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一个研究团队正在着眼于手写,而不是不断缩小的键盘(这让打字员感到沮丧),以寻求改进我们向计算机和手机输入信息的方式。他们说,关键(特别是对于我们当中不太灵巧的人来说)是“数字手”技术,这是一种装有嵌入式传感器的手套,可以将手部肌肉在书写行为中产生的电脉冲转换为数字文本——在任何表面上,使用任何笔、铅笔甚至手指。
可以读取和存储个人手写内容为数字文本的数字笔已经存在多年。但是,位于纽约州奥格登斯堡的Norconnect, Inc.公司的总裁兼首席技术官迈克尔·林德曼希望提供一种替代方案,这种方案不依赖于特殊的书写设备或纸张。
在他的研究的第一阶段,林德曼与杜克大学神经生物学系的高级研究科学家米哈伊尔·列别捷夫(在建模和统计分析方面具有专长)以及纽约州坎顿市圣劳伦斯大学的神经科学家兼生物学教授约瑟夫·埃利希曼(专长是手部肌肉解剖学、生理学和肌电图或 EMG)一起进行了一系列实验,以更好地了解手部肌肉在书写行为中的工作方式。与任何身体运动一样,当笔落在纸上时,肌肉组织收缩并发出电信号,这些信号被发送到大脑。
为了读取这些信号,研究人员创建了一个原型手套,手套上的电极位于手部不同的肌肉上,并连接到计算机。当手移动时,通过 EMG 记录来自参与该过程的不同肌肉的信号。当研究人员检查这些测试的结果时,他们发现了手绘制的各个字符的独特模式。
亚利桑那大学医学院凤凰城分校的生理学副教授安德鲁·富格列万德说,林德曼的目标是使用这些数据来预测手在书写时的笔的轨迹,林德曼在他的研究期间咨询过他。(林德曼还咨询了波士顿大学工程学院神经肌肉研究中心主任卡洛·德卢卡。)富格列万德说:“从那里,他将能够弄清楚笔正在绘制哪个字符。”
林德曼和他的同事选择使用皮肤表面电极进行测试。虽然当电极直接插入正在研究的肌肉中时,EMG 测量会更准确,但他们最终创建的任何手写识别设备都必须不引人注目地读取信号。林德曼能够识别电极拾取的信号中的不同模式,并将这些模式与已书写的不同字符相关联。富格列万德说:“他所做的只是试图在这些模式中寻找特定的签名,而且他能够以令人印象深刻的方式提取信息。”
富格列万德自己的研究依赖于 EMG 来研究与不同运动相关的肌肉活动模式,目的是更好地了解如何在瘫痪个体中重新激活肢体。他说,当某人患有脊髓损伤时,肌肉仍然是可行的,但信号无法从大脑传递到肌肉。林德曼的工作基本上可以反向工程,以帮助富格列万德的研究。富格列万德说:“这将对所谓的神经假体设备的开发产生影响。” 林德曼“正在记录来自许多神经元的电活动,并从中预测一个人在移动他们的肢体或描绘字母方面正在做什么。”
林德曼说:“在这一点上,我们已经证明了这个概念,并且正在进行第二阶段以开发完整的原型。”他补充说,他用 2007 年 7 月收到的 10 万美元国家科学基金会 (NSF) 小型企业创新研究 (SBIR) 项目资助支付了第一阶段的费用。现在他正在向 NSF 寻求第二轮 50 万美元的资金,这将帮助他在三年内构建更先进的原型。虽然当前的原型在物理上连接到计算机,但下一代将通过蓝牙无线传输数据到计算机或手机。纽约州奥格登斯堡的安森公司将在该技术准备好更广泛使用时帮助研究人员制造和分销该技术。
数字手将成为“智能笔”和触摸屏手指书写技术的替代品。Livescribe 的 Pulse 和 Leapfrog Enterprise 的FLY Fusion 是高科技笔,它们依赖于传感器和带有嵌入点的特殊纸张来捕获和数字化用户的手写内容。与此同时,包括摩托罗拉、泛泰无线、LG 电子和 HTC 公司在内的手机制造商销售允许用户直接在手机屏幕上书写的手持设备。但是这些设备的成本比普通手机高出几百美元,并且并非所有设备都在美国销售。林德曼说,这些技术并没有完全正确,因为它们用特定于单个设备的技术取代了键盘。“用户应该有自由选择任何笔或纸来书写,”他说。
林德曼预计数字手套的价格将与数字笔具有竞争力。“我们的市场研究表明,人们愿意为此花费大约 100 美元,”他说。
Norconnect 正在奥格登斯堡的弗雷德里克·雷明顿艺术博物馆的帮助下追求的另一个项目是将数字手概念应用于绘画和其他艺术活动,以及手写。林德曼说,基于 EMG 的设备将为艺术家提供一种开发他们创造力的新工具,通过捕捉和解释来自各种手臂肌肉的信号来创作绘画。“我们的目的是首先研究二维绘画,”他补充说,“然后在下一个项目中发展到三维艺术手和手臂运动。”
最后,林德曼还关注键盘如何改变人们的交流方式,使像“lol”(“laugh out loud”,对于你们这些传统主义者来说)和“omg”(“oh my god”)这样的可爱缩写比更细致的语言更受欢迎。“人们已经开始改变他们的语言来适应技术,”他指出,而应该是反过来。