MCP based Math Drawing Client

MCP ベースの数学描画クライアント

数学描画クライアント（talk2mcp_math_draw_client.py）は、数学的な計算と視覚的な描画機能を組み合わせた Python アプリケーションです。Gemini AI モデルを使用して数学に関するクエリを処理し、適切な応答を生成します。

機能

現在実装されている機能

• 数学の問題解決における Gemini AI との連携
• 数学的な結果を視覚的に表現する描画機能
• 反復的な問題解決アプローチ（最大 9 回の反復）
• 基本的な数学演算と ASCII 値の計算に対応
• キャンバス上への結果の自動描画
• 基本的なエラー処理と復旧
• シンプルなキャンバス操作
• 基本的なテキスト配置
• 操作のタイムアウト処理（LLM の操作は 10 秒でタイムアウト）
• セッション管理
• パラメーター検証を伴うツール実行

サーバー要件

1. MCP サーバーのセットアップ：

   • Python 3.x 環境
   • MCP サーバーパッケージがインストールされていること
   • 必要なサーバー依存関係：
     • mcp パッケージ
     • AI 連携用の google-generativeai
     • 環境管理用の python-dotenv

2. サーバー設定：

   • ポート設定（デフォルト：8080）
   • 数学演算用のメモリ割り当て
   • キャンバスサイズの設定（デフォルト：1920x1080）
   • 最大同時接続数
   • 操作のタイムアウト設定

3. サーバーツール：

   • 数学計算エンジン
   • 描画キャンバスマネージャー
   • ツール実行ハンドラー
   • セッションマネージャー
   • エラー処理システム

前提条件

• Python 3.x
• 必要な Python パッケージ：
  • python-dotenv
  • google-generativeai
  • mcp パッケージ

環境のセットアップ

1. プロジェクトのルートに .env ファイルを作成します
2. Gemini API キーを追加します：

   GEMINI_API_KEY=your_api_key_here
   

サーバーのセットアップ

1. サーバーの依存関係をインストールします：

   pip install mcp google-generativeai python-dotenv
   

2. config.json でサーバー設定を構成します：

   {
     "server": {
       "port": 8080,
       "max_connections": 10,
       "timeout": 30,
       "canvas": {
         "width": 1920,
         "height": 1080
       }
     }
   }
   

3. MCP サーバーを起動します：

   python example2-3_server.py
   

利用可能なツール

現在実装されているツール

1. 数学演算：

   • 基本的な算術演算（加算、減算、乗算、除算）
   • 高度な数学関数（指数関数、対数関数）
   • ASCII 値の計算
   • 文字列の操作と変換
   • 配列操作
   • 素数の計算
   • 階乗の計算
   • フィボナッチ数列の生成

2. 描画ツール：

   • 寸法を指定した長方形の描画
   • 書式を指定した基本的なテキスト配置
   • キャンバスのクリアとリセット
   • 座標に基づく描画
   • シンプルな色の選択
   • 基本的なレイヤー管理

今後予定されているツール

1. 数学演算の強化
2. 高度な描画機能：
3. 分析ツール：
4. ユーティリティツール：

インストール

1. リポジトリをクローンします
2. 必要なパッケージをインストールします：

   pip install python-dotenv google-generativeai mcp
   

3. 上記の説明に従って環境変数を設定します

使い方

1. MCP サーバーを起動します（「サーバーのセットアップ」セクションを参照）
2. サーバーが稼働していて、アクセス可能であることを確認します
3. クライアントを実行します：

   python talk2mcp_math_draw_client.py
   

サーバーとクライアント間の通信

1. 接続プロトコル：

   • クライアントがサーバーとの接続を確立
   • 認証ハンドシェイク
   • ツールリストの同期
   • セッションの初期化

2. データフロー：

   • クライアントが数学に関するクエリを送信
   • サーバーがリクエストを処理
   • 結果がクライアントに返される
   • 描画コマンドが実行される
   • ステータス更新が通知される

3. エラー処理：

   • 接続の再試行メカニズム
   • セッションの復旧
   • ツール実行のフォールバック
   • リソースのクリーンアップ

クエリの例

1. 基本的な数学の描画：

Calculate the sum of ASCII values for the word "HELLO" and draw it inside a rectangle at the center of the canvas.

2. 複雑な数学の可視化：

Find the exponential values of first 5 prime numbers, sum them up, and display the result in a blue rectangle at coordinates (500, 300).

3. 複数の操作：

Convert the word "MATH" to ASCII values, calculate their sum, find the square root, and display the result in a red rectangle with white text.

4. 高度な描画：

Draw a rectangle at (200, 200) with width 400 and height 300, then place the result of (2^10 + 3^5) inside it with centered text.

仕組み

1. クライアントは、stdio 通信を使用して MCP サーバーに接続します
2. Gemini AI モデルを使用して数学的な問い合わせを処理します
3. 結果はキャンバスに自動的に描画されます
4. システムは反復的なアプローチ（最大 9 回の反復）を使用して、複雑な問題を解決します
5. 結果は見やすい形式で表示されます
6. 各操作はツールスキーマに照らして検証されます
7. エラー処理とタイムアウトの仕組みを備えています

エラー処理

クライアントには、次のような堅牢なエラー処理が含まれています。

• API タイムアウト（LLM 操作では 10 秒のタイムアウト）
• 無効な入力
• 接続の問題
• ツール実行エラー
• 描画ツールの失敗
• パラメーター検証エラー
• セッション管理の問題

貢献

問題や機能改善のリクエストをお気軽に送信してください。

ライセンス

Apache License, Version 2.0（「ライセンス」）に基づいてライセンスされています。 ライセンスに従わない限り、このファイルを使用することはできません。 ライセンスのコピーは、次の場所から入手できます。

http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0

適用される法律で義務付けられている場合、または書面で合意されている場合を除き、 本ソフトウェアは「現状のまま」提供され、明示的か黙示的かを問わず、 いかなる保証もありません。 ライセンスに基づく権利および制限については、 ライセンスを参照してください。

トラブルシューティング

1. よくある問題：

   • 接続タイムアウト
   • 描画ツールの失敗
   • メモリの問題
   • パフォーマンスの問題
   • 認証エラー

2. 解決策：

   • サーバーの状態を確認する
   • ネットワーク接続を確認する
   • キャッシュと一時ファイルを消去する
   • 依存関係を更新する
   • システムリソースを確認する

パフォーマンスのヒント

1. 最適化：

   • 適切なキャンバスサイズを使用する
   • 同時実行する操作を制限する
   • 未使用のリソースを消去する
   • メモリ使用量を監視する
   • 効率的なアルゴリズムを使用する

2. ベストプラクティス：

   • 定期的なバックアップ
   • システムの更新
   • リソースの監視
   • エラーログの記録
   • パフォーマンステスト