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不坐以待夜,智能技術成就霍金的英雄氣概

Do not go gentle into that good night,

Old age should burn and rave at close of day;

Rage,rageagainst the dying of the light.

Though wise men at their endknow dark is right,

Because their words had forkedno lightning they

Do not go gentle into thatgood night.

By Dylan Thomas

面對時間的永恆,病症的殘酷,霍金所展現出來的生命力量,有一種雖千萬人吾往矣的英雄氣概。

全文共180字,閱讀約需4分鐘

2018年3月14日,當代最偉大的物理學家史蒂芬?霍金去世,享年76歲。從21歲確診罹患肌萎縮性脊髓側索硬化症(漸凍症)開始,就不斷有醫生預言他恐怕很快生命會到盡頭,沒想到霍金打破了預言,確診到去世達55年,可能是全球壽命最長的「漸凍人」。霍金之所以傳奇,在於他雖然在輪椅上度過一生,卻帶著全人類走向了宇宙。他在宇宙論和黑洞研究領域,證明了廣義相對論的奇性定理和黑洞面積定理,並提出了黑洞蒸發論和無邊界的霍金宇宙模型。面對時間的永恆,病症的殘酷,霍金所展現出來的生命力量,有一種雖千萬人吾往矣的英雄氣概。說到成就霍金英雄傳奇的,不得不提起智能技術的發展。依靠著科技發展的助力,霍金成為了最熱衷於普及科學知識、培養公眾科學精神的科學家之一,讓更多的人開始仰望星空。

氣管受損,用智能輸入法「說話」

1985年,霍金為治療在歐洲訪問時患上的肺炎實施了氣管切開手術,本就癱坐在輪椅上的他又失去了發聲能力。為了與人溝通,智能輸入系統開發公司Waltosz為他的輪椅添加了Word Plus軟體。通過將輸入系統Equalizer和語音合成器在蘋果Ⅱ型電腦上結合,只需要一兩個按鍵,屏幕上的游標就會逐行掃過字母表,霍金用僅剩可以活動的三根手指,在游標經過想表達的字母時按下開關,單詞或者字母會顯示在熒幕下方。這個步驟會一直重複到湊出整個句子。

霍金最初使用Radio Shack TRS-80家用電腦,後來轉到IBM 的PC、蘋果的Mac,還有Windows系統,直到劍橋調節通訊公司的大衛·梅森通過在霍金的輪椅上加裝迷你的AMD處理器和原版的系統及硬體等方式改進這套系統,最終形成了攜帶型霍金專用微型機器,使霍金「說話」的速度大大加快,每分鐘可輸入15個詞,還可以把文字列印出來。

GIF

1997年,英特爾創始人戈登·摩爾(Gordon Moore)發現霍金使用的是AMD處理器,當即提出為其製作一台使用 Intel 處理器的「高級電腦輪椅」。直到2011年以前,霍金的輪椅和通訊設備都由Intel負責維護,每兩年為霍金進行一次更新升級。

疾病加劇,靠紅外感測與智能聯想裝置為思想提速

2005 年開始,霍金的疾病再度加劇,僅剩的三根手指也愈發無力,按鍵類智能輸入法已到了功成身退的時候,這就需要考慮其他的輸入方式了。

他的助理針對可以運動的面部肌肉。開發了「CheekSwitch」裝置,安裝在霍金的眼鏡框上,裝置里有負責偵測肌肉活動的紅外線發射器及偵測器。霍金每次收縮面部肌肉,都會向感測器發送一個信號,並由感測器反饋給電腦,螢幕上會依次出現 6 個字母,他靠再次抽動肌肉進行選擇,螢幕上就會出現以這個字母開頭的單詞,讓其進行選擇。但是使用這種輸入法,霍金每分鐘只可以打出 5-6 個單詞,顯然太慢。

對此,他們的解決辦法是提高輸入法的聯想能力。Swift Key公司通過採集霍金的大量文檔,分析詞頻和上下文關聯,對輸入法的聯想能力進行提升。比如輸入「時間」,軟體便會聯想出「簡史」。測試結果表明,完成一個包含一定數量字元的目標文本塊,霍金實際上只需輸入其中15-20%的字元就可以了。這意味著SwiftKey的技術將霍金的講話速度差不多提高了一倍。

ACCT,全球300萬漸凍人都可靠刷臉跟世界溝通

2011年,霍金病情惡化,只靠一塊臉部肌肉每分鐘只能打1.5個字。因特爾首席技術官賈斯汀·拉特納(Justin Rattner)組建了一個人機交流技術團隊專門去拜訪霍金,對他的輪椅進行了大規模改造。

2012年1月8日,在霍金70歲生日的時候,他收到了一份新的「賀禮」——一套被稱為「EZ keys」的新系統。這套系統在屏幕上有一個游標不停掃描26個字母的軟鍵盤。當游標停在霍金想輸入的字母上時,霍金可以通過眨眼、擠眉毛等幾乎任何面部運動確認輸入。

「EZkeys」還整合了滑動式輸入法Swift Key的人工智慧預測技術,它具備強大的聯想功能,用戶在要錄入單詞的幾個字母之間滑行,系統詞庫能很快地把目標單詞找出來,而無需考慮順序、排列、冗餘甚至無需考慮多輸入進去的字母問題,通常只需要輸入15%~20%的字母就能預測出剩下的內容。

此外,Intel還決定以開源的形式公布這個項目的成果:一套可供所有殘障人士使用的交互系統工具包 ACAT(Assistive Context Aware Toolkit,輔助情境感知工具包)。這意味著全球 300 萬漸凍症患者或者四肢殘疾癱瘓的病人,從此都可以通過操作電腦進行說話溝通。

腦洞大開,探索眼球追蹤與腦電波識別技術

在尋求按鍵輸入之外的新的輸入方式時,眼球追蹤技術曾被納入考慮範圍。由於霍金的病情已經造成了嚴重的眼瞼下垂,通過檢測眼部的細微運動來實現對設備的操控的眼球追蹤技術無法準確鎖定霍金的目光,不得已而棄用。

美國的腦神經科學家還嘗試過改造霍金的睡眠頭帶,並把它變為腦電波讀取設備 iBrain:在頭帶上安裝火柴盒大小的感測器,字母會在螢幕上閃現;每當霍金想選中單詞時,只需要停止大腦的反應,設備就可以監測、提取出這個字母或者單詞。但這種技術目前並不成熟,深層次的意識還無法解讀。信號讀取的準確性也不夠強,許多時候都會誤選成鄰近的字母或者單詞。

突破限制,全息人像技術現身千里之外

在輪椅的改裝升級之外,霍金使用了全息投影等技術以突破地域限制,表達自我。2017年3月,霍金在香港科學園舉行了一次演講,台上坐在輪椅里的「霍金」是利用現實增強全息人像技術,把身處英國劍橋大學辦公室里的他本人「投影」到了一塊透明屏幕上。

萬里之外的那間辦公室里,霍金坐在一塊綠幕前;眼前的這塊屏幕上,他的影像卻與宇宙、星空等不斷變幻的背景融為一體。在這片星空下,霍金的思想超越了時空的束縛,討論人類思想、教育發展、科技研究和社會的未來。

霍金患病後的 54 年,恰好處在一個科技高速發展的世紀,從最初的三指開關到現在的腦電波監測,再從單字母輸入到聯想、亂碼輸入,憑藉這些科學工具,一個離開護士就無法生存的漸凍人科學家即使在耄耋之年,還發表了《大設計》《我的簡史》等著作。難以想像是否科技進步得懶惰了一點,我們就要錯失無數寶貴的科學思想。

人類的訴求,是科技進步的動力,而科技進步的意義,在於成就人的價值。


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