Los investigadores del Instituto de Tecnología de Rochester han desarrollado MathDeck, una interfaz de búsqueda en línea que permite a cualquiera crear fácilmente, Edite y busque fórmulas matemáticas sofisticadas en la computadora.

Creado por un equipo interdisciplinario de más de una docena de profesores y estudiantes, MathDeck tiene como objetivo hacer que la notación matemática sea interactiva y fácilmente compartible, más que un obstáculo para el estudio y la exploración matemática. La interfaz de búsqueda basada en matemáticas es gratuita para el público y está disponible para su uso en mathdeck.cs.rit.edu.

Los investigadores dijeron que el proyecto surge de un creciente interés público en poder realizar búsquedas en la web con palabras clave y fórmulas matemáticas. Sin embargo, para mucha gente, Puede ser difícil expresar con precisión matemáticas sofisticadas sin una comprensión del lenguaje de marcado científico LaTeX.

Con MathDeck, los usuarios ahora pueden ingresar y editar fórmulas de múltiples maneras, incluida la escritura a mano, cargando una imagen de fórmula de composición tipográfica y entrada de texto usando LaTeX. Utilizando técnicas de procesamiento de imágenes y aprendizaje automático, la interfaz es capaz de reconocer imágenes de fórmulas y símbolos dibujados a mano.

"Con una herramienta así en la mano, Será mucho más fácil para expertos y no expertos ingresar fórmulas y símbolos complicados con precisión y hacer que los motores de búsqueda encuentren respuestas matemáticamente relevantes de manera rápida y efectiva. "dijo Anurag Agarwal, profesor asociado de la Facultad de Ciencias Matemáticas de RIT. "También puede ayudar a personas de diferentes disciplinas a colaborar, compartir sus hallazgos y realizar búsquedas de manera más productiva ".

MathDeck es una pieza de un proyecto más grande llamado MathSeer, que es apoyado por casi $ 1, 000, 000 en fondos de la National Science Foundation y la Alfred P. Sloan Foundation. MathSeer está dirigido por Richard Zanibbi, profesor de informática en RIT, Agarwal, El profesor C. Lee Giles de la Universidad Penn State y la Universidad de Maryland, Profesor de College Park Douglas W. Oard.

"El objetivo de MathSeer es producir nuevas tecnologías para proporcionar 'búsqueda matemática para las masas, '"dijo Zanibbi, quien también es director del Laboratorio de Reconocimiento de Patrones y Documentos de RIT en el Golisano College of Computing and Information Sciences. "Esto implica la creación de nuevas interfaces de búsqueda, Algoritmos de IA para entrada de imágenes y escritura a mano, y tecnologías de motores de búsqueda que soportan mejor las fórmulas en las consultas ".

Para crear una interfaz útil para MathDeck, el equipo tenía que comprender mejor el comportamiento de búsqueda de los usuarios, incluyendo cómo los usuarios expresan su consulta y qué tipos de documentos están buscando. También notaron que en matemáticas, Las expresiones y los símbolos suelen tener múltiples significados y contextos.

"Para abordar estas complejidades, utilizamos nuestro conocimiento y experiencia en matemáticas para hacer que el sistema sea 'consciente' de los matices matemáticos, para que pueda interpretar y representar la conexión matemática entre los diversos objetos en fórmulas con alta precisión, lo que resulta en una búsqueda eficaz, "Dijo Agarwal.

La interfaz también ayudará a los usuarios a ahorrar tiempo, porque pueden guardar sus sesiones y fórmulas favoritas. Los usuarios pueden manipular y guardar fórmulas como chips, para que no tengan que volver a ingresar la fórmula.

"Introducir fórmulas matemáticas es un gran desafío desde la perspectiva del usuario, como las matemáticas se expresan típicamente en un espacio bidimensional, mientras que escribir solo produce una secuencia de caracteres, "dijo Gavin Nishizawa, un estudiante de maestría en informática de Aiea, Hawai, quién fue el desarrollador principal del proyecto.

MathDeck incluye una función de autocompletar para fórmulas y palabras clave. Si los usuarios buscan un símbolo o una fórmula populares, probablemente encontrarán una tarjeta de entidad. La tarjeta muestra la fórmula, el nombre de su concepto asociado y una breve descripción.

"En la búsqueda de fórmulas, hay desafíos específicos de matemáticas, incluyendo fórmulas 'equivalentes' con diferentes nombres de variables o términos en otro orden, "dijo Nishizawa, que también completó un título en ingeniería de software en RIT en 2018. "Para el autocompletado de fórmulas, MathDeck busca tarjetas de entidad reconociendo la estructura de una fórmula, pasar la representación de su estructura a una red neuronal, y luego producir un vector de incrustación que se compara con fórmulas en las tarjetas de entidad ".

Cuando llega el momento de enviar una consulta, los usuarios pueden seleccionar entre 11 motores de búsqueda, incluidos los motores de búsqueda estándar, como Google, y sistemas más centrados en las matemáticas, incluyendo Wolfram Alpha y Math Stack Exchange.

En el futuro, Zanibbi dijo que el equipo planea extender MathDeck. Están creando técnicas para hacer búsquedas en fórmulas en grandes colecciones de PDF y trabajando para mejorar la búsqueda de fórmulas y texto. así como mejorar el reconocimiento de fórmulas en escritura e imágenes.

Zanibbi, Agarwal, Doctorado en informática y ciencias de la información Oard y RIT. estudiante Behrooz Mansouri también está ejecutando ARQMath, una tarea internacional para comparar y mejorar las tecnologías de búsqueda con conocimiento de las matemáticas.

"Hay mucha complejidad en torno a las matemáticas, por lo que hacer que el uso de las matemáticas sea más intuitivo puede ayudar a abordar muchos problemas en matemáticas y ciencias, ", dijo Nishizawa." La investigación en esta área puede tener un impacto positivo significativo en cosas como la alfabetización matemática, comprender las ideas matemáticas y mejorar la calidad de vida de las personas ".