CN110930824A - 一种人工智能大数据九宫算术系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了益智教育技术领域的一种人工智能大数据九宫算术系统，包括九宫算术系统和大屏幕调度系统，所述九宫算术系统包括网络服务端NPA中心系统、NPAAI系统、NPA扩展模块、网络客户端NPA跨平台应用、NPA处理模块、NPA辅助模块；所述网络服务端NPA中心系统与所述网络客户端NPA跨平台应用相连接，所述NPA扩展模块通过NPAAI系统与所述网络服务端NPA中心系统相连接，所述NPA扩展模块上安装有NPACORE系统，且所述NPA扩展模块通过NPACORE系统与所述网络服务端NPA中心系统相连接，本发明展示给儿童足够的思考时间和学习时间，多方位的锻炼儿童的数学运算能力，同时使系统自我学习能力多元化，更具完整性，可靠性，稳定性。

Description

一种人工智能大数据九宫算术系统

技术领域

本发明涉及益智教育技术领域，具体为一种人工智能大数据九宫算术系统。

背景技术

学前教育的目的是通过国家现行科学教育基础上不断完善和改进教育模式的基础教育方法，合理科学的利用教育资源帮助儿童健康成长。Sudoku,指数独（逻辑游戏）, 数独是源自18世纪瑞士的一种数学游戏。是一种运用纸、笔进行演算的逻辑游戏。玩家需要根据9×9盘面上的已知数字，推理出所有剩余空格的数字，并满足每一行、每一列、每一个粗线宫（3*3）内的数字均含1-9，不重复。数独盘面是个九宫，每一宫又分为九个小格。在这八十一格中给出一定的已知数字和解题条件，利用逻辑和推理，在其他的空格上填入1-9的数字。使1-9每个数字在每一行、每一列和每一宫中都只出现一次，所以又称“九宫格”。数独到如今发展，出现了越来越多的变形（Variants），按照规则划分则成百上千，各国的数独爱好者也不断制作出新的变形，数独的最常见的几种变形：对角线数独、迷你数独、锯齿数独、连体数独、杀手数独、类似谜题、数和、数图、数回、数墙和数连等。

学前教育是教育学的重要内容之一，是构成学前教育学的科学体系的一部分。儿童是人生智力发展的基础阶段，又是发展最快的时期，适当、正确的学前教育对幼儿智力及其日后的发展有很大的作用。超常儿童的形成、发展，无一不与适当、正确的学前教育有关，尤其是智力方面的学前教育。学前智育是一个多方面的培养过程。发展幼儿智力，培养正确运用感官和运用语言交往的基本能力，增进对环境的认识，培养有益的兴趣和求知欲望，培养初步的动手能力。对学前儿童的心理健康关注也不可小觑。这个年龄段的儿童心智发展极不成熟，需要家长及幼师积极的引导。现在的孩子很多都是独生子女，自我意识很强，缺乏对他人的关心，不懂得分享，因此，作为家长和幼师，应积极引导孩子学会关心他人、学会分享、乐于分享。

各大平台的已知资源类似游戏运算和规则复杂,适应群体相对来说跨度较大,领域有限,而且在不同年龄阶段的人共同钻研学习的成本高,尤其是需要消耗大量精力和时间,是资源的严重浪费。不符合学前教育以及适龄儿童数学运算的基础教育,不具备普遍适应性。

基于此，本发明设计了一种人工智能大数据九宫算术系统，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种人工智能大数据九宫算术系统，以解决上述背景技术中提出的现有的游戏运算和规则复杂,适应群体相对来说跨度较大,领域有限,而且在不同年龄阶段的人共同钻研学习的成本高且不符合学前教育以及适龄儿童数学运算的基础教育,不具备普遍适应性的问题。

申请人认真研究了现今存在的技术问题，从而研发了本申请的技术方案。研发中解决的技术难题是：儿童移动每一个数字的行为和可能会出现的结果进行引导性推算，动态规划立体方案，类比和记录当前方案所耗不同时间，将最终运算结果通过机器学习归纳生成不同的九宫数历史库，需要对儿童的行为和生成不同的九宫数所耗时间进行先后类比，判断各个年龄阶段的儿童数学运算，作出合理的引导，要解决验证预测运算结果图和自然行为运算生成结果图的对比是否可行，要推算儿童已登记年龄和自行运算生成的九宫算术属于哪个适龄区间，并最终生成引导方案。需要引导儿童自助完成运算，按完成时间和人工智能深度学习评估值给儿童适当的鼓励和人性化图形玩具奖励。将个人所得玩具和其他儿童进行友好交换并为此系统进行多方位拓展。要解决行为引导思维和可预测运算结果差异化对比方案，进一步探索和分析行为引导思维先后运算是否与儿童年龄有关。要客观的评价行为运算结果与先后移动数字块与可预测结果耗用时间和系统评估的难度是否一致。

为实现上述目的，解决上述技术难题，本发明提供了如下技术方案：

一种人工智能大数据九宫算术系统，包括九宫算术系统和大屏幕调度系统，所述九宫算术系统包括网络服务端NPA中心系统、NPAAI系统、NPA扩展模块、网络客户端NPA跨平台应用、NPA处理模块、NPA辅助模块；所述网络服务端NPA中心系统与所述网络客户端NPA跨平台应用相连接，所述NPA扩展模块通过NPAAI系统与所述网络服务端NPA中心系统相连接，所述NPA扩展模块上安装有NPACORE系统，且所述NPA扩展模块通过NPACORE系统与所述网络服务端NPA中心系统相连接，所述NPA辅助模块上安装有NPA分析系统，且所述NPA辅助系统模块通过NPA分析系统与所述NPA处理模块相连接；所述网络客户端NPA跨平台应用，用于对所述网络服务端NPA中心系统数据的接收且进行保存；所述网络服务端NPA中心系统，用于系统大数据的分析和瞬时状态数据；所述NPA扩展模块，用于提供可靠的运算方案并及时反应可靠的运算状态，且反馈最佳运算模式和其他运算模式；所述NPAAI模块，用于转接扩展模块和NPA中心化模块，且用于处理用户数据和调度中心化程序和去中心化程序；所述NPA分析系统，用于通过网络服务端接口来处理大数据的缓冲、数据的下载、本地缓存以及上传；所述NPACORE系统，用于向用户提供交互用户界面、AI随机分发、恢复历史数据、历史数据分析；所述大屏幕调度系统，用于处理队列缓冲区数据对所述网络客户端NPA跨平台应用的发送。

优选的，所述网络服务端NPA中心系统包括NPA分布式实时数据接口，且所述网络客户端NPA跨平台应用通过SOCKET长连接与所述NPA分布式实时数据接口进行数据连接，且所述NPACORE系统设置有与接口相对应的NPACORE数据存储应用程序。

优选的，所述NPA扩展模块和辅助系统均采用写复制和高可靠的备份容灾机制将数据快速迁移到备用服务器。

优选的，所述NPACORE系统包括后台即时预览功能、生成高清图片和加密文件。

优选的，所述NPAAI系统的运算机制包括数据检索、数据分析、图运算和循环中断。

优选的，所述大屏幕调度系统包括NPA显示处理模块，所述NPA显示处理模块用于载入分布式读写分离缓存数据，且用于等待操作。

优选的，所述等待操作包括数字区触摸待选节点块、选择历史数字区数据和触摸移动运算区节点块。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一、本发明采用三阶幻方将原有复杂的数独单元化，以最小的运算单元客观的展示给儿童，提供方便快捷易懂的操作方式引导儿童快速的进入数学运算，从而高效的充分利用合理的时间，使儿童的学习和成长时间分配不相互占用，减少疲劳教育，达到快乐学习，健康学习的目的，充分的提高学习兴趣。该系统从基础的数字0-9的四则运算以形象的图示反映到各平台数字屏幕上，用统一的AI系统随机分发运算单元，并以AI辅助系统以良好的提示和数据分析引导儿童更好的掌握数值运算，并将个人数据和心德分享给不同年龄的儿童，从不同难度按儿童移动数字先后进行递增式引导，以数据缓存的方式记录不同难度的运算规律，利用计算机从历史数据中找出规律，并把这些规律用到对未来不确定场景的预测。展示给儿童足够的思考时间和学习时间，多方位的锻炼儿童的数学运算能力，同时使系统自我学习能力多元化，更具完整性，可靠性，稳定性；

二、本发明将传统九宫算术(3*3)为最小基本运算单元原有单一固定格式的运算多元化,人性化,动态化,放弃原有固定的程式的运算,充分展现灵活度,不在预设固定格式的题目,而是以儿童自身的认知,自行移动数字块的过程中通过图形化感知加减乘除进行水平,垂直和对角自由运算。分析儿童移动九宫格先后行为,加以人工智能辅助与大数据分析,和不同年龄阶段进行多方位深层次的运算规纳和评测对比,进一步给出统计数据和当前难易评估提示,以及可能会出现的运算结果,引导儿童按自身认知进行移动运算,并最终以儿童行为推算出结果,精细精准的方案多方位帮助儿童快速自觉独立的适应基础数学运算,减少和消耗大量精力和时间,以及非必要的重复性学习,科学合理的安排游戏时间,从而达到了益智和教育的目的,同时缓解了家庭教育的压力。节约了不必要的时间和成本。以互联网共享的模式促进家庭相互沟通。充分利用互联网和大数据整合资源以兴趣诱发为主，在游戏中快乐健康伴随儿童成长。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明集群单元架构结构示意图；

图2为本发明运算规则整体构架框图；

图3为本发明服务端单元运算架构图；

图4为本发明客户端单元架构图；

图5为本发明整个系统交互架构图；

图6-18为本发明详细运算规则构架图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种人工智能大数据九宫算术系统，包括九宫算术系统和大屏幕调度系统，所述九宫算术系统包括网络服务端NPA中心系统、NPAAI系统、NPA扩展模块、网络客户端NPA跨平台应用、NPA处理模块、NPA辅助模块；所述网络服务端NPA中心系统与所述网络客户端NPA跨平台应用相连接，所述NPA扩展模块通过NPAAI系统与所述网络服务端NPA中心系统相连接，所述NPA扩展模块上安装有NPACORE系统，且所述NPA扩展模块通过NPACORE系统与所述网络服务端NPA中心系统相连接，所述NPA辅助模块上安装有NPA分析系统，且所述NPA辅助系统模块通过NPA分析系统与所述NPA处理模块相连接；所述网络客户端NPA跨平台应用，用于对所述网络服务端NPA中心系统数据的接收且进行保存；所述网络服务端NPA中心系统，用于系统大数据的分析和瞬时状态数据；所述NPA扩展模块，用于提供可靠的运算方案并及时反应可靠的运算状态，且反馈最佳运算模式和其他运算模式；所述NPAAI模块，用于转接扩展模块和NPA中心化模块，且用于处理用户数据和调度中心化程序和去中心化程序；所述NPA分析系统，用于通过网络服务端接口来处理大数据的缓冲、数据的下载、本地缓存以及上传；所述NPACORE系统，用于向用户提供交互用户界面、AI随机分发、恢复历史数据、历史数据分析；所述大屏幕调度系统，用于处理队列缓冲区数据对所述网络客户端NPA跨平台应用的发送。如图1所示，NPACORE系统是本发明系统中的一个主模块，它负责向用户提供交互用户界面、AI随机分发、恢复历史数据、历史数据分析等功能。能客观动态的展示复杂的运算数据并且做出高并发的大数据运算,给NPA分析系统提供可靠稳定的数据保障,使NPA处理模块和辅助系统得到充分的运算保障，并将运算关联到实时数据上。此系统也能直接生成高清图片和加密文件，为整个系统安全提供完整的保障。网络服务端NPA是一个中心化和去中心化分布式程序。用TCP网络长连接，是NPAAI系统和NPA扩展模块之间的交互接口。负责系统大数据的分析和瞬时状态数据，并将这些提供给NPA分析系统。NPA扩展模块负责给NPAAI系统提供可靠的运算方案并及时反应可靠的运算状态,反馈最佳运算模式和其他运算模式。NPAAI模块用于转接扩展模块和NPA中心化模块的桥梁,是处理用户数据和调度中心化程序和去中心化程序的关键节点。NPA分析系统先从NPA处理模块中系统读取实时数据，由网络服务端接口来处理大数据的缓冲。再经由TCP网络端口传输到客户端接口，网络客户端则进行数据的下载和本地缓存以及上传,由NPA处理系统和辅助系统集中统一调度，如图3-4，本发明大屏幕调度系统，首先，NPA服务端应用程序（采用分布式的服务端应用程序）启动，连接NPA分布式实时读写分离数据库；客户端NPA应用程序（采用跨平台的客户端应用程序）启动，尝试连接服务端主机；接着，服务端创建端口侦听并等待连接的任务线程，等待客户端网络连接，同时服务端的主线程经过用户设定的延时，读取实时分布式数据库；其次，若服务端连接客户端成功，服务端则创建一个工作线程，等待接收命令，客户端则发送Type命令；若客户端连接服务端失败，客户端则等待用户设定的延时；然后，服务端接收客户端发送的Type命令，把当前缓冲区中的数据发送到客户端，客户端把得到的数据存到分布式缓存中，然后发送Exit命令断开连接，等待用户设定的延时，服务端则接收到Exit命令，退出这个工作任务线程，并关闭连接。

更进一步的实施方式为，所述网络服务端NPA中心系统包括NPA分布式实时数据接口，且所述网络客户端NPA跨平台应用通过SOCKET长连接与所述NPA分布式实时数据接口进行数据连接，且所述NPACORE系统设置有与接口相对应的NPACORE数据存储应用程序；网络客户端NPA跨平台应用是数据接收模块。使用SOCKET长连接的方式处理交互接口文件，负责从NPA分布式实时数据接口中接收数据，并将数据保存到硬盘供NPACORE应用程序使用。

更进一步的实施方式为，为了避免数据灾难，所述NPA扩展模块和辅助系统均采用写复制和高可靠的备份容灾机制将数据快速迁移到备用服务器。

更进一步的实施方式为，所述NPACORE系统包括后台即时预览功能、生成高清图片和加密文件；NPACORE系统有后台即时预览功能，即当鼠标移动到有子图的节点时，会自动弹出预览图。此系统也能直接生成高清图片和加密文件，为整个系统安全提供完整的保障。

更进一步的实施方式为，所述NPAAI系统的运算机制包括数据检索、数据分析、图运算和循环中断；如图2，NPAAI核心运算中采用高性能的运算机制包括数据检索,数据分析,图运算,循环中断,一致性条件真假判断对数据分区处理,及时的反馈给NPA中心服务器和NPA客户端数据进行验证性交互,依据用户的操作习惯快速的检索重复性和冗余性问题,是大数据和人式智能运算得到唯一性运算,保障系统的高可靠性和稳定性,给用户良好的体验和服务保障；

其中，如图6，在进行NPAAI系统的运算时，value为数字区的可移动待选值1-9，当以一个value值移动运算区时，其余数字皆为var变量res为运算结果，op为运算选项，此选项可以切换，包括单运算如加法运算，减法运算，乘法运算，除法运算，以及混合运算，混合运算可以是四种运算任意两种以上，以适龄儿童不同阶段进行自由选择res的结果为垂直运算，水平运算和对角线运算；如图7-15所示，是以value为1时的坐标图解即var等于先移动的value值，如图16所示，其中当op为+即加法时当value值为1先移动到运算区图示中坐标中其余8个数字为var，也即变量，每个var都有余下8个数字的8种可能性以一个特例运算生成以下九宫；如图17所示，其中当op为+即加法时当value值为1先移动到运算区图示中坐标中其余8个数字为var，也即变量，每个var都有余下8个数字的8种可能性以一个非特例运算生成以下九宫，如图18所示，其中当op为混合运算时当value值为1先移动到运算区图示中坐标中其余8个数字为var，也即变量，每个var都有余下8个数字的8种可能性以一个非特例运算生成以下九宫，此运算是依据儿童移动第二个数字块与人工智能深度学习推荐和儿童运算行为衍生出来的结果，这个结果不唯一，将与图1集群架构中的NPACORE系统和用户分析系统共同来完成，NPA与NPAAI以及NPACORE在后面作注解；

并且进一步的解释为，（1）数字区：当玩家进入游戏后，系统会按照次序给每位玩家均有且只有一次按级别难度在数字区初始 1~9 九个字数待定移动块。玩家不能更改任何数字的值。数字区的移动块可以在规定范围任意移动。当数字区的移动到运算区时会自动填充。（2）运算区：运算区有灰色不可更改和移动的数字块。运算区有可填充容纳待定数字空白区域。运算区有特定颜色的可匹配不可更改的数值。 运算区有加减乘除运算符和等号规则标志。运算区不能同时容纳两个或者以上的数字区移动块。（3）移动触摸运算：在进入游戏后，玩家可以将数字区的可移动块移动到运算区进行匹配运算。当满足运算结果时,匹配数值会变换颜色提示玩家运算是否正确。（4）数字区和运算区转换：数字区的可移动块进入运算区后,如果运算不相符,玩家可移动其他的数字进入转换,转换过程运算区会容纳和填充新数字,将前一次移动块自动转换到数字区中。（5）结果判定：任意一个题目在推理和运算结果完全匹配一致后, 循环操作直到条件终止 ,否则会给出玩家所用时间和游戏控制操作权。

更进一步的实施方式为，所述大屏幕调度系统包括NPA显示处理模块，所述NPA显示处理模块用于载入分布式读写分离缓存数据，且用于等待操作；所述等待操作包括数字区触摸待选节点块、选择历史数字区数据和触摸移动运算区节点块。如图5，主应用程序NPA启动，载入分布式读写分离缓存数据，加载从NPAAI接收到的数据；并等待操作，选择采用如下三种操作中的一种：一、从上述布局图中数字区触摸待选节点块；然后自主判断和人工智能大数据引导提示验证；将结果生成可视化操作文件生成显示回放；二、选择历史数字区数据；直接载入，根据提示音判断选择历史数据文件；验证数据；并且更新当前的运算数据；三、触摸移动运算区节点块；直接验证生成预览显示结果。

需要说明的是，NPA 正文描述是ninth palace arithmetic 的简称，NPA 附图部分是natural process arithmetic 的简称。NPA AI 是ninth palace arithmeticartificial intelligence 人工智能九宫算术的简称，NPA CORE 是ninth palacearithmetic core人工智能九宫算术核心的简称。正文描述ninth palace arithmetic 对应附图 natural process arithmetic 模块，正文描述ninth palace arithmeticartificial intelligence对应附图natural process arithmetic intelligenceartificial人工智能自然过程算法。具体的算法是系统推荐算法与累积儿童运算结果相互学习的人工智能自然过程算法，是以儿童运算行为和系统两个方向相互协同的深度学习过程为前提。以下均以简称引述。NPA AI 对就图6-18 所示运算规则，自然过程算法。op 为+|-|*|/选项即加减乘除，res 为运算结果，value 为 0 到 9 数字。具体到手机或者平板以及电脑显示定义为图形化数字块。move 为移动定义，move 有两个区域。核心规则是将原来固定的 op选项使儿童自行按照人工智能自然过程推荐提示和儿童本身的运算行为相结合来完成数值运算，不在是等号右边是已知的运算结果，而是移动后的运算结果与 NPACORE系统和NPA 辅助系统以及NPA 处理模块分析对比一致性的深度模拟结果。这样的目的在于人智能系统推荐行为与儿童的自主学习运算移动行为是否有高度的相似性。 本发明有高度的可拓展性。每移动一个数字块将衍生出不同的未知的结果。本发明可以依据运算结果生成的九宫来推算op 选项。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (7)

1.一种人工智能大数据九宫算术系统，其特征在于：包括九宫算术系统和大屏幕调度系统，所述九宫算术系统包括网络服务端NPA中心系统、NPAAI系统、NPA扩展模块、网络客户端NPA跨平台应用、NPA处理模块、NPA辅助模块；

所述网络服务端NPA中心系统与所述网络客户端NPA跨平台应用相连接，所述NPA扩展模块通过NPAAI系统与所述网络服务端NPA中心系统相连接，所述NPA扩展模块上安装有NPACORE系统，且所述NPA扩展模块通过NPACORE系统与所述网络服务端NPA中心系统相连接，所述NPA辅助模块上安装有NPA分析系统，且所述NPA辅助系统模块通过NPA分析系统与所述NPA处理模块相连接；

所述网络客户端NPA跨平台应用，用于对所述网络服务端NPA中心系统数据的接收且进行保存；

所述网络服务端NPA中心系统，用于系统大数据的分析和瞬时状态数据；

所述NPA扩展模块，用于提供可靠的运算方案并及时反应可靠的运算状态，且反馈最佳运算模式和其他运算模式；

所述NPAAI模块，用于转接扩展模块和NPA中心化模块，且用于处理用户数据和调度中心化程序和去中心化程序；

所述NPA分析系统，用于通过网络服务端接口来处理大数据的缓冲、数据的下载、本地缓存以及上传；

所述NPACORE系统，用于向用户提供交互用户界面、AI随机分发、恢复历史数据、历史数据分析；

所述大屏幕调度系统，用于处理队列缓冲区数据对所述网络客户端NPA跨平台应用的发送。

2.根据权利要求1所述的一种人工智能大数据九宫算术系统，其特征在于：所述网络服务端NPA中心系统包括NPA分布式实时数据接口，且所述网络客户端NPA跨平台应用通过SOCKET长连接与所述NPA分布式实时数据接口进行数据连接，且所述NPACORE系统设置有与接口相对应的NPACORE数据存储应用程序。

3.根据权利要求1所述的一种人工智能大数据九宫算术系统，其特征在于：所述NPA扩展模块和辅助系统均采用写复制和高可靠的备份容灾机制将数据快速迁移到备用服务器。

4.根据权利要求1所述的一种人工智能大数据九宫算术系统，其特征在于：所述NPACORE系统包括后台即时预览功能、生成高清图片和加密文件。

5.根据权利要求1所述的一种人工智能大数据九宫算术系统，其特征在于：所述NPAAI系统的运算机制包括数据检索、数据分析、图运算和循环中断。

6.根据权利要求1所述的一种人工智能大数据九宫算术系统，其特征在于：所述大屏幕调度系统包括NPA显示处理模块，所述NPA显示处理模块用于载入分布式读写分离缓存数据，且用于等待操作。

7.根据权利要求6所述的一种人工智能大数据九宫算术系统，其特征在于：所述等待操作包括数字区触摸待选节点块、选择历史数字区数据和触摸移动运算区节点块。

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