初等数学代数型题自动解答的方法与系统技术方案

本发明专利技术公开了一种初等数学代数型题目自动解答的方法，包括以下步骤：题目输入；题目理解，对各个类别初等数学代数型题目进行分类并对题目文本进行分词和词性标注；使用句法语义混合模型提取直陈述数学关系，并根据题目类型添加隐含类型数学关系，形成一个代数关系组；机器求解，对所形成的代数关系组中的实体分配变量，将代数关系组转化成代数方程组，同时得到实体和变量的对照表，机器自动求解这个代数方程组；类人解答生成，根据变量的求解先后顺序和实体‑变量对照表，对代数关系组求解过程恢复出变量的语义，结合题目文本形成类人的解答过程。本发明专利技术能够大大提高解答数学代数型题目的自动化程度。

The method and system of automatic solving mathematical algebra problems in Elementary Mathematics

The invention discloses a method for elementary mathematics algebra type topic automatic solution, which comprises the following steps: problem input; topic understanding, to classify the various categories of elementary mathematics algebra type topic and word segmentation and POS tagging of text topic; using syntactic and semantic mixed extraction direct representations of the mathematical relationship, and according to the type of topic added type of mathematical relationships form an algebraic relation group; machine solution of physical distribution group formed by the algebraic relationship of variables in algebraic relations into algebraic equations, and get the table of entities and variables, the machine automatically solving the algebraic equations; people answer generation, according to the variable solution the order and the real variable table, restore the variable semantics of algebraic relations group solving process, combined with the formation of human subject text Answer the process. The invention can greatly improve the automation of solving mathematical algebra problems.

【技术实现步骤摘要】
初等数学代数型题自动解答的方法与系统
本专利技术涉及人工智能中的自然语言文本理解及机器推理领域，尤其涉及初等数学代数型题目自动解答方法及系统。
技术介绍
初等数学代数型题目是涉及代数关系的数学题，包括算术文字题、代数题、平面几何计算题、行程类题目等等。自20世纪50年代人工智能领域建立以来，初等数学题目自动解答就多次成为活跃研究问题，在相关领域的技术进步和智能化教育需求的合力推动下它近年来再次成为了研究热点，一些面向智能化教育服务的几何专家系统、解答系统、在线解答系统等陆续投入实际应用中。本专利主要专利技术初等数学代数型题目的自动解答的方法、算法和系统。本专利将在科研、教育上有巨大的应用前景。目前初等数学代数型题目自动解答主要有以下三类技术：1.基于形式框架(Schema)的初等数学代数型题目自动解答即预先建立不同类型题目的解题框架，在解答时先识别题目的类型，进而根据类型选择对应的解题框架，抽取题目中的知识并放到知识框中。由知识框和解题框一起推断各个框架的关系并计算未知量而形成解答过程。研究者Kinsch(1995)提出了自动求解算术文字题的解题理论和金氏框架解题法，但只能解答一步的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种初等数学代数型题目自动解答的方法，其特征在于，包括以下步骤：题目输入输入初等数学代数型题目的题目图像，并识别出题目图像中所有的题目内容，得到题目文本；题目理解对各个类别初等数学代数型题目，建立该类型题目的关键词集合；使用词袋模型对输入的题目内容提取特征向量，使用训练好的分类器进行分类，得到输入题目的类别信息；使用已有的分词软件对题目文本进行分词和词性标注，并将题目分割为n个简单的分句O(j)，其中1≤j≤n，n为自然数；标注出每一个简单句子O(j)中所包含的代数关键词，该些代数关键词结合词性标注用于匹配每个句子所对应的句法语义模型；使用句法语义混合模型提取直陈述数学关系，并根据题目类型添加...

【技术特征摘要】
1.一种初等数学代数型题目自动解答的方法，其特征在于，包括以下步骤：题目输入输入初等数学代数型题目的题目图像，并识别出题目图像中所有的题目内容，得到题目文本；题目理解对各个类别初等数学代数型题目，建立该类型题目的关键词集合；使用词袋模型对输入的题目内容提取特征向量，使用训练好的分类器进行分类，得到输入题目的类别信息；使用已有的分词软件对题目文本进行分词和词性标注，并将题目分割为n个简单的分句O(j)，其中1≤j≤n，n为自然数；标注出每一个简单句子O(j)中所包含的代数关键词，该些代数关键词结合词性标注用于匹配每个句子所对应的句法语义模型；使用句法语义混合模型提取直陈述数学关系，并根据题目类型添加隐含类型数学关系，所有的数学关系形成一个代数关系组；其中句法语义混合模型为一个三元组M＝(K，P，R)，其中K代表关键字元素，P是POS词性模式，R为相关实体之间的数学关系；代数型题目的句法语义模型池为Σ＝{Mi＝(Ki,Pi,Ri)|i＝1,2,…,m}；机器求解对所形成的代数关系组中的实体分配变量，将代数关系组转化成代数方程组，同时得到实体和变量的对照表，机器自动求解这个代数方程组的过程如下：先求解这个代数方程组中的可解部分，部分求解后实现降维和简化，重复这个过程求解整个方程组；类人解答生成根据变量的求解先后顺序和实体-变量对照表，对代数关系组求解过程恢复出变量的语义，结合题目文本形成类人的解答过程。2.根据权利要求1所述的初等数学代数型题目自动解答的方法，其特征在于，步骤“使用句法语义混合模型提取直陈述数学关系，并根据题目类型添加隐含类型数学关系”具体过程如下：a.根据题目所属类别信息载入相应类别的句法语义混合模型池Σ＝{Mi＝(Ki,Pi,Ri)|i＝1,2,…,m}；b.对于每一个分句O(j)，使用句法语义模型Mi中的Ki和Pi分别和该分句进行匹配，若匹配成功，则将句法语义模型Mi中的Ri输出到Δ中，Δ为数学关系集合；若不匹配，则继续匹配下一个模型，直至有句法语义模型被匹配为止；c.循环处理每一个分句，直至所有分句均被处理，此时题目中的直陈述关系提取完毕；d.将题目所属类别与预先设置的数学关系对照表进行匹配查找，从数学关系对照表中得到题目文本对应类型的一个或多个隐含类型数学关系，并添加到Δ中；e.输出Δ，此时Δ包含了题目中所有的数学关系，这些数学关系形成了一个代数关系组。3.一种初等数学代数型题目自动解答系统，其特征在于，包括：题目输入模块，用于输入初等数学代数型题目的题目图...

【专利技术属性】
技术研发人员：余新国，王明书，甘文斌，
申请(专利权)人：华中师范大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42