人工智能驱动的物理学研究——以开普勒行星运动椭圆定律为例  

AI-DRIVEN PHYSICS RESEARCH:A TEACHING CASE ON KEPLER’S ELLIPTICAL LAW OF PLANETARY MOTION

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作  者:高健 李宛豫 张陆峰 颜子翔 肖井华[1] GAO Jian;LI Wanyu;ZHANG Lufeng;YAN Zixiang;Xiao Jinghua(School of Science,Beijing University of Posts and Telecommunications,Beijing 100876)

机构地区:[1]北京邮电大学理学院,北京100876

出  处:《物理与工程》2024年第5期198-203,共6页Physics and Engineering

基  金:北京邮电大学教改项目(课题编号2023YB27,2024WLJY01);北京邮电大学教师基本科研业务费(500423311);北京市高等教育学会2023年立项面上课题(课题编号MS2023153);北京市高等教育本科教学改革项目《“物理实验+X”创新实践人才培养机制探索》。

摘  要:人工智能驱动的科学研究在物理、化学、生物等各个领域取得了显著进展。将人工智能工具融入到大学物理教学中,培养学生熟悉其原理和方法,是当前教学改革的前沿课题。本文以开普勒行星椭圆运动定律为例,展示了符号回归这一人工智能工具在发现物理学规律中的作用,引导学生从数据出发,结合人工智能工具和物理图像,重新得到开普勒行星运动椭圆定律。本文的例子有效说明了人工智能工具在科学探索中的积极作用,以及使用人工智能工具时物理思考的重要性,为将人工智能驱动的物理学研究融入物理教学提供了有益的教学案例。AI-driven scientific research has made significant advancements in various fields such as physics,chemistry,and biology.Integrating AI tools into college physics education to cultivate studentsfamiliarity with their principles and methods is a cutting-edge topic in current educational reform.This paper takes Kepler's law of elliptical planetary motion as an example to demonstrate the role and limitations of symbolic regression in discovering physical laws.It guides students to start from data,combine artificial intelligence tools with physical imagery,and re-derive Kepler's laws of planetary elliptical motion.This paper demonstrates the positive role of artificial intelligence tools in scientific exploration and emphasizes the importance of physical reasoning when using AI tools.It provides valuable teaching examples for integrating AI-driven physics research into physics education.

关 键 词:人工智能 开普勒定律 符号回归 

分 类 号:G642[文化科学—高等教育学] O4-4[文化科学—教育学] TP18[理学—物理]

 

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