习字助手：高一学生用 TensorFlow 助力汉字传播

文 / 欧阳奕航（长沙市雅礼中学）2018 谷歌全国中小学计算思维与编程挑战赛特等奖

欧阳奕航是来自长沙雅礼中学的一名高一学生。

他从小喜爱科技，曾带队参加 WRO 世界奥林匹克机器人竞赛，赢得了中国选拔赛的一等奖。他擅长语言学习，在小学五年级的时候，还获得过中国教育电视台《拼吧，小伙伴》汉字大赛湖南赛区冠军。

今年 9 月，他首次接触到了 TensorFlow，于是兴趣和科技撞出了有趣的火花。

创作背景与灵感来源

今年 9 月的一个偶然机会，在学校的信息选修课上，我初识了 MIT APP INVENTOR 2，并知道了 TensorFlow。第一次见它，便有相见恨晚的感觉，因为此前我曾随做访问学者的父亲在美国麻省理工学院 (MIT) 呆过两年。

Google、MIT 的大牛们开启的一个又一个未知智能领域、攻克的一个又一个旷世难题的消息刺激着我本已跳动的神经，我愈发坚定了要学好计算机、人工智能和 TensorFlow 的信心。

于是，每天放学完成学校作业后，我便在网上搜索和阅读有关人工智能和 TensorFlow 的相关资料，对网上找到的图片风格迁移，图片识别与分类等案例非常感兴趣。最先，我想基于风格迁移做一些事情，但咨询彭宇老师后得知时间太短，可能训练神经网络权值的时间都不够。其间也曾想到过做诸如垃圾分类、视频风格转换的作品，但是发现这类作品的设计很多且功能已趋于完美，想在短时间内利用 TensorFlow 进行创新超越实在不容易。一天早上出门时，一向对书写及排版要求严格的妈妈说：“小字霸，昨天的语文笔记书写还可更美观点哦！” 这一提醒，点燃了我将人工智能和汉字书写结合起来的初步想法。

创作过程：从 “好好写字” 到《习字助手》

我把基于计算思维与可视化编程软件来传承与弘扬中国传统汉字文化的想法和指导老师彭宇汇报，彭老师立即拍板说创意非常棒，可以成为一个为小朋友们习字培养兴趣打好基础的好软件，并兴奋地说 “就取名好好写字吧”！但我觉得，“好好写字” 的作品名字不够大气，我们的软件面向对象将是各年龄段、不同种族的汉字爱好者，同时也能成为同学们学习汉字的好帮手。后来，我们决定给它起一个朗朗上口，优雅易记，又涵括中国元素的名字 — “习字助手”。

欧阳奕航与老师们一起开发习字助手

峰回路转，柳暗花明

然而，很多事情都是说起来容易做起来难：我一遍又一遍地在网上搜索基于计算思维与可视化编程的算法以及汉字书写识别相关的对应模型资料，发现线上汉字书写练习的同类软件极其稀少，几乎没有我们可以借鉴和使用的第三方平台及软件运行环境。我们需要创建自己的模型，自己训练神经网络，而且作品设计中要使用到的 Python、Java 的部分语言编译、TensorFlow 中不同函数与数据包的调用，我目前掌握得还远远不够。幸运的是，我得到了另一位人工智能高手 — 彭盛霖老师的鼎力相助。彭老师是 AI 方面的超人，他读代码就如读小说，写起代码来更是一发不可收拾，能真正做到废寝忘食。所以，每次遇到技术方面的难题，或有 Bug 需要修复，请教彭老师准能迎刃而解。在他的指导下，一点一滴的努力渐渐积累较为完整的软件，可谓量变导致质变呀。

小小成功的喜悦

感谢老师的精心指导和学校的大力支持。在无数次的建模、代码完善、Bug 修复的工作努力下，我的作品已初具规模：它通过用 TensorFlow 来判断图片的相似度，评估手写体与标准体的接近程度，利用深度学习实现了汉字相似度判断和图片风格迁移功能，可用于锻炼汉字的书写能力和辨别能力，可以帮助汉字语言爱好者更好的随时随地练习写字。作品经过同学体验和老师亲测反响良好。

致谢与感言

回想一路走过来的点点滴滴，的确有许多不易与感动！作为一个中国人，深知随着中国国力提升，汉字不但承载中华民族的意志与文化，亦是开启未来人类更光辉历史、探索世界更博大宝库的钥匙；十余年的学习生活让自己明白汉字学习的不易与练字的重要性。希望我们的作品能给用户营造更好习字、摹字环境，更好传承中华文化，呵护汉字这一文化瑰宝。同时，想借此机会感谢老师的悉心指导和学校的大力支持；感谢父母的默默付出，让自己可全身心投入比赛；感谢 Google 所提供的开创人类心智的伟大平台及组委会的精心组织！

欧阳奕航的习字助手获得了谷歌全国中小学计算思维与编程挑战赛总决赛 App Inventor 子方向特等奖