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第2章 最新信息技术

穿在身上的电脑

美国麻省理工学院媒体实验室最近组织了一次“可穿”电脑展览。各式展品表明,电脑有朝一日将完全与我们的生活融成一体。

这种被称为可穿型电脑的主体是系在皮带上的,能显示画面的屏幕尺寸很小,可嵌入普通的眼镜玻璃片内,其键盘亦很小,只要一只手就可灵活而正确地操纵。

展品中有一顶状似小丑的帽子,帽顶上藏有摄像镜头。把一张智能卡塞进一件夹克的口袋,夹克就会充气并改变颜色。背上一只背包,背带就成了扬声器系统。一个模特儿所穿的背心能把人们所说的话译成盲文,并显示在背心表面。

若干展品现在就已能上市。牛仔服装集团斯特劳斯公司展出了十几种能充当音乐合成器的牛仔夹克,这些夹克胸前的电子绣花作为键盘演奏。其他服装公司也展出了类似的产品。

日本和美国一样也在潜心研究这一类技术,他们将一受力就会产生电流的压电元件装入鞋底,利用走路时的冲击和振动发电,以使穿在身上的电脑能长时间使用。东京大学与美国麻省理工学院正合作制造能穿在身上的电脑医用装置,以便对病人进行24小时屏幕健康观察。美国波音公司与卡内基一梅隆大学正在研究如何将可穿型电脑迅速应用于航天器及成套设备等复杂机器的维修及保养上。据悉,美国国防部准备将这项技术用于军事领域,使指挥官能通过可穿型电脑向士兵发出作战和攻击的指令。IBM公司公布了一项更惊人的新技术:即用人体取代电线,只要一握手,就能与对方进行信息交流和数据交换。

为使可穿型电脑日趋实用,除了提高电源的性能,减轻设备的重量与体积外,还要开发出全新的基本软件。

当然,一切技术难题都解决以后,还有一个问题,那就是公众是否接受可穿在身上的电脑仍不得而知。但新技术的倡导者们认为,可穿电脑有一天可能像今天的移动电脑和随身听一样普通。

戴在手臂上的电脑

与电脑有关而衍生出来的产品越来越多,部分产品更是标奇立异,如设计戴在手臂上面的便携式电脑,没有键盘,所有的指令全靠一块触摸式的小垫上进行,销售对象主要是针对经常要外出公干的行政人员。

小型电脑当然功能不及一般的桌上型手提电脑,主要的功能是作资料贮存及查阅资料之用,所以说它是一部功能强大的电子手帐更为贴切。这种戴在左手前臂之上的小型电脑,底下有一块枕垫,所以它可以在诸如飞机上或餐台上工作。由于它是戴在左手上,所以只能右手操作,不过它并没有鼠标,只有一块触摸式的小垫来代替键盘及鼠标,你要用手指在小垫上移动,控制显示屏上的游标工作。

至于显示屏,是一个小型的液晶体屏幕,亦可以接驳到一种可以戴在头上的显示屏。透过浮标的指指点点来完成查阅资料和输入资料。小型电脑内置了一个声音辨认软件。即是说,它可以辨认“主人”的声音,有效防止被他人盗用。

擅长形象思维的电脑

“电脑”具有类似于人脑的功能,像数值运算、逻辑判断和存贮记忆等,无所不为,令人叹为观止。然而迄今为止各种各样电脑的思维方式都近似于人类的左脑,即使是日本即将推出的第五代电脑,也没有突破这种局限。

我们知道,人类的大脑不是单一的结构,而是由两个脑半球组成。其中左脑半球支配着身体的右半部分,它是主要的语言区,还执行着诸如逻辑、数字和书写等分析性的任务,习惯于按次序处理信息;右脑半球支配着身体的左半部分,它在处理空间概念,认识面孔、图案、音乐模式和颜色等的同时,还善于处理直观性过程和创造性过程,特别擅长同时性的信息处理,能立即觉察出“全部情况”。

由于电脑存在着“左边强,右边弱”的跛足现象,因此它进行逻辑思维时能够大显身手,比人类干起来的速度快得多,而且效率相当之高;可是一遇上有关形象思维方面的工作,即相当于人的右脑来做的事情,电脑就无可奈何,束手无策了,甚至还比不上3岁的小孩。

经过反复的试验,研制出与人的大脑思维方式更为接近的神经电脑和模糊电脑来了。前者侧重于从工作的基本单元上模仿人的大脑,而后者重点在思维方式方面仿效人的大脑。

然而要真能像人的大脑一样进行思考,新一代的电脑必须把神经电脑和模糊电脑的优势加以全面的综合。也就是说,在发展右脑本领的同时,也要提高与左脑有联系的本领,要改变两个脑半球孤立工作的情况,取而代之是相互配合,加强联系,完善彼此的活动和作用。根据科学家们的设想,新一代电脑能够像人的右脑一样,擅长于形象思维。例如,立体图像的识别正确无误,如同孩子站在不同的角度上都能认出自己的妈妈那样。它能迅速准确地预测证券市场的行情,对涨落无常、变幻莫测的股票,驾驭起来要比经验丰富的行家里手更得心应手。在21世纪,新一代电脑将能充分发挥类似人类左脑半球和右脑半球的功能,成为真正的电子“大脑”。

神奇无比的生物电脑

在科学家首次报道用“编程”DNA链解数学难题取得突破后一年,一批科学家认为,现在已有可能对功能强大的DNA电脑作最新的深入了解。

普林斯顿大学的丹·博南在美国科学促进协会年会上说“能否找到那种‘令人向往的应用’将决定DNA电脑的成败。”那种应用的候选者有两个,打破复杂的代码和储存巨大的数据总量。其中无论哪一种应用、或者两种应用、或者使这个处在婴儿期的技术行之有效的其他思想都可能证明是成功的。

DNA电脑的功能之所以强大,在于每个链本身就是一个微型处理器。

博南说:“我们能够把10亿亿个链安排在一公斤的水里,而每个链各干各的事情,它们各自进行计算。”这意味着,DNA电脑能同时“试用”巨大数量的可能的解决方案。研究人员确实能从DNA解决方案中抽出解决某一个问题的每一个步骤,而目前实验室里的这些程序解一个方案需要花一天或者更多时间。

博南说:“所以,从这个意义上来说,电子电脑和DNA电脑是截然不同的。电子电脑一小时能进行多次运算,但是一次只能进行一次运算。而DNA电脑进行一次运算需要大约一小时,但是一次能进行10亿亿次运算。”

据博南说,人脑的功能介于两者之间:一小时进行大约10万次运算,一次进行大约一万亿次运算。DNA电脑把二进制数——几乎是所有计算机的语言——翻译成遗传密码的片段,每个片段就是着名的双螺旋的一个链。

普林斯顿大学的电脑学家理查德·利普顿说:“这是个理想。我们希望提出一个方法能把一切可能模式的DNA分解出来,并把它放在试管里。”然后,他们将制造互补数字链。他们知道互补数字链不会解决某一个方程式,但是将会从一个解决方案中把那些互补数字链提取出来。

造福瘫痪病人的眼控电脑

艾伦·卡森专心致志地把他的答案轻轻地“敲”出来,电脑键盘发出噼噼啪啪的响声。但实际上,卡森并没有使用真正的电脑键盘,他的手指也并未悬在键盘上。

他是在用眼睛注视着一个电脑屏幕,他的眼神不时在一个模拟键盘上移动,打字的速度只比边找边打的打字者稍微慢一点。由于身患目前还属不治之症的肌萎缩侧索硬化症,他几乎是全身瘫痪。

这位现在40岁的数学教师使用的是ERICA系统,这是“眼神凝视反应界面电脑辅助系统”的简称,这种技术是由弗吉尼亚大学的工程学教授托马斯·哈钦森开发的。这套系统改变了一些人的生活。

对某些也许更习惯于让拜访者和看护人员揣摩心意的人来说,ERICA提供了真正的双向交流手段。没有这套系统,卡森就必须试图通过眨眼和抬眉毛让别人明白自己的意思。

ERICA系统包含一台配有大号显示器的普通电脑,显示器安放在一个含有用于跟踪眼睛活动的特殊硬件的盒子上。一台红外线照相机使用一些镜子“注视”使用者的眼睛。

屏幕旁有一台监视器显出用户眼睛的放大图像,可以看到一个似乎在瞳孔中四处移动的小点。实际上这个称为“亮点”的小点是固定的,电脑通过测量瞳孔和亮点的相对位置来分析用户在看什么。

一个特殊的软件在屏幕上的某些区域显示出很大的菜单。只要是用鼠标和键盘能够做到的,用眼睛都能做到。比如可以选择“双击左键”菜单打开微软的Word文字处理系统,再单击一下就能够调出一个模拟键盘。

当卡森注视某个字母时,就会有一个方框出现在字母周围,然后字母会放大。大约半秒钟后,就会传出令人满意的敲击键盘声,这表明这个字母已被选中,然后字母会出现在键盘上方的字处理页面中。

能识别手势的电脑

一种能够识别手势语并将其转换成屏幕显示文本的软件,可以使失聪者更容易、更自然地利用电脑同别人交流。加拿大魁北克省舍布鲁克大学的研究人员开发了一种能够识别国际手势语的系统。这种系统可以通过手势把组成单词的每个字母拼出来。

这种系统识别国际手势语的成功率高达96%。由于每个人的手势略有不同,如果使用这种神经网络系统的人经过培训,可以使这种系统发挥的作用达到最佳效果。这种系统通过快速工作站识别一个手势需要半秒钟,研究人员尚未能使它达到最佳识别速度。研究人员相信,他们通过使这种系统具备可以检验容易出错的手势,能够进一步提高识别的准确性。

这种系统用摄像机捕捉每个手势,再由软件进行一系列处理。第一阶段是“边缘测定”,即绘制出手的轮廓。然后由系统确定手的长轴和短轴,以便确定手势的确切方向。

在这个基础上,程序对手指相对于手的长轴的变化和方向加以测量。得出的信息被输入神经网络程序,程序通过与现有训练数据加以比较,对字母最有可能表达的含意做出猜测。一旦电脑识别出手势所要表达的意思,就把相关的字母显示在屏幕上。

研究人员说,由于这个系统采用的是实时交流方式,其反应速度是相当快的。

能“听懂”指令的电脑

下一代S级奔驰豪华汽车的驾驶者可用声音来操纵车上的电话、收音机和激光唱机,无需动手,只要动口,车上的声控电脑将执行驾驶者的命令。

西方各国正竞相研制声控电脑,并将其投入各个应用领域,奔驰汽车将使用声控系统只是其中一例,它由同属奔驰集团的德国航空航天公司(DASA)研制,可运用于不同的目的。

美国国际商用机器公司(IBM)在德国的子公司也研制了一套电脑用语音识别系统,词汇量更大、且价格便宜。这一系统能把每秒钟内输入的声音分割成100个单位,然后逐个与原来“训练”时的记忆进行比较,然后“听懂”指令的意思,其识别力目前已达到95%。它的缺点是只能“听懂”主人的声音,而且主人每说一个词必须作短暂的停顿。该公司宣布,将于最短的时间将克服上述缺点。

日本三菱集团研制的声控电脑,其词汇容量可达10万,且可用于各种语言,缺点是价格高达6万马克。由于电脑硬件价格迅速下降,它的销售前景仍然看好。

在1997年声控电脑的销售量已达到12.5亿美元,并以每年百分之三十的速度递增。另外,德国30个科研单位目前正在政府的资助下集中全力开发声控翻译机,总共投资1亿马克。争取早日使第一台拥有3000词汇的德一日语言翻译机将要问世。

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