罗彻斯特理工学院的研究人员开发了MathDeck,这是一个在线搜索界面,任何人都可以在计算机上轻松创建,编辑和查找复杂的数学公式。MathDeck由十多名教师和学生组成的跨学科团队创建,旨在使数学符号交互性强并且易于共享,而不是阻碍数学学习和探索。面向数学的搜索界面对公众免费,可在mathdeck.cs.rit.edu上使用。

研究人员说,该项目源于人们日益增长的对使用数学关键字和公式进行网络搜索的兴趣。但是,对于许多人来说,如果不了解科学标记语言LaTeX,可能很难准确地表达复杂的数学。

使用MathDeck,用户现在可以以多种方式输入和编辑公式,包括手写,上传排版公式图像和使用LaTeX输入的文本。使用图像处理和机器学习技术,该界面能够识别配方图像和手绘符号。

RIT学院副教授Anurag Agarwal说:“有了这样的工具,专家和非专家都将更容易准确地输入复杂的公式和符号,并使搜索引擎快速有效地找到数学上相关的答案。”数学科学。“它还可以帮助来自不同学科的人们进行协作,共享他们的发现并更有效地进行搜索。”

MathDeck是一个名为MathSeer的较大项目的一部分,该项目得到了国家科学基金会和阿尔弗雷德·P·斯隆基金会的近100万美元的资助。MathSeer由RIT,Agarwal RIT计算机科学教授Richard Zanibbi领导,宾夕法尼亚州立大学C. Lee Giles教授和马里兰大学大学学院的Douglas W. Oard教授领导。

戈尼萨诺计算与信息科学学院RIT的文档和模式识别实验室主任Zanibbi说:“ MathSeer的目标是开发新技术来为大众提供数学搜索。” “这涉及创建新的搜索界面,用于手写和图像输入的AI算法以及更好地支持查询公式的搜索引擎技术。”

为了为MathDeck创建有用的界面,团队必须更好地了解用户的搜索行为,包括用户如何表达查询以及他们要查找的文档类型。他们还指出,在数学中,表达和符号通常具有多种含义和上下文。

“为解决这些复杂性,我们利用我们在数学上的知识和专长使系统'意识到'了数学上的细微差别,以便它可以高精度地解释和表示公式中各个对象之间的数学系,从而产生有效的结果。搜索”,阿加瓦尔说。

该界面还可以帮助用户节省时间,因为他们可以保存自己的会话和喜欢的公式。用户可以将公式作为芯片操作并将其保存,因此不必重新输入公式。

“从用户的角度来看,输入数学公式是一个巨大的挑战,因为数学通常在二维空间中表达,而键入仅会产生一个字符序列,”来自夏威夷艾雅亚的计算机科学硕士生加文·西泽(Gavin Nishizawa)说,是该项目的首席开发人员。

MathDeck包括用于公式和关键字的自动完成功能。如果用户正在搜索流行的符号或公式,他们很可能会找到实体卡。该卡显示公式,其相关概念的名称和简要说明。

Nishizawa说:“在公式搜索中,存在特定于数学的挑战,其中包括具有不同变量名称或术语以另一顺序排列的'等价'公式,” Nishizawa说道,他还在2018年完成了RIT的软件工程学位。“对于公式自动完成,MathDeck搜索实体通过识别公式的结构,将其结构表示传递到神经网络中,然后生成嵌入向量,将其与实体卡片中的公式进行比较,从而获得卡片。”

提交查询时,用户可以从11个搜索引擎中进行选择,包括标准搜索引擎(例如Google)和更多以数学为中心的系统,包括Wolfram Alpha和Math Stack Exchange。

Zanibbi表示,在未来,该团队计划扩展MathDeck。他们正在创造使公式在大型PDF集合中可搜索的技术,并致力于改善公式和文本搜索,以及改善手写和图像中的公式识别能力。

Zanibbi,Agarwal,Oard和RIT计算与信息科学博士学位。学生Behrooz Mansouri也正在运行ARQMath,这是一项国际性的任务,旨在基准化和改进数学感知的搜索技术。

西泽说:“数学周围有很多复杂性,因此使数学的使用更加直观可以帮助解决数学和科学中的许多问题。” “这一领域的研究可以对诸如数学素养,理解数学思想和改善人们的生活质量产生重大的积极影响。”