霍金轮椅上的“黑科技”

霍金因患肌肉萎缩性侧索硬化症（一种病因至今不明的运动神经元疾病，又名“渐冻症”），几乎全身瘫痪，后来又因为施行气管切开手术，从而失去语言能力。很难想象，抓不起笔，开不了口，连生活都不能自理的霍金不仅写了10多本畅销书，发表了多篇有影响力的论文，还参演了多部影视剧作品。这些成就的取得离不开他的轮椅。为了让霍金“说话”，科学家在他的轮椅上装了很多黑科技产品，下面就让我们来看看吧。

最原始的拼写板

霍金于1985年在欧洲访问时患上严重的肺炎，医生施行了气管切开手术，他从此永远失去了发声的能力。

失声后，为了与人沟通，霍金尝试了很多方法，但没有一种能让人满意的，比如最原始的拼写板的方法。霍金需要用眼神选定区域、确定颜色，最后挑一下眉毛表示确认，一个字母一个字母地拼成词汇。这套“眉目传情”的拼写法必须要有两个人才能完成，拼一个单词要花上几分钟，麻烦至极。

借助软件，霍金重新“开口说话”

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，便找到了美国加利福尼亚Words+公司的CEO，请求他帮助霍金。这位CEO得知要帮助的是霍金，立马表示将全力以赴。

为了方便地运行这套软件，Words+公司的工程师们在霍金的轮椅上安装了AppleII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，霍金只需在光标经过想要的字母时给电脑一个确认指令便能输入。

那时候，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，毕竟整套软件只需一两个按键就可以操作。

这套软件解决了霍金的写字问题，他已经可以方便地写作。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。

为了帮助霍金，这家公司改造了一台Call-Text5010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。

靠着各种黑科技附加在身的轮椅，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：“与我失去说话功能前相比，我现在可以更如意地传达信息。”

通过扫描肌肉，让霍金“说话”

1997年，英特尔公司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，并且承诺每隔两年便将硬件升级一次。

然而，岁月如刀，它不仅夺走了霍金的运动能力、发声能力，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还可以活动，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“cheekswitch”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。

这种控制方法类似于智能手机上的距离感应传感器，传感器发射肉眼不可见的红外光束，根据目标物反射的强度检测距离。霍金收缩面部肌肉，传感器接收到一个变化的信号，则反馈给电脑一个确认动作。这种方式可以完全替代之前使用的手动点击操作，并且不改变原来的操作逻辑。

随着霍金轮椅的升级，他也从“一根手指闯天下”进化为“一块肌肉的表演艺术”，但霍金的“说话”速度还是降到了每分钟5～6个单词。

跟踪眼球也无法让霍金说话了

好景不长。很快，霍金的输入效率就大幅下降，到了每分钟一个单词的地步。霍金面部的肌肉也开始退化，无法精准地控制肌肉运动，常常陷入选错字母的困境，只好再度求助于英特尔团队。

在英特尔的实验室里，霍金花了足足20分钟才“说”出了大概30个词的问候语。霍金打字时的痛苦与无奈工程师们都看在眼里，他们都十分希望能帮到霍金。工程师们考虑使用眼球跟踪技术（检测眼部细微运动）来识别霍金想要说的话。

不幸的是，霍金的病情已经造成了眼睑严重下垂，眼球追踪技术无法准确锁定霍金的目光，此方案只好放弃了。

脑电波识别技术失败了

除了眼球跟踪技术，工程师们还让霍金尝试了颇为科幻的脑电波识别技术。但是，也许是因为霍金瘫痪多年，大脑对肢体的控制功能已经退化了，即便是戴上专业的脑电波帽，也无法检测出强度足够的信号。

除此之外，脑电波识别技术还需要经过大量的训练才能够有比较高的识别率，这点对于年过七旬的霍金来说难度比较大。

智能软件立大功

没办法，工程师团队只好另辟蹊径，将重点放在了改善软件输入效率的方向上。他们采集了霍金的大量文档，分析词频以及上下文关联，在霍金输入时会给出最合适的预测词。比如输入“Stephen”，软件会联想出“Hawking”。

同时，新软件还添加了很多便捷操作，包括“一键静音”、鼠标点击功能、快速搜索等。用上新软件，霍金的输入效率—下子提高了约10倍，还能方便地使用Firefox浏览器上网。2016年，霍金还开通了微博，亲自发博文与中国网友交流，吓得网友们以为自己“在做梦”。

正是由于有了这些高科技，瘫痪轮椅几十年，身不能动、口不能言的霍金依然能与我们分享他对宇宙的深刻洞见，让这位伟大科学家的精神之火继续照亮人类前行的道路。