以科技賦予能力

作者 : Nordic Semiconductor

每四人當中就有一人身患殘疾,而無線通訊技術將有助於確保殘疾人士都能擁有充滿機會的包容性未來…

根據希臘神話,赫菲斯托斯(Hephaestus)負責為眾神打造神器,包括阿基里斯(Achilles)的盾牌、赫爾莫斯(Hermes)的帶翼涼鞋以及阿波羅(Apollo)的黃金戰車,因此成為了廣為人知的「技術之神」(god of technology),而他也是唯一患有殘疾的神明。

加拿大裔美國作家Saul Bellow表示︰「赫菲斯托斯能製造巧妙的神器,也許並非偶然。」沒有其他人像赫菲斯托斯那樣必須設計出克服障礙的創造性工具,必要性在很大程度上是他的發明之源。畢竟,有誰比他更合適呢?殘疾人士使用和幫助改良新技術,能夠比大多數人受惠更多,成為最理想的初期採用者。

美國紐約羅徹斯特理工學院(Rochester Institute of Technology)電腦和資訊科學助理教授Kristen Shinohara和Garreth Tigwell指出:「雖然設計者意識到殘疾人士如何與技術互動是很有幫助的,但最有深度的見解可能還是來自殘疾人士本身。無論設計者從研究使用者的行為和偏好中獲得到多少同理心,都不能取代真正使用它的人。」或者,正如微軟公司的無障礙團隊(主要由殘障人士組成)簡要說出的:「沒有我們,就無法涉入關於我們的事。」(Do nothing about us, without us.)

無論是為殘疾人士設計的,還是與殘疾人士共同設計的,或是由殘疾人士所設計的,輔助技術都是令人關注的話題,是自古希臘以來,每一個世紀皆取得重大進展的焦點,電腦出現後更是突發猛進。事實上,現在有許多日常解決方案最初是為殘疾人士所開發的技術演變而來的。打字機、語音辨識解決方案、攝影機和汽車中使用的眼球追蹤技術,甚至是Segway兩輪平衡電動車,均是受到殘疾人士的啟發,並在此後有數百萬計消費者因此受益,遠遠超過了最初的設想。貝爾(Alexander Graham Bell)如果不是因為他聽力受損的母親,以及他畢生致力於支持聾啞人士的工作,可能永遠都不會發明出「電子語音器」,即是他的電話機原型。

如果整體社會普遍認為科技是一件好事,那麼無論是為誰而設計的,好技術的一項特點就是使用無障礙性,尤其是當它能顯著改善殘疾人士的生活時。而且,在這方面,我們現在正在走向貝爾、甚至是赫菲斯托斯都無法想像的地方。

人人都能享無障礙性

無障礙性是針對設計殘疾人士能使用的技術,而受到廣泛採用的術語,經常受到道德責任標準的衡量,亦即「這樣做就對了」,它是參與社會的根本,自從智慧型手機面世以來尤其如此。或許真是如此,然而,微軟這家在無障礙性和包容性方面擁有良好紀錄的公司,總裁Brad Smith卻認為這樣說並沒有抓到重點。Smith表示:「在某些時候,我們大多數人可能會面臨某種類型的暫時性、情境性或永久性殘疾。」事實上,美國疾病控制與預防中心(CDC)的最新數據顯示,美國人口中有四分之一(即6,100萬美國人)患有殘疾,而另外八分之一的人在其工作生涯中會遭遇五年或更久時間的殘障。在全球,則相當於約20億的殘障人口。在考慮衰老、視力和聽力損失以及認知能力的退化等原因引發的殘疾因素,我們很快就會知道,無障礙使用科技是關乎所有人。

即使我們有幸從未受苦於殘障疾病,以無障礙為設計理念的技術也幾乎可以肯定使我們受益無窮。在微軟無障礙計劃中擔任支援總監的Anne Taylor表示:「有一種迷思認為無障礙會阻礙創新,但歷史告訴我們事實恰恰相反。無障礙創新並不僅僅用於為殘疾人士設計的專門輔助技術,它們對我們創造的每項產品都極為重要……無障礙創新使我們所有人都受益。」

雖然許多無障礙研發主要集中在智慧型手機、桌上型電腦螢幕閱讀器、網站導航和使用者介面設計上,但由於無線連接的穿戴式裝置、智慧家居解決方案和其他連接的物聯網技術迅速流行以及社群對它們越來越依賴,促使開發人員必須確保殘疾人士更廣泛的參與。Nathan Moon和Kenneth Goughnour在《復健和輔助技術工程雜誌》(Journal of Rehabilitation and Assistive Technologies Engineering)刊載的論文內指出,環境感測器、智慧物件和穿戴式裝置等智慧互連技術是強大的工具,因為它們可以即時提供融合性和輔助性的訊息服務。

他們表示:「用於建設更智慧的城市和家庭的工具,在為殘疾人士建立一個更加無障礙環境方面能提供協助。更廣泛地說,物聯網,更具體而言,穿戴式裝置,都可能有助於將殘疾人士與他們的工作和家庭聯繫起來…用於進行監控、追蹤、控制和連接,這反過來又鼓勵就業、社區參與以及健康和功能獨立性。」

他們繼續說道:「雖然大多數穿戴式裝置並未具體指定為輔助技術,但這些設備、感測器和支援性的應用仍然可以發揮輔助和增強性能,以促進殘疾人士的社會融入與參與。」

使不可能成為可能

除了使所有科技都具有包容性之外,專門為協助殘疾人士設計的技術也被證明同樣具有力量。正如IBM國家殘疾人士支援中心的前成員Mary Pat Radaba所說的:「對大多數人而言,科技可使事情變得更容易。對於殘障人士而言,科技讓一切成為可能。」從盲人的尋路解決方案、聽損者的助聽器技術、使聾人感受音樂觸動的感應器、無線技術改善人們生活的例子現在幾乎是無所不在,對於那些肢體異常的人而言,就仰賴Limbitless的產品設計。

Limbitless Solutions是一家美國非營利機構,由美國中央佛羅里達大學(University of Central Florida)的畢業學生所創立,他們為肢體異常的兒童製造個人化的人工手臂。該機構的義肢利用肌電圖(EMG)感測器來採集裝配者上臂肌肉運動產生的訊號。下方設有用於將義肢固定到位的插槽,因此無論兒童是否仍有肘部,都適合安裝。人工手臂的前臂內含電池組,可為控制不同運動的馬達供電,而手部單元中包含用於精細控制每隻手指的核心電子元件和馬達。

該裝置內有由Nordic Semiconductor設計的Insight SIP ISP1507-AX射頻(RF)模組,可以透過在iOS和Android系統上執行的App,使用低功耗藍牙(Bluetooth LE)技術對手臂進行設置、調整和監控,例如,精準地決定手指產生一定力量所需的肌肉彎曲程度。Limeitless Solutions研發主管John Sparkman表示,他們的目標是使人工手臂盡可能達到輕巧、舒適且易於使用,而對於這點,微型低功耗藍牙模組能完全符合其設計理念。

Limbitless開發了遊戲來幫助兒童控制他們的人工手臂,目的在於讓他們在學習使用新手臂的過程中覺得有趣及深受吸引,而不是覺得可能沉悶及沮喪。低功耗藍牙連接使PC或平板電腦能夠充當無線遊戲控制器,採用經典的升級方式,從簡單的手勢開始,例如打開手及閉合手,然後繼續進行更複雜的操作。Limbitless Solutions執行董事Albert Manero表示:「肢體異常的孩子經常面臨挑戰……我們的研究團隊專注於創造新的機器人技術,使日常活動變得更加容易。讓父母能夠……透過低功耗藍牙技術就能輕鬆校準和調整人工手臂,使他們的體驗發生極大變化。」

與世界的連結

另一家努力造福殘疾人士的公司是位於美國俄亥俄州的EMG設備開發商Control Bionics。該公司的穿戴式輔助技術裝置NeuroNode可為患有肌萎縮側索硬化症(ALS)(又稱為運動神經元疾病(MND))的患者提供與家人、朋友、護理人員和臨床醫生交流的能力,儘管他們處於癱瘓或失語狀態。在初期發展階段,已故理論物理學家霍金(Stephen Hawking)測試了這項技術,並給予開發人員回饋。

NeuroNode這種非侵入式的小型感測器,安裝在選擇用作「開關」的肌肉上方皮膚上。當使用者試圖運作那塊肌肉時,就算沒有肉眼可見的肌肉運動,NeuroNode也會解釋從大腦發送到肌肉的訊號,並使用這些訊號來控制使用者的配對電腦、平板電腦或智慧型手機,這項功能基本上是採用Nordic Semiconductor nRF52832 SoC產品以實現低功耗藍牙無線連接性能的無線鍵盤。殘疾人士使用NeuroNode可以收發電子郵件與短訊、玩遊戲、使用社交媒體,觀看和下載網路的娛樂內容,以及使用環境控制系統和操作其他外部裝置。

1NeuroNode能解釋從大腦發送到肌肉的訊號,並使用這些EMG訊號控制與使用者配對的裝置。

科技也逐漸地改變視障者的生活。近年來,人們利用電腦視覺、擴增實境(AR)、RFID和無線光通訊等技術,開發了導視系統(wayfinding)和室內導航解決方案。卡內基梅隆大學(Carnegie Mellon University)認知輔助實驗室開發的NagCog,可能是致力於為視障者實施導航系統的最知名計劃。

NavCog結合低功耗藍牙信標和能在智慧型手機iOS系統上執行的App,幫助人們在喪失視覺功能的情況下探索世界,尤其是在機場或醫院等大型複雜的環境中。信標被部署在整個設施環境的網格中,各個信標彼此距離5到10公尺,透過接收訊號強度指示(RSSI)功能可大致定位出用戶的智慧型手機位置。

用戶使用語音辨識功能輸入目的地,NagCog透過App在每次轉彎時提供音訊引導,直到用戶達到目的地。在藍牙核心規範5.1版中納入的藍牙測向功能,使這類解決方案能夠使用天線在接收(到達角)或發射(離開角)射頻訊號時產生的角度相位變化,進而提高定位精度。在通訊鏈路兩側使用天線陣列,可以確定相位資訊,並據此計算出精確位置。

另一項創新發明是D.O.T盲文點字手錶,它可幫助視障者進行與非視障者相同的正常活動。這款產品是由韓國智慧科技公司D.O.T推出,該手錶的電池可為點字顯示螢幕供電。與智慧型手機搭配使用後,只有部份視力或者盲人用戶不僅可以知道時間和日期,還可以接聽或拒絕來電,並透過手錶錶盤上的四個點單元格(24個凸點)點字顯示器查看通知,例如簡訊。用戶還可以利用兩個觸控感測器來滾動瀏覽和閱讀每個通知,還有另外兩個按鈕和錶冠轉盤則能操作各種功能。

2Dot Watch手錶使用電動電池為盲文點字顯示器供電。

滿足全世界的需求

雖然視力障礙會影響運動、語言、情感、社交和認知發展,但聽力損失也會產生同樣嚴重的後果。根據世界衛生組織(WHO)的資料,全世界約有3.6億人口(佔全球人口5%以上)有損失聽力的障礙。世界衛生組織估計,未解決的聽力損失相當於全球每年產生9,800億美元的成本,這還不包括聽力設備的成本在內。因此,能解決這項殘疾的技術不僅能滿足極大的社會需求,也有利於經濟。

助聽器技術的發展需要很長時間,但2014年開始採用低功耗藍牙技術的助聽器,以及去年藍牙5.2核心規範LE Audio音訊規格的推出,有望將為聽障者開發的技術推上高峰。

歐洲助聽器製造商協會(EHIMA)秘書長Stefan Zimmer表示:「LE Audio音訊規格將是使用助聽器和聽力植入式聽力器材用戶的最重大進展。EHIMA的工程師貢獻了專業知識以改善聽音體驗,尤其是針對重聽者。因此,在幾年之內,大多數新手機和電視將同樣可供應給聽損者用戶使用。」

雖然LE Audio仍處於起步階段,但早自15年前起,最新型的助聽器早就不可同日而耳語。全球聽力裝置製造商Oticon Hearing在今年早些時候發表了Oticon More裝置,據稱它是世界上第一款配備深度神經網路(Deep Neural Network)晶片的助聽器。它模仿了大腦的工作方式並能精密地辨識聲音,因此它知道理想的聲音聽起來為何。結果就是能在清晰完整和平衡的聲音場景中更自然地呈現所有聲音。

該助聽器可以執行先進的DSP演算法和隨時開啟的聲音處理功能,並結合Zephyr RTOS的低功耗藍牙連接,而其低功耗藍牙控制器是與Nordic密切合作開發的。Oticon的韌體開發人員,也是Zephyr技術指導委員會成員的Asger Munk Nielsen表示:「連接性已經成為Oticon產品不可或缺的一部份。在直接與智慧型手機、電視和教室裡的麥克風相連接後,大幅改善了助聽器用戶與周圍世界的互動。」

這肯定是所有輔助技術的目標;為殘疾人士提供與周圍世界的無障礙接觸,以及讓他們與非殘疾人士平等參與生活各個方面。

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