Cercetătorii Dezvoltă Unelte Capabile Să Transforme Ecuații În Ilustrații

Cercetătorii de la Universitatea Carnegie Mellon au creat o unealtă care poate transforma abstracțiile matematice în ilustrații și diagrame prin software.

Procesul funcționează prin introducerea de expresii matematice obișnuite de către utilizatori, care sunt apoi transformate în ilustrații de către software. Una dintre principalele dezvoltări în acest proiect este faptul că expresiile nu trebuie să fie funcții de bază, cum ar fi în cazul unui calculator grafic. În schimb, ele pot fi relații complexe provenite din diverse domenii ale matematicii.

Penrose

Uneltele au fost denumite Penrose de către cercetători, inspirați de matematicianul și fizicianul Roger Penrose, care este cunoscut pentru utilizarea ideilor matematice și științifice complexe prin diagrame și desene.

Penrose va fi prezentat de cercetători la Conferința SIGGRAPH 2020 pe Grafică Computerizată și Tehnici Interactivă. Conferința va avea loc virtual anul acesta din cauza pandemiei COVID-19.

Keenan Crane este asistent profesor de știință computerizată și robotică.

“Unii matematicieni au un talent pentru a desena diagrame frumoase de mână, dar ele dispar imediat ce tabla de școală este ștearsă”, a spus Crane. “Vrem să facem această putere expresivă disponibilă oricui.”

Diagramele nu sunt utilizate la fel de mult în comunicarea tehnică, din cauza cantității mari de muncă solicitantă și plictisitoare necesare pentru a le produce. Pentru a ocoli acest lucru, uneltele Penrose permit experților să codifice pașii în sistem, iar alți utilizatori pot accesa acest lucru utilizând limbaj matematic. Toate acestea înseamnă că computerul face cea mai mare parte a muncii.

Katherine Ye este studentă doctorandă în Departamentul de Știință Computerizată.

“Am început prin a ne întreba: ‘Cum traduc oamenii idei matematice în imagini în mintea lor?'” a spus Ye. “Secretul nostru este să împuternicim oamenii să explice ușor acest proces de traducere calculatorului, astfel încât calculatorul să poată face toată munca grea de a face imaginea.”

https://vimeo.com/416822487

Procesul

Calculatorul învață mai întâi cum utilizatorul dorește să fie vizualizate obiectele matematice, cum ar fi o săgeată sau un punct, și apoi desenează mai multe diagrame. Utilizatorul selectează și editează una dintre aceste diagrame.

Conform lui Crane, matematicienii nu ar trebui să aibă nicio problemă în a învăța limbajul de programare special pe care l-au dezvoltat echipa.

“Matematicienii pot fi foarte exigenți cu privire la notație”, a spus el. “Le permitem să definească orice notație doresc, astfel încât să se poată exprima în mod natural.”

Penrose este văzut ca un pas către ceva și mai mare.

“Viziunea noastră este să putem să scoatem o veche carte de matematică din bibliotecă, să o introducem în calculator și să obținem o carte ilustrată frumos — astfel încât mai multe persoane să o înțeleagă”, a spus Crane.

Echipa care a dezvoltat Penrose a inclus și Nimo Ni și Jenna Wise, care sunt studenți doctoranzi în Institutul de Cercetare a Software-ului (ISR) de la CMU; Jonathan Aldrich, profesor în ISR; Joshua Sunshine, cercetător senior în ISR; Max Krieger, student în științe cognitive; și Dor Ma’ayan, fost student masterand la Technion-Institutul Israelian de Tehnologie.

Cercetarea a fost sprijinită de Fundația Națională pentru Știință, Agenția de Cercetare a Proiectelor Avansate de Apărare, Fundația Sloan, Microsoft (MSFT ) Research și Fundația Packard.