本文发表于《大众科学》之前的博客网络,反映作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
为什么有视力的人应该独享乐趣?凯尔·雷克托(Kyle Rector),今年海德堡桂冠论坛的年轻参与者之一,认为他们不应该独享。
作为她在华盛顿大学关于“无视觉技术”的博士论文研究的一部分,在朱莉·基恩茨(Julie Kientz)教授和理查德·拉德纳(Richard Ladner)教授的指导下,雷克托编写了一个计算机程序,使盲人可以通过计算机学习瑜伽。微软Kinect“观察”盲人瑜伽学生进行动作,比如战士二式。如果学生犯了错误,计算机程序会提供口头纠正。如果她做得对,计算机也会告诉她。
雷克托的项目完美地融合了她的三大兴趣:运动、残疾和计算机科学。她热爱运动:她骑自行车,跑过马拉松(虽然导致她膝盖受伤),是的,她还做瑜伽。“不过,我不是瑜伽教练,”她说。
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她还有一个近乎失聪的表弟,所以她从小就非常了解残疾人面临的挑战。“当我作为一名潜在的研究生来华盛顿大学参观时,我很高兴发现我的导师之一理查德·拉德纳研究无障碍,”她说。
最后,雷克托对计算机科学的兴趣,当然也是她来到海德堡桂冠论坛的热情所在。这次活动将让她有机会与那些她原本只能在教科书中看到名字的人建立联系。“我仍然不敢相信我将与那么多图灵奖和阿贝尔奖的获得者在一起,”她说。“这仍然令人震惊。”
奇怪的是,雷克托的计算机科学职业生涯差点就没有发生。如果不是她母亲敏锐的目光,以及她本科导师的耐心指导,她可能选择了不同的道路。
大约十年前,当雷克托17岁时,她的母亲带回家一些关于麻省理工学院一个名为“女性技术项目”的暑期项目的信息。雷克托认为她不可能被录取,所以她把申请扔进了回收箱。“我妈妈在那里找到了它,把它捞了出来,说,‘你要申请,’”雷克托说。“所以我申请了,并且被录取了。我简直不敢相信。”
在麻省理工学院为期一个月的项目中,她学习了数学、电气工程和计算机科学课程。“我第一次接触计算机科学的时候实际上是很讨厌它的,”她说。原因是她的大多数营员已经知道如何编程,而她不知道。“当这些人在你周围写代码的时候,你会觉得自己很笨,”她说。因此,当她去俄勒冈州立大学上大学时,她完全打算主修电气工程,而不是计算机科学。
但在俄勒冈州立大学,她遇到了玛格丽特·伯内特(Margaret Burnett),一位专门研究人机交互的计算机科学教授,她对性别与技术的联系也有着浓厚的兴趣。伯内特是她关于男性和女性使用微软Excel的方式差异的一个项目的顾问。雷克托逐渐开始对计算机科学产生了兴趣。
“她花了两年时间才说服我增加一个计算机科学专业,”她说。“我终于意识到,如果我喜欢这项研究,并且课程越来越有趣,现在我开始喜欢编程,那么我可能只是喜欢计算机科学。我也看到计算机科学有更大的意义。所有这些努力都是值得的,因为你实际上正在构建对人们有用的东西。”
到目前为止,瑜伽游戏是她构建的“有意义的东西”中最雄心勃勃的一个。它仍然是一个正在进行中的工作。最值得注意的是,该游戏实际上还没有“开始”命令,因为她一直忙于使程序的核心工作。但是她在短时间内(从2012年秋季到2013年春季)所取得的成就令人印象深刻。
也许最简单的部分是教计算机识别学生何时没有正确地做姿势。事实证明,这部分非常数学化;实际上,它是高中几何。考虑一个典型的姿势,比如战士二式。你应该将双臂向两侧伸直,将一只脚旋转90度,另一只脚旋转45度,并弯曲一条腿,使其形成直角,膝盖正好位于脚踝上方。所有这些概念都与角度有关。
Kinect有两个摄像头,可以识别人体20个关节中每一个关节的空间坐标。然后,雷克托的程序使用余弦定律计算每个关节的角度。例如,在战士二式中,手臂应该与躯干形成直角。如果Kinect看到它们形成的角度小于80度或大于100度,那么雷克托的软件会提醒学生抬高或降低她的手臂,直到角度落在目标范围内。
事实证明,数学部分是简单的部分。下一步是教计算机如何解释学生哪里做错了。她向五位瑜伽教练咨询了他们如何与学生沟通的技巧,并尝试了不同的措辞。“我了解到隐喻真的很有帮助,”她说。“例如,我告诉学生像走钢丝的人一样将手臂向两侧伸展,或者像滑雪一样保持双脚平行。”有时她会对什么有效,什么无效感到惊讶。对于盲人来说,告诉他们伸向天空并不是很有效。他们不习惯那样思考。但是告诉他们像从高架子上拿东西一样向上伸展——这立刻就奏效了。
在编写口头指导后,她亲自测试了瑜伽游戏,故意犯了所有可能的错误。事实证明,这样做并不是完全明智的做法,因为她在这个过程中加重了膝盖的疼痛。但这确实让她有信心在其他志愿者身上测试该程序,而这仅仅是在她开始该项目三个月后。“当他们尝试它时,它是安全的,”她向我保证。
还有一个问题:谁会尝试它?“找到视力低下、能够通勤到你所在位置并且也对第一次练习瑜伽感兴趣的人并不容易,”她说。她最终找到了16名志愿者,为此她不得不走遍华盛顿州。“这令人筋疲力尽,因为每项研究都需要一个小时,而且有一天我做了七名参与者,”她说。
但是结果非常令人欣慰。16名学生中有13名喜欢这款“运动游戏”,他们中的许多人都想知道什么时候可以购买它!这让雷克托感到惊讶,她(仅作记录)还没有计划将瑜伽游戏商业化。一旦瑜伽程序足够稳定且用户友好,她很可能会免费提供给志愿者和帮助她的瑜伽教练。她不打算出售它,因为盲人使用的软件产品往往非常昂贵,她不想增加他们的经济负担。
不过,我有一种预感。如果她真的想赚钱——她显然没有——那么还有另一批客户可能会发现她的产品有用:视力正常的瑜伽学生。毕竟,当你在家练习,远离教练仁慈的目光时,你又怎么知道你是否在做正确的姿势呢?
目前,雷克托更感兴趣的是过着学术生活,而不是企业家的生活:参加会议,与有趣的人合作并向他们学习。今年春天,她去了巴黎和旧金山参加会议。她整个夏天都在帕洛阿尔托的惠普实验室做研究实习。在海德堡桂冠论坛之后,她旋风般的行程将继续前往明尼阿波利斯的格雷斯·霍珀女性计算大会,在那里她将展示她的瑜伽研究。显然,对于这位长跑运动员和长途旅行者来说,减速不是一个选择!
点击下方观看凯尔·雷克托的YouTube视频,演示瑜伽“运动游戏”。
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这篇博客文章来源于第一届海德堡桂冠论坛(HLF)的官方博客,该论坛于2013年9月22日至27日在德国海德堡举行。40位阿贝尔奖、菲尔兹奖和图灵奖得主将聚集在一起,会见来自世界各地的200位年轻研究人员。达纳·麦肯齐(Dana Mackenzie)是HLF博客团队的成员。请在HLF博客上找到他所有的帖子。