听障者的福音：通过背心感觉声音

　　美国莱斯大学(Rice University)以及贝勒医学院(Baylor College of Medicine)正携手开发一款“多功能超感官传感器”(Versatile Extra-Sensory Transducer;VEST)，为可穿戴设备带来一种全新的触觉形式，使其除了满足最初的目标——让听力重度障碍者能够透过身体振动来“感觉”并了解语音以外，还能发掘更多新应用。

　　这项VEST计划由莱斯大学博士研究生Scott Novich、贝勒医学院感知与行动实验室总监David Eagleman以及莱斯大学计算机工程系兼任助理教授等人共同开发，可说是一项电子与神经科学巧妙结合的产物。Eagleman的研究专注于人脑如何建构 感知，他的研究主题还包括了”感官置换”(sensory substitution)，使感官数据可经由独特的感觉通道来提供。

　　根据几十年来的研究显示，无论是采用哪一种感官通道，我们的大脑都能够适应和学习，从不明显的感官输入(例如透过触摸阅读盲文)撷取有意义的信息，而VEST正是基于这样的论点加以扩展。

　　在去年于休斯顿的“触觉IEEE研讨会”中，Novich发表一篇主题为《VEST：专为听障者设计的振动触觉替代设备》(VEST: A Vibrotactile Sensory Substitution Device for the Deaf)的研究论文，并展示一款可穿戴式背心，背心中装载了一个布满整个衣料的小质量马达网络。

　　用户可透过Android智能手机撷取环境中迎面而来的语音，录制后压缩并透过蓝牙以20ms的音频频框串流至背心中。0至4kHz的音频范围被分成24个频段，并分别对应至特定的振动马达，使每一音频映像至穿戴者躯干，从实现独特且复杂的振动模式。

　　你可能直觉认为这些触觉模式的设计与实际的声波有关，就像我们的躯干在一个发出巨响的喇叭前也会产生振动一样。但其实不然，小质量马达在整个躯干上的实际布 局并不重要，但它所产生的整个触觉效果是全新且未曾被探索过的，这种模式过于复杂是人们无法感觉到转化过程的一种振动形式。

　　然而，针对完全失去听力的听障受测者进行初步试验显示，经过几个小时的训练后，所区别的振动模式与理解的单独字词存在一致关系。

　　“以 VEST设计这种小型马达网络并没有什么基本原则，”Novich表示，“因为我们的皮肤上都有感官受体，只要致动器彼此之间存在足够的距离而能独立作业，那么放在哪里都不成问题。所以，只要彼此不要放的太靠近即可。例如采用逻辑布局以简化或加速训练的条件也仍适用。但我们能以这样的方式为声音进行转 码，让所有的信息到达脑部。”

　　最后这一点尤其重要，虽然透过感官置换，但这能让大脑弄清楚卯有的意义。以目前来看，24个特定频率的小型马达接收3位输入(8种不同的振动级)，虽然不多但足以拥有可辨别的所有语音信息(重点即在于保持间距)。
 

　　为了进一步比较，Novich指出，“如果以计算来看，它超过了10-20ms，这大约是3,000bit/s或低比特率语音编译码器(Codec)。”至于致动器的数目，研究人员们设定24作为实际的实验建置，以便于产生可利用的结果。

　　“当然适用的数量越多越好，才能提供更多的信息以及更少压缩，但你必须弄清楚如何进行连接，而且还要斟酌最佳的能量与重量平衡，”Novich补充说。

　　如今，这种新型背心还找到了深入其他应用的方式，例如它可为任何种类的数据进行转码，而不再仅限于人体的感官数据。

　　事实上，穿戴这种触觉背心后，穿戴者将会不自觉地学会任各种机器资料，以及根据训练学到的辨识或诠释模式来理解其意义，使得VEST成为真正通用的“数据-人脑”编解码器机器。

　　“此外，飞机的飞行员也可以不必让眼睛一次专注在许多不同元素上，他们可以从驾驶舱接收完整的飞行资料，透过身体感受整套系统，以普遍的直觉感受飞行的情况，”Novich说。

　　在莱斯大学电子与计算机工程学研究所学生的协助下，研究人员们现正利用高达40个压电致动器来进行更先进的设计——一款专为听障者设计的更轻且较不引人注意的穿戴设备。相较于当今听障人士所用的“人工电子耳”，这款新式的VEST拥有具竞争力的价格优势，而且还可嘉惠其他更多应用。

　　“我们的原型已经相当接近于商用化阶段了，”Novich说，该校实验室最近刚成立一家新公司——Neosensory，现在正在筹措资金以期完成最后的开发作业，使产品尽快上市。


　　来源：中国电子网