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霍金的轮椅何以成为人类科技史上的巅峰


编者按:

霍金史蒂芬·威廉·霍金,英国剑桥大学著名物理学家,是当今最伟大的物理学家之一。虽然身体上的疾病让他每天被迫蜷缩在一台轮椅上,但是天才的思维一旦被打开,就注定不死不休。他的一生为我们探索出许多关于世界的神奇科学,例如黑洞、虫洞等。但是这些却远远不能代表发生在他身上的传奇。自从霍金开通新浪微博后,人们对他学术上的   

最新版智能轮椅是基于喉部肌肉发音时的收缩和舒张来设计的。当人们说话时,大脑语言中枢会发出信号到喉咙,使喉咙的肌肉群协同收缩和舒张而发出声音。即使一个人说话不说出声,或者说出来的话只是自己能够听到,其喉部的肌肉群也仍然有运动。

  

换句话说,想要说出的话即使仅仅在大脑中,大脑也会产生指令,让喉咙肌肉群运动。如果设计一个软件,能够通过“读懂”喉咙肌肉群的运动来判断要说出的词句,然后传输到语音合成器上,就能形成人的话语。与靠电脑软件检测脸部肌肉相比,这样的“发音”方式要直接很多。

  

根据这一原理,美国航空航天局艾姆斯研究中心研发了一项技术,不仅可以让残障人自主控制电动轮椅,而且能够将思想(想说的话)传送到语音合成器,让后者“说话”。

  

首先,通过一个贴在喉部皮肤上的电极,使用者头脑中只要有“向右”或“停下”的想法(指令),轮椅便会自动探测到喉部微弱的电子脉冲并“翻译”出来,这样的指令正确传达给轮椅后,轮椅就会完成右转或停下的动作。同样,使用者想说什么话,也可以通过软件探测到,并向语音合成器传输指令,让后者替使用者“发声”。

  

霍金已经尝试过这种人(脑)-机界面,但他感到并不适应。原因有两个:其一,从使用面颊肌肉到通过喉部肌肉收缩来操控,有一个需要重新学习的过程,霍金还没有适应这种新的技能。其二,按照目前的技术,电极摆放的位置如果稍有偏移,辨识的准确率就会从94%下降到50%以下。有时候,电极解读并发送到语音合成器“说”出来的话,并非霍金的本意。所以霍金的轮椅目前并没有正式使用这一系统。

  

更高级的智能技术是“脑机接口”,即用思想来控制不能运动的四肢。美国大学生伯克?哈特5年前因潜水意外导致颈椎脊髓受损,四肢永久瘫痪。从年起,俄亥俄州神经中心的研究人员就开始设计一个植入伯克哈特大脑的芯片来让其思想控制运动。

  

这个植入脑部的芯片名为“神经生命”,它通过连接器与电脑相连。电脑使用特殊软件来解读大脑传来的信号后,发送指令给镶有个电极的电子手袖套,以刺激手部肌肉,让伯克·哈特得以绕过脊髓,控制手部活动。经过一年多的练习,现在伯克·哈特已经可以用思维控制右手,完成拿起杯子、刷信用卡等动作。

同样,如果把芯片植入大脑语言中枢,就可以在大脑想说什么话的时候通过人机指令让轮椅上的语音合成器说出来。只是,这需要向霍金的大脑语言中枢植入芯片。如果想用思想控制轮椅的运动,也得向大脑运动中枢植入芯片。当然,这种设想中的3.0版本轮椅目前还帮不到霍金,这首先是因为,霍金还不愿意在自己天才的大脑中植入芯片。

  

结语

科技的魅力就像它本身的成果一样令人着迷,霍金的轮椅让我们看到了这个时代最前沿科技的魅力,也让不少人对未来的科技生活充满着期待。

科技的发展总是让带给人生存的希望,虽然据粗略估算,买一台目前版本的霍金轮椅大概得花95万~万美元。如果将来真的升级到3.0版,恐怕价钱更会高出许多。不过即使这样高昂的费用或许现在还没办法普及到让更多的人使用,但是在未来,相信科技的进步让我们能够看到更多人的福音。

本文整合自中国新闻网《霍金的轮椅:一体化的人工智能设备堪称当今科技的巅峰》、好奇心日报《霍金的轮椅到底是怎么帮助他跟外界交流的?》、中国新闻周刊(北京)、《全身不能动的霍金发一条微博需要多久》、爱范儿《霍金发一条微博需要多久?》

ID:kjips

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