霍金轮椅上的黑科技

● 赵天 编

几乎每个人都认识英国物理学家霍金，但几乎每个你认识的人，都不敢说他听到过霍金开口说话，或亲眼看到霍金持笔写字。我们都不知道霍金的真实声音和笔迹是什么样。

众所周知，造成以上困惑的原因，是霍金先生的一生都伴随着全身瘫痪的不治之症，不但手脚动弹不得，开口说话都无法实现，但这并不妨碍他的著作和观点被及时发布出来，引导着世人走向新的科学领域。这不得不归功于科学家们为他打造的一系列“黑科技”设备，以最超前的方式在每一个时期帮助他发声！

而这一系列“黑科技”，都被用来升级霍金所乘坐的轮椅。

轮椅和“首席发言人”

年仅21岁时，霍金就被诊断出肌肉萎缩性侧索硬化症。这是一种医学界至今都不知道病因的运动神经损害疾病，患者的肌肉会渐渐失去力量、萎缩，最终蔓延至和呼吸、吞咽相关的肌群，让人生活不能自理，最终很大概率会死于呼吸衰竭，即从局部身体不能动发展到全身都动不了，所以这种病又简称“渐冻症”。

一开始，霍金只是腿不利索，还能依靠拐杖出行。但几年后，他就再也无法站立，不得不开始与自己非常厌恶的轮椅“相爱相杀”。

那个时候，霍金除了行动不方便外，和常人无异，依旧能和他人谈笑风生，甚至还能亲自动手写下一些公式。在移居美国后，霍金坐上了电动轮椅，他甚至找回了在剑桥赛艇队的青春年华，发展出“飚轮椅”的特殊爱好，经常在人行横道上以极高的速度驾驶电动轮椅。

但随着病情的恶化，霍金很快就没办法继续“皮”了，因为他已不能再写字，说话也开始变得含含糊糊，从大家伙勉强能听懂，发展到只有他最亲近的家人、朋友能领会他的意思。所以在那段岁月里，霍金出门除了电动轮椅相伴，还得带上一位“首席发言人”才行。

那时的霍金虽然说话困难，但最少还能一句一句地缓慢表达，相比后面的时光，他还是幸福的。

一开始，霍金只是腿不利索，还能依靠拐杖出行。

1985年，霍金在欧洲访问期间患上了严重肺炎，为了保住他的性命，医生为他实施了气管切开手术，导致他永久失去了发声的能力。所以在今后的时光里，就算他的“首席发言人”，也无法领会他的意思了。

作为一个不折不扣的“活着的传奇”，霍金自成名时就几乎全身瘫痪，每天只能坐在轮椅上。

霍金在各地进行演讲

霍金还在业余时间参演了多部影视剧作品

会说话的轮椅

为了让霍金能重新“说话”，学术界可谓是绞尽脑汁。物理学家马丁·金找到了加利福尼亚Words+公司的CEO，请求他帮助霍金教授。这位 CEO 曾经开发过一套名为 Equalizer 的软件帮助同样患有“渐冻症”的岳母，当他得知要帮助的是霍金教授时，立即表示将全力以赴。

他们在霍金的电动轮椅上加装了一台Apple II电脑和一个显示器，显示器上罗列着字母表，霍金只需在光标经过他想要的字母时给电脑一个确认指令，就能输入这个字母，进一步组合成单词和句子。

当然，这是建立在彼时霍金的双手还有一定运动能力的基础上。由于整套软件只需要一两个按键就可以操作，所以那时的霍金不仅能自己控制轮椅，对辅助软件的使用也完全不成问题。这套软件解决了霍金的输入问题，当熟练这套设备后，他还可以着手写作。但是在生活中单单只有文字是远远不够的，所以霍金的家人、朋友们又向一家开发语音合成器的公司寻求帮助。

这家公司主要生产电话自动应答系统，接到来自霍金的求助后倍感荣幸，于是他们用当时最好的文字转换语音处理器改造了一台CallText 5010设备，并于1988年赠送给了霍金。这样，霍金在输入文字的同时，也能大声地“说”出来，仿佛重获新生。

后来，MIT的工程师们在这套设备的基础上，又为霍金制作了三种声音，分别是他的妻子、女儿和他本人的声音。但由于这一系列工作均由美国人完成，所以霍金通过轮椅发出的声音一直都带有明显的美式口音。

“一块肌肉的表演艺术”

凭借黑科技加持的轮椅，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》。

1997年，英特尔在处理器领域的形势一片大好，其创始人戈登·摩尔曾与霍金当面交流，他发现霍金轮椅搭载的整套电脑系统存在很多缺点，便表示将承包霍金的硬件设备，霍金欣然接收。

英特尔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，并且承诺每隔两年将硬件升级一次。

超高机动性能的轮椅

然而病魔连霍金最后能活动的三根手指头也不放过，从2005年起，他只能用一根手指操作整台轮椅了；到2008年，最后一根手指也停止了动弹，仅剩下面部部分肌肉可以活动。于是，霍金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“cheek switch”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上的一块肌肉的活动。

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，并根据目标物反射的强度检测距离。当霍金收缩面部肌肉时，传感器会接收到一个变化的信号，然后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。

随着轮椅的全面升级，霍金从“一根手指闯天下”进化为“一块肌肉的表演艺术”，但他的“说话”速度还是降到了每分钟5-6个单词，且随着他面部肌肉的退化，很快又大幅下降至每分钟一个单词，甚至无法精准地控制操作系统，常常陷入选错字母的困境。于是，只好再度求助于英特尔团队。

强大的单词联想功能

在英特尔的实验室里，霍金花了足足20分钟才“说”出大概30个单词的问候语，他的痛苦与无奈，工程师们看在眼里、急在心里，他们迫切希望能帮到这位不幸的教授。

他们曾考虑过使用最新的技术，例如眼球追踪技术，但霍金的病情已经造成了严重的眼睑下垂，眼球追踪技术无法准确锁定霍金的目光，此方案被放弃。

工程师们还让霍金尝试了颇为科幻的脑电波识别技术。能够被清晰识别的脑电波信号往往都是一些身体动作控制信号，例如握拳、面部表情、抬手等，这些信号就相当于一个一个的按键，给每个信号设定好功能便能工作。但也许是因为瘫痪多年，霍金的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。

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上。他们认真观察了霍金输入时的每一个细节，并惊讶地发现，虽已进入21世纪，但霍金还在逐个字母地完整拼写单词，这除了源于他严谨的性格，还不得不“归功于”这套“古老过时”的软件。

于是团队找来在智能手机输入法领域备受好评的SwiftKey公司合作，他们采集了霍金的大量文档，分析词频及上下文关联等信息，开发了一套全新的软件。这套软件能在霍金输入字母时给出最合适的预测词，比如输入“Stephen”，软件会联想出“Hawking”，不再需要过于完整的输入，相信绝大多数智能手机的用户都很熟悉这套输入法逻辑。

名为Cheek Switch的装置，安装在霍金的眼镜框上，用红外线检测霍金右脸颊的一块肌肉活动。当霍金收缩面部肌肉时，也就相当于向传感器发送了一个信号。

这些事情，都是在轮椅上一个12英寸的屏幕上完成的。霍金可以在上面写稿、收发邮件，还能用即时通信软件接听电话。

同时新软件还添加了很多便捷功能，包括一键静音、全屏幕任意位置的鼠标点击功能、快速搜索以及电子邮件。用上新软件后，霍金的输入效率高了10倍，能方便地用Firefox浏览器上网；霍金甚至还开通了微博，亲自发博文与中国网友交流。

诚如霍金教授所言：“Where there's life, there's hope.”他生在了一个好的时代、一个科技能够改变人类命运的时代，与其说“时势造英雄”，不如用“时代救天才”来形容他的传奇人生更为贴切。