There has been unprecedented interest in developing agents that expand the boundary of scientific discovery, primarily by optimizing quantitative objective functions specified by scientists. However, for grand challenges in science , these objectives are only imperfect proxies. We argue that automating objective function design is a central, yet unmet requirement for scientific discovery agents. In this work, we introduce the Scientific Autonomous Goal-evolving Agent (SAGA) to amend this challenge. SAGA employs a bi-level architecture in which an outer loop of LLM agents analyzes optimization outcomes, proposes new objectives, and converts them into computable scoring functions, while an inner loop performs solution optimization under the current objectives. This bi-level design enables systematic exploration of the space of objectives and their trade-offs, rather than treating them as fixed inputs. We demonstrate the framework through a broad spectrum of applications, including antibiotic design, inorganic materials design, functional DNA sequence design, and chemical process design, showing that automating objective formulation can substantially improve the effectiveness of scientific discovery agents.


翻译:当前,开发能够拓展科学发现边界的智能代理已受到前所未有的关注,其主要途径是优化科学家指定的定量目标函数。然而,针对科学领域的重大挑战,这些目标函数往往只是不完美的代理指标。我们认为,自动化目标函数设计是科学发现代理的一个核心但尚未满足的需求。本研究引入科学自主目标演化代理(SAGA)以应对这一挑战。SAGA采用双层架构:外层由LLM代理构成,负责分析优化结果、提出新目标并将其转化为可计算的评分函数;内层则在当前目标下执行解决方案的优化。这种双层设计能够系统性地探索目标空间及其权衡关系,而非将其视为固定输入。我们通过一系列广泛的应用案例验证该框架,包括抗生素设计、无机材料设计、功能性DNA序列设计以及化工过程设计,结果表明自动化目标制定能显著提升科学发现代理的效能。

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