本文發表於《大眾科學》之前的部落格網路,反映作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點
為什麼有視力的人應該獨享樂趣?凱爾·雷克託(Kyle Rector),今年海德堡桂冠論壇的年輕參與者之一,認為他們不應該獨享。
作為她在華盛頓大學關於“無視覺技術”的博士論文研究的一部分,在朱莉·基恩茨(Julie Kientz)教授和理查德·拉德納(Richard Ladner)教授的指導下,雷克託編寫了一個計算機程式,使盲人可以透過計算機學習瑜伽。微軟Kinect“觀察”盲人瑜伽學生進行動作,比如戰士二式。如果學生犯了錯誤,計算機程式會提供口頭糾正。如果她做得對,計算機也會告訴她。
雷克託的專案完美地融合了她的三大興趣:運動、殘疾和計算機科學。她熱愛運動:她騎腳踏車,跑過馬拉松(雖然導致她膝蓋受傷),是的,她還做瑜伽。“不過,我不是瑜伽教練,”她說。
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她還有一個近乎失聰的表弟,所以她從小就非常瞭解殘疾人面臨的挑戰。“當我作為一名潛在的研究生來華盛頓大學參觀時,我很高興發現我的導師之一理查德·拉德納研究無障礙,”她說。
最後,雷克託對計算機科學的興趣,當然也是她來到海德堡桂冠論壇的熱情所在。這次活動將讓她有機會與那些她原本只能在教科書中看到名字的人建立聯絡。“我仍然不敢相信我將與那麼多圖靈獎和阿貝爾獎的獲得者在一起,”她說。“這仍然令人震驚。”
奇怪的是,雷克託的計算機科學職業生涯差點就沒有發生。如果不是她母親敏銳的目光,以及她本科導師的耐心指導,她可能選擇了不同的道路。
大約十年前,當雷克託17歲時,她的母親帶回家一些關於麻省理工學院一個名為“女性技術專案”的暑期專案的資訊。雷克託認為她不可能被錄取,所以她把申請扔進了回收箱。“我媽媽在那裡找到了它,把它撈了出來,說,‘你要申請,’”雷克託說。“所以我申請了,並且被錄取了。我簡直不敢相信。”
在麻省理工學院為期一個月的專案中,她學習了數學、電氣工程和計算機科學課程。“我第一次接觸計算機科學的時候實際上是很討厭它的,”她說。原因是她的大多數營員已經知道如何程式設計,而她不知道。“當這些人在你周圍寫程式碼的時候,你會覺得自己很笨,”她說。因此,當她去俄勒岡州立大學上大學時,她完全打算主修電氣工程,而不是計算機科學。
但在俄勒岡州立大學,她遇到了瑪格麗特·伯內特(Margaret Burnett),一位專門研究人機互動的計算機科學教授,她對性別與技術的聯絡也有著濃厚的興趣。伯內特是她關於男性和女性使用微軟Excel的方式差異的一個專案的顧問。雷克託逐漸開始對計算機科學產生了興趣。
“她花了兩年時間才說服我增加一個計算機科學專業,”她說。“我終於意識到,如果我喜歡這項研究,並且課程越來越有趣,現在我開始喜歡程式設計,那麼我可能只是喜歡計算機科學。我也看到計算機科學有更大的意義。所有這些努力都是值得的,因為你實際上正在構建對人們有用的東西。”
到目前為止,瑜伽遊戲是她構建的“有意義的東西”中最雄心勃勃的一個。它仍然是一個正在進行中的工作。最值得注意的是,該遊戲實際上還沒有“開始”命令,因為她一直忙於使程式的核心工作。但是她在短時間內(從2012年秋季到2013年春季)所取得的成就令人印象深刻。
也許最簡單的部分是教計算機識別學生何時沒有正確地做姿勢。事實證明,這部分非常數學化;實際上,它是高中幾何。考慮一個典型的姿勢,比如戰士二式。你應該將雙臂向兩側伸直,將一隻腳旋轉90度,另一隻腳旋轉45度,並彎曲一條腿,使其形成直角,膝蓋正好位於腳踝上方。所有這些概念都與角度有關。
Kinect有兩個攝像頭,可以識別人體20個關節中每一個關節的空間座標。然後,雷克託的程式使用餘弦定律計算每個關節的角度。例如,在戰士二式中,手臂應該與軀幹形成直角。如果Kinect看到它們形成的角度小於80度或大於100度,那麼雷克託的軟體會提醒學生抬高或降低她的手臂,直到角度落在目標範圍內。
事實證明,數學部分是簡單的部分。下一步是教計算機如何解釋學生哪裡做錯了。她向五位瑜伽教練諮詢了他們如何與學生溝通的技巧,並嘗試了不同的措辭。“我瞭解到隱喻真的很有幫助,”她說。“例如,我告訴學生像走鋼絲的人一樣將手臂向兩側伸展,或者像滑雪一樣保持雙腳平行。”有時她會對什麼有效,什麼無效感到驚訝。對於盲人來說,告訴他們伸向天空並不是很有效。他們不習慣那樣思考。但是告訴他們像從高架子上拿東西一樣向上伸展——這立刻就奏效了。
在編寫口頭指導後,她親自測試了瑜伽遊戲,故意犯了所有可能的錯誤。事實證明,這樣做並不是完全明智的做法,因為她在這個過程中加重了膝蓋的疼痛。但這確實讓她有信心在其他志願者身上測試該程式,而這僅僅是在她開始該專案三個月後。“當他們嘗試它時,它是安全的,”她向我保證。
還有一個問題:誰會嘗試它?“找到視力低下、能夠通勤到你所在位置並且也對第一次練習瑜伽感興趣的人並不容易,”她說。她最終找到了16名志願者,為此她不得不走遍華盛頓州。“這令人筋疲力盡,因為每項研究都需要一個小時,而且有一天我做了七名參與者,”她說。
但是結果非常令人欣慰。16名學生中有13名喜歡這款“運動遊戲”,他們中的許多人都想知道什麼時候可以購買它!這讓雷克託感到驚訝,她(僅作記錄)還沒有計劃將瑜伽遊戲商業化。一旦瑜伽程式足夠穩定且使用者友好,她很可能會免費提供給志願者和幫助她的瑜伽教練。她不打算出售它,因為盲人使用的軟體產品往往非常昂貴,她不想增加他們的經濟負擔。
不過,我有一種預感。如果她真的想賺錢——她顯然沒有——那麼還有另一批客戶可能會發現她的產品有用:視力正常的瑜伽學生。畢竟,當你在家練習,遠離教練仁慈的目光時,你又怎麼知道你是否在做正確的姿勢呢?
目前,雷克託更感興趣的是過著學術生活,而不是企業家的生活:參加會議,與有趣的人合作並向他們學習。今年春天,她去了巴黎和舊金山參加會議。她整個夏天都在帕洛阿爾託的惠普實驗室做研究實習。在海德堡桂冠論壇之後,她旋風般的行程將繼續前往明尼阿波利斯的格雷斯·霍珀女性計算大會,在那裡她將展示她的瑜伽研究。顯然,對於這位長跑運動員和長途旅行者來說,減速不是一個選擇!
點選下方觀看凱爾·雷克託的YouTube影片,演示瑜伽“運動遊戲”。
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這篇部落格文章來源於第一屆海德堡桂冠論壇(HLF)的官方部落格,該論壇於2013年9月22日至27日在德國海德堡舉行。40位阿貝爾獎、菲爾茲獎和圖靈獎得主將聚集在一起,會見來自世界各地的200位年輕研究人員。達納·麥肯齊(Dana Mackenzie)是HLF部落格團隊的成員。請在HLF部落格上找到他所有的帖子。