剛剛過(guò)去的?1月8日，是霍金的第76個(gè)生日。

21 歲就患上漸凍癥，并被預(yù)言無(wú)法存活超過(guò)2年的霍金，如今已經(jīng)走過(guò)了五十多個(gè)春秋。

這幾十年里，他還陸陸續(xù)續(xù)出版了十多本書(shū)，發(fā)表了多篇論文，獲獎(jiǎng)無(wú)數(shù)，甚至還參演了電影、電視劇。

而霍金的輪椅，絕對(duì)是他達(dá)成這些成就過(guò)程中極其重要的一環(huán)！

輪椅成為霍金的一部分

2017年4月12日，霍金開(kāi)通新浪微博，到現(xiàn)在為止，他一共只發(fā)了兩條信息，然而這兩條微博就為他“賺取”了300多萬(wàn)中國(guó)粉絲。

那么，你一定很好奇，全身不能動(dòng)的霍金發(fā)一條微博需要多久?

回答這個(gè)問(wèn)題，要從這位當(dāng)今入類“最強(qiáng)大腦”的標(biāo)志性形象說(shuō)起。

1963年，21歲的霍金不幸被診斷患有肌肉萎縮性側(cè)索硬化癥(又稱盧伽雷氏癥)。這是一種無(wú)法治愈的致命疾病，病入會(huì)慢慢喪失運(yùn)動(dòng)能力，后期甚至因?yàn)楹粑『秃聿考∪饴楸远荒馨l(fā)音，并因而失語(yǔ)。

輪椅飆車(chē)是霍金的愛(ài)好

當(dāng)時(shí)，美國(guó)加利福尼亞州一位名叫瓦特·沃爾托茲的電腦工程師為霍金設(shè)計(jì)了一個(gè)名為“平等器”的電腦程序，可以讓霍金從屏幕上選擇詞匯，并會(huì)轉(zhuǎn)入語(yǔ)音合成器，發(fā)出聲音來(lái)。

后來(lái)，劍橋調(diào)節(jié)通訊公司的大衛(wèi)·梅森改進(jìn)了這套設(shè)備，并安裝在霍金的輪椅上，使霍金每分鐘可“說(shuō)”出15個(gè)詞。

這臺(tái)世界上幾乎獨(dú)一無(wú)二的輪椅不僅是霍金的代步工具，也構(gòu)成霍金個(gè)入形象的一部分。

它究竟有多智能?

霍金的輪椅是一臺(tái)集計(jì)算機(jī)軟件，通信技術(shù)，紅外光，語(yǔ)音轉(zhuǎn)換器于一體的入工智能設(shè)備，通過(guò)它，霍金的思想可以轉(zhuǎn)化為語(yǔ)音和文字，并表達(dá)給全世界。

霍金輪椅的語(yǔ)音合成器安置在椅背上，可以把他寫(xiě)出的文字轉(zhuǎn)譯成獨(dú)特的“霍金式”電子語(yǔ)音。

輪椅上安裝有一個(gè)12英寸的電子屏幕，通過(guò)這個(gè)小小的“窗口”，霍金可以寫(xiě)演講稿，收發(fā)電子郵件，甚至可以用即時(shí)通信軟件來(lái)接聽(tīng)電話。

霍金輪椅上的平板電腦擁有Core i7處理器，它可以控制輪椅上所有的電子系統(tǒng)。輪椅上的萬(wàn)用遙控器是一個(gè)紅外線裝置，可以用來(lái)操作霍金辦公室和家里的電視，音響，燈光，甚至可以用來(lái)開(kāi)門(mén)，關(guān)門(mén)。

其實(shí)，霍金輪椅就是一部智能機(jī)器，而且它是隨著科技的發(fā)展而逐漸升級(jí)的。

用臉寫(xiě)字

很多人可能會(huì)以為，霍金的輪椅是用他的幾根手指控制著的。但在差不多 2008 年的時(shí)候，霍金全身能動(dòng)的部位，就只剩下臉上的肌肉了！

輪椅最重要的一個(gè)功能就是能夠幫助霍金表達(dá)，手指都不能動(dòng)了，怎么才能不讓霍金與世界斷了聯(lián)系呢？好在科技有無(wú)限可能。

研究人員為霍金設(shè)計(jì)了一個(gè)特殊的眼鏡，上面安裝了紅外線發(fā)射器和檢測(cè)肌肉活動(dòng)的探測(cè)器（ cheek switch），可以通過(guò)霍金說(shuō)話時(shí)面部肌肉的收縮和舒張來(lái)激活輔助系統(tǒng)，并用眼球控制紅外線發(fā)射器，選定在屏幕中輪流出現(xiàn)的英文字母。

裝在眼鏡上的 cheek switch

例如，當(dāng)霍金想說(shuō)“點(diǎn)子”（idea）這個(gè)詞時(shí)，他的面頰肌肉收縮首先激活輔助系統(tǒng)，電腦屏幕上會(huì)出現(xiàn)字母i，這時(shí)霍金的眼球動(dòng)一下，計(jì)算機(jī)就會(huì)不斷顯示以i開(kāi)頭的英文字母，直到idea出現(xiàn)；霍金再動(dòng)一下眼球來(lái)表示選定這個(gè)字母，這就如同普通人用手操作鼠標(biāo)時(shí)的兩次點(diǎn)擊確定一樣。

當(dāng)霍金完成造句后，就可以把這個(gè)句子發(fā)送到語(yǔ)音合成器上，由后者替他“說(shuō)”出來(lái)了。

cheek switch 通過(guò)收縮面部肌肉，結(jié)合眼部控制，給傳感器發(fā)送信號(hào)，反饋給電腦

從而選中目標(biāo)字母，完成輸寫(xiě)

再加上深度學(xué)習(xí)系統(tǒng)加持，霍金說(shuō)話的速度大大提升，輸入幾個(gè)字母，電腦會(huì)預(yù)判他想說(shuō)的話，更快做出反應(yīng)。

此外，cheek switch 除了能夠幫助霍金表達(dá)，還承擔(dān)了操控輪椅移動(dòng)等多種操作。

超大音箱

為了能夠讓霍金順利發(fā)聲，輪椅還被裝上了音箱，以及音箱放大器的等輔助設(shè)備。能夠合成聲音，“ 替 ” 霍金發(fā)聲。

早年裝在輪椅上的設(shè)備是由一家開(kāi)發(fā)語(yǔ)音合成器的公司設(shè)計(jì)的

長(zhǎng)這樣的——

現(xiàn)在當(dāng)然更便攜小巧了——

有趣的是，由英特爾公司設(shè)計(jì)的語(yǔ)音系統(tǒng)用的是美式英語(yǔ)，這讓一些人尤其是英國(guó)女王伊麗莎白，對(duì)這位英國(guó)國(guó)寶級(jí)科學(xué)家的“口音”頗有微詞。

她在一次會(huì)見(jiàn)霍金時(shí)問(wèn)：“還是美國(guó)口音嗎？”霍金回答說(shuō)：“是的，而且這個(gè)聲音已經(jīng)拿到了版權(quán)。”

伊麗莎白女王對(duì)英語(yǔ)語(yǔ)音十分看重，以至于英國(guó)以她的發(fā)音作為英式英語(yǔ)的標(biāo)準(zhǔn)音。盡管如此，霍金輪椅的智能發(fā)音系統(tǒng)沒(méi)能取悅于女王，但是這套2.0版的輪椅畢竟讓霍金與世界的交流延續(xù)至今。

霍金自己曾經(jīng)還吐槽過(guò)自己的聲音像是《 007 》的大反派，不過(guò)他表示自己還挺想扮演這個(gè)角色。

多功能感應(yīng)系統(tǒng)

輪椅現(xiàn)在的硬件支持，和系統(tǒng)升級(jí)維護(hù)由英特爾公司一手包辦。搭載了各種傳感器，和帶有智能算法的設(shè)備。

能監(jiān)測(cè)霍金的健康狀態(tài)

跟蹤記錄輪椅的使用狀態(tài)

以及通過(guò)輪椅上的攝像頭，判斷前方路段的安全性

英特爾和霍金還聯(lián)合推出了 “ Intel Connected Wheelchair Project ” 計(jì)劃，讓這種黑科技輪椅能夠造福更多行動(dòng)不便的人們。

系統(tǒng)升級(jí)

霍金為了使用紅外線監(jiān)測(cè)裝置，總是要把臉部肌肉繃緊，以便寫(xiě)文章、收發(fā)郵件和瀏覽互聯(lián)網(wǎng)。

到了2011年，他的病情進(jìn)一步惡化，用這種方式每分鐘僅能輸入一兩個(gè)單詞，因而不得不再次求助于老朋友摩爾。

在摩爾的指派下，因特爾首席技術(shù)官賈斯汀·拉特納（Justin Rattner）組建了一個(gè)人機(jī)交流技術(shù)團(tuán)隊(duì)，團(tuán)隊(duì)成員專門(mén)去拜訪霍金，試圖為他找到解決辦法。在見(jiàn)面的當(dāng)時(shí)，霍金花了20分鐘，才發(fā)出一句包含30個(gè)單詞的歡迎拜訪者的話。

其后，技術(shù)團(tuán)隊(duì)對(duì)霍金的設(shè)備進(jìn)行了改造升級(jí)，研發(fā)了一個(gè)可供所有殘障人士使用的交互系統(tǒng)工具包（輔助情境感知工具包，簡(jiǎn)稱ACAT）。安裝升級(jí)了這個(gè)開(kāi)源項(xiàng)目后，霍金輪椅可謂升級(jí)到2.1版。

雖然還是利用面部肌肉動(dòng)作來(lái)操作電腦，但ACAT允許使用者通過(guò)幾乎任何面部動(dòng)作來(lái)進(jìn)行交互操作。

升級(jí)后的軟件由于集成了Swift Key人工智能預(yù)測(cè)技術(shù)，霍金僅需要輸入15%～20%的字母，電腦軟件就能預(yù)測(cè)出剩下的內(nèi)容，還能夠在每輸入一個(gè)單詞后預(yù)測(cè)出下一個(gè)可能的單詞。

利用升級(jí)后的軟件，霍金對(duì)文件進(jìn)行瀏覽、編輯、管理和在多任務(wù)間進(jìn)行切換、收發(fā)電子郵件等日常任務(wù)的速度提高了10倍。

在沒(méi)有使用ACAT之前，霍金的輸入速度是每分鐘1.5個(gè)單詞（每20分鐘30個(gè)單詞），在使用ACAT后，他的輸入速度至少提高了一倍，也就是每分鐘輸入3～4個(gè)單詞。

有人計(jì)算，霍金在向中國(guó)公眾發(fā)一條有99個(gè)詞的微博時(shí)，即便沒(méi)有錯(cuò)誤，大約也需要30多分鐘。再加上思考以及排版、審閱等，估計(jì)霍金用了大約40分鐘時(shí)間，才完成了他向中國(guó)粉絲的第一次問(wèn)候。

3.0版輪椅在路上

2.1版的霍金輪椅或許在某一天就會(huì)因?yàn)橹魅瞬∏榈牟恍壹又囟鵁o(wú)法使用，因此，人機(jī)交流專家已經(jīng)開(kāi)始設(shè)計(jì)3.0版智能輪椅——也許這并非只是為霍金一個(gè)人而設(shè)計(jì)的，所有重度殘障人都可能受益于此。

而且，由于霍金已經(jīng)習(xí)慣了自己現(xiàn)有的輪椅，而要想習(xí)慣3.0版輪椅，這位物理大師可能還需要開(kāi)始新的學(xué)習(xí)。

最新版智能輪椅是基于喉部肌肉發(fā)音時(shí)的收縮和舒張來(lái)設(shè)計(jì)的。

當(dāng)人們說(shuō)話時(shí)，大腦語(yǔ)言中樞會(huì)發(fā)出信號(hào)到喉嚨，使喉嚨的肌肉群協(xié)同收縮和舒張而發(fā)出聲音。即使一個(gè)人說(shuō)話不說(shuō)出聲，或者說(shuō)出來(lái)的話只是自己能夠聽(tīng)到，其喉部的肌肉群也仍然有運(yùn)動(dòng)。

換句話說(shuō)，想要說(shuō)出的話即使僅僅在大腦中，大腦也會(huì)產(chǎn)生指令，讓喉嚨肌肉群運(yùn)動(dòng)。如果設(shè)計(jì)一個(gè)軟件，能夠通過(guò)“讀懂”喉嚨肌肉群的運(yùn)動(dòng)來(lái)判斷要說(shuō)出的詞句，然后傳輸?shù)秸Z(yǔ)音合成器上，就能形成人的話語(yǔ)。與靠電腦軟件檢測(cè)臉部肌肉相比，這樣的“發(fā)音”方式要直接很多。

新技術(shù)將造福人類

根據(jù)這一原理，美國(guó)航空航天局艾姆斯研究中心研發(fā)了一項(xiàng)技術(shù)，不僅可以讓殘障人自主控制電動(dòng)輪椅，而且能夠?qū)⑺枷耄ㄏ胝f(shuō)的話）傳送到語(yǔ)音合成器，讓后者“說(shuō)話”。

首先，通過(guò)一個(gè)貼在喉部皮膚上的電極，使用者頭腦中只要有“向右”或“停下”的想法（指令），輪椅便會(huì)自動(dòng)探測(cè)到喉部微弱的電子脈沖并“翻譯”出來(lái)，這樣的指令正確傳達(dá)給輪椅后，輪椅就會(huì)完成右轉(zhuǎn)或停下的動(dòng)作。

同樣，使用者想說(shuō)什么話，也可以通過(guò)軟件探測(cè)到，并向語(yǔ)音合成器傳輸指令，讓后者替使用者“發(fā)聲”。

霍金已經(jīng)嘗試過(guò)這種人（腦）-機(jī)界面，但他感到并不適應(yīng)。

原因有兩個(gè)：其一，從使用面頰肌肉到通過(guò)喉部肌肉收縮來(lái)操控，有一個(gè)需要重新學(xué)習(xí)的過(guò)程，霍金還沒(méi)有適應(yīng)這種新的技能。

其二，按照目前的技術(shù)，電極擺放的位置如果稍有偏移，辨識(shí)的準(zhǔn)確率就會(huì)從94%下降到50%以下。有時(shí)候，電極解讀并發(fā)送到語(yǔ)音合成器“說(shuō)”出來(lái)的話，并非霍金的本意。所以霍金的輪椅目前并沒(méi)有正式使用這一系統(tǒng)。

輪椅的價(jià)格

目前，霍金輪椅的價(jià)格可能是普通殘障者所可望而不可即的。

由于霍金的輪椅都是科技公司友情贊助的，并不需要他自己“埋單”，因此，還沒(méi)有人能夠給霍金輪椅定一個(gè)“官方價(jià)格”。

據(jù)粗略估算，買(mǎi)一臺(tái)目前版本的霍金輪椅大概得花95萬(wàn)～100萬(wàn)美元。如果將來(lái)真的升級(jí)到3.0版，恐怕價(jià)錢(qián)更會(huì)高出許多。

多年以來(lái)，斯蒂芬·霍金每天都驅(qū)動(dòng)輪椅從他的家——?jiǎng)蛭髀?號(hào)，經(jīng)過(guò)美麗的劍河、古老的國(guó)王學(xué)院，駛到位于銀街的劍橋大學(xué)應(yīng)用數(shù)學(xué)和理論物理系辦公室。

如果你有機(jī)會(huì)造訪劍橋大學(xué)并路過(guò)這里，你會(huì)看到這座擁有大師的科學(xué)圣殿前面有一段斜坡，那就是為了便于霍金輪椅的運(yùn)行而特意修建的。

本文為加拿大中文報(bào)綜述，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明本文轉(zhuǎn)載自加拿大中文報(bào)（cadaily）

股學(xué)堂視頻直播和回看：