3月14日，著名物理學家霍金去世，享年76歲。他是繼牛頓和愛因斯坦后最杰出的科學家之一，被譽為宇宙之王。但不幸的是，他在21歲就被確診為“漸凍癥”，半個世紀以來，輪椅幾乎是他的全部。那么，這臺輪椅有何獨特之處呢？

霍金的輪椅就是一部智能機器

1963年，21歲的霍金不幸被診斷患有肌肉萎縮性側索硬化癥（又稱“漸凍癥”）。患病之后，霍金全身只有三根手指和兩只眼睛可以活動，并且只能用極其微弱、難以識別的語言交談。在1985年因患肺炎而做氣管切開手術后，霍金更是被徹底剝奪了說話的能力。當時，美國加利福尼亞州一位名叫瓦特·沃爾托茲的電腦工程師為霍金設計了一個名為“平等器”的電腦程序，其中的文本文件是Word 。這個程序可以讓霍金從屏幕上選擇詞匯，只要他按動手中的開關選擇詞匯后，就會轉入語音合成器，發(fā)出聲音來。

后來，劍橋調節(jié)通訊公司的大衛(wèi)·梅森改進了這套設備，并安裝在霍金的輪椅上，使霍金“說話”的速度大大加快，每分鐘可“說”出15個詞，如果需要，還可以把文字直接打印出來。

這臺世界上幾乎獨一無二的輪椅不僅是霍金的代步工具，也構成霍金個人形象的一部分。

它是一臺集計算機軟件、通信技術、紅外光、語音轉換器于一體的人工智能設備，通過它，霍金的思想可以轉化為語音和文字，并表達給全世界。

霍金輪椅的語音合成器安置在椅背上，可以把他寫出的文字轉譯成獨特的“霍金式”電子語音。輪椅上安裝有一個12英寸的電子屏幕，即便在陽光下也能讓他看得清楚屏幕上的內容和圖像。通過這個小小的“窗口”，霍金可以寫演講稿、收發(fā)電子郵件，甚至可以用即時通信軟件Skype來接聽電話。

霍金輪椅上的平板電腦擁有Core i7處理器，它可以控制輪椅上所有的電子系統(tǒng)。輪椅上的萬用遙控器是一個紅外線裝置，可以用來操作霍金辦公室和家里的電視、音響、燈光，甚至可以用來開門、關門。

輪椅上裝有一個叫“外圍盒”的設備，內有USB集線器、音響放大器和整流器，供各種子系統(tǒng)使用。這部輪椅的電源安裝在椅座下方，供輪椅移動和整個電腦系統(tǒng)使用。此外，這套系統(tǒng)還裝有一套備用電池。

其實，霍金輪椅就是一部智能機器，而且它是隨著科技的發(fā)展而逐漸升級的，以上所描述的只是這臺智能輪椅的基本構造。

利用面部肌肉動作來操作電腦

2005年之后，霍金徹底喪失了運動能力——連手指都不能活動了。為此，英特爾的創(chuàng)始人戈登·摩爾為他設計了2.0版的輪椅。新版霍金輪椅主要通過眼動追蹤、聯(lián)想輸入和語音合成器播放，來支持這位科學巨人與世界對話。研究人員為霍金設計了一個特殊的眼鏡，上面安裝了紅外線發(fā)射器和檢測肌肉活動的探測器，可以通過霍金說話時面部肌肉的收縮和舒張來激活輔助系統(tǒng)，并用眼球控制紅外線發(fā)射器，選定在屏幕中輪流出現(xiàn)的英文字母。

例如，當霍金想說“點子”這個詞時，他的面頰肌肉收縮首先激活輔助系統(tǒng)，電腦屏幕上會出現(xiàn)字母i，這時霍金的眼球動一下，計算機就會不斷顯示以i開頭的英文字母，直到idea出現(xiàn)；霍金再動一下眼球來表示選定這個字母，這就如同普通人用手操作鼠標時的兩次點擊確定一樣。當霍金完成造句后，就可以把這個句子發(fā)送到語音合成器上，由后者替他“說”出來了。

到了2011年，他的病情進一步惡化，用這種方式每分鐘僅能輸入一兩個單詞。技術團隊對霍金的設備進行了改造升級，研發(fā)了一個可供所有殘障人士使用的交互系統(tǒng)工具包（輔助情境感知工具包，簡稱ACAT）。安裝升級了這個開源項目后，霍金輪椅可謂升級到2.1版。雖然還是利用面部肌肉動作來操作電腦，但ACAT允許使用者通過幾乎任何面部動作來進行交互操作。

升級后的軟件由于集成了Swift Key人工智能預測技術，霍金僅需要輸入15%-20%的字母，電腦軟件就能預測出剩下的內容，還能夠在每輸入一個單詞后預測出下一個可能的單詞。利用升級后的軟件，霍金對文件進行瀏覽、編輯、管理和在多任務間進行切換、收發(fā)電子郵件等日常任務的速度提高了10倍。

有人計算，霍金在向中國公眾發(fā)一條有99個詞的微博時，即便沒有錯誤，大約也需要30多分鐘。再加上思考以及排版、審閱等，估計霍金用了大約40分鐘時間，才完成了他向中國粉絲的第一次問候。

“腦控”版輪椅讓重度殘障者受益

如今，人機交流專家已經(jīng)開始設計3.0版智能輪椅，將來所有重度殘障者都可能受益于此。

最新版智能輪椅是基于喉部肌肉發(fā)音時的收縮和舒張來設計的。當人們說話時，大腦語言中樞會發(fā)出信號到喉嚨，使喉嚨的肌肉群協(xié)同收縮和舒張而發(fā)出聲音。根據(jù)這一原理，美國航空航天局艾姆斯研究中心研發(fā)了一項技術，不僅可以讓殘障人自主控制電動輪椅，而且能夠將思想（想說的話）傳送到語音合成器，讓后者“說話”。

首先，通過一個貼在喉部皮膚上的電極，使用者頭腦中只要有“向右”或“停下”的想法（指令），輪椅便會自動探測到喉部微弱的電子脈沖并“翻譯”出來，這樣的指令正確傳達給輪椅后，輪椅就會完成右轉或停下的動作。同樣，使用者想說什么話，也可以通過軟件探測到，并向語音合成器傳輸指令，讓后者替使用者“發(fā)聲”。

霍金曾經(jīng)嘗試過這種人（腦）-機界面，但他感到并不適應。原因有兩個：其一，從使用面頰肌肉到通過喉部肌肉收縮來操控，有一個需要重新學習的過程，霍金還沒有適應這種新的技能；其二，按照目前的技術，電極擺放的位置如果稍有偏移，辨識的準確率就會從94%下降到50%以下。有時候，電極解讀并發(fā)送到語音合成器“說”出來的話，并非霍金的本意。所以霍金的輪椅并沒有正式使用這一系統(tǒng)。

更高級的智能技術是“腦機接口”，即用思想來控制不能運動的四肢。從2014年起，俄亥俄州神經(jīng)中心的研究人員就開始設計一個植入大腦的芯片來讓思想控制運動。這個植入腦部的芯片名為“神經(jīng)生命”，它通過連接器與電腦相連。電腦使用特殊軟件來解讀大腦傳來的信號后，發(fā)送指令給鑲有130個電極的電子手袖套，以刺激手部肌肉，讓人得以繞過脊髓，控制手部活動。同樣，如果把芯片植入大腦語言中樞，就可以在大腦想說什么話的時候通過人機指令讓輪椅上的語音合成器說出來。

目前，霍金輪椅的價格是普通殘障者所可望而不可即的。如果將來真的升級到3.0版，恐怕價錢更會高出許多。

（中新網(wǎng)2016.5.8等）