信手查寫公式，人工智慧助力無障礙論文寫作

近日，羅徹斯特理工學院（Rochester Institute of Technology，RIT）的研究人員開發了一款數學公式辨識工具，名為Mathdesk。這是一個在線搜索界面，任何人都可以通過它輕鬆創建、編輯、檢索複雜的數學公式。該平臺對數學公式的檢索方式不同於單純的字符性質的檢索，它引入了機器學習等技術，從而可以更直接地識別出公式。

研究人員認為，人們對公式等「數學性關鍵詞」的網絡檢索需求正在不斷增長，但對許多人來說，如果對LaTeX等工具缺乏熟悉，想要準確地在電腦上鍵入複雜的數學公式是很困難的。

MathDesk正是為了解決這一問題而被創造的。該工具支持用戶以多種方式輸入公式，如手寫、圖片識別、LaTeX的數學公式標記語言等。這將極大地方便人們在閱讀論文的時候隨手查閱公式（截圖識別），或在電腦端快捷鍵入公式（手寫輸入）。此外，該工具同樣支持對公式進行關鍵詞檢索，比如鍵入Euler就能找出所有帶歐拉關鍵詞的公式及函數。

MathDesk能夠將鍵入的公式自動轉換成標準的LaTeX的數學公式標記語言，方便進一步檢索。用戶可以從11個搜尋引擎中進行選擇，包括標準搜尋引擎（例如Google）和以數學為中心的引擎（如Wolfram Alpha、Math Stack Exchange）。RIT學院副教授Anurag Agarwal表示：「有了這樣的工具，專業與非專業人士都將能更輕鬆地輸入特殊數學符號和複雜公式，並在搜尋引擎中快速有效地檢索相關詞條。此外，它還可以幫助不同學科的人們進行協作，使他們的發現得以共享。」

該界面在提高效率方面頗具深度，用戶可以隨時保存需要的公式以備使用，不必反覆輸入。公式的檢索結果以簡潔的卡片形式顯示，卡片還可展開其相關概念的名稱和簡要說明。

在識別用戶輸入的公式時，該工具藉助了機器學習技術，這是它能夠識別公式圖像和手繪符號的必要條件。MathDesk隸屬於MathSeer這個大型項目，後者得到了NSF和斯隆基金會近100萬美元的資助。項目負責人介紹說：「 MathSeer的目標是開發新技術來為公眾提供數學檢索的工具平臺。這涉及到了開闢新的搜索界面、用於圖像識別的AI算法以及優化公式檢索引擎等方面。」

為了提升MathDeck的使用效果，開發團隊必須更好地理解用戶的搜索行為：用戶是如何表達其查詢需求的？用戶傾向於查詢何種資料類型？此外，研發人員還指出，數學表達及符號通常具有多種含義並處在較強的上下文聯繫中。

首席開發人員Gavin Nishizawa介紹說：「從用戶的角度來看，輸入數學公式是一個很大的挑戰，因為數學對象通常是在『二維層面』進行表達，而鍵盤上僅能產生一個字符序列。為了使MathDesk能夠應對這種複雜性，我們利用我們在數學上的專長使系統&39;對象在數學意義上的細微差別，使其得以準確地表示和釋出公式中各個對象間的數學聯繫，從而提高檢索的有效性。」

在檢索過程中，MathDeck可以對公式的結構進行識別，並將其結構表示傳遞到神經網絡中生成嵌入向量，然後在各公式卡片中進一步比較，最終獲得檢索結果。這一檢索方式跳出了以字符性質的檢索，引入了圖形識別等人工智慧，用更高級的算法優化了公式的檢索過程。雖然實現的功能很基礎，但是其意義是更為深遠的。

RIT文檔和模式識別實驗室主任Zanibbi表示，開發團隊還計劃進一步擴展MathDeck，他們正在開發在大型PDF資料集檢索公式的技術，並進一步改善現有的公式識別及檢索功能。

研究人員表示：「數學周及無數複雜領域，若能使數學更方便地被使用，則也是為解決數學及科學中的許多問題盡了一份力。」

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