霍金轮椅上的高科技

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霍金
霍金绝对称得上是活着的传奇。
年仅21岁时霍金就被诊断出患有肌肉萎缩性侧索硬化症(一种病因至今不明的运动神经损害疾病,又名“渐冻症”),他的肌肉会渐渐失去力量,萎缩,最终蔓延至呼吸和吞咽的相关肌群,很大概率会死于呼吸衰竭。
随着病情持续恶化,霍金开始依靠拐杖才能出行。几年后,霍金就已经无法站立,与轮椅将近50年的羁绊正式开始。
起初,轮椅只是霍金的代步工具,他除了行动上的不便之外,并没有什么异于常人,依旧能和别人谈笑风生,还能缓慢地写下一些公式。在普林斯顿,霍金还发展出了“飚轮椅”的特殊爱好,常常把轮椅调到最高速,在人行道上横冲直撞。
后来,他的病情再度恶化,不再能写字,说话也开始变得含含糊糊,一开始大家还可以勉强听得懂,后来就只有他的家人和最亲密的朋友才能准确地理解和猜测他说的内容。1985年,霍金在欧洲访问时患上严重的肺炎,医生实施了气管切开手术,虽保住了他的性命,但他却永远失去了发声的能力。
重新让霍金说上话,不仅仅是他自己的愿望,也是学术界迫切的需求。物理学家马丁·金最先想到用一套辅助软件来跟霍金交流,并找到了美国加利福尼亚Words 公司的CEO,请求他帮助霍金教授。为了方便的运行这套软件,他们在霍金的轮椅上安装了 Apple II 电脑以及一个显示器。这套系统的原理其实很简单,光标会一行一行地扫过屏幕上显示的字母表,霍金只需要在光标经过想要的字母时给电脑一个确认指令便能实现输入。
当时,霍金的双手还有一定的运动能力,不仅能自己操纵轮椅,对辅助软件的使用也完全不成问题,毕竟整套软件只需要一两个按键就可以操作。据说,霍金还是使用扫描式输入法速度最快的三个人之一,每分钟能拼出15-20个单词。
霍金的家人朋友们又找到了一家开发语音合成器的公司,他们改造了一台 CallText 5010 设备,用上了当时最好的文字转换语音处理器,在1988年赠送给了霍金。这样霍金在输入文字后就能大声地“说”出来了,仿佛重获新生。根据霍金的要求,他们还为霍金制作了三种声音,分别是他妻子、他女儿以及他本人的声音。
靠着各种黑科技加持的轮椅,霍金得以继续写作出书,他重新整理了之前的书稿,出版了震惊世界的《时间简史》,如今《时间简史》已经被翻译成40多种语言,售出1000多万本,被誉为最难看懂的畅销书。霍金很高兴地说,“与在我失去说话功能前相比,我现在可以更如意地传达信息。”
后来,英特尔重新设计了霍金的轮椅,将计算机集成在轮椅上,用轮椅的电池供电,并且承诺每隔两年将硬件升级一次。
霍金的病情还在继续恶化中。一段时间后,原本能活动的三根手指头也不听使唤了,从2005年起,霍金只能用一根手指操作整台轮椅;三年之后,他已经连唯一的手指都无法控制了,仅剩下面部的部分肌肉可以活动,他的装备面临又一次的大改造。
霍金的研究生助理灵机一动,为他设计了一个“cheek switch”装置,这个装置可以安装在眼镜框上,用红外线检测霍金右脸颊的一块肌肉活动。这种控制方法类似于智能手机上的距离感应传感器,传感器发射肉眼不可见的红外光束,根据目标物反射的强度检测距离。霍金收缩面部肌肉,传感器接收到一个变化的信号,则反馈给电脑一个确认动作。这种方式可以完全替代之前使用的手动点击操作,并且不改变原来的操作逻辑。
好景不长,很快霍金的输入效率就大幅下降之每分钟一个单词,他面部的肌肉也开始退化,无法精准地控制,常常陷入选错字母的困境,只好再度求助于英特尔团队。科学家们想了很多办法,比如说眼球追踪技术、脑电波识别技术等等,但都不适合霍金的现实状况。没办法,工程师团队只好另辟蹊径,将重点放在了改善软件输入效率的方向上。他们仔细认真的观察了霍金输入时的每一个细节,发现了很多问题。令他们惊讶的是,已经是21世纪了,霍金还在一个一个字母地完整拼写单词,除了他严谨的性格外,其余的恐怕还要“归功于”这套古老的软件。
团队找来了在智能手机输入法领域备受好评的SwiftKey公司合作,他们采集了霍金的大量文档,分析词频以及上下文关联,在霍金输入时会给出最合适的预测词。比如输入“Stephen”,软件会联想出“Hawking”,不再需要逐个输入字母。同时新软件还添加很多便捷操作,包括一键静音,全屏幕任意位置的鼠标点击功能,快速搜索还有电子邮件。用上新软件,霍金的输入效率高了10倍,还能方便的用Firefox浏览器上网。去年,霍金还开通了微博,亲自发博文与中国网友交流。
除了在给霍金的轮椅提供计算机技术支持外,英特尔团队也改进了轮椅的很多设计,包括改善人体工程学设计,搭载更高性能的控制系统,整合健康监测和生命维持装置。
霍金赶上了好的时代,也选对了人生的路,他曾在自己的视频短片中说过:“医药没有治愈我的疾病,所以我更依赖于科技。”