[發(fā)明專利]基于算式和題目求解同類數(shù)學(xué)題的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110176033.1
• 申請(qǐng)日: 2021-02-09
• 公開（公告）號(hào): CN112906862A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陸曉;陳文斌;李祎璠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 柳州智視科技有限公司
• 主分類號(hào): G06N3/04
• 分類號(hào): G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 柳州市榮久專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 45113
• 代理人: 余航

一種基于算式和題目求解同類數(shù)學(xué)題的方法，包括以下步驟：（一）分析算式中數(shù)字和題目中數(shù)字的對(duì)應(yīng)關(guān)系，形成單一題目的通用型算式；（二）標(biāo)記題目類型，查詢同類型題目下其他單一題目的通用型算式，進(jìn)行求交運(yùn)算形成同類型題目的通用型算式；（三）輸入同類數(shù)學(xué)題，匹配通用型算式，求解結(jié)果。本發(fā)明通過分析算式和題目中數(shù)字的關(guān)系，確定該句式的題目所使用的通用型算式，并利用通用型算式來求解同種類句式的題目，不需要過于大量的數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練樣本進(jìn)行訓(xùn)練，只需少量的訓(xùn)練樣本即能生成通用型算式、實(shí)現(xiàn)同類題目的求解，即在不消耗過多運(yùn)算資源的同時(shí)，減少數(shù)據(jù)訓(xùn)練量，速度快，效率高，易于實(shí)現(xiàn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于算式和題目求解同類數(shù)學(xué)題的方法。

背景技術(shù)

目前在計(jì)算機(jī)進(jìn)行解題的領(lǐng)域上，各人工智能系統(tǒng)的表現(xiàn)普遍是理科解題弱于文科解題，究其原因：機(jī)器學(xué)習(xí)更多強(qiáng)調(diào)的是對(duì)記憶、計(jì)算等相關(guān)內(nèi)容的儲(chǔ)存和運(yùn)用，對(duì)于邏輯理解和推理這一模塊還沒有很好的解決，而數(shù)學(xué)解題，作為理科考試的一部分，十分考驗(yàn)計(jì)算機(jī)的理解能力和推理能力，針對(duì)數(shù)學(xué)解題之上的研究成果非常有可能定義計(jì)算機(jī)智能的新層次，有鑒于此，數(shù)學(xué)解題也正在成為人工智能的一塊重要拼圖。現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)在進(jìn)行數(shù)學(xué)解題時(shí)，一般使用的技術(shù)手段為LSTM（Long short-term memory，長短期記憶）以及Transformer模型，LSTM和Transformer架構(gòu)均包含一個(gè)編碼器和解碼器，在具體運(yùn)算邏輯上，LSTM將問題編碼為一系列由鍵和數(shù)值代表的具體位置，解碼器將下一個(gè)字符預(yù)測(cè)并映射出來，LSTM還能預(yù)先處理一些邏輯上需要先完成的對(duì)象，例如在計(jì)算8 /（1 + 3）時(shí)，會(huì)先算出（1 + 3），再進(jìn)行除法運(yùn)算，如此步驟已經(jīng)有點(diǎn)接近人類進(jìn)行運(yùn)算時(shí)的推理步驟，但根據(jù)報(bào)道稱，一個(gè)現(xiàn)階段智能模型在訓(xùn)練后做題的準(zhǔn)確率大約在30%-60%之間，因此現(xiàn)有的解題方法還存在以下不足之處：1．訓(xùn)練樣本要求大，2．訓(xùn)練后計(jì)算準(zhǔn)確率低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種訓(xùn)練樣本要求小、訓(xùn)練后計(jì)算準(zhǔn)確率高的基于算式和題目求解同類數(shù)學(xué)題的方法，通過對(duì)算式、題目中的數(shù)字進(jìn)行分析，從而確定該句式的題目所使用的通用型算式，并利用通用型算式來對(duì)同類數(shù)學(xué)題進(jìn)行解題，以克服已有技術(shù)所存在的上述不足。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：一種基于算式和題目求解同類數(shù)學(xué)題的方法，包括以下步驟：

（一）分析算式中數(shù)字和題目中數(shù)字的對(duì)應(yīng)關(guān)系，形成單一題目的通用型算式；

（二）標(biāo)記題目類型，查詢同類型題目下其他單一題目的通用型算式，進(jìn)行求交運(yùn)算形成同類型題目的通用型算式；

（三）輸入同類數(shù)學(xué)題，匹配通用型算式，求解結(jié)果。

其進(jìn)一步的技術(shù)方案是：所述步驟（一）具體包括以下步驟：

（1）數(shù)字分析，即對(duì)算式中的數(shù)字和題目中的數(shù)字進(jìn)行解析，判斷算式中的數(shù)字與題目中的數(shù)字是否對(duì)應(yīng)相同，若對(duì)應(yīng)相同，則將對(duì)應(yīng)關(guān)系保存，若對(duì)應(yīng)不相同，則將算式數(shù)字單獨(dú)保存；

（2）算式拆分，即將算式按照運(yùn)算順序拆分成多項(xiàng)運(yùn)算符與數(shù)字的算式組合；

（3）按照運(yùn)算順序計(jì)算每項(xiàng)拆分算式的結(jié)果以及總結(jié)果，判斷總結(jié)果是否與題目答案一致，若一致，則每項(xiàng)拆分算式結(jié)果為運(yùn)算結(jié)果，進(jìn)入步驟（4），若不一致，則返回步驟（1）；

（4）對(duì)步驟（1）中對(duì)應(yīng)不相同的數(shù)字進(jìn)行分析，判斷該數(shù)字是常數(shù)或運(yùn)算結(jié)果；

（5）形成多套該題的通用型算式。

更進(jìn)一步：所述步驟（二）具體包括以下步驟：

（1）對(duì)同類型題目重復(fù)步驟（一），形成同類題目下的多個(gè)單一題目的多套通用型算式；

（2）標(biāo)記題目類型；

（3）查詢?cè)擃}目類型下所有的通用型算式，并進(jìn)行求交運(yùn)算，獲得唯一或少數(shù)幾個(gè)通用型算式，作為該類型題目的通用型算式。

更進(jìn)一步：所述步驟（三）具體包括以下步驟：

（1）輸入需要求解的同類型題目；