霍金轮椅上的八大“黑科技”
广州日报2018-03-24 07:08
图：@视觉中国
英国天体物理学家霍金的辞世，令世人感觉惋惜。一时之间，围绕在他身边的各种话题，都成为热点。有人说，霍金的轮椅才是当今科技的巅峰，在这部“全世界最贵的轮椅”里，究竟隐藏了哪些黑科技？不妨让我们逐一细数。
文/广州日报全媒体记者 黄岚
技术剖析
轮椅1.0：从“眼神交流”到“手指操控”
背景：1963年，21岁的霍金不幸被诊断患有肌肉萎缩性侧索硬化症。患病之后，他全身只有三根手指和两只眼睛可以活动，并且只能用极其微弱、难以识别的语言交谈。在1985年因患肺炎而做气管切开手术后，霍金更是被彻底剥夺了说话的能力。
1.智能手指操控器
在传记电影《万物理论》中有个片段——霍金尝试用拼字板与别人交流，他需要利用眼神选定区域、再确定颜色，最后挑挑眉毛表示确认。因为每个词汇，都需要逐个字母拼成，这种交流方式不仅效率低下，且只能交流在双方面对面且熟知规则的情况下进行。于是，研究人员将注意力放在了手指上。他们给霍金的轮椅加上了一台装了专门软件的电脑和显示屏，有了这套系统，霍金便可以手握操控器，每分钟至少能拼出15~20个单词。
2.文字转换语音处理器
恢复写作的同时，“发声”也是关键。研究人员改造了一台原本用于电话自动应答系统的设备，并用上了当时最好的文字转换语音处理器。
这个名为“平等器”的电脑程序，其中的文本文件是Word 。它可以让霍金从屏幕上选择词汇，只要他按动手中的开关选择词汇后，就会转入语音合成器，发出声音来。这台设备经过不断改进，使霍金“说话”的速度大大加快，每分钟还可以“说”出15个词。正是借助轮椅上的软件和发声器，霍金在这个时期里出版了震惊世界的《时间简史》。
轮椅2.0：从“检测肌肉”到“追踪眼球”
背景：霍金的病情依旧在恶化，到了2008年，霍金全身只剩下一块右脸的肌肉能动，他的轮椅需要继续“被改造”。
3.红外线监测技术
研究人员为他设计了一个特殊的眼镜，眼镜上配备了名为“cheek switch（脸颊开关）”的装置，包含红外线发射器和检测肌肉活动的探测器，通过霍金说话时面部肌肉的收缩和舒张，来激活辅助系统，并用眼球控制红外线发射器，选定在屏幕中轮流出现的英文字母。霍金在计算机上所做的一切，都是透过脸颊某一条肌肉运作。虽然仍能进行写作，但用脸打字的效率降到每分钟5~6个单词。
4.眼球追踪技术
随着时间的推移，就连这脸上唯一能动的肌肉也在逐渐僵硬。霍金曾一度花了足足20分钟才“说”出了30个左右的词。研究人员曾考虑用当时最新的眼球追踪技术来替代旧系统。只可惜当时由于霍金的病情导致眼睑下垂严重，眼球追踪技术无法准确地锁定他的目光，所以这项技术被迫放弃。
5.智能文字预测技术
我们熟悉的“智能输入法”，其实早就在霍金的轮椅上出现。为提高霍金的打字速度，研究人员采集了他的大量文档，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。依靠这项人工智能预测技术，霍金仅需要输入15%~20%的字母，软件就能预测出剩下的内容，还能够在每输入一个单词后，预测出下一个可能的单词。利用升级后的软件，霍金的输入速度至少提高了一倍，也就是每分钟输入3~4个单词。
6.远程遥控技术
在霍金轮椅上的平板电脑上拥有Core i7处理器。这个“万用遥控器”是一个红外线装置，除了可以控制轮椅上所有的电子系统，还能用来操控霍金的办公室和家里的所有智能设备，包括电视、音响、灯光等，甚至可以用来开门、关门等。我们现在所谓的智能家居生活，其实霍金早就在体验了。
轮椅3.0：从“人机交互”到“脑机接口”
科技永远不会停下脚步，3.0版本的智能轮椅一直在酝酿中。或许，这并非只是为霍金一个人而设计的，所有重度残障人都有可能受益于此。
7.“人-机界面”技术
“人机交互技术”不仅能让残障人自主控制电动轮椅，还能将思想传送到语音合成器，让后者代为“说话”。最新版的智能轮椅基于喉部肌肉发音时的收缩和舒张来设计，软件能够通过“读懂”喉咙肌肉群的运动，来判断要说出的词句，传输到语音合成器上后，就能形成人的话语。霍金生前已尝试过这种技术，但由于他的健康状况，以及技术水平尚未成熟，当时并未启用。
8.“脑机接口”技术
在未来科技的支持下，大脑不仅能帮助“发声”，还可以直接控制不能运动的四肢。这种更高级的“脑机接口”智能技术，是将名为“神经生命”的芯片植入脑部，然后使它通过连接器与电脑相连。如果想用思想控制轮椅的运动，就必须在大脑中枢植入芯片，然而霍金还不愿意在自己的大脑中植入芯片。
专家声音
“最强轮椅”： 是真实存在还是虚构？
随着霍金的离世，它的“座驾”轮椅便成了一些科技大佬争抢研究的对象。据BBC媒体爆料，霍金座椅将被英国皇家博物馆永久收藏，为了纪念这位伟大科学家，英国博物馆还将对这个座椅提供唯一的展览馆。
然而对于霍金轮椅上的黑科技，也存在某些质疑的声音，认为当今的科技水平根本不可能造就如此“神器”。为此，记者专门采访了华南理工大学软件学院的黄翰教授。“‘用脸打字’在技术上是可行的，眼球追踪技术也可以做到，至少可以实现眼球控制光标和触发光标选择等等。”黄教授告诉记者，对于行动不方便的人士或者需要无声非接触的场合，眼动控制确实是一种非常适合的方法。这项技术要进入日常应用，主要是解决传感器的感应精确度和人体使用副作用问题。不久前，北大就有一位“渐冻人”博士利用类似技术，实现用眼球转动来发微信。
至于“文字转换语音处理器”“红外线监测技术”等，黄教授告诉记者，这些目前技术相对成熟，也在一些移动终端产品上有普及。“‘智能文字预测技术’目前在一些个性化输入法上也是成熟的，我们经常打的词和短语（对于霍金来说是单词或者短语）会在前面几个字或者字母出现时优先被推荐给输入者去选择。”他说，“但‘脑机接口’目前产品不多，科研用途比较多一些。这些技术难被普及的原因，首先是因为技术效果不稳定，其次是造价太贵。”据粗略估算，买一台目前版本的霍金轮椅大概得花95万~100万美元。如果将来真的升级到3.0版，恐怕价钱更会高出许多。
无论如何，霍金生前的“座驾”汇聚了众多尖端的“黑科技”，是迄今为止最为先进的轮椅。
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