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        霍金輪椅上的黑科技

        2019-10-25 01:17:28趙天
        奧秘 2019年10期
        關(guān)鍵詞:霍金的霍金輪椅

        ● 趙天 編

        幾乎每個人都認識英國物理學家霍金,但幾乎每個你認識的人,都不敢說他聽到過霍金開口說話,或親眼看到霍金持筆寫字。我們都不知道霍金的真實聲音和筆跡是什么樣。

        眾所周知,造成以上困惑的原因,是霍金先生的一生都伴隨著全身癱瘓的不治之癥,不但手腳動彈不得,開口說話都無法實現(xiàn),但這并不妨礙他的著作和觀點被及時發(fā)布出來,引導(dǎo)著世人走向新的科學領(lǐng)域。這不得不歸功于科學家們?yōu)樗蛟斓囊幌盗小昂诳萍肌痹O(shè)備,以最超前的方式在每一個時期幫助他發(fā)聲!

        而這一系列“黑科技”,都被用來升級霍金所乘坐的輪椅。

        輪椅和“首席發(fā)言人”

        年僅21歲時,霍金就被診斷出肌肉萎縮性側(cè)索硬化癥。這是一種醫(yī)學界至今都不知道病因的運動神經(jīng)損害疾病,患者的肌肉會漸漸失去力量、萎縮,最終蔓延至和呼吸、吞咽相關(guān)的肌群,讓人生活不能自理,最終很大概率會死于呼吸衰竭,即從局部身體不能動發(fā)展到全身都動不了,所以這種病又簡稱“漸凍癥”。

        一開始,霍金只是腿不利索,還能依靠拐杖出行。但幾年后,他就再也無法站立,不得不開始與自己非常厭惡的輪椅“相愛相殺”。

        那個時候,霍金除了行動不方便外,和常人無異,依舊能和他人談笑風生,甚至還能親自動手寫下一些公式。在移居美國后,霍金坐上了電動輪椅,他甚至找回了在劍橋賽艇隊的青春年華,發(fā)展出“飚輪椅”的特殊愛好,經(jīng)常在人行橫道上以極高的速度駕駛電動輪椅。

        但隨著病情的惡化,霍金很快就沒辦法繼續(xù)“皮”了,因為他已不能再寫字,說話也開始變得含含糊糊,從大家伙勉強能聽懂,發(fā)展到只有他最親近的家人、朋友能領(lǐng)會他的意思。所以在那段歲月里,霍金出門除了電動輪椅相伴,還得帶上一位“首席發(fā)言人”才行。

        那時的霍金雖然說話困難,但最少還能一句一句地緩慢表達,相比后面的時光,他還是幸福的。

        一開始,霍金只是腿不利索,還能依靠拐杖出行。

        1985年,霍金在歐洲訪問期間患上了嚴重肺炎,為了保住他的性命,醫(yī)生為他實施了氣管切開手術(shù),導(dǎo)致他永久失去了發(fā)聲的能力。所以在今后的時光里,就算他的“首席發(fā)言人”,也無法領(lǐng)會他的意思了。

        作為一個不折不扣的“活著的傳奇”,霍金自成名時就幾乎全身癱瘓,每天只能坐在輪椅上。

        霍金在各地進行演講

        霍金還在業(yè)余時間參演了多部影視劇作品

        會說話的輪椅

        為了讓霍金能重新“說話”,學術(shù)界可謂是絞盡腦汁。物理學家馬丁·金找到了加利福尼亞Words+公司的CEO,請求他幫助霍金教授。這位 CEO 曾經(jīng)開發(fā)過一套名為 Equalizer 的軟件幫助同樣患有“漸凍癥”的岳母,當他得知要幫助的是霍金教授時,立即表示將全力以赴。

        他們在霍金的電動輪椅上加裝了一臺Apple II電腦和一個顯示器,顯示器上羅列著字母表,霍金只需在光標經(jīng)過他想要的字母時給電腦一個確認指令,就能輸入這個字母,進一步組合成單詞和句子。

        當然,這是建立在彼時霍金的雙手還有一定運動能力的基礎(chǔ)上。由于整套軟件只需要一兩個按鍵就可以操作,所以那時的霍金不僅能自己控制輪椅,對輔助軟件的使用也完全不成問題。這套軟件解決了霍金的輸入問題,當熟練這套設(shè)備后,他還可以著手寫作。但是在生活中單單只有文字是遠遠不夠的,所以霍金的家人、朋友們又向一家開發(fā)語音合成器的公司尋求幫助。

        這家公司主要生產(chǎn)電話自動應(yīng)答系統(tǒng),接到來自霍金的求助后倍感榮幸,于是他們用當時最好的文字轉(zhuǎn)換語音處理器改造了一臺CallText 5010設(shè)備,并于1988年贈送給了霍金。這樣,霍金在輸入文字的同時,也能大聲地“說”出來,仿佛重獲新生。

        后來,MIT的工程師們在這套設(shè)備的基礎(chǔ)上,又為霍金制作了三種聲音,分別是他的妻子、女兒和他本人的聲音。但由于這一系列工作均由美國人完成,所以霍金通過輪椅發(fā)出的聲音一直都帶有明顯的美式口音。

        “一塊肌肉的表演藝術(shù)”

        憑借黑科技加持的輪椅,霍金得以繼續(xù)寫作出書,他重新整理了之前的書稿,出版了震驚世界的《時間簡史》。

        1997年,英特爾在處理器領(lǐng)域的形勢一片大好,其創(chuàng)始人戈登·摩爾曾與霍金當面交流,他發(fā)現(xiàn)霍金輪椅搭載的整套電腦系統(tǒng)存在很多缺點,便表示將承包霍金的硬件設(shè)備,霍金欣然接收。

        英特爾重新設(shè)計了霍金的輪椅,將計算機集成在輪椅上,用輪椅的電池供電,并且承諾每隔兩年將硬件升級一次。

        超高機動性能的輪椅

        然而病魔連霍金最后能活動的三根手指頭也不放過,從2005年起,他只能用一根手指操作整臺輪椅了;到2008年,最后一根手指也停止了動彈,僅剩下面部部分肌肉可以活動。于是,霍金的裝備面臨又一次的大改造。

        霍金的研究生助理靈機一動,為他設(shè)計了一個“cheek switch”裝置,這個裝置可以安裝在眼鏡框上,用紅外線檢測霍金右臉頰上的一塊肌肉的活動。

        這種控制方法類似于智能手機上的距離感應(yīng)傳感器,傳感器發(fā)射肉眼不可見的紅外光束,并根據(jù)目標物反射的強度檢測距離。當霍金收縮面部肌肉時,傳感器會接收到一個變化的信號,然后反饋給電腦一個確認動作。這種方式可以完全替代之前使用的手動點擊操作,并且不改變原來的操作邏輯。

        隨著輪椅的全面升級,霍金從“一根手指闖天下”進化為“一塊肌肉的表演藝術(shù)”,但他的“說話”速度還是降到了每分鐘5-6個單詞,且隨著他面部肌肉的退化,很快又大幅下降至每分鐘一個單詞,甚至無法精準地控制操作系統(tǒng),常常陷入選錯字母的困境。于是,只好再度求助于英特爾團隊。

        強大的單詞聯(lián)想功能

        在英特爾的實驗室里,霍金花了足足20分鐘才“說”出大概30個單詞的問候語,他的痛苦與無奈,工程師們看在眼里、急在心里,他們迫切希望能幫到這位不幸的教授。

        他們曾考慮過使用最新的技術(shù),例如眼球追蹤技術(shù),但霍金的病情已經(jīng)造成了嚴重的眼瞼下垂,眼球追蹤技術(shù)無法準確鎖定霍金的目光,此方案被放棄。

        工程師們還讓霍金嘗試了頗為科幻的腦電波識別技術(shù)。能夠被清晰識別的腦電波信號往往都是一些身體動作控制信號,例如握拳、面部表情、抬手等,這些信號就相當于一個一個的按鍵,給每個信號設(shè)定好功能便能工作。但也許是因為癱瘓多年,霍金的大腦對肢體的控制功能已經(jīng)退化了,即便是戴上專業(yè)的腦電波帽也無法檢測出強度足夠的信號。

        沒辦法,工程師團隊只好另辟蹊徑,將重點放在了改善軟件輸入效率上。他們認真觀察了霍金輸入時的每一個細節(jié),并驚訝地發(fā)現(xiàn),雖已進入21世紀,但霍金還在逐個字母地完整拼寫單詞,這除了源于他嚴謹?shù)男愿?,還不得不“歸功于”這套“古老過時”的軟件。

        于是團隊找來在智能手機輸入法領(lǐng)域備受好評的SwiftKey公司合作,他們采集了霍金的大量文檔,分析詞頻及上下文關(guān)聯(lián)等信息,開發(fā)了一套全新的軟件。這套軟件能在霍金輸入字母時給出最合適的預(yù)測詞,比如輸入“Stephen”,軟件會聯(lián)想出“Hawking”,不再需要過于完整的輸入,相信絕大多數(shù)智能手機的用戶都很熟悉這套輸入法邏輯。

        名為Cheek Switch的裝置,安裝在霍金的眼鏡框上,用紅外線檢測霍金右臉頰的一塊肌肉活動。當霍金收縮面部肌肉時,也就相當于向傳感器發(fā)送了一個信號。

        這些事情,都是在輪椅上一個12英寸的屏幕上完成的?;艚鹂梢栽谏厦鎸懜?、收發(fā)郵件,還能用即時通信軟件接聽電話。

        同時新軟件還添加了很多便捷功能,包括一鍵靜音、全屏幕任意位置的鼠標點擊功能、快速搜索以及電子郵件。用上新軟件后,霍金的輸入效率高了10倍,能方便地用Firefox瀏覽器上網(wǎng);霍金甚至還開通了微博,親自發(fā)博文與中國網(wǎng)友交流。

        誠如霍金教授所言:“Where there's life, there's hope.”他生在了一個好的時代、一個科技能夠改變?nèi)祟惷\的時代,與其說“時勢造英雄”,不如用“時代救天才”來形容他的傳奇人生更為貼切。

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