揭秘霍金的“小秘書”
霍金于1985年喪失說話能力。當時,在前往日內瓦CERN(歐洲粒子物理研究所)的途中,霍金得了肺炎。在醫院中,醫生為其配備了呼吸機,他的情況相當嚴重。醫生向霍金當時的妻子珍(Jane)詢問,他們能否關閉生命支持系統。珍斷然拒絕。霍金隨后被轉到位于劍橋的阿登布魯克醫院,那里的醫生控制住了感染。為了幫助他呼吸,醫生實施了氣管切開術,這是一種在頸部打一個洞,然后向氣管插入導管的一種手法。手術導致霍金從此無法說話。 其后,霍金通過拼寫版來交流,他通過眼球的轉動,費力地逐個選擇字母,然后拼成完整的單詞。馬丁·金(Martin King)是一位物理學家,他為霍金尋找了一種全新溝通系統,他聯系了加利福尼亞一家稱之為Words Plus的公司,其開發的計算機程序Equalizer能夠讓用戶通過手指點擊來選擇詞匯和命令。金詢問Words Plus的CEO沃爾特·沃拓茨(Walter Woltosz),該產品是否能幫助一位罹患肌萎縮側索硬化癥的英格蘭物理教授。沃拓茨創建Equalizer的目的是為了幫助其岳母,后者罹患同樣疾病,因而喪失了說話和書寫能力。在得知該產品將被用在霍金身上時,沃拓茨表示愿意捐獻一套。 起初,Equalizer運行于蘋果II型計算機上,配合一家名為Speech Plus的公司開發的語音合成器工作。隨后,戴維·梅森(David Mason)改進了該系統。梅森是一位工程師,同時也是照看霍金的護士之一的丈夫。改進后的系統能夠安裝在輪椅一側的扶手上。通過該系統,霍金的溝通速度達到每分鐘15個單詞。 然而,讓霍金可以移動拇指的神經也日漸退化。2008年,霍金的手已經虛弱到無法使用點擊器。他的研究生助理當時設計了一個稱之為“面部開關”的設備,安裝在眼鏡上,通過紅外光束對霍金面部表情進行識別。自那時起,霍金通過唯一可控的肌肉寫電郵、上網、著書和說話。然而,他的溝通能力持續退化。到了2011年,他每分鐘只能傳達1至2個單詞,因此,他寫了一封信給摩爾,信中說道:“我的說話速度越來越慢,英特爾有什么方法可以幫助我嗎?” 摩爾讓時任英特爾CTO的賈斯廷·拉特納(Justin Rattner)跟進這個事情。拉特納從英特爾實驗室召集了由人機交互專家組成的團隊,一起出席了在劍橋舉辦的霍金70周歲生日會。在會上,拉特納表示將會應用尖端科技來幫助霍金提高溝通速度。他說道:“我們希望團隊能夠獲得突破性進展,找到一種技術來幫助霍金恢復到幾年前的溝通水平。” 霍金過于虛弱,以至于無法出席自己的生日派對。因此,他與英特爾專家團隊的會面是數星期之后的事了,會面地點位于他在劍橋大學應用數學與理論物理部門的辦公室中。由5位專家組成的團隊包括了體驗技術實驗室的主管霍斯特·豪瑟克(Horst Haussecker)、預期計算實驗室主管拉馬·拉克曼(Lama Nachman)以及交互設計師彼得·鄧曼(Pete Denman)。“霍金一直給予我啟發,”鄧曼說道,他同樣也坐在輪椅上。“在我摔斷脖子導致截癱后,我母親給了我一本《時間簡史》。她告訴我,坐在輪椅上的人仍舊可以取得舉世矚目的成就。回首往事,我認為那本書對我來說是一個預言。” 團隊成員隨后與霍金就面對的問題展開了溝通。在20分鐘時間里,霍金勉強寫完30個單詞,這讓團隊成員感到問題比原先預計的要嚴重得多。 霍金的計算機界面是一個稱之為EZ Keys的程序,從原先的程序升級而來,仍然出自Words Plus之手。該程序提供了一個軟鍵盤以及基本的單詞預測算法。光標逐行掃過每個字母,只需移動脖子就可以停下光標,選擇對應字母。EZ Keys也可以讓霍金控制Windows中的鼠標及操作其他程序。霍金通過火狐瀏覽網頁,用記事本寫字,他也有一個攝像頭配合Skype使用。 英特爾團隊打算徹底改進這一套老舊的系統,而這需要使用全新的硬件。“賈斯廷認為面部表情識別、眼球追蹤及腦機接口技術可以一試,”拉克曼說道。這些嘗試中的大多數都以失敗告終。因為眼臉的下垂,眼球追蹤無法鎖定。霍金之前也嘗試通過EEG(腦電圖描記器)進行腦波讀取,進而將命令傳送至計算機。不知為何,該技術無法獲得足夠的腦電波信號。“我們通過在屏幕上顯示閃爍的字母讓霍金選擇,進而對腦部活動進行識別和注冊,”伍德表示。“該技術能夠很好的用在我身上,但是在霍金那兒沒法工作,無法獲取足夠強大的信噪比。” “隨著我們與霍金的交流日益增多,我們也感受到霍金急于提高交流效率的迫切心情,”拉克曼說道。在返回英特爾實驗室進行了數月的研究之后,鄧曼將一段時長10分鐘的視頻發給了霍金。視頻描繪了全新交互系統的原型,小組等待霍金的反饋。系統沒有發生本質上的改變,但是改動也不小,包括可以刪除字符或返回到上一個步驟的“返回”按鈕、單詞預測算法以及下一單詞導航。 該原型解決了原先存在的最大問題——霍金無法擊鍵,導致他經常選取了錯誤的字母,然后不得不等待光標的下一輪掃描。該步驟非常耗時,會讓霍金感到很挫敗。為了解決這一問題,小組成員使用了類似智能手機輸入的方法。iPhone最初面市時,人們非常不習慣其文字預測功能,但是經過一段時間的使用后,用戶卻感到非常得心應手。問題的關鍵在于該功能需要系統花費一點時間去學習,一旦系統完成了自己的工作,用戶便能持續便捷地使用下去。 同年6月,霍金參觀了英特爾實驗室,并對改進后的系統感到非常滿意。“相對于先前的版本有了大幅提高,”霍金表示。“我真的很喜歡。” 他們隨后將該界面整合進霍金的計算機。同年9月,霍金的回饋指出他不太適應這一新系統,太過于復雜,新加入的功能也讓他感到困惑。“霍金是世界上最聰明的人之一,但是我們不能忘記,他并沒有接觸太多現代科技,”鄧曼說道。“他從來沒有用過iPhone。” 鄧曼和其他成員意識到,他們不得不另辟蹊徑。 2012年末,英特爾團隊設置了一個系統用來記錄霍金與計算機交互的方式。他們記錄了數十個小時的視頻,包含了各種不同情況:打字、感到疲勞時的打字、使用鼠標、嘗試打開窗口并調整合適的尺寸。“我反復觀看著視頻,”鄧曼說道。“有時,我用4倍速快進視頻,然后發現了一些新的東西。” 2013年9月,在霍金的研究生助理喬納森·伍德(Jonathan Wood)的協助下,團隊成員對霍金的計算機進行了更新。這次,他們自信滿滿。然而,在接下來的一個月,事情很快變得明朗,霍金仍然不能適應。霍金的助手之一表示,該系統是對霍金的折磨。 英特爾團隊在嘗試解決霍金的問題上花費了太多的時間。霍金目前在使用來自倫敦初創公司SwiftKey提供的詞匯預測器。該工具能夠在輸入一個字母后給出完整單詞的預測結果,而先前的系統要求霍金在界面底部的單詞列表中選擇。英特爾團隊與SwiftKey展開合作,將許多霍金撰寫的文檔輸入系統,這樣在基于上下文的預測中,霍金無需每次都輸入一個字母。“詞組‘the black hole’就無需任何輸入,”拉克曼說道。“選擇‘the’就能預測‘black’,而選擇‘black’就自動預測‘hole’。” 霍金的用戶界面的全新版本包括了上下文菜單,并提供了指向文字、搜索或電郵的多種快捷鍵。全新的演講管理器讓他可以控制演講的語速。還有一個靜音按鈕,霍金可以用來關閉語音合成器。“因為他通過面部操作系統,這樣在吃東西或旅行途中可能產生隨機輸入,”伍德表示。 伍德的辦公室就在霍金的隔壁,那里更像一個作坊,四處堆放著各種電路板和試驗用原型。桌面安裝了攝像頭,這是英特爾正在進行中的項目的一部分,該項目試圖對霍金的面部進行更加復雜的識別。“他可以移動他的下巴,向上或向下,這樣他甚至可以在移動輪椅時操作鼠標。這些都是很酷的想法,但是需要花費時間來完善。”伍德說道。 另一個試驗項目是霍金所用輪椅的制造商于去年早些時候提出的。該項目通過將一個操縱桿放置在下巴附近,讓霍金能夠獨自操作輪椅移動。 伍德展示了霍金的語音合成器的唯一復制品,它稱之為CallText 5010,是1988年霍金參觀它的制造商Speech Plus時,該公司給他的。該產品內置一個能夠將文本轉換成語音的處理器,該技術于20世紀80年代廣泛應用于自動答錄設備中。 霍金非常迷戀他自己喜歡的聲音。1988年,當Speech Plus交給霍金一個全新的語音合成器時,提供了不同的聲音,霍金讓他們替換回了原先的聲音。他的聲音在20世紀80年代由麻省理工學院的工程師丹尼斯·克拉特(Dennis Klatt)創建。克拉特是將文本轉換為語音算法方面的先驅,其發明的DECtalk是世界上首個能夠將文本轉換成語音的設備。他最初使用了3種聲音,分別來自他本人、妻子和女兒。女性的聲音被稱為“美麗的貝蒂”,兒童的聲音則是“姬特”,而男性聲音來自他自己——“完美的保羅”。“完美的保羅”就是霍金使用的聲音。 該文章在 2015/1/16 17:15:10 編輯過 |
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