Physics is a field of science that has traditionally used the scientific method to answer questions about why natural phenomena occur and to make testable models that explain the phenomena. Discovering equations, laws and principles that are invariant, robust and causal explanations of the world has been fundamental in physical sciences throughout the centuries. Discoveries emerge from observing the world and, when possible, performing interventional studies in the system under study. With the advent of big data and the use of data-driven methods, causal and equation discovery fields have grown and made progress in computer science, physics, statistics, philosophy, and many applied fields. All these domains are intertwined and can be used to discover causal relations, physical laws, and equations from observational data. This paper reviews the concepts, methods, and relevant works on causal and equation discovery in the broad field of Physics and outlines the most important challenges and promising future lines of research. We also provide a taxonomy for observational causal and equation discovery, point out connections, and showcase a complete set of case studies in Earth and climate sciences, fluid dynamics and mechanics, and the neurosciences. This review demonstrates that discovering fundamental laws and causal relations by observing natural phenomena is being revolutionised with the efficient exploitation of observational data, modern machine learning algorithms and the interaction with domain knowledge. Exciting times are ahead with many challenges and opportunities to improve our understanding of complex systems.


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分类学是分类的实践和科学。Wikipedia类别说明了一种分类法,可以通过自动方式提取Wikipedia类别的完整分类法。截至2009年,已经证明,可以使用人工构建的分类法(例如像WordNet这样的计算词典的分类法)来改进和重组Wikipedia类别分类法。 从广义上讲,分类法还适用于除父子层次结构以外的关系方案,例如网络结构。然后分类法可能包括有多父母的单身孩子,例如,“汽车”可能与父母双方一起出现“车辆”和“钢结构”;但是对某些人而言,这仅意味着“汽车”是几种不同分类法的一部分。分类法也可能只是将事物组织成组,或者是按字母顺序排列的列表;但是在这里,术语词汇更合适。在知识管理中的当前用法中,分类法被认为比本体论窄,因为本体论应用了各种各样的关系类型。 在数学上,分层分类法是给定对象集的分类树结构。该结构的顶部是适用于所有对象的单个分类,即根节点。此根下的节点是更具体的分类,适用于总分类对象集的子集。推理的进展从一般到更具体。

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