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为了让霍金说上话,科学家在他轮椅上装了多少你不知道的黑科技?

两个质子  · 公众号  · 科学  · 2017-04-30 15:49

正文


世界上有太多的未解之谜,有很多藏在我们的脑海深处,我们甚至完全没有意识到。关于霍金,很多人可能没有太多想法,但是如果仔细想想,你会发现: 你从未听过他真实的声音,也未曾看见过他执笔写作,可你却从未质疑过他的存在。


他身下的轮椅干巴巴地输出语音,究竟是霍金在说话还是轮椅在交谈?完全瘫痪的霍金是如何控制轮椅的?这背后会有哪些不为人知的尖端科技?

斯蒂芬·霍金


众所周知,“不动明王” 斯蒂芬·霍金 是一个活着的传奇,自他成名时就已经几乎全身瘫痪,成天坐着轮椅,连与人交谈这样的简单事都显得困难重重。

很难想象,一个抓不起笔,开不了口,连生活都不能自理的残障人士不仅写了十余本畅销书,发表了多篇有影响力的论文,还参演了多部影视剧作品,这背后靠的不是什么伟大的女人,靠的当然是他的轮椅(不靠着轮椅他怎么坐得起来)。


霍金早在年仅21岁时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。

病发前的霍金也曾是一位帅小伙


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,虽然他曾十分不愿使用轮椅,但面对现实也他只有这一个选择。 霍金与轮椅将近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。

患病后日渐消瘦的霍金


移居美国后,霍金坐上了电动轮椅,似乎找回了逝去的青春,想起了在剑桥赛艇队的风驰电掣,于是发展出了“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。


不过很快霍金就没有心情继续“飚轮椅”了,病情再度恶化,他不再能写字,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。那个时期,霍金出门除了轮椅相伴,还得带上一个“首席发言人”。


还能含糊说话的霍金


其实此时的霍金还是幸福的,起码他还能够一句一句地表达,很快他就将彻底告别这样的幸福时光了。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。

所谓大难不死必有后福,可这句话在霍金身上似乎并不应验,对霍金来说,失声后的沟通可能比生死更为重要。他也尝试了很多方法,但没有没有一种能让人满意的,比如最原始的拼写版。

霍金需要用眼神选定区域、再确定颜色,最后挑挑眉毛表示确认,一个字母一个字母得拼成词汇。这套“眉目传情”的功法必须要两个人才能修炼,拼一个单词要花上数分钟,麻烦至极。

霍金传记电影《万物理论》中演示的拼写板


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,他找到了美国加利福尼亚 Words+ 公司的 CEO,请求他帮助霍金教授。这位 CEO 曾经开发过一套名为 Equalizer 的软件帮助同样患有“渐冻症”的岳母,他得知要帮助的是霍金教授,立马就表示将全力以赴。

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。



彼时,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,另外两个则是软件开发者本人和他的好朋友。

霍金使用的Equalizer软件


这套软件解决了霍金的输入问题,他已经可以还算方便地写作,但是在生活中单单只有文字是远远不够的。霍金的家人朋友们又找到了一家开发语音合成器的公司,希望寻求帮助。

这家公司生产的设备主要用于电话自动应答系统,接到来自霍金的求助倍感荣幸。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。

这个铁盒子便是霍金多年来的“喉咙”


不过,这台安装在轮椅上的硬件并不完美,它发出的声音也并不是我们现在熟知的霍金声音,霍金本人也对这点十分不满,他要求替换成自己的声音。

于是,MIT的工程师帮助霍金实现了愿望,他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。可能是因为这些工作都是由美国人完成的,霍金的语音至今都还带有明显的美式口音。

霍金与Pink Floyd合作的歌曲


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。”


1997年,英特尔在处理器领域的形势一片大好,其创始人戈登·摩尔曾与霍金当面交流,他发现霍金轮椅上使用的搭载老对手AMD处理器的电脑,整套系统也存在很多缺点,便表示将承包霍金的硬件设备,霍金欣然接收。

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。


岁月如刀,不仅夺走了霍金的运动能力、发声的能力,甚至连最后能活动的三根手指头也不放过。2005年起,霍金只能用一根手指操作整台轮椅了,短短三年之后,他已经连手指都无法控制了,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。







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