Un software para resolver problemas matemáticos en lenguaje natural

Para resolver un problema referente a números o relaciones abstractas de cantidades basta con traducir dicho problema, del inglés u otra lengua al idioma algebraico” (Sir Isaac Newton)

Un grupo de investigadores del Laboratorio de Ciencia Computacional e Inteligencia Artificial del MIT ha desarrollado, conjuntamente con colegas de la Universidad de Washington, un nuevo sistema informático que puede resolver automáticamente la clase de problemas matemáticos típicos de una clase de introducción al álgebra. A corto plazo, esta investigación (PDF) podría producir herramientas educativas que identificaran errores de razonamiento de los estudiantes, o que evaluaran el nivel de dificultad de los problemas planteados. Pero también podría desembocar en otros sistemas capaces de resolver problemas geométricos, físicos o financieros mucho más complejos que aquellos que podamos encontrar en un libro de texto.

Según Nate Kushman, estudiante de postgrado en el MIT y autor principal del nuevo estudio, esta investigación se encuadra en el campo del “análisis semántico” (traducción del lenguaje natural a lenguaje lógico formal o aritmético), y lo que la distingue de investigaciones previas es que deja de centrarse en oraciones individuales para generar una representación semántica en base al contenido de múltiples oraciones.

El sistema desarrollado por Kushman aprovecha dos herramientas informáticas ya existentes. Una es el sistema Macsyma de álgebra computacional, desarrollado en el MIT en la década de los 60, que permite extraer ecuaciones algebraicas con la misma estructura a una plantilla común. La otra es un analizador morfosintáctico (aquí un ejemplo), herramienta habitual en las investigaciones de procesamiento de lenguaje natural. Un analizador representa los elementos de una frase y sus relaciones sintácticas en un diagrama con forma de árbol, similar a los genealógicos.


De esta forma, “resolver un problema” se reduciría a que el programa traslade de manera correcta los elementos del diagrama a la plantilla de Macsyma. Para enseñar al sistema a realizar esa traslación, seleccionaron 500 problemas variados de entre los recopilados en una página web para estudiantes de álgebra, introdujeron la solución de 400 de ellos y usaron esto para entrenar al sistema en la solución de los 100 problemas restantes.

En definitiva, se busca que el sistema sea capaz de traducir automáticamente el texto de un problema escrito en lenguaje natural. Salvando las distancias, algo similar a esto:


(CLIC en la imagen para verla completa / Ejemplo extraído de la web del profesor de informática y matemáticas Jesús Escudero Martín)

Imagen | Wikipedia

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