История легенды: голос Хокинга

17 063 просмотра
Об авторе

Стивен Хокинг

Впервые Стивен Хокинг встретился с Гордоном Муром, одним из основателей Intel, на конференции в 1997 году. Мур заметил, что компьютер, который Хокинг использовал для общения, был с процессором AMD, и спросил, не нужен ли ему взамен «настоящий компьютер» с микропроцессором Intel. С тех пор Intel предоставляет Хокингу настраиваемый персональный компьютер и техническую поддержку, заменяя его компьютер каждые два года.

Хокинг потерял способность говорить в 1985 году, когда подхватил воспаление легких во время поездки в ЦЕРН в Женеве. В больнице его перевели на искусственную вентиляцию легких. Состояние было критическим. Врачи спрашивали жену Хокинга Джейн, отключать аппарат искусственного жизнеобеспечения или нет. Она яростно отказывалась. Хокинга доставили в больницу Адденбрукс в Кембридже, где врачам удалось сдержать инфекцию. Чтобы облегчить дыхание Хокинга, они также провели трахеотомию, сделав отверстие в горле Хокинга и разместив трубку в его трахее. В результате Хокинг необратимо потерял способность говорить.

Некоторое время Хокинг общался с использованием орфографических карт, терпеливо указывая на буквы и образуя слова, поднимая брови. Мартин Кинг, физик, работавший с Хокингом над новой системой связи, связался с калифорнийской компанией Words Plus, которая разрабатывала программу Equalizer, позволявшую пользователям выбирать слова и команды на компьютере, используя ручной кликер. Кинг обратился к генеральному директору Words Plus Вальтеру Волтошу и спросил, какое программное обеспечение может помочь профессору физики в Англии с боковым амиотрофическим склерозом. Волтош создал раннюю версию Equalizer, чтобы помочь своей крестной матери, которая также страдала от ALS и потеряла способность писать и говорить.

«Я спросил, не Стивен Хокинг ли это, но он не мог назвать мне имя без разрешения, — рассказал Волтош. — На следующий день он позвонил и подтвердил это. Я сказал, что сделаю все, что смогу».

Первый Equalizer работал на компьютере Apple II, связанном с синтезатором речи, созданном компанией Speech Plus. Затем эту систему адаптировал Дэвид Мейсон, инженер и муж одной из медсестер Хокинга, превратив ее в портативную систему, которая может быть установлена на одном из плеч инвалидной коляски. С помощью этой новой системы Хокинг смог общаться со скоростью порядка 15 слов в минуту.

Тем не менее нерв, который позволяет ему двигать пальцами, продолжал деградировать. К 2008 году рука Хокинга стала слишком слабой, чтобы использовать кликер. Его ассистент тогда же разработал устройство, которым можно было управлять щекой. Прикрепленный к очкам инфракрасный датчик мог фиксировать движения мышцы щеки Хокинга. С тех пор, Хокинг приноровился отвечать на письма, серфить Интернет, писать книги и общаться, используя всего один мускул. Однако и этому умению общаться приходит конец. К 2011 году он мог выдать только одно-два слова в минуту, поэтому отправил такое письмо Муру (тому самому, который является автором закона Мура): «Мое устройство речевого ввода очень и очень медленное сейчас. Может ли Intel как-нибудь помочь?».

Мур поручил Джастину Раттнеру, на то время техническому директору Intel, разобраться с проблемой. Раттнер собрал команду экспертов по взаимодействию человека с компьютером в Intel Labs и привез ее в Кэмбридж на конференцию, посвященную 70-летию Хокинга, 8 января 2012 года.

«Я собрал группу специалистов в лабораториях Intel, — заявил Раттнер публике. — Мы собираемся осторожно применить передовые компьютерные технологии, чтобы улучшить коммуникационную скорость Стивена. Мы надеемся, что эта команда совершит прорыв и найдет технику, которая позволит ему общаться на уровне, который был несколько лет назад».

Хокинг был слишком болен, чтобы присутствовать на собственном дне рождения, поэтому встретился с экспертами Intel только несколько недель спустя, в своем офисе, в отделе прикладной математики и теоретической физики в Кембриджском университете. В команду из пяти человек вошли Хорст Хауссекер, директор Experience Technology Lab, Лама Нахман, директор Anticipatory Computing Lab и руководитель проекта, и Пит Денман, интерактивный дизайнер.

«Стивен всегда вдохновлял меня, — говорит Денман, тоже использующий инвалидное кресло. — После того как я сломал шею и оказался парализован, моя мать дала мне копию «Краткой истории времени», которая тогда только вышла. Она сказала мне, что люди в инвалидном кресле все еще могут делать невероятные вещи. Оглядываясь назад, я понимаю, насколько пророческими были эти слова».

После того как команда Intel представилась, Хауссекер взял на себя инициативу, объяснив, почему они были там и каковы были их планы. Хауссекер говорил минут двадцать, пока Хокинг внезапно не заговорил.

«Он поприветствовал нас и сказал, что очень счастлив видеть нас всех, — говорит Денман. — Нам было невдомек, что все это время он печатал. Ему потребовалось двадцать минут, чтобы написать приветствие в 30 слов. Мы просто остолбенели. Момент был очень острым. Мы осознали, что проблема была куда более серьезной, чем мы думали».

В то время Хокинг пользовался компьютерным интерфейсом в виде программы EZ Keys, обновленной версией предыдущих программ, также разработанной Words Plus. Она предоставляла ему клавиатуру на экране и базовый алгоритм прогнозирования слов. Курсор автоматически сканировал клавиатуру по рядам или столбцам, а Хокинг мог выбрать нужный символ движением щеки, останавливающей курсор. EZ Keys также позволяла Хокингу управлять мышью в Windows и работать с другими приложениями на его компьютере. Он мог серфить Интернет с Firefox и писать лекции с Notepad. У него также была веб-камера, которую он использовал со Skype.

Команда Intel решила обновить архаичную систему Хокинга, что потребовало бы создания нового аппаратного обеспечения.

«Джастин думал, что мы можем использовать технологии вроде распознавания лица, жестов, взгляда и нейрокомпьютерных интерфейсов, — говорит Нахман. — Изначально мы скормили ему множество этих диких идей и перепробовали массу редких технологий».

Чаще всего эти попытки были неудачными. Отслеживание взгляда не работало со взглядом Хокинга из-за его опущенных век. Еще до проекта Intel Хокинг экспериментировал с ЭЭГ-датчиками, которые могли бы считывать его мозговые волны и потенциально отправлять команды на компьютер. Непостижимым образом, достаточно сильного мозгового сигнала так и не получилось найти.

«Мы зажигали буквы на экране и пытались определить выбранную букву по отклику мозга, — вспоминает Вуд. — Со мной это работало хорошо, но когда Стивен попробовал, все было насмарку. Он не смог воспроизвести достаточно сильный сигнал, отличимый от шума».

Стивен Хокинг

«Чем больше мы наблюдали за ним и слушали его замечания, тем больше до нас доходило, что он просит нас, в довершение к улучшению скорости связи, дать ему новые функции, которые позволят ему лучше взаимодействовать со своим компьютером», — говорит Нахман.

Вернувшись в лаборатории Intel спустя месяцы исследований, Денман подготовил 10-минутное видео для Хокинга, в котором демонстрировались новые нейрокомпьютерые прототипы, которые команда хотела попробовать с Хокингом, и попросил его ответить.

«Мы пришли к выводам, что изменения, которые мы хотим внести, не особо изменят взаимодействие Хокинга с его системой, но все же изменят», — говорит Денман. Изменения включали дополнения вроде кнопки возврата, которую Хокинг мог использовать не только для удаления символов, но и для обратной навигации в интерфейсе; предиктивный алгоритм ввода слов; навигация следующего слова, которая позволяла ему эффективно выбирать слово за словом, вместо того чтобы вводить их.

Основное изменение, по мнению Денмана, заключалось в самом прототипе. Хокинг часто промахивался по клавишам, нажимая букву рядом с той, которую на самом деле хотел нажать. Он мог промазать по букве, удалить ее, снова промазать, снова удалить. Это ужасно удручало и замедляло процесс ввода. Также эта проблема усугублялась перфекционизмом Хокинга. Для него было крайне важно выражать свои мысли корректно, поэтому даже пунктуация должна была быть правильной. Он научился быть достаточно терпеливым, чтобы оставаться перфекционистом. Он не из тех, кто просто хотел отправлять сообщения. Он хотел делать это в совершенстве.

Чтобы решить проблему пропущенных букв, команда Intel добавила прототип, который интерпретировал бы намерения Хокинга, а не его фактический ввод, используя алгоритм, аналогичный тому, что используется в обработке текстов и мобильных телефонах. Когда iPhone впервые вышел на рынок, люди начали жаловаться на предиктивный текст, но недоверие быстро переросло в радость. Проблема в том, что нужно слишком много времени, чтобы привыкнуть к этому, и нужно доверить системе делать свою работу. Однако добавление этой функции может улучшить вашу скорость и позволить вам сосредоточиться на содержании.

В конце видео стоял вопрос: «Каков уровень ваших волнений или опасений?». В июне того же года Хокинг посетил Intel Labs, где Денман и его команда представили ему новую систему — ASTER (Assistive Text EditoR). «Ваше текущее программное обеспечение немного устарело, — сказал ему Денман. — На самом деле, оно очень устарело, но вы к нему привыкли, поэтому мы изменили метод работы вашего предиктивного ввода следующего слова, и оно почти всегда определяет нужное слово, даже если введенные вами буквы разительно далеки от него».

«Это большой шаг по сравнению с предыдущей версией, — ответил Хокинг. — Мне очень нравится».

Инженеры установили новый пользовательский интерфейс на компьютер Хокинга. Денман думал, что они на верном пути. К сентябрю появилась первая обратная связь: Хокинг не адаптировался к новой системе. Она была слишком сложной. Кнопка возврата и та, которая отвечала за промахи по буквам, вводили в недоумение, и их нужно было изменить.

«Он один из умнейших парней в мире, но он все же не привык к современным технологиям, — говорит Денман. — У него никогда не было возможности использовать iPhone. Мы пытались научить самого известного и умного 72-летнего дедушку на планете новому способу взаимодействия с технологиями».

Денман и остальная часть команды поняли, что им нужно начинать по-новому думать о проблеме. «Мы думали, что разрабатываем программное обеспечение в обычном смысле, когда ты разворачиваешь сеть и пытаешься вытащить максимум рыбы. Мы даже не представляли, насколько дизайн будет зависеть от Стивена. Нам нужно было сосредоточить силы на обучении одного человека».

В конце 2012 года команда Intel создала систему, которая записывала взаимодействие Хокинга с его компьютером. Они записали десятки сотен часов видео, которое включало целый спектр различных ситуаций: Стивен печатает, Стивен печатает устало, Стивен использует мышь, Стивен пытается настроить окно нужного размера. «Я смотрел на эти кадры снова и снова», — говорит Денман. «Иногда я запускал видео с четырехкратной скоростью и все равно находил что-то новое».

К сентябрю 2013 года, уже при помощи Джонатана Вуда, ассистента Хокинга, они реализовали еще одну итерацию пользовательского интерфейса в компьютере Хокинга. «Я думал, что у нас получилось, мы сделали это», — говорит Денман. Но в следующем месяце стало понятно, что у Хокинга опять проблемы. «Один из его ассистентов назвал это «пыткой ASTER», — вспоминает Денман. — Когда они так сказали, Стивен попытался улыбнуться».

Прошло еще много месяцев, прежде чем команда Intel придумала версию, которая понравилась Хокингу. К примеру, теперь Хокинг использует адаптивный предсказатель слов лондонского стартапа SwiftKey, который позволяет ему выбирать слово после печати буквы, тогда как предыдущая система требовала от Хокинга двигаться в самый низ интерфейса, чтобы выбрать слово из списка. Его система предсказания слов была слишком старой. Новая система оказалась быстрой и эффективной, но еще оставалось научить Хокинга пользоваться ей. Сначала он жаловался, и только много позже инженеры поняли, почему: он уже знал, какие слова предсказывала его старая система. Он привык пользоваться предсказаниями старой предиктивной системы.

Intel работала со SwiftKey и включила много документов Хокинга в систему, поэтому в некоторых случаях ему даже не нужно было вводить символ, прежде чем система напишет следующие слова из контекста. Фраза ‘the black hole’ не требует никакой печати. После ‘the’ автоматически появляется ‘black’. При выборе ‘black’, автоматически появляется ‘hole’.

Новая версия пользовательского интерфейса Хокинга (теперь известная как ACAT — от Assistive Contextually Aware Toolkit) включает контекстные меню, которые обеспечивают Хокинга различными ярлыками, чтобы поговорить, найти что-то или написать письмо; и новым менеджером лекций, который дает ему управление таймингом во время бесед. Также есть кнопка ‘mute’, которая позволяет Хокингу отключить его синтезатор.

«Поскольку он управляет переключателем с помощью щеки, если он ест или движется, она создает случайный выход, — объясняет Вуд. — Бывают и случаи, когда он специально хочет сказать что-то случайное. Он делает это постоянно, и иногда получается совсем неловко. Я помню, как однажды он случайно набрал “x x x x”, что в его синтезаторе речи звучало как «эксексексекс».

Офис Вуда находится рядом с офисом Хокинга. По большей части это мастерская. Одна стена завалена электронным оборудованием и экспериментальными прототипами. На столе установлена камера, часть рабочего проекта с Intel. «Идея заключается в том, чтобы камера, наведенная на лицо Стивена, считывала не только движения его щеки, но и другие движения лица, — говорит Вуд. — Он может двигать своими челюстями вверх-вниз, вправо-влево, управлять мышью и даже, возможно, своим инвалидным креслом. Это хорошие идеи, но они пока в разработке».

Другой экспериментальный проект, предложенный производителями инвалидной коляски Хокинга в начале этого года, это джойстик, который крепится к подбородку Хокинга и позволяет ему перемещать инвалидную коляску самостоятельно. «Стивен любит такое, — говорит Вуд. — Проблема в контакте подбородка Стивена и джойстика. Поскольку он не двигает шеей, весьма тяжело подключать и отключать джойстик». В целом же Хокинг вполне может ездить самостоятельно.

Синтезатор голоса Хокинга

В маленькой серой коробочке хранится единственный экземпляр синтезатора речи Хокинга. Это CallText 5010, модель, которую дали Хокингу в 1988 году, когда он посетил компанию, производившую их, Speech Plus. Карта внутри синтезатора содержит процессор, который превращает текст в речь; это устройство также использовалось для автоматизированных систем ответа на телефонные звонки в 1980-х.

«Я пытаюсь сделать программную версию голоса Стивена, чтобы мы больше не полагались на эти старые аппаратные карты», — говорит Вуд. Чтобы сделать это, ему пришлось проследить путь команды Speech Plus. В 1990 году Speech Plus продали Centigram Communications. Centigram приобрела Lernout and Hauspie Speech Products, которую, в свою очередь, в 2001 году приобрела ScanSoft. ScanSoft приобрела Nuance Communications, многонациональная компания с 35 офисами и 1200 сотрудниками. Вуд связался с ней. «У них было программное обеспечение с голосом Стивена из 1986 года. Похоже, мы нашли его на резервной кассете Nuance».

Хокинг очень привязан к своему голосу. В 1988 году, когда Speech Plus дала ему новый синтезатор, голос был настолько другим, что он попросил заменить его оригинальным. Его голос был создан в начале 80-х годов инженером Массачусетского технологического института Деннисом Клаттом, пионером алгоритмов, преобразующих текст в речь. Он изобрел DECtalk, одно из первых устройств для этих задач. Первоначально было записано три голоса: Клатта, его жены и его дочери. Женский голос назывался «Прекрасная Бетти» (Beautiful Betty), детский «Крошка Кит» (Kit the Kid), а мужской «Совершенный Пол» (Perfect Paul). Именно этим голосом говорит Стивен Хокинг.

По материалам Wired

История легенды: голос Хокинга

Приложение
Hi-News.ru

Новости высоких технологий в приложении для iOS и Android.

9 комментариев

  1. storm X

    В 2006 году я переболел двусторонней пневмонией (не знаю, то же это самое, что и воспаление легких, но все прошло хорошо). Если бы у всех были такие осложнения, наверно, все кто болел этим, лишались бы голоса... Я полагаю, случай Хокинга единичный, он просто не вовремя получил должное лечение? (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

    • frachl1tz

      Для таких незнающих как ты скажу. У него была болезнь БАС(Боковой амиотрофический склероз). За несколько лет, он узнал об этой болезни и в течении 5 лет становился слабее и некоторыми мышцами не мог управлять, а тогда болезнь эта была неизлечима, да и сейчас собирали на лечение через icebucketchalenge, но. Вскоре у него остались несколько работающих мышц, и он стал инвалидом. На данный момент у него только мимическая мышца работает, остальные - нет. Он не может говорить, поэтому при помощи щеки печатает текст. А твоя пневмания, фигня по сравнению с этим. Она не лишила бы тебя голоса, ты просто бы захлебнулся водой из легких или умер от нехватки кислорода. Те кто переболел пневманию, не лишаются голоса.

  2. mengishka

    ты шо гавкаешь шавка!!! ты хоть болел пневмонией?! кидаешься на людей с пеной изо рта!!!! чо нормально по человечески сказать нельзя было?! "твоя пневмония фигня" ну ты и сказал придурок!!!! (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

  3. Thir133nth

    Статья о том как мало технологии могут дать людям с настолько ограниченными способностями... Вдумайтесь - одна из главных технологических компаний Интел для одного из самых известных физиков, можно сказать топ звезды от науки, годами не может предложить более-менеее удобный метод банальной комуникации... А что говорить про простых смертных, кто не столь значимы как Хокинг? Какая жизнь остается для них? (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

  4. provokator

    Статья про геройского мужика и такие коменты не приятные. Даже не о статье а просто, резко все как то не по-людски (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.