清华大学未来实验室主任徐迎庆的成果转化夙愿：让盲人“看见”图像

来源：《中国科学报》2019-3-7 王之康

2018年10月，在经过了近十年的研究之后，清华大学未来实验室发布了一项最新研究成果——大幅面触觉图形显示终端，终于可以让盲人“看得见”图像。

“成果发布之后，我们又做了几台不同的样机，探索什么样的形态可以给盲人用户更好的使用体验。”清华大学未来实验室主任徐迎庆透露，希望今年能够与企业达成合作，尽快让成果“走出”实验室，落地转化为产品，切实为盲人带来便利。

那么，这一产品究竟是如何让盲人用户“看见”图像的呢？

所触即所得

“大幅面触觉图形显示终端俗称盲人计算机，它与传统的计算机屏幕不同。”徐迎庆向《中国科学报》解释道，其表面由可以凸起和收回的点阵组成，通过计算机控制这些点阵的变化，能够把传统的图片变成可触摸的图形，“通过触摸它们，盲人用户可以阅读文字和认知图片”。

在近十年的时间里，徐迎庆团队持续研究这一助盲产品，去年10月发布的成果是他们推出的第三代产品概念原型。

“我们采用了团队自主设计、研发的自锁机械结构，以驱动触觉图像的渲染，具有低成本、可扩展、大幅面等优点。”他说，同时采用基于图像语义的分时渲染算法和创新的触觉引导机构，可以帮助盲人用户更准确地认知和理解图像。

徐迎庆介绍说，针对盲人用户的特殊需求，团队还设计了多通道融合的交互体验，不仅提供了触觉交互功能，还提供了基于位置的三维声音导航和语音交互功能。在用户体验设计方面，不仅能够遵循盲人使用电子设备的习惯，还能最大限度地发挥触觉点阵显示的交互优势。而且，该产品原型还配置了触听觉控制的基础模块，具有高度的应用可扩展性，可以支持大部分网页和应用的基本操作。

“该设备的成功研发将进一步推动众多针对盲人用户的无障碍应用发展。”他举例道，“比如电子盲文图书的普及，盲人用户上网学习、购物和浏览，并且使盲人今后学习诸如数学几何、物理电路、化学结构等图形化知识更加便利。”

“这是我们的责任”

早在2009年，当时在微软亚洲研究院工作的徐迎庆与同事赵春水等人，就开始与清华大学美术学院教授鲁晓波、计算机学院教授史元春等人联合指导研究生江宁、马尚等，开展针对视障人士的触觉图像终端的研究。

而之所以能够十年如一日地坚持这项研究，则是源于对一系列问题的了解和发现。

当前，随着科技的发展、互联网的普及，盲人有了更多与外界交流的机会，也有了更多职业选择的机会。但是，当图片、视频等视觉信息成为知识传播中信息的主要来源，特别是互联网上的视觉内容日益丰富时，对盲人而言反而是一个巨大的障碍。

“因为他们视力受损，主要依靠听觉和触觉来获取信息。因此，他们迫切需要可以便捷阅读图像信息的无障碍设备。”徐迎庆说，实际上，目前市面上已有不少为视障人士提供的产品，但多数还是围绕听觉展开，虽然能给他们的生活带来一些便利，但却无法对图形图像进行准确的认知。即使是盲文阅读器、盲文显示器或盲文点读机等产品，也都无法清晰地向他们呈现图形内容。

根据世界卫生组织的统计，目前全球有2.85亿人视觉严重受损，其中大约有3900万是全盲患者。而英国医学杂志《柳叶刀》在2017年指出，根据1990年至2015年间的统计数据估计，随着人口数量的增加和老龄化，到2050年时，全球全盲人群的数量可能增加至1.15亿。

“这是一个非常可怕的数字，对全人类来说也是一个巨大的挑战。”徐迎庆觉得，应该做点什么。

因此，一批像他一样抱着这种想法的人组成了研究团队，并得到了清华大学未来实验室与美术学院、计算机系、医学院等多个院系以及中国残疾人联合会、中国盲人协会等多家机构的大力支持。“大家有一个基本共识，就是这件事情是我们应该做的，是我们的社会责任。”

造福更多盲人

“由于产品设计的硬件、软件以及用户体验等采用的是一套全新的结构体系，大大降低了生产成本。”徐迎庆说，“我们最终的期望是，每个盲人都能买得起这样的计算机，每个图书馆、博物馆等公共场所都能够有这样的产品，随时随地为盲人提供服务。”

目前，徐迎庆团已经投入到第四代产品的研发当中。实际上，早在他们研究第三代产品时，就已经开始着手第四代产品的研究工作了。

“跟第三代产品相比，第四代产品在使用方式上会有一些区别。”他举了个例子，第三代产品好比台式电脑，第四代产品就是移动终端。台式电脑可以固定在某个地方，移动终端则可以随身携带，到哪里都能支持盲人用户学习、工作。

除了这项研究之外，针对盲人用户，徐迎庆团队还与合作伙伴开展了多项研究：与百度公司合作，共同开发盲文电子书籍阅读、百度百科盲文搜索、盲人上网购物等应用；与阿里巴巴达摩院合作，研究如何利用人工智能的理论与方法改进触觉图片的生成与认知体验等。

“我们希望能够与更多合作伙伴一起努力，开展更多相关研究，并尽快把研究成果转化为造福于盲人朋友的批量化产品。”徐迎庆表示，期望在不久的将来，能够为盲人提供更加方便和实用的学习、工作及生活的辅助设备，让视障受损人群也可以和大家一样平等、便捷地获取丰富的知识类信息，享受到科技创新所带来的更多便利。“从非技术层面来说，这是非常有意义的一件事。”

实验室名片

清华大学未来实验室成立于2017年12月，是一个独立运行的跨学科交叉科研机构。

未来实验室依托清华大学人才与综合学科布局优势，开展科学、技术、人文、艺术的多层次、大跨度交叉，激发“原创性、交叉性、颠覆性”无疆界创新，探索人机物融合社会协调发展，促进人类认知、交互、逻辑产生变革，借由文化、创业家精神融入，构建交叉原创基础理论高地，推动产业跨越式引领发展。

目前，未来实验室将首先在颠覆式学习、未来人居、未来医疗健康、计算摄影学、情感计算与新一代交互系统、多通道认知与交互等未来应用领域开展工作，致力于探索人类的未来，不断革新人类生活和工作方式，孵化创新技术和新兴产业，让未来触手可及。

编辑：李华山