理工科的你能猜出來霍金的輪椅價(jià)值嗎?

大眾印象中的霍金，一直與輪椅相伴，雖身體在疾病的影響下不能活動，但他的生活依舊精彩，從事著他熱愛的科學(xué)研究，這些都離不開與他相伴半個多世紀(jì)的輪椅。

寫書。《時間簡史》《果殼中的宇宙》《大設(shè)計(jì)》....幾十年來寫出十幾本暢銷書，科學(xué)界暢銷書第一人，實(shí)至名歸。

進(jìn)軍影視圈。和霍金演對手戲，不論多大牌的明星，都會變迷弟/迷妹，比如《生活大爆炸》的謝耳朵。

演講。這年頭，沒聽過幾場霍金的演講，誰還敢自稱熱愛科學(xué)、熱愛宇宙？

發(fā)微博。2016年4月霍金開通微博，兩天時間吸了300萬粉，科學(xué)界最火大V！

相隔一天之后，他在第二條微博中發(fā)出的消息再次引起轟動——研發(fā)一臺“納米飛行器”，將讓人類飛達(dá)半人馬星座的α星?；艚鹪谖⒉┲蟹Q，加入這一計(jì)劃的，還有俄羅斯“土豪”尤里·米爾納和臉書（Facebook）創(chuàng)始人“小扎”。

不僅物理大師組的這個“局”堪稱夢幻組合，而且他的“突破攝星”計(jì)劃也讓人充滿遐想：用激光推進(jìn)的微型星際飛船，以1/5光速的速度，花20年左右的時間就能到達(dá)半人馬座α星并發(fā)回照片。

實(shí)際上，以目前人類在工程材料、推進(jìn)器等方面的技術(shù)水平，無論是用激光還是太陽光，要想把一個即便只有1～10克重的物體加速到光速的1/5，大概也需要比一顆原子彈爆炸的總能量還要大的能量。

這種極大的能量集中到“納米飛行器”上首先會摧毀它。所以，用目前科技發(fā)展的眼光來看，霍金探索半人馬座α星的計(jì)劃或許還只是科幻。

事實(shí)上，能夠體現(xiàn)當(dāng)今科學(xué)發(fā)展水平的，卻是將這位科學(xué)天才的身體禁錮了50多年的那臺輪椅。

輪椅：霍金形象的一部分

在霍金的第一條微博發(fā)出之后，就有中國網(wǎng)友發(fā)問：全身不能動的霍金發(fā)一條微博需要多久？回答這個問題，要從這位當(dāng)今人類“最強(qiáng)大腦”的標(biāo)志性的形象說起。

霍金17歲就入讀牛津大學(xué)攻讀自然科學(xué)，他用了很短時間就得到了一等榮譽(yù)學(xué)位，隨后轉(zhuǎn)讀劍橋大學(xué)研究宇宙學(xué)。

1963年，21歲的他不幸被診斷患有肌肉萎縮性側(cè)索硬化癥（又稱盧伽雷氏癥）。這是一種無法治愈的致命疾病，病人會慢慢喪失運(yùn)動能力，后期甚至因?yàn)楹粑『秃聿考∪饴楸远荒馨l(fā)音，并因而失語。

當(dāng)時醫(yī)生判斷霍金只能活兩三年，然而他后來卻堅(jiān)強(qiáng)地一直活下來，但疾病使霍金的身體嚴(yán)重變形，頭只能朝右邊傾斜，肩膀左低右高，雙手緊緊并在當(dāng)中，握著手掌大小的擬聲器鍵盤，兩腳則朝內(nèi)扭曲，嘴幾乎歪成S形。

數(shù)十年來，這樣奇特的形象和那臺輪椅，在全世界面前定格成為一個天才科學(xué)家的符號。

最初的輪椅，只是個代步工具。那時的霍金，還很有閑情逸致，經(jīng)?！帮j輪椅”。

病情惡化之后，霍金全身只有三根手指和兩只眼睛可以活動，并且只能用極其微弱、難以識別的語言交談。

1985年，霍金在訪問歐洲核子研究中心的旅途中得了肺炎，雖然醫(yī)生制住了感染，但為了幫助他呼吸，醫(yī)生切開了他的氣管，把一根管子插了進(jìn)去。結(jié)果就是，霍金永遠(yuǎn)都不能說話了。

如何能使霍金與人溝通，成了一個難題。

最開始，工作人員嘗試用拼寫板，但效率太低了，幾分鐘才能拼寫出一個單詞。

于是，他們動起了輪椅的心思。

當(dāng)時，他們找到了美國加州“Words+”公司的CEO瓦特·沃托茨，他曾為同患漸凍癥的岳母開發(fā)過一個程序，叫做“平等器”。

于是，霍金的輪椅便被安上了這套程序，以及 Apple II電腦和一個顯示器。

這個程序操作起來非常簡單，只需要一兩個按鍵。光標(biāo)會一行一行掃過屏幕上顯示的字母表，霍金只需要在光標(biāo)經(jīng)過想表達(dá)的字母時，給電腦一個確認(rèn)指令便能實(shí)現(xiàn)輸入。

那時還有三個手指能動的霍金，每分鐘能打15到20個詞，就這樣開啟了新人生。

輪椅上還裝了一臺CallText 5010設(shè)備，用上了當(dāng)時最好的文字轉(zhuǎn)換語音處理器，于是霍金又能“說話”了。

后來，劍橋調(diào)節(jié)通訊公司的大衛(wèi)·梅森改進(jìn)了這套設(shè)備，并安裝在霍金的輪椅上，使霍金“說話”的速度大大加快，每分鐘可“說”出15個詞，如果需要，還可以把文字直接打印出來。

這臺世界上幾乎獨(dú)一無二的輪椅不僅是霍金的代步工具，也構(gòu)成霍金個人形象的一部分。它是一臺集計(jì)算機(jī)軟件、通信技術(shù)、紅外光、語音轉(zhuǎn)換器于一體的人工智能設(shè)備，通過它，霍金的思想可以轉(zhuǎn)化為語音和文字，并表達(dá)給全世界——包括他的數(shù)百萬新浪微博粉絲。

霍金輪椅的語音合成器安置在椅背上，可以把他寫出的文字轉(zhuǎn)譯成獨(dú)特的“霍金式”電子語音。輪椅上安裝有一個12英寸的電子屏幕，即便在陽光下也能讓他看得清楚屏幕上的內(nèi)容和圖像。通過這個小小的“窗口”，霍金可以寫演講稿、收發(fā)電子郵件，甚至可以用即時通信軟件Skype來接聽電話。

霍金輪椅上的平板電腦擁有Core i7處理器，它可以控制輪椅上所有的電子系統(tǒng)。輪椅上的萬用遙控器是一個紅外線裝置，可以用來操作霍金辦公室和家里的電視、音響、燈光，甚至可以用來開門、關(guān)門。

輪椅上裝有一個叫做“外圍盒”的設(shè)備，內(nèi)有USB集線器、音響放大器和整流器，供各種子系統(tǒng)使用。這部輪椅的電源安裝在椅座下方，供輪椅移動和整個電腦系統(tǒng)使用。此外，這套系統(tǒng)還裝有一套備用電池。

其實(shí)，霍金輪椅就是一部智能機(jī)器，而且它是隨著科技的發(fā)展而逐漸升級的，以上所描述的只是這臺智能輪椅的基本構(gòu)造。

霍金輪椅升級，發(fā)一條微博需要多久？

2005年之后，霍金徹底喪失了運(yùn)動能力——連手指都不能活動了，這讓他以前操作輪椅上的電腦的方式完全失效。為此，英特爾的創(chuàng)始人戈登·摩爾（Gordon Moore）為他設(shè)計(jì)了2.0版的輪椅，使得霍金能繼續(xù)與外界交流，而且照樣通過“交談”來實(shí)現(xiàn)。

新版霍金輪椅主要通過眼動追蹤、聯(lián)想輸入和語音合成器播放，來支持這位科學(xué)巨人與世界對話。

研究人員為霍金設(shè)計(jì)了一個特殊的眼鏡，上面安裝了紅外線發(fā)射器和檢測肌肉活動的探測器，可以通過霍金說話時面部肌肉的收縮和舒張來激活輔助系統(tǒng)，并用眼球控制紅外線發(fā)射器，選定在屏幕中輪流出現(xiàn)的英文字母。

當(dāng)霍金收縮面部肌肉時，也就相當(dāng)于向傳感器發(fā)送了一個信號，接下來傳感器反饋給電腦，從而選中目標(biāo)字母。

有了“Cheek Switch”，霍金只要輕微抽動面部肌肉，就能完成打字，真正的“用臉打字”。

當(dāng)霍金完成造句后，就可以把這個句子發(fā)送到語音合成器上，由后者替他“說”出來了。

在升級后的輪椅中，霍金為了使用紅外線監(jiān)測裝置，總是要把臉部肌肉繃緊，以便寫文章、收發(fā)郵件和瀏覽互聯(lián)網(wǎng)。到了2011年，他的病情進(jìn)一步惡化，用這種方式每分鐘僅能輸入一兩個單詞，因而不得不再次求助于老朋友摩爾。

在摩爾的指派下，因特爾首席技術(shù)官賈斯汀·拉特納（Justin Rattner）組建了一個人機(jī)交流技術(shù)團(tuán)隊(duì)，團(tuán)隊(duì)成員專門去拜訪霍金，試圖為他找到解決辦法。在見面的當(dāng)時，霍金花了20分鐘，才發(fā)出一句包含30個單詞的歡迎拜訪者的話。

其后，技術(shù)團(tuán)隊(duì)對霍金的設(shè)備進(jìn)行了改造升級，研發(fā)了一個可供所有殘障人士使用的交互系統(tǒng)工具包（輔助情境感知工具包，簡稱ACAT）。安裝升級了這個開源項(xiàng)目后，霍金輪椅可謂升級到2.1版。雖然還是利用面部肌肉動作來操作電腦，但ACAT允許使用者通過幾乎任何面部動作來進(jìn)行交互操作。

升級后的軟件由于集成了Swift Key人工智能預(yù)測技術(shù)，霍金僅需要輸入15%～20%的字母，電腦軟件就能預(yù)測出剩下的內(nèi)容，還能夠在每輸入一個單詞后預(yù)測出下一個可能的單詞。利用升級后的軟件，霍金對文件進(jìn)行瀏覽、編輯、管理和在多任務(wù)間進(jìn)行切換、收發(fā)電子郵件等日常任務(wù)的速度提高了10倍。

在沒有使用ACAT之前，霍金的輸入速度是每分鐘1.5個單詞（每20分鐘30個單詞），在使用ACAT后，他的輸入速度至少提高了一倍，也就是每分鐘輸入3～4個單詞。

有人計(jì)算，霍金在向中國公眾發(fā)一條有99個詞的微博時，即便沒有錯誤，大約也需要30多分鐘。再加上思考以及排版、審閱等，估計(jì)霍金用了大約40分鐘時間，才完成了他向中國粉絲的第一次問候。

“腦控”，3.0版輪椅不僅屬于霍金

2.1版的霍金輪椅或許在某一天就會因?yàn)橹魅瞬∏榈牟恍壹又囟鵁o法使用，因此，人機(jī)交流專家已經(jīng)開始設(shè)計(jì)3.0版智能輪椅——也許這并非只是為霍金一個人而設(shè)計(jì)的，所有重度殘障人都可能受益于此。而且，由于霍金已經(jīng)習(xí)慣了自己現(xiàn)有的輪椅，而要想習(xí)慣3.0版輪椅，這位物理大師可能還需要開始新的學(xué)習(xí)。

最新版智能輪椅是基于喉部肌肉發(fā)音時的收縮和舒張來設(shè)計(jì)的。當(dāng)人們說話時，大腦語言中樞會發(fā)出信號到喉嚨，使喉嚨的肌肉群協(xié)同收縮和舒張而發(fā)出聲音。即使一個人說話不說出聲，或者說出來的話只是自己能夠聽到，其喉部的肌肉群也仍然有運(yùn)動。

換句話說，想要說出的話即使僅僅在大腦中，大腦也會產(chǎn)生指令，讓喉嚨肌肉群運(yùn)動。如果設(shè)計(jì)一個軟件，能夠通過“讀懂”喉嚨肌肉群的運(yùn)動來判斷要說出的詞句，然后傳輸?shù)秸Z音合成器上，就能形成人的話語。與靠電腦軟件檢測臉部肌肉相比，這樣的“發(fā)音”方式要直接很多。

根據(jù)這一原理，美國航空航天局艾姆斯研究中心研發(fā)了一項(xiàng)技術(shù)，不僅可以讓殘障人自主控制電動輪椅，而且能夠?qū)⑺枷耄ㄏ胝f的話）傳送到語音合成器，讓后者“說話”。

首先，通過一個貼在喉部皮膚上的電極，使用者頭腦中只要有“向右”或“停下”的想法（指令），輪椅便會自動探測到喉部微弱的電子脈沖并“翻譯”出來，這樣的指令正確傳達(dá)給輪椅后，輪椅就會完成右轉(zhuǎn)或停下的動作。同樣，使用者想說什么話，也可以通過軟件探測到，并向語音合成器傳輸指令，讓后者替使用者“發(fā)聲”。

霍金已經(jīng)嘗試過這種人（腦）-機(jī)界面，但他感到并不適應(yīng)。原因有兩個：其一，從使用面頰肌肉到通過喉部肌肉收縮來操控，有一個需要重新學(xué)習(xí)的過程，霍金還沒有適應(yīng)這種新的技能。其二，按照目前的技術(shù)，電極擺放的位置如果稍有偏移，辨識的準(zhǔn)確率就會從94%下降到50%以下。有時候，電極解讀并發(fā)送到語音合成器“說”出來的話，并非霍金的本意。所以霍金的輪椅目前并沒有正式使用這一系統(tǒng)。

目前，霍金輪椅的價(jià)格可能是普通殘障者所可望而不可即的。由于霍金的輪椅都是科技公司友情贊助的，并不需要他自己“埋單”，因此，還沒有人能夠給霍金輪椅定一個“官方價(jià)格”。

據(jù)粗略估算，買一臺目前版本的霍金輪椅大概得花95萬～100萬美元。

霍金的一生，除了仰望星空，也腳踏實(shí)地：讓殘疾人在社會中能受到更平等的對待。科技能改變霍金的命運(yùn)，希望也能改變普通殘疾人的生活，讓他們得到更多重視和幫助。