In che modo Intel ha dato voce a Stephen Hawking

Stephen Hawking a Chicago, 1986.

AP

Hawking era stato troppo malato per partecipare alla sua festa di compleanno, quindi ha incontrato gli esperti Intel alcune settimane dopo nel suo ufficio del dipartimento di matematica applicata e fisica teorica dellUniversità di Cambridge. Il team di cinque persone comprendeva Horst Haussecker, il direttore dellExperience Technology Lab, Lama Nachman, il direttore dellAnticipatory Computing Lab e capo del progetto, e Pete Denman, un designer dellinterazione. “Stephen è sempre stato fonte di ispirazione per me”, dice Denman, che usa anche una sedia a rotelle. “Dopo che mi sono rotto il collo e sono rimasto paralizzato, mia madre mi ha dato una copia di A Brief History of Time, che era appena uscito. Mi ha detto che le persone su sedia a rotelle possono ancora fare cose incredibili. Guardando indietro, mi rendo conto di quanto profetico questo era. “

Dopo che il team Intel si è presentato, Haussecker ha preso liniziativa, spiegando perché erano lì e quali erano i loro piani. Haussecker ha continuato a parlare per 20 minuti, quando, allimprovviso, Hawking ha parlato.

“Ci ha accolto e ha espresso quanto fosse felice che fossimo lì “, dice Denman. “A nostra insaputa, aveva digitato tutto quel tempo. Gli ci sono voluti 20 minuti per scrivere un saluto di circa 30 parole. Ci ha fermati tutti nelle nostre tracce. È stato toccante. Ora ci siamo resi conto che sarebbe stato molto problema più grande di quanto pensassimo. “

Allepoca, linterfaccia del computer di Hawking era un programma chiamato EZ Keys, un aggiornamento dei software precedenti e progettato anche da Words Plus. Gli forniva una tastiera su lo schermo e un algoritmo di previsione delle parole di base. Un cursore scorreva automaticamente sulla tastiera per riga o per colonna e poteva selezionare un carattere muovendo la guancia per fermare il cursore. I tasti EZ consentivano anche a Hawking di controllare il mouse in Windows e di operare altre applicazioni nel suo computer. Navigò sul Web con Firefox e scrisse le sue lezioni usando Blocco note. Aveva anche una webcam che usava con Skype.

Il team di Intel ha immaginato uno sconvolgimento del sistema arcaico di Hawking, che comporterebbe lintroduzione di nuovo hardware. “Justin pensava che avremmo potuto utilizzare tecnologie come il riconoscimento dei gesti facciali, il monitoraggio dello sguardo e le interfacce cervello-computer”, afferma Nachman. “Inizialmente gli abbiamo fornito molte di queste idee folli e provato molte tecnologie standard”. Quei tentativi, il più delle volte, fallirono. Il monitoraggio dello sguardo non poteva agganciare lo sguardo di Hawking, a causa dellabbassamento delle sue palpebre. Prima del progetto Intel, Hawking aveva testato i cappucci EEG in grado di leggere le sue onde cerebrali e potenzialmente trasmettere comandi al suo computer. In qualche modo, non potevano ottenere un segnale cerebrale abbastanza forte. “Facevamo lampeggiare le lettere sullo schermo e provava a selezionare la lettera giusta semplicemente registrando la risposta del cervello”, dice Wood. “Ha funzionato bene con me, poi Stephen lha provato e non ha funzionato bene. Non erano “in grado di ottenere un segnale-rumore sufficientemente forte”.

“Il più lo osservavamo e ascoltavamo le sue preoccupazioni, più ci rendevamo conto che ciò che stava veramente chiedendo, oltre a migliorare la velocità con cui poteva comunicare, era per nuove funzionalità che gli avrebbero permesso di interagire meglio con il suo computer “, dice Nachman . Dopo essere tornato agli Intel Labs e dopo mesi di ricerca, Denman ha preparato un video di 10 minuti da inviare a Hawking, delineando quali nuovi prototipi di interfaccia utente desideravano implementare e sollecitando il suo feedback. “Siamo arrivati a modifiche che ritenevamo non avrebbero cambiato drasticamente il modo in cui utilizzava il suo sistema, ma avrebbero comunque avuto un grande impatto”, afferma Denman. Le modifiche includevano aggiunte come un “pulsante indietro”, che Hawking poteva usare non solo per eliminare i caratteri, ma per navigare un passo indietro nella sua interfaccia utente; un algoritmo predittivo di parole; e la navigazione della parola successiva, che gli avrebbe permesso di scegliere le parole una dopo laltra invece di digitarle.

Il cambiamento principale, secondo Denman, era un prototipo che affrontava il problema più grande che Hawking aveva con il suo interfaccia utente: tasti persi. “Stephen spesso premeva il tasto sbagliato premendo la lettera adiacente a quella che voleva”, dice Denman. “Mancava la lettera, tornava indietro, mancava di nuovo la lettera, tornava indietro. Era insopportabilmente lento e si sarebbe sentito frustrato. “Quel particolare problema era aggravato dal perfezionismo di Hawking. “È molto importante per lui che i suoi pensieri siano articolati esattamente nel modo giusto e che la punteggiatura sia assolutamente corretta”, dice Nachman. “Ha imparato ad essere abbastanza paziente da essere ancora in grado di essere un perfezionista. Non è qualcuno che vuole solo far passare il succo del messaggio. È qualcuno che vuole davvero che sia perfetto.”

Per affrontare i key-hit mancati, il team Intel ha aggiunto un prototipo che interpretasse Hawking Le intenzioni, piuttosto che il suo input effettivo, utilizzando un algoritmo simile a quello utilizzato nellelaborazione di testi e nei telefoni cellulari. “Questa è uninterazione difficile in cui riporre la tua fiducia”, ha spiegato il video. “Quando liPhone è entrato per la prima volta nel mercato, le persone si sono lamentate del testo predittivo, ma presto la sfiducia si è trasformata in gioia. Il problema è che ci vuole un po di tempo per abituarsi e devi rilasciare il controllo per lasciare che il sistema faccia il lavoro. Laggiunta di questa funzione potrebbe aumentare la tua velocità e consentirti di concentrarti sui contenuti. “

Il video concludeva:” Qual è il tuo livello di eccitazione o apprensione? “Nel giugno di quellanno Hawking visitò gli Intel Labs, dove Denman e il suo team gli ha presentato il nuovo sistema, inizialmente chiamato ASTER (per ASsistive Text EditoR). “Il tuo software attuale è un po datato”, gli disse Denman. “Beh, è molto datato, ma tu sei molto abituato a usarlo, quindi abbiamo cambiato il metodo con cui funziona la previsione della parola successiva e può praticamente rilevare la parola corretta ogni singola volta, anche se non ci sono lettere.

“Questo è un grande miglioramento rispetto alla versione precedente”, ha risposto Hawking. “Mi piace molto.”

Hanno implementato la nuova interfaccia utente sul computer di Hawking. Denman pensava che fossero sulla strada giusta. A settembre iniziarono a ricevere feedback: Hawking non si stava adattando al nuovo sistema. Era troppo complicato. Prototipi come il pulsante Indietro e quello relativo ai “tasti persi” si sono rivelati confusi e hanno dovuto essere scartati. “È uno dei ragazzi più brillanti del mondo, ma non possiamo dimenticare che non è stato esposto alla tecnologia moderna”, dice Denman. “Non ha mai avuto lopportunità di usare un iPhone. Stavamo cercando di insegnare al nonno di 72 anni più famoso e intelligente del mondo a imparare questo nuovo modo di interagire con la tecnologia.”

Alloggiamento per computer e sintetizzatore vocale utilizzato da Stephen Hawking, 1999.

Science Museum Photo Studio / Getty Images

Denman e il resto del team si sono resi conto che dovevano iniziare a pensare in modo diverso al problema. “Pensavamo di progettare software nel senso tradizionale, in cui si getta una rete enorme e cerca di catturare il maggior numero di pesci possibile “, dice Denman.” Non ci rendevamo conto di quanto il design sarebbe dipeso da Stephen. Abbiamo dovuto puntare un laser per studiare un individuo. “

Alla fine del 2012, il team di Intel ha creato un sistema che registrava come Hawking interagiva con il suo computer. Hanno registrato decine di ore di video che abbracciavano una serie di situazioni diverse: Stephen che scriveva, Stephen che scriveva quando era stanco, Stephen che usava il mouse, Stephen che cercava di ottenere una finestra della giusta dimensione. “Ho guardato il filmato più e più volte”, dice Denman.

“A volte, correvo è quattro volte più veloce e trova ancora qualcosa di nuovo. “

A settembre 2013, ora con lassistenza di Jonathan Wood, assistente laureato di Hawking, hanno implementato unaltra iterazione dellinterfaccia utente in Hawking” s computer. “Pensavo che ce lavessimo, pensavo che avessimo finito”, dice Denman. Tuttavia, nel mese successivo, divenne chiaro che, ancora una volta, Hawking aveva problemi ad adattarsi. “Uno dei suoi assistenti lha chiamata tortura” ASTER “”, ricorda Denman. “Quando lo dicevano, Stephen sorrideva.”

Passarono molti altri mesi prima che il team Intel presentasse una versione che piacesse a Hawking. Ad esempio, Hawking ora utilizza un predittore di parole adattivo della startup londinese SwiftKey che gli consente di selezionare una parola dopo aver digitato una lettera, mentre il sistema precedente di Hawking gli richiedeva di navigare fino alla fine della sua interfaccia utente e selezionare una parola da un elenco “Il suo sistema di previsione delle parole era molto vecchio”, dice Nachman. “Il nuovo sistema è molto più veloce ed efficiente, ma abbiamo dovuto addestrare Stephen a usarlo. Allinizio se ne lamentava, e solo in seguito ho capito il motivo: sapeva già quali parole avrebbero previsto i suoi sistemi precedenti. Era abituato a prevedere il proprio predittore di parole. “Intel ha lavorato con SwiftKey, incorporando molti dei documenti di Hawking nel sistema, in modo che, in alcuni casi, non abbia più bisogno di digitare un carattere prima che il predittore indovini la parola in base a contesto. “La frase” il buco nero “non” richiede alcuna digitazione “, dice Nachman.” Selezionando “il” predice automaticamente “il nero”. Selezionando “nero” si predice automaticamente il “buco”.”

La nuova versione dellinterfaccia utente di Hawking (ora chiamata ACAT, dopo Assistive Contextually Aware Toolkit) include menu contestuali che forniscono a Hawking varie scorciatoie per parlare, cercare o inviare e-mail; e un nuovo responsabile delle lezioni, che gli dà il controllo sui tempi della sua consegna durante i colloqui. Ha anche un pulsante di disattivazione dellaudio, una caratteristica curiosa che consente a Hawking di disattivare il sintetizzatore vocale. “Poiché aziona il suo interruttore con la guancia, se sta mangiando o viaggiando, crea un output casuale”, dice Wood. “Ma ci sono volte in cui gli piace pensare a un discorso casuale. Lo fa sempre ea volte è totalmente inappropriato. Ricordo che una volta ha digitato a caso “xxxx”, che, tramite il suo sintetizzatore vocale, suonava come “sesso sesso sesso sesso”. “

Legno” s ufficio è vicino a Hawking “s. È più un laboratorio che uno studio. Una parete è piena di hardware elettronico e prototipi sperimentali. Sulla scrivania cè una telecamera, parte di un progetto in corso con Intel. “Lidea è di avere una telecamera puntata su Stephen”. La faccia di lui riprende non solo i movimenti delle guance, ma anche altri movimenti facciali “, dice Wood. “Poteva muovere la mascella lateralmente, su e giù, e guidare un mouse e anche potenzialmente guidare la sua sedia a rotelle. Queste sono idee interessanti, ma non verranno completate presto.”

Un altro progetto sperimentale, suggerito dai produttori della sedia a rotelle di Hawking allinizio di questanno, è un joystick che si attacca al mento e al gli permette di spostarsi sulla sua sedia a rotelle in modo indipendente. “È qualcosa che Stephen è molto appassionato”, dice Wood. “Il problema era il contatto tra il mento di Stephen e il joystick. Poiché non ha il movimento del collo, è difficile attivare e disattivare il joystick. Wood mostra a WIRED un video di una recente prova di questo sistema. In esso, puoi vedere Hawking guidare la sua sedia a rotelle attraverso una stanza vuota, a singhiozzo. “Come puoi vedere, è riuscito a guidarlo”, dice Wood. “Beh, più o meno.”

Wood mostrò a WIRED una piccola scatola grigia, che conteneva lunica copia del sintetizzatore vocale di Hawking. “Si tratta di un CallText 5010, un modello dato a Hawking nel 1988 quando visitò lazienda che lo ha prodotto, Speech Plus. La scheda allinterno del sintetizzatore contiene un processore che trasforma il testo in parlato, un dispositivo che è stato utilizzato anche per i sistemi di risposta telefonica automatica negli anni 80.

“Sto cercando di creare una versione software di Stephen” s voce in modo da non dover fare affidamento su queste vecchie schede hardware “, afferma Wood. Per farlo, ha dovuto rintracciare il team originale di Speech Plus. Nel 1990, Speech Plus è stato venduto a Centigram Communications. Centigram è stata acquisita da Lernout e Hauspie Speech Products, che è stata acquisita da ScanSoft nel 2001. ScanSoft è stata acquistata da Nuance Communications, una multinazionale con 35 uffici e 1.200 dipendenti. Wood lha contattata. “Avevano software con la voce di Stephen” dal 1986 “, dice Wood. “Sembra che labbiamo trovato su un nastro di backup in Nuance.”

Hawking è molto legato alla sua voce: nel 1988, quando Speech Plus gli diede il nuovo sintetizzatore, la voce era diversa e quindi chiese loro di sostituirla con loriginale. La sua voce era stata creata allinizio degli anni 80 dallingegnere del MIT Dennis Klatt, un pioniere degli algoritmi di sintesi vocale. Ha inventato DECtalk, uno dei primi dispositivi per tradurre il testo in parlato. Inizialmente ha creato tre voci, da registrazioni di sua moglie, della figlia e di se stesso. La voce femminile si chiamava “Beautiful Betty”, “Kit the Kid” del bambino, e la voce maschile, basata sulla sua, “Perfect Paul”. “Perfect Paul” è La voce di Hawking.

Questa storia è stata pubblicata per la prima volta nel numero 01.15 di WIRED UK

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