Los investigadores del Instituto de Tecnología de Rochester han desarrollado MathDeck, una interfaz de búsqueda en línea que permite a cualquier persona crear, editar y buscar 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, en lugar de 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 muchas personas, 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 formas, incluida la escritura a mano, la carga de una imagen de fórmula compuesta e ingreso 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 de este tipo en la mano, será mucho más fácil para los 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 Escuela de RIT Ciencias Matemáticas. "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 cuenta con 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 de Penn State y el profesor Douglas W. Oard de la Universidad de Maryland, College Park.
"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 inteligencia artificial para la 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 tuvo que comprender mejor el comportamiento de búsqueda del usuario, incluida la forma en que los usuarios expresan su consulta y qué tipos de documentos están buscando. También señalaron que en matemáticas, las expresiones y los símbolos a menudo tienen 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, de modo que pueda interpretar y representar la conexión matemática entre los diversos objetos en fórmulas con alta precisión, lo que resulta en buscar ", dijo Agarwal.
La interfaz también ayudará a los usuarios a ahorrar tiempo, ya que pueden guardar sus sesiones y fórmulas favoritas. Los usuarios pueden manipular y guardar fórmulas como chips, por lo que no tienen que volver a ingresar la fórmula.
"Ingresar fórmulas matemáticas es un gran desafío desde la perspectiva del usuario, ya que las matemáticas se expresan típicamente en un espacio bidimensional, mientras que escribir solo produce una secuencia de caracteres", dijo Gavin Nishizawa, estudiante de maestría en ciencias de la computación de Aiea, Hawaii, quien fue el desarrollador principal del proyecto.
MathDeck incluye una función de autocompletar para fórmulas y palabras clave. Si los usuarios buscan un símbolo o fórmula popular, es probable que encuentren 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 matemáticos específicos, incluidas fórmulas 'equivalentes' con diferentes nombres de variables o términos en otro orden", dijo Nishizawa, quien también completó una licenciatura en ingeniería de software en RIT en 2018. "Para el autocompletado de fórmulas, MathDeck busca la entidad tarjetas reconociendo la estructura de una fórmula, pasando la representación de su estructura a una red neuronal y luego produciendo un vector de incrustación que se compara con las 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, incluidos Wolfram Alpha y Math Stack Exchange.
En el futuro, Zanibbi dijo que el equipo planea extender MathDeck. Están creando técnicas para hacer que las fórmulas se puedan buscar en grandes colecciones de PDF y trabajan para mejorar la búsqueda de fórmulas y texto, así como para mejorar el reconocimiento de fórmulas en escritura a mano e imágenes.
Zanibbi, Agarwal, Oard y RIT Computación y ciencias de la información Ph.D. El 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, la comprensión de ideas matemáticas y la mejora de la calidad de vida de las personas".
Visitalo: https://mathdeck.cs.rit.edu/
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