00后之光！4名高中生開發(fā)的這款A(yù)pp，讓視障人群重獲出行自由

撰文：奇仔
編審：李雪薇

你體驗(yàn)過盲人的世界嘛？是一片漆黑還是充滿了馬賽克？

我們每天所見都習(xí)以為常：白天灰色的混凝土森林，夜里五彩斑斕的霓虹，如果我們失去了這些習(xí)以為常，生活又會發(fā)生什么改變？

騰訊天美團(tuán)隊(duì)曾經(jīng)就開發(fā)過這樣一款還原盲人眼中世界的游戲——《見》，除了必要的操作輪盤和象征觸感的白色輪廓，《見》幾乎全部都是由黑色組成，玩家需要扮演一名盲人，用盲杖和摸索的方式感受物體輪廓，尋找出行的道路，體驗(yàn)盲人一天的生活。

盡管開發(fā)團(tuán)隊(duì)還是適當(dāng)調(diào)整了通關(guān)難度，但在視野近乎為盲人世界的游戲中，依舊無法容易地完成游戲任務(wù)。

然而事實(shí)上，盲人的生活要比游戲中的體驗(yàn)更加艱難。我們很難做到對他們的不易完全感同身受，但是盡可能地為他們提供幫助勢在必行。

近日，為了幫助視覺障礙人群更好地生活，一群高中生就打造了這樣一款針對視障人群的 iPhone 應(yīng)用程序—Athiea。

Athiea 可以觀察用戶的環(huán)境，提高用戶的空間和安全意識。它的面部識別功能可以識別家人和朋友，內(nèi)置文本閱讀器，可以掃描單詞并大聲朗讀。而掃描功能可識別、計(jì)數(shù)和精確定位用戶視野中的物體。

它還可以跟蹤自己的觀察結(jié)果。用戶可以詢問所需物品的位置，Atheia 會用其所處位置、上次被識別的時(shí)間以及附近的物體來回應(yīng)用戶的提問。

此外，它的搜索功能還可以通過給與用戶觸覺反饋和音頻指令引導(dǎo)用戶找到環(huán)境中的物體。

啟發(fā)：計(jì)算機(jī)視覺

“我們注意到，計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域已經(jīng)達(dá)到可以非常準(zhǔn)確地檢測物體，并像人類一樣描述場景的地步，”Choi 說?！笆艿皆摷夹g(shù)的啟發(fā)，我們改善了技術(shù)的可及性，使得其更好地應(yīng)用到為視障人群提供視覺輔助這一現(xiàn)實(shí)場景中。”

Atheia 可以回答許多真實(shí)世界中的問題，例如物體的形狀和大小或一天中的時(shí)間。
當(dāng)感到自己處于危險(xiǎn)的環(huán)境中時(shí)，用戶可以通過語音命令或按下按鈕來激活應(yīng)用程序的哨兵模式。Atheia 將開始錄制視頻，向緊急聯(lián)系人發(fā)送實(shí)時(shí)更新，并向聯(lián)系人提供用戶的位置。

這群年輕人于 2019 年開始著手該項(xiàng)目的研究。在獲得工作原型之前，他們嘗試了許多不同的產(chǎn)品形式。

該應(yīng)用程序現(xiàn)在正由馬里蘭州盲人工業(yè)與服務(wù)公司的志愿者進(jìn)行測試，這是一家位于巴爾的摩的非營利組織，為該州的視障人士提供培訓(xùn)和職業(yè)資源。

為這群優(yōu)秀的年輕人進(jìn)行指導(dǎo)工作的是 IEEE 成員 Pamela Ahn，她是學(xué)校電子研究實(shí)驗(yàn)室的主任，也是 IEEE Richmond （Va.） Section Women in Engineering affinity group 的創(chuàng)始人兼總裁。

“這四個(gè)孩子想為世界帶來改變，”Ahn 說?！八麄兿霂椭鷦e人，這是從一個(gè)非常無私的立場出發(fā)的。他們很聰明、很勤奮、很專注。”

技術(shù)的構(gòu)建

這款 APP 以信息處理渠道、搜索和避障算法，旨在達(dá)到低延遲和高精度執(zhí)行用戶請求的目的。該應(yīng)用程序使用最新的計(jì)算機(jī)視覺模型和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)來提高其對對象進(jìn)行分類的準(zhǔn)確性。

它還包括一個(gè)領(lǐng)先的對象檢測模型，一個(gè)用于視覺和語言研究的多模態(tài)框架，一個(gè)視覺問答程序和一個(gè)文本識別算法。

數(shù)據(jù)在移動(dòng)設(shè)備上本地處理，而不是通過云服務(wù)進(jìn)行處理，所以無論是否有蜂窩信號，都可以滿足用戶請求。

“通過測試，我們意識到無論用戶身在何處，服務(wù)才是最重要的，”Ravella 說。"將我們龐大而沉重的計(jì)算機(jī)視覺模型轉(zhuǎn)換為可以在 iPhone 上運(yùn)行是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。但是，多虧了iPhone的神經(jīng)引擎，讓這一切有了實(shí)現(xiàn)的可能。"

Ravella 說，該應(yīng)用程序目前僅在 iOS 上可用，因?yàn)?iPhone 是測試該設(shè)備的人中最受歡迎的，并且該軟件具有更多的輔助功能。他說，它還允許同學(xué)們將硬件開發(fā)轉(zhuǎn)移到蘋果身上，更多地關(guān)注軟件，因?yàn)樘O果擁有出色的 iPhone 相機(jī)、深度技術(shù)、處理能力和電池壽命。

市場上的盲人輔助設(shè)備可能高達(dá) 6000 美元，但 Atheia 用戶每月只需花費(fèi)約10美元的訂閱費(fèi)即可。

重視用戶反饋

同學(xué)們第一次嘗試使用輔助設(shè)備時(shí)戴著帶攝像頭的手套，但這次實(shí)驗(yàn)并沒有成功，因?yàn)樗窃跊]有潛在用戶輸入的情況下設(shè)計(jì)的。

“我們陷入了一個(gè)許多人都會遇到的陷阱，”Choi 說，“我們首先創(chuàng)建了一個(gè)解決方案，然后找到了匹配的確切問題，但這些問題并不是你用這些設(shè)備應(yīng)該去解決的問題”。由于 疫情的限制，他們無法進(jìn)行面對面的采訪，于是孩子們在 Facebook 上發(fā)帖尋找有視力障礙的志愿者，向他們咨詢視障人群的首要需求。

“他們愿意給我們反饋，還激勵(lì)我們不斷創(chuàng)新，對我們的研究十分期待，”Ravella 說。

根據(jù)這些反饋，團(tuán)隊(duì)放棄了手套，開始開發(fā)腕戴式和頭戴式設(shè)備，并最終開發(fā)移動(dòng)應(yīng)用程序。他們確保獲得有關(guān)他們六個(gè)原型中每個(gè)原型的輸入。

為了了解要使用哪些技術(shù)，Ahn 幫助學(xué)生從包括 IEEE Spectrum 在內(nèi)的各種 IEEE出 版物中獲取研究文章。

在花費(fèi)數(shù)百美元購買零件并支付軟件費(fèi)用后，孩子們找到了合作伙伴來幫助支付開發(fā)成本。他們的合作伙伴包括 Amazon Web Services，Maximus 基金會，麻省理工學(xué)院的輔助技術(shù)部門和 Ultralytics。

年輕的研發(fā)者們對于未來的暢想

提到未來的職業(yè)暢想，四位同學(xué)不約而同地表示，他們都打算從事 STEM 職業(yè)。

Ravella 說，他想研究機(jī)器學(xué)習(xí)在網(wǎng)絡(luò)安全中的應(yīng)用。在 MITRE 和哥倫比亞大學(xué)實(shí)習(xí)期間，他了解到黑客闖入物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備過于容易，讓人十分擔(dān)憂。

Nafi 想?yún)⑴c計(jì)算機(jī)視覺研究，其中融合了"物理學(xué)的混合體"。他曾在達(dá)特茅斯學(xué)院從事數(shù)字病理學(xué)研究。

Choi 依舊想從事計(jì)算機(jī)視覺方面的職業(yè)。他非常喜歡 Atheia 項(xiàng)目，以及他在喬治梅森大學(xué)（George Mason University）實(shí)習(xí)期間使用計(jì)算機(jī)視覺開發(fā)的另一個(gè)項(xiàng)目。

Khondaker 表示他想在人工智能領(lǐng)域繼續(xù)深耕。他說，他喜歡開發(fā) Atheia 以客戶為中心的方面，因?yàn)椤澳阏诮Y(jié)識你正在為之設(shè)計(jì)項(xiàng)目的人”。

目前這款 APP 已經(jīng)擁有了自己的主頁，里面詳盡地介紹了該項(xiàng)目的推進(jìn)過程及應(yīng)用技術(shù)。
只有當(dāng)你真正地陷入黑暗，感覺自己與社會脫軌，才會理解盲人朋友們的孤獨(dú)感。

目前市面上擁有視障功能的 APP 依舊存在很多問題，城市盲道規(guī)劃也不被重視。而這款 APP 的出現(xiàn)，無疑為視障人群帶來了福音。即使它看起來還略顯稚嫩，但它依然是一款充滿了社會責(zé)任感的好產(chǎn)品。

相信未來，這四位少年學(xué)有所成后，會將這款視障人群“好幫手”帶向需要他們的人手里，幫助千千萬萬的視覺障礙人士更好地生活。

參考鏈接：
https://spectrum.ieee.org/iphone-app-for-visually-impaired
https://www.atheia.org/
來源：學(xué)術(shù)頭條