你还记得上学时，面对厚厚的物理书，看到那些复杂的静态图表是不是有点头疼？运动学、电路、光学…
这些晦涩的物理概念往往通过静止的图片呈现...
很难直观地展示物理现象的动态变化。
比如，书本上的一条光线反射图看着简单，但如何真正理解光线是如何变化的，很多学生可能会一头雾水。今天我要介绍的这个工具，能够让这些静止的图变成互动的、会动的模拟器，帮助大家轻松理解物理现象！
今天给大家介绍一个特别有趣的项目——增强物理（Augmented Physics）。
这个项目的目标很简单：将物理书中的静态图表变成互动的、动态的模拟器，让你可以动手操作，甚至实时看到物理现象的变化。
Augmented Physics 是一个结合机器学习的创作工具，旨在将传统物理教材中的静态图表转换为互动物理仿真。
通过利用先进的计算机视觉技术，如Segment Anything和多模态大语言模型（LLM），它允许用户从教材中半自动地提取图表，并生成交互式仿真，使得学生能够通过交互的方式更好地理解物理概念。
也就是它能让普通物理教材中的静态图片变得可以互动的工具。它让你能够通过简单的操作，把静态的图表变成交互式的模拟器，不需要编写代码，只需点击几下，就可以自己“动手”做实验！
这款工具的核心功能包括：
自动提取课本中的物理图表，让你轻松从PDF教材中获取需要的图表。 生成交互式模拟，你可以像做实验一样调整图表中的物体和参数，观察变化。 动态可视化数据，比如让摆动的物体展示角度随时间的变化，或者看到电路中电流和电压的变化。
主要功能：
自动生成交互式物理仿真：
Augmented Physics 可以将静态图表（如光学、运动学、摆、电路等）变成可以操作的动态模拟实验。比如，你可以调整镜片位置，看看光线如何变化。增强实验： 支持你在屏幕上直接操作，比如你可以拖动一个物体，观察它的速度、加速度或者能量变化。
如果你想看看碰撞实验中两个物体不同速度下的结果，只需调整速度参数，系统会自动生成相应的实验结果——是不是像在虚拟实验室里一样！动态图表：
Augmented Physics 允许将静态图表转化为重复动画，展示物理现象的变化过程。例如，用户可以创建展示光反射路径的动态图表，或展示天体运行轨迹的动画。
你可以把书本上的静态物理图表变成动画。比如，光线经过凸透镜的折射原本只是一条静止的线，现在你可以调整镜片的位置，看到光线随之改变的过程。
这让你不仅能看懂图，还能通过动手操作来理解其中的物理原理。数据互相联动：
还允许你调整文本或图表中的参数，并在仿真中立即看到这些变化的结果。
还记得那些复杂的物理公式吗？在增强物理里，你可以通过改变图表中的数据，观察物理现象的变化，或者反过来，通过观察现象来推测公式中的参数。
比如，当你改变某个物体的高度，能量变化图表会实时更新，帮助你更加直观地理解能量转化的过程。参数可视化：
现在物理实验中的数据不再只是冷冰冰的数字。你可以通过系统生成的图表，看到物理量随时间或其他因素的变化，比如摆的角度、速度、加速度等等，帮助你更好地理解这些变化。
Augmented Physics 能为图表生成动态参数可视化图，帮你把物理现象的变化生成图表，让你更直观地理解物理概念。简便的操作流程：用户可以通过简单的操作步骤导入教材页面、选择模拟类型、分割图像、运行模拟并与模拟结果交互，整个过程通过网页端实现。
支持多设备使用：该系统支持桌面设备和移动设备，用户可以通过电脑上传PDF页面，或通过智能手机拍摄教材页面上传。
为什么这个工具这么牛？
该工具借助了机器学习、图像处理技术和大语言模型，能够自动识别课本里的物理图表，并通过分析和处理生成相应的互动模拟。这一切都可以通过简单的点击、拖动和调整参数来实现。
Augmented Physics 技术方法详解
📷 计算机视觉技术 Segment Anything：该技术用于图表中的对象分割。通过它，系统可以自动识别并提取物理图表中的重要部分（如物体、镜片、电路元件等），为后续的仿真做准备。 图像处理（OpenCV）：通过OpenCV，系统可以识别图表中的线条、轮廓等，用来处理图像中的路径、角度或运动轨迹。 轮廓检测和路径提取：对于一些动态模拟（如光线的传播路径或物体运动），系统会通过检测图像中的路径或边界，将其转换为可操作的路径，从而生成动画效果。 🤖 多模态大语言模型（LLM） 系统利用大语言模型（如GPT）来理解图表中的文字描述，自动判断应该生成什么样的物理仿真。例如，从电路图中识别出电阻、电容、导线等，并生成一个完整的电路仿真。这让用户不用手动输入复杂的物理参数，系统就能理解图表并生成适当的模拟。 🛠️ 物理引擎集成 Matter.js：这是一个用于模拟物理行为的引擎，帮助系统将图表中的物体转化为可交互的实体。例如，在模拟重力时，系统会让一个小球在斜坡上滚动，并根据物理定律来展示真实的运动轨迹。 自定义光学模拟：处理光线经过镜片的反射、折射等现象。例如，用户可以在模拟中调整镜片的位置，观察光线路径和成像的变化。 🔄 交互式模拟生成 自动化图像分割和赋能：系统会自动识别并分割图表中的物体，用户可以给这些物体赋予不同的属性，比如一个物体的质量、速度或弹性。这样，用户可以通过修改这些属性来观察不同的物理现象。 参数调整与双向绑定：用户可以在模拟中调整物理参数（比如电阻值或物体的速度），并实时看到仿真结果变化。反过来，用户也可以通过调整图表中的数值，直接看到相应的物理现象变化。 🎞️ 动态可视化与动画 系统支持将静态图表中的物体转化为动态的动画。例如，用户可以创建一个展示光线反射的动画，或者展示行星围绕太阳的轨道运动，这让复杂的物理现象更加直观易懂。 🔌 电路模拟 系统通过机器学习模型（如Gemini Multimodal Vision Model）自动识别电路图中的元件，比如电阻、电容和电池等，然后根据电路理论生成一个完整的电路仿真。用户可以看到电流如何流动，电压如何变化，并通过调整元件的参数实时观察这些变化。 🌐 基于Web的实现 React.js：系统使用React.js构建用户界面，用户只需通过网页就可以上传教材页面、选择要进行的模拟类型，并通过简单的拖动和调整完成所有操作。 Firebase：用于前后端之间的实时通信，确保用户在修改模拟或上传图表时，能迅速得到反馈结果。
系统的用户满意度高达92.73分，用户特别喜欢它的直观性和互动性。 物理老师们也给出了非常高的评价，他们认为这个工具可以作为课堂教学的有力补充，让学生通过动手实验，真正理解物理现象。 对于那些平时动手实验机会较少的学生，这款工具可以让他们随时随地做实验，极大地提高了学习的兴趣和效果。
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