霍金輪椅上的“黑科技”

霍金因患肌肉萎縮性側(cè)索硬化癥（一種病因至今不明的運(yùn)動神經(jīng)元疾病，又名“漸凍癥”），幾乎全身癱瘓，后來又因?yàn)槭┬袣夤芮虚_手術(shù)，從而失去語言能力。很難想象，抓不起筆，開不了口，連生活都不能自理的霍金不僅寫了10多本暢銷書，發(fā)表了多篇有影響力的論文，還參演了多部影視劇作品。這些成就的取得離不開他的輪椅。為了讓霍金“說話”，科學(xué)家在他的輪椅上裝了很多黑科技產(chǎn)品，下面就讓我們來看看吧。

最原始的拼寫板

霍金于1985年在歐洲訪問時患上嚴(yán)重的肺炎，醫(yī)生施行了氣管切開手術(shù)，他從此永遠(yuǎn)失去了發(fā)聲的能力。

失聲后，為了與人溝通，霍金嘗試了很多方法，但沒有一種能讓人滿意的，比如最原始的拼寫板的方法。霍金需要用眼神選定區(qū)域、確定顏色，最后挑一下眉毛表示確認(rèn)，一個字母一個字母地拼成詞匯。這套“眉目傳情”的拼寫法必須要有兩個人才能完成，拼一個單詞要花上幾分鐘，麻煩至極。

借助軟件，霍金重新“開口說話”

重新讓霍金說上話，不僅僅是他自己的愿望，也是學(xué)術(shù)界迫切的需求。物理學(xué)家馬丁·金最先想到用一套輔助軟件來跟霍金交流，便找到了美國加利福尼亞Words+公司的CEO，請求他幫助霍金。這位CEO得知要幫助的是霍金，立馬表示將全力以赴。

為了方便地運(yùn)行這套軟件，Words+公司的工程師們在霍金的輪椅上安裝了AppleII電腦以及一個顯示器。這套系統(tǒng)的原理其實(shí)很簡單：光標(biāo)會一行一行地掃過屏幕上顯示的字母表，霍金只需在光標(biāo)經(jīng)過想要的字母時給電腦一個確認(rèn)指令便能輸入。

那時候，霍金的雙手還有一定的運(yùn)動能力，不僅能自己操縱輪椅，對輔助軟件的使用也完全不成問題，畢竟整套軟件只需一兩個按鍵就可以操作。

這套軟件解決了霍金的寫字問題，他已經(jīng)可以方便地寫作。但是，在生活中單單只有文字是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，霍金的家人朋友們又找到了一家開發(fā)語音合成器的公司，希望尋求幫助。

為了幫助霍金，這家公司改造了一臺Call-Text5010設(shè)備，用上了當(dāng)時最好的文字轉(zhuǎn)換語音處理器，在1988年贈送給了霍金。這樣，霍金在輸入文字后就能大聲地“說”出來了，仿佛重獲新生。

靠著各種黑科技附加在身的輪椅，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》。如今，《時間簡史》已經(jīng)被翻譯成40多種語言，售出1000多萬本，被譽(yù)為最難看懂的暢銷書?；艚鸷芨吲d地說：“與我失去說話功能前相比，我現(xiàn)在可以更如意地傳達(dá)信息?！?/p>

通過掃描肌肉，讓霍金“說話”

1997年，英特爾公司重新設(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，并且承諾每隔兩年便將硬件升級一次。

然而，歲月如刀，它不僅奪走了霍金的運(yùn)動能力、發(fā)聲能力，甚至連最后能活動的三根手指頭也不放過。2005年起，霍金只能用一根手指操作整臺輪椅了。短短三年之后，他已經(jīng)連手指都無法控制了，僅剩下面部的部分肌肉還可以活動，他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，為他設(shè)計(jì)了一個“cheekswitch”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的一塊肌肉活動。

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，根據(jù)目標(biāo)物反射的強(qiáng)度檢測距離?；艚鹗湛s面部肌肉，傳感器接收到一個變化的信號，則反饋給電腦一個確認(rèn)動作。這種方式可以完全替代之前使用的手動點(diǎn)擊操作，并且不改變原來的操作邏輯。

隨著霍金輪椅的升級，他也從“一根手指闖天下”進(jìn)化為“一塊肌肉的表演藝術(shù)”，但霍金的“說話”速度還是降到了每分鐘5～6個單詞。

跟蹤眼球也無法讓霍金說話了

好景不長。很快，霍金的輸入效率就大幅下降，到了每分鐘一個單詞的地步?；艚鹈娌康募∪庖查_始退化，無法精準(zhǔn)地控制肌肉運(yùn)動，常常陷入選錯字母的困境，只好再度求助于英特爾團(tuán)隊(duì)。

在英特爾的實(shí)驗(yàn)室里，霍金花了足足20分鐘才“說”出了大概30個詞的問候語?；艚鸫蜃謺r的痛苦與無奈工程師們都看在眼里，他們都十分希望能幫到霍金。工程師們考慮使用眼球跟蹤技術(shù)（檢測眼部細(xì)微運(yùn)動）來識別霍金想要說的話。

不幸的是，霍金的病情已經(jīng)造成了眼瞼嚴(yán)重下垂，眼球追蹤技術(shù)無法準(zhǔn)確鎖定霍金的目光，此方案只好放棄了。

腦電波識別技術(shù)失敗了

除了眼球跟蹤技術(shù)，工程師們還讓霍金嘗試了頗為科幻的腦電波識別技術(shù)。但是，也許是因?yàn)榛艚鸢c瘓多年，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(qiáng)度足夠的信號。

除此之外，腦電波識別技術(shù)還需要經(jīng)過大量的訓(xùn)練才能夠有比較高的識別率，這點(diǎn)對于年過七旬的霍金來說難度比較大。

智能軟件立大功

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的方向上。他們采集了霍金的大量文檔，分析詞頻以及上下文關(guān)聯(lián)，在霍金輸入時會給出最合適的預(yù)測詞。比如輸入“Stephen”，軟件會聯(lián)想出“Hawking”。

同時，新軟件還添加了很多便捷操作，包括“一鍵靜音”、鼠標(biāo)點(diǎn)擊功能、快速搜索等。用上新軟件，霍金的輸入效率—下子提高了約10倍，還能方便地使用Firefox瀏覽器上網(wǎng)。2016年，霍金還開通了微博，親自發(fā)博文與中國網(wǎng)友交流，嚇得網(wǎng)友們以為自己“在做夢”。

正是由于有了這些高科技，癱瘓輪椅幾十年，身不能動、口不能言的霍金依然能與我們分享他對宇宙的深刻洞見，讓這位偉大科學(xué)家的精神之火繼續(xù)照亮人類前行的道路。