信息辅助技术：为聋哑人减少沟通障碍

作者：刘军发 陈益强  
 
话题背景
 
世界人口的大约15%，即10亿人患有不同程度的残疾，但人们往往不知道世界上有这么多残疾人，也意识不到残疾人所面临的各种挑战。
 
特别是随着信息技术的日益发展，人类社会的信息化程度越来越高，包括盲人、聋哑人等在内的残障人士和普通人之间的信息鸿沟也不断扩大。
 
如何通过残疾人信息无障碍技术的发展，为残障人士打开通往信息世界的大门，已成为各国科研机构和企业研发的主要命题之一。
 
■刘军发 陈益强
 
聋哑残疾人由于无法清楚地听到外界声音而不能顺畅获取信息，也无从表达自己的意愿。因此，希望能和正常人一样方便自由地和外界进行交互，是每一位聋哑残疾人的愿望。
 
信息技术的迅速发展从诸多方面为此问题的解决带来契机。如在特教领域，可以通过丰富的投影视觉效果，即大量的图片、动画和视频来加强对聋哑人的视觉刺激，以提高学习效率。
 
不过，这种常规性策略还远远不能达到顺畅沟通的效果。相比之下，一些针对聋哑残疾人特点的设备与系统则具有更好的效果。
 
服务聋哑人的信息技术
 
根据设备与系统对残疾人的生理扰动程度，服务聋哑人的信息技术可以分为三个层次。
 
首先是非干扰技术。该技术采用聋哑人能够自然适应的交流方式，不仅对他们的正常生理和生活状态不造成影响，还能让聋哑人乐于采用这种方式进行交流。
 
如同正常人利用“语音”来实现日常交流、获取信息一样，聋哑残疾人利用“手语”来与环境进行即时互动，获取所需信息。随着信息技术的发展，“手语合成”与“手语识别”技术研究正在为越来越多的聋哑人提供服务。
 
所谓“手语识别”，是指由聋哑人打出手语，计算机通过采集设备获得聋哑人的手语数据，识别出手语含义，进而翻译成语音，传达给不懂手语的正常人。这样，正常人就可以“听懂手语”。
 
所谓“手语合成”，则是指由正常人通过语音表达自己的意图，计算机将语音翻译为手语并通过电脑中的虚拟人，以可视化的视频动画表现出来。这样，聋哑人就可以“看懂声音”。
 
目前，技术的成熟度和聋人的迫切需求主要集中在后一种技术方面，即手语合成技术。通过该技术，聋人可以借助屏幕中的虚拟人手语获取许多及时信息。
 
其次是半干扰技术。该技术采用佩戴设备的辅助方式，帮助残疾人提高获取信息的质量。这种方式以骨导助听器和骨导耳机为典型案例。骨导助听器或骨导耳机的原理是利用身体的骨骼器官而非传统方式中的空气来传播声波，并让大脑“聆听”到声音。
 
传统意义上的“听”，是指人们讲话的声音、收音机的喇叭声音、电视的喇叭声音能使周围空气产生震动，外耳收集这些震动并将其传导至人类的外耳道。听觉器官将这些震动放大，使内耳淋巴液被激动，促使流体触动听觉神经，从而让人听到声音。
 
而骨传导声波指的是“直接传导震动”。这些振动不经过外耳道或中耳道，直接进入内耳道的蜗管。在到达蜗管时，这种震动能刺激在淋巴液中流动的听觉神经。面向残疾人的骨导式助听器、骨传导式耳机等，就是利用头骨、皮肤甚至牙齿等骨骼器官的声波传导来感受声音的。
 
第三种是干扰性技术，该技术需要对人体进行一定程度的侵入性操作，采用电子信息化手段来弥补听力器官的功能性缺失，此种技术以人工耳蜗为典型代表。
 
人工耳蜗亦称为“人工电子耳”，是一种植入式听觉辅助设备，其功能是使重度失聪的聋人产生一定的声音知觉。与助听器等其他类型的听觉辅助设备不同，人工耳蜗的工作原理不是放大声音，而是对位于耳蜗内功能尚完好的听觉神经施加脉冲电刺激。大多数人工耳蜗设备由植入部分和体外部分组成。体外部分由麦克风、语音处理器以及用于向植入部分发送指令的信号发射器组成。
 
人工耳蜗的使用者主要可以分为语后成年人和语前儿童两大类。历史上，人工耳蜗最早成功应用于在学会说话后失聪的成年人，可以使他们在一定程度上恢复对语言和一些其他类型声音的理解能力。
 
但是，如果失聪时间过长，病人的脑掌管听觉的部分可能已经变作掌管其他功能。另有研究表明，较早接受人工耳蜗植入的案例成功的概率相比较晚植入的案例要高。此外，在青春期之前植入人工耳蜗，也可以对语言能力的改善产生一定的益处。
 
应用前景广阔
 
目前，上述各种辅助技术都已进入实际应用。其中，手语作为类似于“语音”的自然方式，更加受到广大聋人的欢迎。
 
世界上已有多个国家在研究和使用基于本国语言的手语合成系统，包括美国、日本、德国、南非、希腊、意大利、西班牙、法国等。
 
我国也是较早进行手语合成应用的国家之一。从上世纪90年代开始，已经出现中国手语合成相关应用系统，主要在两个方面进行应用。
 
一是在手语教学方面。“中国手语电子词典”已通过捐赠方式成功应用于聋校教学。“中国手语奥运会常用语在线教学系统”作为2008年残奥会志愿者必备学习软件，已经成功服务于2008年北京残奥会。在2010年上海世博会上，“生命阳光馆”也为广大助残人士提供了服务。手语教学软件可以让人们在任意时间通过该软件互动学习中国的手语表达。
 
二是在手语电视节目制作方面。目前的一款“三维虚拟人电视数字手语编辑系统”可以通过自动合成手语视频字幕窗口，与电视节目同步播放。系统被2010年广州亚运会采用，通过广州电视台向全国的观众提供了手语字幕服务。同时，该系统已经在国内10多家电视台正式使用。
 
相比中国手语合成系统，骨导助听器与人工耳蜗等电子产品由于成本原因或应用复杂，仅仅只为少数人使用，尤其对于人工耳蜗设备而言更是如此。由于其价格昂贵，在数万元人民币左右，同时需要对病人进行植入手术，目前采用这项辅助技术的聋人还很少。
 
此外，关于人工耳蜗的使用还存在一些伦理争议。一些社会群体对人工耳蜗持反对意见。这些社会群体主要由自幼失聪，并且接受手语教育的聋人组成。他们并不认为耳聋是一种需要治愈的疾病，而认为使用手语也可以正常生活。
 
总体而言，信息技术仍然在不断进步，并且不断为聋哑人提供更新服务。除了上述的几种信息辅助技术，现在手机也开始提供支持。例如，已有一种安卓手机声音控制系统，通过聋人的手机应用系统来帮助他们辨别声音的方向，提高听辨能力。
 
另外，传统的中国手语合成技术在合成动画的自然性和平滑度方面也有待进一步提升。骨导助听器、人工耳蜗等电子辅助器具则还需要在销售成本和操作复杂度方面提供更符合广大聋人群体的实用性产品，才能更好地帮助聋人融入社会，造福弱势群体。
 
（刘军发系中科院计算技术研究所副研究员，陈益强系中科院计算技术研究所普适计算研究中心副主任、研究员）