高数解题神器：拍照上传就出答案，这个中国学霸做的AI厉害了
铜灵 晓查 发自 凹非寺
量子位 出品 | 公众号 QbitAI
一位叫Roger的中国学霸小哥的拍照做题程序mathAI一下子火了，这个AI，堪称数学解题神器。
输入一张包含手写数学题的图片，AI就能识别出输入的数学公式，然后给出计算结果。
不仅加减乘除基本运算，就连高等数学中的微积分都不在话下。
就像下面这样：
还在苦苦纠结高数作业如何求解？还在东奔西走的找学霸借作业？手握mathAI，不就是手握了新时代的解题利器么！
短短几天时间，这个项目在微博就收获了上百次转发。看到画风如此新奇，似乎还能开启无限可能应用，网友们纷纷召唤自己的印象笔记小助手收藏，大呼：牛逼，以后教宝宝数学就是它了。
作者表示，这个项目已经是半开源状态了，目前开源的部分可以识别计算加减乘除简单运算。
如果想要识别更加复杂的表达式，可以参考数学公式识别的论文自己进行扩展。
具体来看看这个解题神器。
实现过程
全能型选手mathAI是怎么实现这个功能的？
作者在Github中介绍说，整个程序使用python实现，具体处理流程包括：图像预处理→字符识别→数学公式识别→数学公式语义理解→结果输出。
整个系统的处理流程如下：
图片预处理主要以OpenCV作为主要工具，将图片中的字符单独切割出来，避免无关变量对字符识别的影响。
随后，国际数学公式识别比赛数据集（CROHME）对通过卷积神经网络进行训练。
此外，还进行结构分析，对字符的空间关系进行判定。比如一个字符的上标和下标，含义自然不一样。
在语义分析阶段，就需要汇集上面得到的信息，判断运算该如何进行了。节点属性传递过程如下图所示：
作者在用160道手写测试题进行了测试：
结果表明，平均字符识别率达到了96.23%，且系统做题的平均正确率达到了79.38%。
上手实操
来，实际上手操作下。
作者给出两种使用模式：网页模式和接口模式。接口模式比较直观，只需打开网页上传图片即可自动给出解题结果。
下面以接口模式为例介绍一下mathAI的安装使用方法。
首先需要安装flask、虚拟环境、科学计算库numpy、sympy等，它们都可以用pip安装。
将项目的lib.zip文件解压到系统目录的venv文件夹下。（lib.zip可以回复lib获取）
配置置好运行环境后，用PyCharm打开下载好的项目，在载入过程中，PyCharm会自动安装好项目依赖的软件库。
使用命令行进入项目所在目录，并启动虚拟环境：
将FLASK_ENV环境变量设置为启用开发模式：
然后使用指令运行flask网站框架:
打开浏览器，在地址中输入127.0.0.1:5000，即可打开项目网页。在网页中输入一张包含数学公式的图片，就好返回运算结果。
目前GitHub项目页上的代码只支持加减乘除这样的简单运算。
中国少年
做出这个自动求解系统的，还是一位中国少年。
这位GitHub ID为Roger，本名罗文杰，是中山大学数据科学与计算机学院的研一在读硕士生，主要攻读计算机视觉方向。
不仅这个解题神器，在小哥哥的GitHub主页上还能看到其此前参与的很多有趣研究。
比如这个基于帖子的校园互助交友平台LiBond。用户可以在里面发布任务，然后使用虚拟币荔枝进行交易。
罗同学的设想是，有空闲时间的同学可以在此平台上帮助他人，然后结交好朋友，荔枝币还能用来兑换喜欢的物品。
再比如，一个基于C++的无禁手五子棋AI，可以通过openGL实现图形界面。
在这个项目中，罗同学使用了最经典的极大极小博弈树、alpha-beta剪枝、置换表等算法，还附上了核心代码。
确认过眼神，是学霸无疑了。
传送门
最后，附上神器的Github地址：
https://github.com/Roujack/mathAI
里面还附有Demo使用的word、ppt和视频教程~
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