靠著這人工智慧,再難的數學你都能解決!(上)

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靠著這人工智慧,再難的數學你都能解決!(上)


這個能為你解決數學的人工智慧神器,到底是如何被"發明"出來的?今天帶你一步步看它的發展!

再也不用挑燈夜戰了　讓 AI 人工智慧幫你解決數學難題

 算數學是很多人求學時的痛苦回憶，當抓破腦袋也解不出、想不出的時候該怎麼辦呢？現在只要拍照上傳，就能讓人工智慧算出解答，還附有解題步驟，這個「解題 AI」或許能成為同學們的一線生機啊！

把人工智慧運用在解數學上能有多神？如果以為只是跟計算機一樣的話就錯了，AI 不只讓你不用再拿紙筆算數，連高等數學都能自動寫出步驟跟答案！

GitHub 上名為 Roujack 的用戶上傳了一項名為「mathAI」的專案，介紹道：「一個拍照做題程序。輸入一張包含數學計算題的圖片，輸出識別出的數學計算式以及計算結果。」

簡單來說，只要把你想解開的數學公式拍照上傳，就算是手寫，AI都能辨識出來並算出解答，連解題步驟都附給你看。

▲ 拍下數學題目圖片並上傳給 mathAI 程式，AI人工智慧立馬幫你解題。（圖片來自 mathAI GitHub介紹欄）

開發者 Roujack 是來自中國的學霸，現在是研一在讀的他主要研究電腦視覺，他設計的這個程序使用 Python 開發而成，全部流程包括：圖像預處理、字符識別、數學公式識別、數學公式語意理解、結果輸出。

 

一起來見證：一個 AI 數學解題神器的誕生

 先來簡單介紹 mathAI 在各流程的原理：

1. 圖像預處理

 mathAI 使用 OpenCV 作為預處理工具，將原始圖片進行二值化將其變成灰度圖後，再使用高斯濾波平滑圖像，就能避免無關變量影響識別結果。最後對圖片中的字符進行輪廓識別、切割提取出來。圖片預處理，大致上就是先將原始材料（照片）變得清楚、使 AI 更容易讀取分析，從而去掉許多導致答案錯誤的可能。

2. 字符識別

材料準備好後就要拿起放大鏡好好檢視了，在字元識別上mathAI選擇的模型是卷積神經網路 LeNet5，因為不需要提取字元特徵值，而且在影像識別中甚至可以超越人類辨識的精準度；而訓練網路選用的是國際數學公式辨識比賽數據集（CROHME），它不僅有大量的字符集圖片，而且圖片型別與實際輸入非常相似。

訓練網路，目的是要讓AI能如同人類、在龐雜無章的資料中，自己能找出潛在的規則，而不需要人類一項一項親自設定。

3. 數學公式識別

公式的識別，主要是將前面已經識別好的獨立字元，組織成AI人工智慧能夠理解的數學公式，也就是我們想求解的純字元數學計算題。

訓練人工智慧辨識的過程，其實跟人腦辨識圖像的過程很像。第一層先處理基本的線條，然後慢慢組合出形狀，最後就能判讀出圖形（字符）代表的意義了。



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