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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(gè)人都認(rèn)識(shí)英國(guó)物理學(xué)家霍金,但幾乎每個(gè)你認(rèn)識(shí)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(shí)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(dòng)彈不得,開口說話都無(wú)法實(shí)現(xiàn),但這并不妨礙他的著作和觀點(diǎn)被及時(shí)發(fā)布出來,引導(dǎo)著世人走向新的科學(xué)領(lǐng)域。這不得不歸功于科學(xué)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(gè)時(shí)期幫助他發(fā)聲!

      而這一系列“黑科技”,都被用來升級(jí)霍金所乘坐的輪椅。

      輪椅和“首席發(fā)言人”

      年僅21歲時(shí),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(xué)界至今都不知道病因的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)損害疾病,患者的肌肉會(huì)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(huì)死于呼吸衰竭,即從局部身體不能動(dòng)發(fā)展到全身都動(dòng)不了,所以這種病又簡(jiǎn)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(wú)法站立,不得不開始與自己非常厭惡的輪椅“相愛相殺”。

      那個(gè)時(shí)候,霍金除了行動(dòng)不方便外,和常人無(wú)異,依舊能和他人談笑風(fēng)生,甚至還能親自動(dòng)手寫下一些公式。在移居美國(guó)后,霍金坐上了電動(dòng)輪椅,他甚至找回了在劍橋賽艇隊(duì)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(dòng)輪椅。

      但隨著病情的惡化,霍金很快就沒辦法繼續(xù)“皮”了,因?yàn)樗巡荒茉賹懽?,說話也開始變得含含糊糊,從大家伙勉強(qiáng)能聽懂,發(fā)展到只有他最親近的家人、朋友能領(lǐng)會(huì)他的意思。所以在那段歲月里,霍金出門除了電動(dòng)輪椅相伴,還得帶上一位“首席發(fā)言人”才行。

      那時(shí)的霍金雖然說話困難,但最少還能一句一句地緩慢表達(dá),相比后面的時(shí)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(yán)重肺炎,為了保住他的性命,醫(yī)生為他實(shí)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(shí)光里,就算他的“首席發(fā)言人”,也無(wú)法領(lǐng)會(huì)他的意思了。

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

      霍金在各地進(jìn)行演講

      霍金還在業(yè)余時(shí)間參演了多部影視劇作品

      會(huì)說話的輪椅

      為了讓霍金能重新“說話”,學(xué)術(shù)界可謂是絞盡腦汁。物理學(xué)家馬丁·金找到了加利福尼亞Words+公司的CEO,請(qǐng)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(dāng)他得知要幫助的是霍金教授時(shí),立即表示將全力以赴。

      他們?cè)诨艚鸬碾妱?dòng)輪椅上加裝了一臺(tái)Apple II電腦和一個(gè)顯示器,顯示器上羅列著字母表,霍金只需在光標(biāo)經(jīng)過他想要的字母時(shí)給電腦一個(gè)確認(rèn)指令,就能輸入這個(gè)字母,進(jìn)一步組合成單詞和句子。

      當(dāng)然,這是建立在彼時(shí)霍金的雙手還有一定運(yùn)動(dòng)能力的基礎(chǔ)上。由于整套軟件只需要一兩個(gè)按鍵就可以操作,所以那時(shí)的霍金不僅能自己控制輪椅,對(duì)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(dāng)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(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,所以霍金的家人、朋友們又向一家開發(fā)語(yǔ)音合成器的公司尋求幫助。

      這家公司主要生產(chǎn)電話自動(dòng)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(dāng)時(shí)最好的文字轉(zhuǎn)換語(yǔ)音處理器改造了一臺(tái)CallText 5010設(shè)備,并于1988年贈(zèng)送給了霍金。這樣,霍金在輸入文字的同時(shí),也能大聲地“說”出來,仿佛重獲新生。

      后來,MIT的工程師們?cè)谶@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(guó)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(shí)間簡(jiǎn)史》。

      1997年,英特爾在處理器領(lǐng)域的形勢(shì)一片大好,其創(chuàng)始人戈登·摩爾曾與霍金當(dāng)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(diǎn),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(jì)了霍金的輪椅,將計(jì)算機(jī)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(jí)一次。

      超高機(jī)動(dòng)性能的輪椅

      然而病魔連霍金最后能活動(dòng)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(tái)輪椅了;到2008年,最后一根手指也停止了動(dòng)彈,僅剩下面部部分肌肉可以活動(dòng)。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(jī)一動(dòng),為他設(shè)計(jì)了一個(gè)“cheek switch”裝置,這個(gè)裝置可以安裝在眼鏡框上,用紅外線檢測(cè)霍金右臉頰上的一塊肌肉的活動(dòng)。

      這種控制方法類似于智能手機(jī)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(biāo)物反射的強(qiáng)度檢測(cè)距離。當(dāng)霍金收縮面部肌肉時(shí),傳感器會(huì)接收到一個(gè)變化的信號(hào),然后反饋給電腦一個(gè)確認(rèn)動(dòng)作。這種方式可以完全替代之前使用的手動(dòng)點(diǎn)擊操作,并且不改變?cè)瓉淼牟僮鬟壿嫛?/p>

      隨著輪椅的全面升級(jí),霍金從“一根手指闖天下”進(jìn)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(gè)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(gè)單詞,甚至無(wú)法精準(zhǔn)地控制操作系統(tǒng),常常陷入選錯(cuò)字母的困境。于是,只好再度求助于英特爾團(tuán)隊(duì)。

      強(qiáng)大的單詞聯(lián)想功能

      在英特爾的實(shí)驗(yàn)室里,霍金花了足足20分鐘才“說”出大概30個(gè)單詞的問候語(yǔ),他的痛苦與無(wú)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?cè)紤]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(yán)重的眼瞼下垂,眼球追蹤技術(shù)無(wú)法準(zhǔn)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(shí)別技術(shù)。能夠被清晰識(shí)別的腦電波信號(hào)往往都是一些身體動(dòng)作控制信號(hào),例如握拳、面部表情、抬手等,這些信號(hào)就相當(dāng)于一個(gè)一個(gè)的按鍵,給每個(gè)信號(hào)設(shè)定好功能便能工作。但也許是因?yàn)榘c瘓多年,霍金的大腦對(duì)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(wú)法檢測(cè)出強(qiáng)度足夠的信號(hào)。

      沒辦法,工程師團(tuán)隊(duì)只好另辟蹊徑,將重點(diǎn)放在了改善軟件輸入效率上。他們認(rèn)真觀察了霍金輸入時(shí)的每一個(gè)細(xì)節(jié),并驚訝地發(fā)現(xiàn),雖已進(jìn)入21世紀(jì),但霍金還在逐個(gè)字母地完整拼寫單詞,這除了源于他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)男愿?,還不得不“歸功于”這套“古老過時(shí)”的軟件。

      于是團(tuán)隊(duì)找來在智能手機(jī)輸入法領(lǐng)域備受好評(píng)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(shí)給出最合適的預(yù)測(cè)詞,比如輸入“Stephen”,軟件會(huì)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(jī)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(cè)霍金右臉頰的一塊肌肉活動(dòng)。當(dāng)霍金收縮面部肌肉時(shí),也就相當(dāng)于向傳感器發(fā)送了一個(gè)信號(hào)。

      這些事情,都是在輪椅上一個(gè)12英寸的屏幕上完成的?;艚鹂梢栽谏厦鎸懜濉⑹瞻l(fā)郵件,還能用即時(shí)通信軟件接聽電話。

      同時(shí)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(biāo)點(diǎn)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(guó)網(wǎng)友交流。

      誠(chéng)如霍金教授所言:“Where there's life, there's hope.”他生在了一個(gè)好的時(shí)代、一個(gè)科技能夠改變?nèi)祟惷\(yùn)的時(shí)代,與其說“時(shí)勢(shì)造英雄”,不如用“時(shí)代救天才”來形容他的傳奇人生更為貼切。

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