揭秘霍金所用計算機,如何解決溝通難題?

網易科技訊1月14日消息，史蒂芬·霍金初次與英特爾聯合創始人戈登·摩爾相遇是在1997年的一次會議上。摩爾注意到，霍金用來與人們交流的計算機使用的是AMD的處理器。摩爾向霍金詢問，是否其願意擁有一臺內置英特爾微處理器的「真正的計算機」。從那時起，英特爾就在向霍金提供為其度身定做的PC及相關支持服務，並且每兩年為其更換一次。

霍金於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。霍金隨後被轉到位於劍橋的阿登布魯克醫院，那裡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，然後向氣管插入導管的一種手法。手術導致霍金從此無法說話。

其後，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，然後拼成完整的單詞。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，他聯繫了加利福尼亞一家稱之為Words Plus的公司，其開發的電腦程式Equalizer能夠讓用戶通過手指點擊來選擇詞彙和命令。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症的英格蘭物理教授。沃拓茨創建Equalizer的目的是為了幫助其嶽母，後者罹患同樣疾病，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，沃拓茨表示願意捐獻一套。

起初，Equalizer運行於蘋果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。隨後，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。改進後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，英特爾有什麼方法可以幫助我嗎？」

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互動專家組成的團隊，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。」

霍金過於虛弱，以至於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後的事了，會面地點位於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）以及互動設計師彼得·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後，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。」

團隊成員隨後與霍金就面對的問題展開了溝通。在20分鐘時間裡，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中的滑鼠及操作其他程序。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體。「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註冊，」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於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後，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，然後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慧型手機輸入的方法。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後，用戶卻感到非常得心應手。問題的關鍵在於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，並對改進後的系統感到非常滿意。「相對於先前的版本有了大幅提高，」霍金表示。「我真的很喜歡。」

他們隨後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，太過於複雜，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，他並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，他們不得不另闢蹊徑。

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、使用滑鼠、嘗試打開窗口並調整合適的尺寸。「我反覆觀看著視頻，」鄧曼說道。「有時，我用4倍速快進視頻，然後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提供的詞彙預測器。該工具能夠在輸入一個字母後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，這樣在基於上下文的預測中，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，並提供了指向文字、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。「因為他通過面部作業系統，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，那裡更像一個作坊，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複雜的識別。「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滑鼠。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製造商於去年早些時候提出的。該項目通過將一個操縱杆放置在下巴附近，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複製品，它稱之為CallText 5010，是1988年霍金參觀它的製造商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，該技術於20世紀80年代廣泛應用於自動答錄設備中。

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。（汪天盈）

本文來源：網易科技報導 責任編輯：王曉易_NE0011