Des chercheurs du Rochester Institute of Technology ont développé MathDeck, une interface de recherche en ligne qui permet à chacun de créer facilement, modifier et rechercher des formules mathématiques sophistiquées sur l'ordinateur.

Créé par une équipe interdisciplinaire de plus d'une douzaine de professeurs et d'étudiants, MathDeck vise à rendre la notation mathématique interactive et facilement partageable, plutôt qu'un obstacle à l'étude et à l'exploration mathématiques. L'interface de recherche prenant en compte les mathématiques est gratuite pour le public et peut être utilisée sur mathdeck.cs.rit.edu.

Les chercheurs ont déclaré que le projet découle d'un intérêt croissant du public à pouvoir effectuer des recherches sur le Web avec des mots-clés et des formules mathématiques. Cependant, pour plusieurs personnes, il peut être difficile d'exprimer avec précision des mathématiques sophistiquées sans une compréhension du langage de balisage scientifique LaTeX.

Avec MathDeck, les utilisateurs peuvent désormais saisir et modifier des formules de plusieurs manières, y compris l'écriture manuscrite, télécharger une image de formule composée et une entrée de texte à l'aide de LaTeX. En utilisant des techniques de traitement d'images et d'apprentissage automatique, l'interface est capable de reconnaître les images de formules et les symboles dessinés à la main.

"Avec un tel outil en main, il sera beaucoup plus facile pour les experts et les non-experts de saisir avec précision des formules et des symboles compliqués et de permettre aux moteurs de recherche de trouver des réponses mathématiquement pertinentes rapidement et efficacement, " dit Anurag Agarwal, professeur agrégé à l'École des sciences mathématiques du RIT. "Cela peut aussi aider des personnes de différentes disciplines à collaborer, partager leurs découvertes et effectuer des recherches de manière plus productive."

MathDeck fait partie d'un projet plus vaste appelé MathSeer, qui est soutenu par près de 1 $, 000, 000 dans le financement de la National Science Foundation et la Fondation Alfred P. Sloan. MathSeer est dirigé par Richard Zanibbi, professeur d'informatique au RIT, Agarwal, Penn State University Professeur C. Lee Giles et Université du Maryland, College Park Professeur Douglas W. Oard.

"Le but de MathSeer est de produire de nouvelles technologies pour fournir 'la recherche mathématique pour les masses, '", a déclaré Zanibbi, qui est également directeur du laboratoire de reconnaissance de documents et de modèles du RIT au Golisano College of Computing and Information Sciences. « Il s'agit de créer de nouvelles interfaces de recherche, Algorithmes d'IA pour la saisie manuscrite et d'images, et des technologies de moteur de recherche qui prennent mieux en charge les formules dans les requêtes."

Afin de créer une interface utile pour MathDeck, l'équipe devait mieux comprendre le comportement de recherche de l'utilisateur, y compris comment les utilisateurs expriment leur requête et quels types de documents ils recherchent. Ils ont également noté qu'en mathématiques, les expressions et les symboles ont souvent des significations et des contextes multiples.

« Pour faire face à ces complexités, nous avons utilisé nos connaissances et notre expertise en mathématiques pour rendre le système « conscient » des nuances mathématiques, afin qu'il puisse interpréter et représenter le lien mathématique entre les différents objets dans des formules avec une grande précision, résultant ainsi en une recherche efficace, " a déclaré Agarwal.

L'interface permettra également aux utilisateurs de gagner du temps, car ils peuvent sauvegarder leurs séances et formules préférées. Les utilisateurs peuvent manipuler et enregistrer des formules sous forme de puces, ils n'ont donc pas à ressaisir la formule.

"La saisie de formules mathématiques est un grand défi du point de vue de l'utilisateur, comme les mathématiques sont généralement exprimées dans un espace à deux dimensions, tandis que la frappe ne produit qu'une séquence de caractères, " a déclaré Gavin Nishizawa, un étudiant en master informatique d'Aiea, Hawaii, qui était le développeur principal du projet.

MathDeck inclut une fonction de saisie semi-automatique pour les formules et les mots-clés. Si les utilisateurs recherchent un symbole ou une formule populaire, ils trouveront probablement une carte d'entité. La carte montre la formule, le nom du concept associé et une brève description.

"Dans la recherche de formule, il y a des défis spécifiques aux mathématiques, y compris des formules « équivalentes » avec des noms de variables ou des termes différents dans un autre ordre, " dit Nishizawa, qui a également obtenu un diplôme en génie logiciel au RIT en 2018. "Pour la saisie semi-automatique des formules, MathDeck recherche les cartes d'entité en reconnaissant la structure d'une formule, en passant sa représentation de structure dans un réseau de neurones, puis produire un vecteur d'intégration qui est comparé aux formules dans les cartes d'entité."

Quand vient le temps de soumettre une requête, les utilisateurs peuvent choisir parmi 11 moteurs de recherche, y compris les moteurs de recherche standards, comme Google, et des systèmes plus axés sur les mathématiques, y compris Wolfram Alpha et Math Stack Exchange.

À l'avenir, Zanibbi a déclaré que l'équipe prévoyait d'étendre MathDeck. Ils créent des techniques pour rendre les formules consultables dans de grandes collections PDF et travaillent pour améliorer la recherche de formules et de texte, ainsi que l'amélioration de la reconnaissance des formules dans l'écriture manuscrite et les images.

Zanibbi, Agarwal, Doctorat en informatique et sciences de l'information Oard et RIT l'étudiant Behrooz Mansouri dirige également ARQMath, une tâche internationale pour comparer et améliorer les technologies de recherche basées sur les mathématiques.

"Il y a beaucoup de complexité autour des mathématiques, donc rendre l'utilisation des mathématiques plus intuitive peut aider à résoudre de nombreux problèmes en mathématiques et en sciences, " a déclaré Nishizawa. " La recherche dans ce domaine peut avoir un impact positif significatif sur des choses comme la littératie en mathématiques, comprendre les idées mathématiques et améliorer la qualité de vie des gens."