Τεχνητή νοημοσύνη
Ερευνητές Αναπτύσσουν Εργαλείο Ικανό να Μετατρέψει Μαθηματικές Εξισώσεις σε Εικονογραφίες
Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο Carnegie Mellon έχουν δημιουργήσει ένα εργαλείο που είναι σε θέση να μετατρέψει τις αφηρημένες έννοιες των μαθηματικών σε εικονογραφίες και διαγράμματα μέσω λογισμικού.
Η διαδικασία λειτουργεί με τους χρήστες να πληκτρολογούν κανονικές μαθηματικές εκφράσεις, οι οποίες στη συνέχεια μετατρέπονται σε εικονογραφίες από το λογισμικό. Μια από τις σημαντικές εξελίξεις σε αυτό το έργο είναι ότι οι εκφράσεις δεν απαιτούν να είναι βασικές συναρτήσεις, όπως στην περίπτωση ενός γραφικού υπολογιστή. Αντίθετα, μπορούν να είναι σύνθετες σχέσεις που προέρχονται από διάφορους διαφορετικούς τομείς των μαθηματικών.
Penrose
Το εργαλείο ονομάστηκε Penrose από τους ερευνητές, εμπνευσμένο από τον μαθηματικό και φυσικό Roger Penrose, ο οποίος είναι γνωστός για τη χρήση σύνθετων μαθηματικών και επιστημονικών ιδεών μέσω διαγραμμάτων και σχεδίων.
Το Penrose θα παρουσιαστεί από τους ερευνητές στη Διάσκεψη SIGGRAPH 2020 για την Υπολογιστική Γραφική και τις Διαδραστικές Τεχνικές. Η διάσκεψη θα πραγματοποιηθεί εικονικά φέτος λόγω της πανδημίας COVID-19.
Ο Keenan Crane είναι βοηθός καθηγητής πληροφορικής και ρομποτικής.
«Ορισμένοι μαθηματικοί έχουν ένα ταλέντο για το σχέδιο όμορφων διαγραμμάτων με το χέρι, αλλά εξαφανίζονται μόλις η σκόνη του πίνακα σβήνεται», είπε ο Crane. «Θέλουμε να κάνουμε αυτή τη διατεθειμένη δύναμη διαθέσιμη σε οποιονδήποτε.”
Τα διαγράμματα δεν χρησιμοποιούνται τόσο πολύ στην τεχνική επικοινωνία, λόγω του απαιτούμενου ποσού υψηλής δεξιότητας και βαρετού έργου που απαιτείται για την παραγωγή τους. Για να ξεπεραστούν αυτά, το εργαλείο Penrose επιτρέπει στους ειδικούς να κωδικοποιούν τα βήματα στο σύστημα και άλλοι χρήστες να έχουν πρόσβαση σε αυτό χρησιμοποιώντας μαθηματική γλώσσα. Όλα αυτά σημαίνουν ότι ο υπολογιστής κάνει το μεγαλύτερο μέρος του έργου.
Η Katherine Ye είναι φοιτήτρια διδακτορικού στο Τμήμα Πληροφορικής.
«Ξεκινήσαμε να ρωτάμε: ‘Πώς οι άνθρωποι μεταφράζουν μαθηματικές ιδέες σε εικόνες στο μυαλό τους;'” είπε η Ye. “Το μυστικό του συστήματός μας είναι να ενδυναμώσει τους ανθρώπους να εξηγήσουν εύκολα αυτή τη διαδικασία μετάφρασης στον υπολογιστή, ώστε ο υπολογιστής να κάνει όλη τη δυσκολή δουλειά της δημιουργίας της εικόνας.”
Η Διαδικασία
Ο υπολογιστής πρώτα μαθαίνει πώς ο χρήστης θέλει να οπτικοποιήσει τα μαθηματικά αντικείμενα, όπως ένα βέλος ή ένα σημείο, και στη συνέχεια σχεδιάζει πολλά διαγράμματα. Ο χρήστης επιλέγει και επεξεργάζεται ένα από αυτά τα διαγράμματα.
Σύμφωνα με τον Crane, οι μαθηματικοί δεν θα έχουν κανένα πρόβλημα να μάθουν τη特殊 γλώσσα προγραμματισμού που ανέπτυξε η ομάδα.
«Οι μαθηματικοί μπορούν να γίνουν πολύ ιδιαίτεροι για τη σημειογραφία», είπε. “Αφήνουμε τους να ορίσουν όποια σημειογραφία θέλουν, ώστε να μπορούν να εκφραστούν φυσικά.”
Το Penrose θεωρείται ως ένα βήμα προς κάτι ακόμη μεγαλύτερο.
«Η όρασή μας είναι να μπορέσουμε να σκουπίσουμε ένα παλιό μαθηματικό βιβλίο από τη βιβλιοθήκη, να το ρίξουμε στον υπολογιστή και να πάρουμε ένα όμορφα εικονογραφημένο βιβλίο — έτσι ώστε περισσότεροι άνθρωποι να κατανοούν», είπε ο Crane.
Η ομάδα που ανέπτυξε το Penrose περιλαμβάνει επίσης τους Nimo Ni και Jenna Wise, οι οποίοι είναι φοιτητές διδακτορικού στο Ινστιτούτο Ερευνών Λογισμικού (ISR) του CMU· τον Jonathan Aldrich, καθηγητή στο ISR· τον Joshua Sunshine, ανώτερο ερευνητή στο ISR· τον Max Krieger, φοιτητή υποτρόφου στην khoaγνωσία· και τον Dor Ma’ayan, πρώην φοιτητή master στο Τεχνολογικό Ινστιτούτο Ισραήλ.
Η έρευνα υποστηρίχθηκε από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών, τη Διεύθυνση Προηγμένων Ερευνητικών Προγραμμάτων Άμυνας, το Ίδρυμα Sloan, την Microsoft Research και το Ίδρυμα Packard.
