लैंग्वेज मॉडल्स को प्रतीकात्मक प्रतिगमन (symbolic regression) के लिए अनुकूलन योग्य जनरेटर में परिवर्तित करता है, जिससे अत्याधुनिक समीकरण खोज प्राप्त होती है और छोटे पैमाने के मॉडल्स को बंद-स्रोत दिग्गजों से बेहतर प्रदर्शन करने में सक्षम बनाया जाता है।

मूल लेखक: Boxiao Wang, Kai Li, Tianyi Liu, Chen Li, Junzhe Wang, Yifan Zhang, Jian Cheng

प्रकाशित 2026-08-12
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मूल लेखक: Boxiao Wang, Kai Li, Tianyi Liu, Chen Li, Junzhe Wang, Yifan Zhang, Jian Cheng

मूल पेपर CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) के तहत लाइसेंस किया गया है। नीचे दिए गए पेपर की यह व्याख्या AI से तैयार की गई है। इसे लेखकों ने न तो लिखा है, न इसका समर्थन किया है। तकनीकी सटीकता के लिए मूल पेपर देखें। पूरा डिस्क्लेमर पढ़ें

कल्पना कीजिए कि आप एक जासूस हैं जो एक रहस्य को सुलझाने की कोशिश कर रहे हैं, लेकिन उंगलियों के निशान या पैरों के निशान खोजने के बजाय, आप उस गुप्त गणितीय नुस्खे (recipe) का पीछा कर रहे हैं जो दुनिया के काम करने के तरीके को नियंत्रित करता है। इस क्षेत्र को सिंबॉलिक रिग्रेशन (Symbolic Regression) कहा जाता है। जबकि आज के अधिकांश कंप्यूटर प्रोग्राम 'ब्लैक बॉक्स' की तरह हैं जो बिना यह बताए कि क्यों, केवल एक उत्तर का अनुमान लगाते हैं, सिंबॉलिक रिग्रेशन वास्तव में उस समीकरण को खोजने की कोशिश करता है—प्रकृति के उस "नियम" को—जो डेटा के ढेर के भीतर छिपा हुआ है। इसे एक गाना सुनने और फिर शून्य से उसकी शीट म्यूजिक लिखने की कोशिश करने जैसा समझें, न कि केवल उसके साथ गुनगुनाने जैसा।

लंबे समय तक, वैज्ञानिकों ने इन नुस्खों को खोजने के लिए पुराने तरीकों का उपयोग किया, लेकिन वे धीमे थे और अक्सर संभावित गणितीय सूत्रों के विशाल जंगल में खो जाते थे। हाल ही में, एक प्रकार का "सुपर-ब्रेन" जिसे लार्ज लैंग्वेज मॉडल (LLM) कहा जाता है, खेल में आया है। ये उसी प्रकार के AI हैं जो कहानियाँ लिख सकते हैं या आपसे चैट कर सकते हैं, लेकिन उन्होंने लाखों विज्ञान की पाठ्यपुस्तकें भी पढ़ी हैं। इस कारण से, वे इस बात का अनुमान लगाने में अविश्वसनीय रूप से कुशल हैं कि एक वैज्ञानिक समीकरण कैसा हो सकता है। हालाँकि, एक समस्या है: ये AI मॉडल आमतौर पर उस छात्र की तरह होते हैं जिसने पाठ्यपुस्तक तो रट ली है लेकिन कभी परीक्षा नहीं दी। वे एक ऐसा फॉर्मूला थूक सकते हैं जो सही दिखता है और आंकड़ों में पूरी तरह फिट बैठता है, लेकिन वह भौतिकी के नियमों को तोड़ सकता है या अनावश्यक रूप से जटिल हो सकता है, जैसे कि एक ऐसी रेसिपी जिसमें शेफ ने बस मन किया इसलिए एक कप नमक डाल दिया हो।

यहीं पर एक नया अध्ययन आता है। शोधकर्ताओं ने, जिनका नेतृत्व बियाओक्सियाओ वांग और काई ली ने किया, इस "रटने वाले" (memorizer) की समस्या को ठीक करने का लक्ष्य रखा। उन्होंने PiT-PO (फिजिक्स-इन्फॉर्म्ड टोकन-रेगुलराइज्ड पॉलिसी ऑप्टिमाइजेशन) नामक एक प्रणाली बनाई। AI से केवल एक अनुमान लगाने के लिए कहने और बेहतर की उम्मीद करने के बजाय, PiT-PO उस AI को एक ऐसे छात्र में बदल देता है जो वास्तविक समय में अपनी गलतियों से सीखता है। यह एक सख्त लेकिन प्रतिभाशाली भौतिकी शिक्षक के बगल में खड़े होने जैसा है, जो AI के कान में फुसफुसा रहा है, "नहीं, वह शब्द भौतिक रूप से तर्कसंगत नहीं है," या "तुम बहुत अधिक सामग्रियों का उपयोग कर रहे हो; इसे सरल बनाओ!"

टीम ने एक चतुर फीडबैक लूप बनाया। जब AI एक संभावित समीकरण बनाता है, तो PiT-PO इसकी दो सख्त नियमों के विरुद्ध जाँच करता है। पहला, यह भौतिक वैधता (Physical Validity) की जाँच करता है: क्या यह समीकरण भौतिकी के नियमों का पालन करता है? उदाहरण के लिए, यदि समीकरण यह भविष्यवाणी करता है कि तरल पदार्थ बिना किसी ऊर्जा के ऊपर की ओर बहता है, तो सिस्टम उस पर जुर्माना लगा देता है। दूसरा, यह अनावश्यकता (Redundancy) की जाँच करता है: क्या समीकरण अनावश्यक हिस्सों से फूला हुआ है? शोधकर्ताओं ने "सपोर्ट एक्सक्लूजन थ्योरम" नामक एक गणितीय ट्रिक का उपयोग किया ताकि उन शब्दों का पता लगाया जा सके जो केवल शोर (noise) हैं और AI को उन्हें शामिल करने के लिए दंडित किया जा सके।

परिणाम प्रभावशाली हैं। अपने परीक्षणों में, PiT-PO ने न केवल डेटा के अनुकूल समीकरण खोजे; बल्कि इसने सही अंतर्निहित नियमों को भी खोजा, भले ही डेटा अव्यवस्थित (messy) था। एक विशिष्ट परीक्षण में, जिसमें पहाड़ियों के ऊपर हवा के अराजक प्रवाह (जिसे "फ्लो ओवर पीरियडिक हिल्स" के रूप में जाना जाता है) शामिल था, AI ने टर्बुलेंस (विक्षोभ) को मॉडल करने का एक नया तरीका खोजा जो पारंपरिक तरीकों की तुलना में वास्तविकता के बहुत करीब था। सबसे रोमांचक बात यह है कि यह प्रणाली इतनी अच्छी तरह से काम करती है कि एक छोटा, ओपन-सोर्स AI मॉडल (जो एक मानक कंप्यूटर पर चल सकता है) भी विशाल, महंगे "क्लोज्ड-सोर्स" दिग्गजों को पछाड़ देने में सक्षम रहा।

AI को उसकी अपनी खोज प्रक्रिया से सीखने के लिए सिखाकर और भौतिकी के नियमों को सख्ती से लागू करके, PiT-PO एक स्थिर अनुमान लगाने वाली मशीन को एक अनुकूलन योग्य वैज्ञानिक खोजकर्ता में बदल देता है। यह सुझाव देता है कि हमें ब्रह्मांड के रहस्यों को अनलॉक करने के लिए सुपर-कंप्यूटरों का इंतजार करने की आवश्यकता नहीं है; सही प्रशिक्षण के साथ, छोटे, अधिक सुलभ AI उपकरण हमें उन मौलिक समीकरणों को उजागर करने में मदद कर सकते हैं जो फ्लूइड डायनेमिक्स से लेकर जैविक विकास तक सब कुछ संचालित करते हैं।

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