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_風聞

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，然後給出計算結果。

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麼！

短短几天時間，這個項目在微博就收穫了上百次轉發。看到畫風如此新奇，似乎還能開啓無限可能應用，網友們紛紛召喚自己的印象筆記小助手收藏，大呼：牛逼，以後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。

如果想要識別更加複雜的表達式，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是怎麼實現這個功能的？

作者在Github中介紹説，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。

隨後，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，對字符的空間關係進行判定。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，就需要彙集上面得到的信息，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。

pip install flaskpip install virtualenv

將項目的lib.zip文件解壓到系統目錄的venv文件夾下。（lib.zip可以回覆lib獲取）

配置置好運行環境後，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，並啓動虛擬環境：

. venv/bin/activate

將FLASK_ENV環境變量設置為啓用開發模式：

export FLASK_ENV=development

然後使用指令運行flask網站框架:

export FLASK_APP=welcome.pyflask run

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，本名羅文傑，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。

比如這個基於帖子的校園互助交友平台LiBond。用户可以在裏面發佈任務，然後使用虛擬幣荔枝進行交易。

羅同學的設想是，有空閒時間的同學可以在此平台上幫助他人，然後結交好朋友，荔枝幣還能用來兑換喜歡的物品。

​再比如，一個基於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。