高數解題神器：拍照上傳就出答案，這個中國學霸做的AI厲害了
銅靈 曉查 發自 凹非寺
量子位 出品 | 公眾號 QbitAI
一位叫Roger的中國學霸小哥的拍照做題程序mathAI一下子火了，這個AI，堪稱數學解題神器。
輸入一張包含手寫數學題的圖片，AI就能識別出輸入的數學公式，然后給出計算結果。
不僅加減乘除基本運算，就連高等數學中的微積分都不在話下。
就像下面這樣：
還在苦苦糾結高數作業如何求解？還在東奔西走的找學霸借作業？手握mathAI，不就是手握了新時代的解題利器么！
短短幾天時間，這個項目在微博就收獲了上百次轉發。看到畫風如此新奇，似乎還能開啟無限可能應用，網友們紛紛召喚自己的印象筆記小助手收藏，大呼：牛逼，以后教寶寶數學就是它了。
作者表示，這個項目已經是半開源狀態了，目前開源的部分可以識別計算加減乘除簡單運算。
如果想要識別更加復雜的表達式，可以參考數學公式識別的論文自己進行擴展。
具體來看看這個解題神器。
實現過程
全能型選手mathAI是怎么實現這個功能的？
作者在Github中介紹說，整個程序使用python實現，具體處理流程包括：圖像預處理→字符識別→數學公式識別→數學公式語義理解→結果輸出。
整個系統的處理流程如下：
圖片預處理主要以OpenCV作為主要工具，將圖片中的字符單獨切割出來，避免無關變量對字符識別的影響。
隨后，國際數學公式識別比賽數據集（CROHME）對通過卷積神經網絡進行訓練。
此外，還進行結構分析，對字符的空間關系進行判定。比如一個字符的上標和下標，含義自然不一樣。
在語義分析階段，就需要匯集上面得到的信息，判斷運算該如何進行了。節點屬性傳遞過程如下圖所示：
作者在用160道手寫測試題進行了測試：
結果表明，平均字符識別率達到了96.23%，且系統做題的平均正確率達到了79.38%。
上手實操
來，實際上手操作下。
作者給出兩種使用模式：網頁模式和接口模式。接口模式比較直觀，只需打開網頁上傳圖片即可自動給出解題結果。
下面以接口模式為例介紹一下mathAI的安裝使用方法。
首先需要安裝flask、虛擬環境、科學計算庫numpy、sympy等，它們都可以用pip安裝。
將項目的lib.zip文件解壓到系統目錄的venv文件夾下。（lib.zip可以回復lib獲取）
配置置好運行環境后，用PyCharm打開下載好的項目，在載入過程中，PyCharm會自動安裝好項目依賴的軟件庫。
使用命令行進入項目所在目錄，并啟動虛擬環境：
將FLASK_ENV環境變量設置為啟用開發模式：
然后使用指令運行flask網站框架:
打開瀏覽器，在地址中輸入127.0.0.1:5000，即可打開項目網頁。在網頁中輸入一張包含數學公式的圖片，就好返回運算結果。
目前GitHub項目頁上的代碼只支持加減乘除這樣的簡單運算。
中國少年
做出這個自動求解系統的，還是一位中國少年。
這位GitHub ID為Roger，本名羅文杰，是中山大學數據科學與計算機學院的研一在讀碩士生，主要攻讀計算機視覺方向。
不僅這個解題神器，在小哥哥的GitHub主頁上還能看到其此前參與的很多有趣研究。
比如這個基于帖子的校園互助交友平臺LiBond。用戶可以在里面發布任務，然后使用虛擬幣荔枝進行交易。
羅同學的設想是，有空閑時間的同學可以在此平臺上幫助他人，然后結交好朋友，荔枝幣還能用來兌換喜歡的物品。
再比如，一個基于C++的無禁手五子棋AI，可以通過openGL實現圖形界面。
在這個項目中，羅同學使用了最經典的極大極小博弈樹、alpha-beta剪枝、置換表等算法，還附上了核心代碼。
確認過眼神，是學霸無疑了。
傳送門
最后，附上神器的Github地址：
https://github.com/Roujack/mathAI
里面還附有Demo使用的word、ppt和視頻教程~
- 微軟公布19財年財報：凈利潤增長22%，云計算首超個人計算業務2019-07-19
- 騰訊云推出物聯網邊緣計算平臺，具備五大特點，想攻克物聯網落地難題2019-08-28
- DeepMind醫療業務幾經動蕩，現在團隊并入Google2019-09-20
- 首例基因編輯干細胞治療艾滋病：北大鄧宏魁參與，達最佳治療效果2019-09-14
相關閱讀
