硬聽力技術(shù)和軟聽力技術(shù)

蔣濤

作者單位:加拿大RWM聽力語音實(shí)驗(yàn)室 成都 610021

技術(shù)在20世紀(jì)末，變革的速度已經(jīng)超過了人類，這就是指數(shù)時(shí)代[1]。當(dāng)今科學(xué)技術(shù)發(fā)展速度對聽力行業(yè)產(chǎn)生巨大的影響很難用常規(guī)方式描述。先進(jìn)的數(shù)字技術(shù)和各種新技術(shù)提升了聽力檢測和診斷手段能力和聽力康復(fù)效果，臨床聽力師和患者受益巨大。尤其是人工智能和大數(shù)據(jù)的應(yīng)用為傳統(tǒng)的聽力產(chǎn)品增加了眾多新功能。如2019年最新推出的人工智能助聽器，除傳統(tǒng)的助聽放大功能外，還增加了許多日常生活實(shí)用功能，能翻譯27鐘語言，能和亞馬遜的Alexa語音助手連接，完成日常語音通訊功能，還能監(jiān)測心跳，預(yù)防跌倒提醒警告，即時(shí)語音文字轉(zhuǎn)換等。如何理解主流技術(shù)在聽力行業(yè)的應(yīng)用不僅是一個(gè)學(xué)習(xí)使用的過程，還是認(rèn)識技術(shù)本身特點(diǎn)以及與聽力技術(shù)之間關(guān)系的機(jī)會。同時(shí)，我們長期習(xí)慣花時(shí)間掌握每一項(xiàng)具體技術(shù)和產(chǎn)品的知識，很少從宏觀角度來認(rèn)識技術(shù)作為人類文明進(jìn)步的一個(gè)助推器。鑒于此，本文希望通過介紹軟、硬技術(shù)和聽力技術(shù)應(yīng)用，開啟另一個(gè)學(xué)習(xí)聽力技術(shù)的窗口，從技術(shù)發(fā)展過程中去掌握聽力學(xué)技能和知識，從軟、硬聽力技術(shù)的角度重新認(rèn)識我們已經(jīng)習(xí)慣的臨床實(shí)踐手段和方法。

1 技術(shù)定義和分類

英文“technology”一詞來自古希臘語“tekhnologia”，“tekhnē”表示技藝和手工，整個(gè)單詞意思是“系統(tǒng)性處理”[2]。從歷史詞匯學(xué)看，“technology”一詞始于17世紀(jì)早期，從古希臘最初詞義形成今天廣為知曉的定義：科學(xué)知識在實(shí)踐的應(yīng)用，尤其用于工業(yè)。不同詞典對技術(shù)一詞釋義各有不同，韋氏詞典的定義是科學(xué)在工業(yè)、工程等領(lǐng)域科學(xué)用于創(chuàng)造有用的事物或解決問題[3]，強(qiáng)調(diào)技術(shù)范圍和應(yīng)用目的。

漢語對技術(shù)的解釋和英文基本相似。新華詞典對技術(shù)定義為人類在利用自然和改造自然的過程中積累起來并在生產(chǎn)勞動中體現(xiàn)出來的經(jīng)驗(yàn)和知識，也泛指其他操作方面的技巧[4]，現(xiàn)代漢語大辭典定義較為簡練：在勞動生產(chǎn)方面的經(jīng)驗(yàn)、知識和技巧，也泛指其他操作方面的技巧[4]。中英文對“技術(shù)”一詞定義均將其定位于科學(xué)知識或者經(jīng)驗(yàn)的應(yīng)用，英文更強(qiáng)調(diào)技術(shù)的應(yīng)用范圍，而中文的定義則偏重于知識或技巧的來源。

從詞匯學(xué)看，對比中英文“technology”和“技術(shù)”的構(gòu)成，二者非常相似。英文是“技藝”（techn）和后綴“學(xué)科”（ology）組合而成，這是關(guān)于技藝的學(xué)科；中文“技術(shù)”一詞也是由表示技藝的“技”和表示學(xué)問的“術(shù)”組合而成，不同語言主要詞匯的構(gòu)成存在共性成分。

技術(shù)一詞對于世界文明不僅是詞義學(xué)的貢獻(xiàn)，更重要的是技術(shù)本身的起源和發(fā)展始終貫穿人類發(fā)展歷史，推動了世界文明的發(fā)展。在石器時(shí)代，祖先利用不同形狀石頭制造成簡單的工具，用于打獵和采集，當(dāng)今以人工智能和大數(shù)據(jù)為特征的第4次工業(yè)革命，從蒸汽機(jī)、電動機(jī)到電腦、電話、原子核反應(yīng)堆和航天科技，技術(shù)是人類文明的最高成就，是進(jìn)步的根本動力。研究技術(shù)起源和歷史發(fā)展是一門博大精深學(xué)問，本文主要介紹技術(shù)的兩個(gè)分類：“hard technology”（硬技術(shù)）和“soft technology”（軟技術(shù)），及其相互之間的關(guān)系；將聽力學(xué)技術(shù)納入軟、硬技術(shù)分類范疇，沿循主流技術(shù)發(fā)展趨勢，研究軟、硬聽力學(xué)技術(shù)并軌發(fā)展的特點(diǎn)及關(guān)系。

硬技術(shù)是能采購并裝置成輔助技術(shù)系統(tǒng)的有形部件，包括簡單的口棒到電腦和軟件；軟技術(shù)包括決策、制定戰(zhàn)略、培訓(xùn)和形成概念的人類活動領(lǐng)域[5]。解釋軟、硬技術(shù)之別的最好例子是點(diǎn)火。人類最早用石頭作為點(diǎn)火工具，現(xiàn)在用火柴或打火機(jī)點(diǎn)火，這些工具是硬技術(shù)，用工具點(diǎn)火的方法是軟技術(shù)。換言之，硬技術(shù)是我們可以看到并且能直接操作使用的器械物件，軟技術(shù)是人們大腦積累的經(jīng)驗(yàn)、知識、印象以及過往成功或者失敗的案例。

表1 軟、硬聽力技術(shù)分類

關(guān)于軟、硬技術(shù)的研究較多，Burgess等[6]認(rèn)為硬技術(shù)是有形的物理器械，如機(jī)器、工具、器械和裝置等；軟技術(shù)是與物質(zhì)無關(guān)的流程或生產(chǎn)技巧等。Hlupic V.[7]等認(rèn)為硬技術(shù)是來源物理世界運(yùn)行的自然科學(xué)的知識，而軟技術(shù)則是與非自然科學(xué)有關(guān)的知識，如人類的思維、觀念、情感或人類行為技巧社會組織的行為等。有的科學(xué)家從應(yīng)用程度區(qū)別軟、硬技術(shù)，如Norman[8]主張硬技術(shù)使得人類服從，軟技術(shù)賦予人類支配權(quán)力，他認(rèn)為硬技術(shù)在社會發(fā)展的功能中起到抑制和約束作用，軟技術(shù)則起到包容吸納、融合貫通的作用。

Dron等[9]對軟、硬技術(shù)看法角度又不同。他們認(rèn)為軟技術(shù)與創(chuàng)造力和靈活性相關(guān);硬技術(shù)與不受錯(cuò)誤、速度和效率影響的自由相關(guān)。兩者各有利弊，在合適時(shí)間兩者之間保持適當(dāng)平衡才是重要的。硬技術(shù)的“軟化”（soften）或軟技術(shù)的“硬化”（harden）能發(fā)揮各自長處，有效的方法就是將不同的技術(shù)進(jìn)行組合、聚合和組裝，通過增加不同的技術(shù)路徑或功能來“軟化”硬技術(shù)，或者采用程序化或自動化手段替換依賴人工操作流程實(shí)現(xiàn)“硬化”軟技術(shù)的目的。

在現(xiàn)實(shí)中，軟、硬技術(shù)之間并非天壤之別，有時(shí)還很難區(qū)分，這也是研究軟、硬技術(shù)的一個(gè)難題。重要的是在實(shí)際應(yīng)用技術(shù)時(shí)，應(yīng)該認(rèn)識到二者是有區(qū)別的，能幫助我們更好地理解技術(shù)的多元性和復(fù)雜性，掌握技術(shù)，發(fā)揮技術(shù)的作用。

2 軟硬技術(shù)在聽力學(xué)中的發(fā)展和應(yīng)用

在聽力學(xué)領(lǐng)域，硬技術(shù)包括幾乎所有的硬件器械、設(shè)備、用品和工具等，聽力計(jì)、聲導(dǎo)抗儀、耳聲發(fā)射檢測儀、腦干聽覺誘發(fā)電位設(shè)備、助聽器分析儀、助聽器和各種軟件技術(shù)。驅(qū)動這些硬件設(shè)備的多是本文提到的軟聽力技術(shù)。軟聽力技術(shù)覆蓋所有無形的算法、計(jì)算公式、測試流程、評估方法等。通過軟、硬技術(shù)無縫結(jié)合，完成聽力學(xué)篩查、診斷、康復(fù)和評估等功能性任務(wù)。表1列出部分常用的硬聽力技術(shù)和相應(yīng)的軟技術(shù)和使用結(jié)果。

多年來，隨著科學(xué)技術(shù)高度發(fā)展，硬聽力技術(shù)已經(jīng)完成從模擬化技術(shù)轉(zhuǎn)變成數(shù)字化技術(shù)，進(jìn)入自動化、智能化和移動化時(shí)代?？傮w講，硬聽力技術(shù)在三個(gè)主要方面繼續(xù)提升。一是完善數(shù)字化系統(tǒng)，半導(dǎo)體集成電路的廣泛使用將絕大部分聽力器械轉(zhuǎn)變成數(shù)字設(shè)備，使得聽力檢查和康復(fù)等方面的功能以及使用便捷性等都得到本質(zhì)的改善，并大大縮小了原來模擬器械的體積，小型化和微型化為硬件技術(shù)移動化奠定了基礎(chǔ)。二是無線技術(shù)的應(yīng)用將原來各自獨(dú)立的聽力器械無縫連接，形成一個(gè)無所不包的聽力硬件生態(tài)系統(tǒng)，聽力計(jì)與聲導(dǎo)抗連接、腦干誘發(fā)電位儀和助聽器驗(yàn)配軟件互聯(lián)，大大提高臨床應(yīng)用效率。三是硬聽力技術(shù)智能化系統(tǒng)的普及應(yīng)用。大部分的高端助聽器均已采用智能算法，包括應(yīng)用場景的智能分析、學(xué)習(xí)和調(diào)整、個(gè)體使用特征改變等，如本文開始介紹的人工智能助聽器，完全改變了傳統(tǒng)助聽器的應(yīng)用范圍。

在硬技術(shù)發(fā)展基礎(chǔ)上，軟聽力技術(shù)也在向兩個(gè)方面推進(jìn)，反過來會更深刻地影響硬聽力技術(shù)的應(yīng)用：一個(gè)是利用數(shù)字技術(shù)優(yōu)勢，研制出一系列臨床聽力技術(shù)應(yīng)用的方法、算法、程序、流程等，其中有代表性的是臨床測聽。軟聽力技術(shù)改變了過去以人工操作為主的聽力檢測操作系統(tǒng)，替之以軟聽力技術(shù)驅(qū)動的自動分析和操作流程。智能化聽力計(jì)能按照聽力師需求，自動完成各種聽力閾值計(jì)算和相關(guān)交叉印證核查，自動計(jì)算氣骨導(dǎo)掩蔽閾值等。大部分傳統(tǒng)的人工操作測試程序和方法已基本實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，可在硬件設(shè)備上運(yùn)行，具有機(jī)器自動測試功能，尚有小部分因?yàn)樾枰颊叩母叨扰浜蠒簳r(shí)無法實(shí)現(xiàn)，比如部分言語測試。

圖1 軟、硬聽力技術(shù)分類和關(guān)系

軟、硬聽力技術(shù)分類和關(guān)系見圖1。對于聽力學(xué)行業(yè)入門者而言，僅僅掌握硬件技術(shù)，熟悉聽力器械日常應(yīng)用還不夠，更重要的是需要學(xué)習(xí)和理解驅(qū)動這些器械背后的軟技術(shù)，否則很難發(fā)揮出硬件的作用。

3 硬聽力技術(shù)和軟聽力技術(shù)的關(guān)系

軟、硬技術(shù)之間承上啟下的關(guān)系是工業(yè)革命發(fā)展的重要推手。從18世紀(jì)60年代瓦特蒸汽機(jī)問世到1850年左右，伴隨著工業(yè)革命，機(jī)器為經(jīng)濟(jì)建立了一套肌肉系統(tǒng)，現(xiàn)在又為其建立了一套神經(jīng)系統(tǒng)[10]。鐵路、汽車、飛機(jī)、計(jì)算機(jī)和各種機(jī)器設(shè)備這些硬技術(shù)支撐起幾百年全球經(jīng)濟(jì)和社會的高速發(fā)展，是社會文明發(fā)展的根本動力；今天進(jìn)入以人工智能和大數(shù)據(jù)為特征的第4次工業(yè)革命時(shí)代，互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能作為當(dāng)今社會無處不在的軟技術(shù)，猶如一套高效的“神經(jīng)系統(tǒng)”，正在成為下一波經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新動力。筆者撰寫本文的初衷正是來源于推動工業(yè)社會發(fā)展的“肌肉系統(tǒng)”和“神經(jīng)系統(tǒng)”。鑒于此，筆者認(rèn)為有必要開始去認(rèn)識、理解和探索軟、硬聽力技術(shù)之間的融合發(fā)展展示出的能動作用和內(nèi)在聯(lián)系。

聽力學(xué)領(lǐng)域的軟、硬技術(shù)發(fā)展規(guī)律和其他工業(yè)科技領(lǐng)域一樣，可以通過三種關(guān)系去認(rèn)識。

3.1 軟、硬聽力技術(shù)之間承上啟下的發(fā)展關(guān)系

任何新技術(shù)的發(fā)明或應(yīng)用，首先是解決在現(xiàn)實(shí)中某一特殊需求或問題。1765年瓦特改良蒸汽機(jī)，研制出將蒸汽能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械功的往復(fù)式動力機(jī)械，其主要目的是解決大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)所需要的機(jī)械原動力，于是產(chǎn)生了用于工業(yè)生產(chǎn)的機(jī)器和包括火車輪船這種長途運(yùn)輸工具。1876年，亞歷山大·貝爾發(fā)明電話，解決了人類對話的空間障礙和實(shí)時(shí)對話的需求，成為人類信息史上最偉大的創(chuàng)舉之一。

從技術(shù)歷史發(fā)展看，類似例子層出不窮，有趣的是一旦硬技術(shù)出現(xiàn)后，隨著技術(shù)不斷成熟和應(yīng)用范圍擴(kuò)大，直接推動了軟技術(shù)的發(fā)展。蒸汽機(jī)的出現(xiàn)不僅解決了生產(chǎn)和運(yùn)輸原動力的問題，更重要的帶動了與此相關(guān)的一系列重大的技術(shù)革命，包括對工程技術(shù)、航?？萍?、材料技術(shù)和大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的工藝流程都產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。起于蒸汽機(jī)的軟技術(shù)加快了人類社會從手工勞動轉(zhuǎn)變成機(jī)器生產(chǎn)的文明社會。

同樣，電話超越時(shí)空，實(shí)現(xiàn)了千里之遙的人對話猶如眼前的夢想。在電話發(fā)明的60年后，貝爾電話公司啟用了第一臺車載無線電話服務(wù)。時(shí)至今日，電話機(jī)的硬技術(shù)快速發(fā)展，催生出許多非常重要的無線通訊軟技術(shù)，智能手機(jī)、WIFI支持的即時(shí)通訊方法、射頻識別技術(shù)、藍(lán)牙無線通訊技術(shù)和現(xiàn)在即將全面推出的5G無線通訊技術(shù)成為當(dāng)今全球經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的重要技術(shù)支撐。源自最初的有線電話的無線技術(shù)，已經(jīng)被不僅推動了一大批軟技術(shù)，而且還形成獨(dú)當(dāng)一面的無線經(jīng)濟(jì)（wireless economy）。從這個(gè)意義講，被稱為軟技術(shù)的通訊方法和技術(shù)徹底顛覆了人類生活與交流的傳統(tǒng)方式。由此可見軟、硬技術(shù)之間承前啟后的發(fā)展關(guān)系的重要意義。

助聽器的技術(shù)和驗(yàn)配方法的發(fā)展進(jìn)程充分揭示出前面提到的軟硬聽力技術(shù)的關(guān)系。根據(jù)筆者提出的助聽器三個(gè)發(fā)展階段，圖2總結(jié)了助聽器從硬技術(shù)到軟技術(shù)在其應(yīng)用范圍、功能、配方方法的發(fā)展特點(diǎn)。

筆者從三個(gè)維度來分析。第一個(gè)維度是助聽器技術(shù)分類，將2013年以前看作是助聽器的硬件發(fā)展的前期階段，從早期上個(gè)世紀(jì)初期的電子管技術(shù)到2013年的數(shù)字技術(shù)，助聽器的硬件經(jīng)過了模擬技術(shù)對放大信號的處理再到數(shù)字技術(shù)對聲音的放大。與此對應(yīng)的第二個(gè)維度是信號處理放大技術(shù)發(fā)展，在這個(gè)期間，助聽器放大技術(shù)經(jīng)歷了從最早的碳精放大，到真空管和電子管技術(shù)，隨著半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展，晶體管和集成電路開始用于助聽器，大大減少助聽器體積，提高了放大的效率和聲音的質(zhì)量。伴隨放大信號處理技術(shù)的提升，助聽器也從最早的臺式機(jī)到盒式機(jī)，從耳背機(jī)到耳內(nèi)機(jī)，再到植入式或可穿戴式的各種形式。助聽器外形的發(fā)展是助聽器放大技術(shù)的結(jié)果。

圖2 助聽器技術(shù)三個(gè)階段和維度發(fā)展

與此對應(yīng)的第三個(gè)維度是助聽器驗(yàn)配方法發(fā)展。在這個(gè)階段，對硬件提升逐步實(shí)現(xiàn)了助聽器從聽得見的基本功能到聽得清楚的高級功能。以硬技術(shù)為主的發(fā)展階段的一百多年歷史中，早期的驗(yàn)配方法主要是增益簡單補(bǔ)償算式法則，如伯格配方法、POGO配方法等，這些都屬于二分之一增益法的衍生計(jì)算方法，當(dāng)然還有采用患者最大舒適級來計(jì)算增益和相應(yīng)的頻響特征等類似的方法，這些屬于線性助聽器驗(yàn)配方法。從1995年后，數(shù)字助聽器問世，其硬件技術(shù)也快速成熟，患者對助聽器的滿意度超過85%以上。期間，非線性驗(yàn)配成為主流，具有代表性的是DSLi/o和NAL-NL的驗(yàn)配方法。

從2013年后，我們看到數(shù)字芯片的處理能力以非?？斓乃俣忍嵘ｋp核芯片和超過3100萬個(gè)晶體管已經(jīng)成為助聽器芯片標(biāo)配，近期有的新推出助聽器芯片速度甚至是上一代技術(shù)的50倍。在這個(gè)時(shí)期，助聽器的核心功能已經(jīng)不簡單是聽得見和聽得清，而是聽得懂?？焖俸蛷?fù)雜的運(yùn)算能力可以實(shí)現(xiàn)各種人工智能算法，包括按照聽覺神經(jīng)對信號的反應(yīng)和處理來放大聲音，模仿大腦對聲音解碼特征和參照人類自身聽覺系統(tǒng)的處理方式進(jìn)行有針對性地放大等。在這個(gè)時(shí)期的信號放大處理可用神經(jīng)信號來描述，因?yàn)閹椭爴p患者能有效地理解語音的意義，已不再是簡單的對聲音強(qiáng)度的放大。與此對應(yīng)的驗(yàn)配方法也值得一提。各個(gè)助聽器生產(chǎn)廠家根據(jù)其采集的大量聽力數(shù)據(jù)和分析，推出了驗(yàn)配方法，能滿足自身助聽器芯片和驗(yàn)配軟件的應(yīng)用，這種和產(chǎn)品配套的驗(yàn)配方法也有一定優(yōu)勢。

聽覺皮層學(xué)會看，視覺皮層學(xué)會聽,大腦自始至終只使用了一種相同的學(xué)習(xí)算法，負(fù)責(zé)不同知覺的區(qū)域之間的區(qū)別僅僅在于相互關(guān)聯(lián)的輸入信息的感官而已（眼、耳、鼻等）[11]。大腦對于外界信號的處理特點(diǎn)說明了軟聽力技術(shù)的重要性。2014年至今，助聽器技術(shù)已經(jīng)成為人類第4次工業(yè)革命技術(shù)浪潮中的一個(gè)很好例子，可以預(yù)測基于神經(jīng)信號的軟聽力技術(shù)是未來助聽器爆發(fā)式增長的突破點(diǎn)。

軟、硬技術(shù)的這種獨(dú)特的承上啟下發(fā)展關(guān)系可以用純音聽力測試做進(jìn)一步闡述。

從歷史看，John Shore在1711年發(fā)明了音叉[12]；1879年，David Edward Hughes在其呈遞給倫敦皇家學(xué)會的論文腳注中首次提到audiometer（聽力計(jì)）[13]，據(jù)悉這是最初利用感應(yīng)線圈的聽力器械；1899年，Seashore在設(shè)計(jì)出有40調(diào)試步驟，點(diǎn)擊發(fā)聲的聽力計(jì)，是后來西方電子設(shè)備公司推出商用聽力計(jì)的原型；1919年，Bunch等在美國耳科協(xié)會上宣講了題為《音調(diào)范圍聽力計(jì)》的論文；1922年Edmund P等共同研制出第一臺基于倍頻程的調(diào)試強(qiáng)度的聽力計(jì)，這是一臺具有真正商業(yè)價(jià)值的聽力計(jì)[14]。

物理振動發(fā)聲的音叉走過了200多年后，演變成電子管聽力計(jì)，顯然聽力硬件設(shè)備研發(fā)經(jīng)歷了一條漫長的道路。從模擬聽力計(jì)發(fā)展到數(shù)字聽力計(jì)也經(jīng)歷了至少半個(gè)多世紀(jì)的數(shù)據(jù)，在這267年期間，受限于軟聽力技術(shù)尚未同步發(fā)展，聽力計(jì)其實(shí)并沒有能幫助我們實(shí)現(xiàn)其主要目的：準(zhǔn)確地獲得聽力閾值。1944年，美國眼耳鼻喉科學(xué)會聽力保護(hù)委員會提出了改良的Hughson-Westlake測聽法，即常說的“升5降10”測聽法，聽力閾值測試尚未規(guī)范。1978年，美國國家標(biāo)準(zhǔn)署才首次系統(tǒng)制定楚純音聽力閾值檢測方法。聽力測試軟技術(shù)的完善為聽力測試硬件技術(shù)制定出了科學(xué)的聽力閾值檢測標(biāo)準(zhǔn)[14]。

聽力計(jì)硬件和聽力檢測方法之間的關(guān)系猶如秤與計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)一樣。如果只有秤，沒有計(jì)量方法，秤是毫無用處的；反之，即便有計(jì)量方法沒有秤，也難以實(shí)施。聽力計(jì)經(jīng)歷的267年的發(fā)展歷史，說到底展示出硬技術(shù)和軟技術(shù)相互影響、承上啟下、共同發(fā)展的技術(shù)發(fā)展規(guī)律。沒有聽力計(jì)硬件不能測試聽力，有了聽力計(jì)，但是沒有科學(xué)的測試方法也不能獲得準(zhǔn)確的聽力閾值，這就是硬聽力技術(shù)和軟聽力技術(shù)之間的能動關(guān)系。

上面例子再次告訴聽力學(xué)初學(xué)者，學(xué)習(xí)不僅僅是熟練操作腦干聽覺誘發(fā)電位儀，或助聽器分析儀，更重要的是充分理解軟、硬聽力技術(shù)各自特點(diǎn)和相互之間的關(guān)系，才能真正掌握聽力學(xué)基本技能和知識。

3.2 技術(shù)發(fā)明和應(yīng)用時(shí)差與軟、硬聽力技術(shù)的關(guān)系

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)最早是在1969年由美國4所大學(xué)采用美國國防部研究計(jì)劃署制定的計(jì)算機(jī)協(xié)議所發(fā)明，1989年，當(dāng)?shù)倌贰げ{斯·李（Tim Berners-Lee）爵士提出萬維網(wǎng)設(shè)想，一年后他在日內(nèi)瓦的歐洲粒子物理實(shí)驗(yàn)室里成功開發(fā)出了世界上第一個(gè)網(wǎng)頁瀏覽器，然后迅速在全球普及應(yīng)用。計(jì)算機(jī)也有同樣的經(jīng)歷。1946年，美國賓夕法尼亞大學(xué)研制出具有真正意義的第一臺電子計(jì)算機(jī)，體積龐大為170平方米，耗電150千瓦，造價(jià)48萬美元，每秒智能執(zhí)行5000次加法或400次乘法運(yùn)算。然而我們熟悉的微型計(jì)算機(jī)到30年以后才出現(xiàn)。

聽力技術(shù)從發(fā)明到應(yīng)用也有一樣漫長的時(shí)間差。據(jù)悉第一臺助聽器是1898年發(fā)明的，而真正能用于聽力康復(fù)的助聽器至少要等到半個(gè)世紀(jì)以后才出現(xiàn)，第一臺數(shù)字助聽器要等到100多年以后才出現(xiàn)。圖3所示，1978年英國教授Kemp首次發(fā)現(xiàn)了耳聲發(fā)射現(xiàn)象，盡管他迅速研制出早期的耳聲發(fā)射檢測儀，也等到1999年后才大規(guī)模投入使用。寬頻動態(tài)壓縮線路最早于1975年發(fā)明，盡管WDRC非線性放大壓縮技術(shù)效果非常好，也得等到10年后才開始廣泛用于助聽器，取代了線性壓縮技術(shù)。

圖3 聽力技術(shù)發(fā)明到應(yīng)用的時(shí)間差

數(shù)字助聽器產(chǎn)生和使用也是沿循同樣路徑。眾所周知，1995年是助聽器發(fā)展史的重要分水嶺，當(dāng)年兩款商用數(shù)字助聽器問世，立即產(chǎn)生轟動效應(yīng)，標(biāo)志著模擬助聽器時(shí)代結(jié)束。之后十幾年里，數(shù)字助聽器以驚人的速度從初期到進(jìn)入成熟期，時(shí)至今日，數(shù)字助聽器已是一個(gè)廣為使用的成熟產(chǎn)品。究其發(fā)展史，早在1970年便研發(fā)出數(shù)字助聽器了，只不過經(jīng)過了25年后才得以推廣。

另外一個(gè)典型的例子是超級計(jì)算機(jī)和認(rèn)知計(jì)算的應(yīng)用。“超級計(jì)算(supercomputing)”最早在1929年由《紐約世界報(bào)》首次報(bào)道[16]。這是一種由數(shù)百、數(shù)千甚至更多的處理器(機(jī))組成的，能計(jì)算普通PC機(jī)和服務(wù)器不能完成的大型、復(fù)雜課題的計(jì)算機(jī)。1976年美國克雷公司推出了世界上首臺運(yùn)算速度達(dá)每秒2.5億次的超級計(jì)算機(jī)，自此后研發(fā)億億級超級計(jì)算機(jī)已經(jīng)成為當(dāng)今世界各國凸顯各自科學(xué)實(shí)力的一個(gè)終極目標(biāo)。與此同時(shí)，科學(xué)家在上個(gè)世紀(jì)50年代提出利用超級計(jì)算機(jī)開發(fā)認(rèn)知計(jì)算的想法，希望計(jì)算機(jī)能模仿人類思維去感知和認(rèn)知世界。如何將計(jì)算機(jī)從長于數(shù)據(jù)分析的“左腦型”機(jī)器，變成擅長于“右腦型”任務(wù)處理的計(jì)算機(jī)[17]，像人一樣去思維、分析和處理各種外部信息？這就是所謂結(jié)合了右腦與左腦運(yùn)算的認(rèn)知計(jì)算。早期由于超級計(jì)算機(jī)剛剛起步，加之對大腦認(rèn)識有限，一直到了21世紀(jì)，當(dāng)億億級超級計(jì)算機(jī)出現(xiàn)后，認(rèn)知計(jì)算才有實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。2011年當(dāng)IBM的“華生”超級計(jì)算機(jī)在一次美國智力競賽中擊敗了人類選手后，認(rèn)知計(jì)算技術(shù)得到了高度關(guān)注。超級計(jì)算機(jī)問世到認(rèn)知計(jì)算快速發(fā)展的時(shí)間差超過半個(gè)世紀(jì)，其中主要原因是研制軟技術(shù)的難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于開發(fā)硬技術(shù)。機(jī)器設(shè)備的生產(chǎn)是一個(gè)直觀的重復(fù)性的物理過程，方法學(xué)的形成則是一個(gè)可以千變?nèi)f化的抽象現(xiàn)象。新技術(shù)發(fā)明和應(yīng)用之間的時(shí)差本質(zhì)上是因?yàn)檐?、硬技術(shù)遵循各自不同的發(fā)展規(guī)律所產(chǎn)生的。

聽力學(xué)是引入認(rèn)知計(jì)算方法較早的一個(gè)領(lǐng)域。上個(gè)世紀(jì)末，人工智能技術(shù)已經(jīng)開始用于聽力算法，幫助助聽器學(xué)習(xí)各種使用場景，從患者身處的環(huán)境中，實(shí)時(shí)收錄采集聲音信號，并快速分析處理后，能對目標(biāo)信號進(jìn)行具有針對性的放大，力求做到精準(zhǔn)和適度。這是基于認(rèn)知計(jì)算的助聽器學(xué)習(xí)的一個(gè)例子。能適應(yīng)，有記憶能力，不斷調(diào)試和糾錯(cuò)學(xué)習(xí)，熟悉患者個(gè)體使用習(xí)慣，實(shí)現(xiàn)有效放大效果。

隨著認(rèn)知計(jì)算普及，模仿人類思維去改善聽力康復(fù)器械已成為當(dāng)今重要方向標(biāo)。神經(jīng)科學(xué)和大腦認(rèn)知科學(xué)高度發(fā)展，導(dǎo)致我們對人類交流和失調(diào)研究越來越明顯地依賴于大腦信息。近期，我們看到跨學(xué)科研究將聽覺功能和聽力損失與大腦功能聯(lián)系一起，以便能研制出更新的聽力測試和聽損干預(yù)手段。數(shù)字助聽器問世20年后，認(rèn)知計(jì)算成為大腦聽力或仿生聽力等各種新技術(shù)的創(chuàng)新驅(qū)動。雖然硬件外形變化不大，助聽器的內(nèi)在功能和作用卻發(fā)生了翻天覆地的變化。因此，在硬聽力技術(shù)基礎(chǔ)上，加快研發(fā)軟技術(shù)是推廣新技術(shù)從發(fā)明到實(shí)際應(yīng)用有效手段之一。

4 結(jié)語

前面介紹了軟硬聽力技術(shù)之間承上啟下的關(guān)系。硬技術(shù)可能解決了一個(gè)獨(dú)立的問題，而軟技術(shù)能在此基礎(chǔ)上解決一系列相互關(guān)聯(lián)的問題；相比硬技術(shù)，提高軟技術(shù)能力更能加快新技術(shù)應(yīng)用，縮短發(fā)明和使用之間的時(shí)間差距。軟、硬聽力技術(shù)之間的關(guān)系揭示了這兩種技術(shù)分類的內(nèi)部邏輯關(guān)系和相互之間的動態(tài)驅(qū)動關(guān)系。理解聽力學(xué)軟、硬技術(shù)相互之間的互動和依賴關(guān)系，才能發(fā)揮技術(shù)的作用；揭示聽力學(xué)技術(shù)發(fā)明和實(shí)際應(yīng)用之間存在的延遲，給與我們足夠的時(shí)間為新技術(shù)的推廣應(yīng)用，奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。所以，研究和學(xué)習(xí)技術(shù)的這些特征有助于更好掌握技術(shù)，充分發(fā)揮軟、硬技術(shù)能力，無論是幫助我們學(xué)習(xí)，還是改善聽力師的臨床技能，都是非常重要的。

從臨床使用角度，我們?？梢钥吹竭@種情景：硬聽力技術(shù)功能越復(fù)雜，人們對硬件的依賴性越大，如當(dāng)助聽器驗(yàn)配軟件提供選擇越多，為驗(yàn)配師提供的調(diào)試方法越復(fù)雜時(shí)，驗(yàn)配師很可能會放棄復(fù)雜的操作系統(tǒng)，直奔所謂“一鍵式”的簡化操作路徑。反之，當(dāng)硬件設(shè)備越簡單，我們越喜歡依賴簡單操作的感受去判斷效果的好壞。比如一臺助聽器只有三個(gè)能用小螺絲刀調(diào)試的按鈕時(shí)，我們可能會來回不停地在三個(gè)按鈕功能之間切換和調(diào)試，這時(shí)我們會更多地關(guān)注簡單操作后的結(jié)果。

從學(xué)習(xí)過程來看，掌握軟、硬聽力技術(shù)所花費(fèi)的精力和學(xué)習(xí)難度也不同，硬技術(shù)往往顯得更容易一些，這是因?yàn)閷W(xué)習(xí)硬技術(shù)是一個(gè)系統(tǒng)的反復(fù)練習(xí)和操作過程，常常會考量我們?nèi)绾慰焖僬莆詹僮鞒绦虻哪芰Α１热绲谝淮螌W(xué)習(xí)使用雙通道聽力計(jì)時(shí)，我們的注意力往往集中在記憶聽力計(jì)鍵盤各個(gè)按鈕分組功能，隨著練習(xí)增加，熟練程度相應(yīng)提升。軟技術(shù)的學(xué)習(xí)更需要我們?nèi)ニ伎己头治觯热缗R床測聽掩蔽技術(shù)是一個(gè)需要及時(shí)做出決策的思維過程。掩蔽聲和測試聲之間的強(qiáng)度關(guān)系迫使我們必須在過渡掩蔽和掩蔽不足的范圍內(nèi)做出正確選擇，單靠速記掩蔽公式還不夠，只有在多個(gè)復(fù)雜場景中訓(xùn)練快速決策，不斷試錯(cuò)，才能熟能生巧，準(zhǔn)確地完成掩蔽測試。就學(xué)習(xí)而言，最佳的效果應(yīng)該是在熟練掌握硬件技術(shù)同時(shí)，充分理解軟技術(shù)的作用，把握好二者的關(guān)系，利用相互之間的依賴關(guān)系，合理平衡是充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢的最高境界。

硬聽力技術(shù)和軟聽力技術(shù)各自的作用猶如地圖和指南針，地圖標(biāo)明了所有能找到的詳細(xì)地形信息和最佳路徑，我們只需掌握地圖上有的信息，就不會迷路，不過地圖上沒有的信息，可能就是迷失方向的原因。指南針雖小和簡單，一根針提供了用地磁場來定北極的一種方法，非常靈活，只要我們掌握了定位原理，分清東南西北，無論路途多復(fù)雜，都能找到路。在現(xiàn)實(shí)生活中，我們需要地圖，也需要指南針。在聽力學(xué)，我們需要軟、硬聽力技術(shù)，更重要的是需要充分發(fā)揮二者結(jié)合起到的作用。