神马文学网像蝙蝠那样看世界
来源：百度文库 编辑：神马文学网 时间：2024/05/01 07:37:45
小红猪小分队 发表于 2009-05-24 8:00
——用声波“看”到的世界会是什么样？Daniel Kish自幼失明，他将告诉我们一切
原文，翻译：tantuyu 他的其它译文——看这里、看这里、看这里……
那时我六岁，是我上学的第一天。下课铃响了，除了我，同学们都欢快地跑出教室。我是个盲人，看不见周围的世界，至少用眼睛看不到。但我一边弹舌，一边侧耳倾听从左边墙壁反射的回声。我伸出手摸索着向前走，避免撞到东倒西歪的椅子上。我听到同伴们的欢笑和叫嚷，同时我也通过弹舌辨别前方所出现的走道的墙面。这是我生平第一次穿过走廊来到操场。
走了几步，我停下来听一听。我脚下的人行道平行于身后的建筑，我就站在人行道的一个豁口上面。我把舌头弹得很响，把头左右转来转去。一闪而过的话音、拍球的声音、匆匆的脚步声，这些都被我一一记录在脑海里，一条道路的样子出现在我面前。我周围是什么？我怎样到那里？我怎么回来？
我快速地弹着舌头并检测它们的回声，小心地向前移动。到处是飞奔的孩子，我不断捕捉这些稍纵即逝的声音并在脑海中形成一系列景象。我尽量朝空旷的地方走，避开成群结队的人和弹来弹去的皮球。我并不害怕——这一点令我自己也很吃惊。我扭过头弹了弹舌头，听到旁边建筑反射回来的回声。只要我还能听得见这些回声，我就可以找到回来的路。
我感到脚下的路渐渐向下倾斜。我继续向前走，前方的声音听起来感觉有些柔和，这说明前面有一大片草地。终于，我站在了草地上。我加快脚步，不再害怕会被奔跑的人撞到或者被飞来的皮球砸到。突然我感到前面有东西，于是我停下脚步。“嗨”——起先我试探着打了个招呼，以为那有一个人静静地站在那里。我弹了弹舌头，从回声判断，前面的东西很细，不可能是一个人。
在伸出手摸到它之前我意识到那可能是一根杆子。我又朝周围弹了弹舌头，发现周围还有一样东西。我离开那根杆子朝它走去，然后发现那还是一根杆子，而且我又接二连三找到了一共九根同样的杆子，它们排成一条线。我后来才知道这些杆子是一条滑雪道上的标杆，我当然不会想要去滑雪，但我学会了靠弹舌的回声来定位一排排的树木，把它们当作标杆来练习自己的自行车技术。
这时传来一阵嗡嗡声。我弹着舌头左右搜寻，但我却听不到那座建筑的回声。于是我拍了拍手，我听到了回声，同时也听到了从那个方向传来的孩子们奔跑的声音。后来我知道了操场的位置，我也可以跑了。我边跑边弹舌拍手，我可以听到远处墙壁反射的回声越来越近越来越响亮。
孩子们在墙跟前排着队，但我不知道自己的队伍在哪里。我只好问别人，人家给我指出了正确的方向。我弹着舌排到自己的队伍后面。当我们走进教室的时候，我靠弹舌来避免碰撞到其他人。当确定我离面前的墙壁距离合适的时候，我转向左边并找到自己那张摆着盲文写字板的桌子。坐下来后我还在想，下次课间休息的时候我一定要看看操场到底有多大，它是否有斜坡。
我上学的那个时候，盲人孩子要么等着别人带路要么靠自己去探索。我的方法是靠听弹舌反射回来的声音判断我周围的物体。靠这种方法我可以对自己周围的环境有一个三维的概念。
我不记得自己是在什么时候、如何学会使用这种声波定位法的，那时我还很小。我倒是记得在我两岁半的时候，有一次翻过邻居家的篱笆后就是用这个方法来探测自己周围有什么东西的。
从小我就能够独立做很多事情，当然，如果别人乐意帮助我的话我就更开心了。在洛杉矶住的时候我可以骑自行车穿过整个小区；可以跟朋友们玩捉人的游戏；可以爬树，也可以徒步到我想去的任何地方。
为此我要感谢我的父母。他们为我提供和正常孩子几乎一样多的机会，他们相信我能够自己解决问题。
我当然不是第一个自学声波定位法的人。实际上，人类利用声波定位的历史可能跟人类自身的历史一样悠久。有被动式和主动式两种声波定位法。被动式声波定位法是指利用环境中的声音来对环境进行判断，比如我们自己的声音在不同的环境下听起来就会有所不同。
在学会使用照明以前，人类就是靠声音定位的方法在黑暗中寻找出路，我认为这是人类天生就有的一种能力。
有记载盲人使用声波定位法的历史可以追溯到十八世纪中叶。法国哲学家狄德罗在1749年记述了一个盲人朋友对身边的环境非常敏感，他可以区分一条通畅的路和一条死胡同。在十九世纪，著名的“盲人旅行家”James Holman记录了他通过用手杖叩击地面或听路上的马蹄声来感知周围的环境。
那个时候的人还不知道这个技巧的基本原理。有人认为是面部皮肤在起作用，所以也把这个方法叫做“面部视力”。直到1940年才有一系列的实验证明这种能力依赖于听到的回声。
利用回声我们可以感知物体的三个特征：它们的位置，大小和形状，还有就是它们的性质——是坚固的还是松散的，表面是光滑（可反射声音）的还是粗糙（吸收声音）的。大脑可以利用这些信息对周围环境形成一个印象。
例如，我这样感知一辆停着的轿车：它是一个大的物体，两端低矮中间高。高度和坡度的不同让我可以区分车头和车尾——通常车头更低矮一些，而且到车顶的坡度也不大。
我还可以判断车型。比如，一辆皮卡通常个头比较高，从车底反射回来的声音比较空洞。而一辆SUV个头也挺高，但车底反射的回声感觉比较厚实。
一棵树的下面，也就是树干的部分听起来相对较细也比较结实，越到高处感觉就越宽阔越稀疏。另外比如树的尺寸、枝叶的疏密或者分杈的高度等更细微的特征也是可以确定的。
被动式声波定位法依赖一些偶然产生的声音，例如脚步声。这样形成的画面比较模糊。相反，依靠比如弹舌这样的主动式声波定位法所形成的图像就精确得多。我和我的大学同学把这种方法称为“闪式声纳”，因为我们每次弹舌后得到的印象就好比正常人在黑暗中当闪光灯一闪的时候看到的一幅画面。
闪式声纳
由于声源主动产生的信号比较稳定，因此，哪怕在嘈杂的环境里大脑也可以捕捉这种特殊信号，就好比在人群中很容易辨别一张熟悉的面孔一样。
这种主动信号的特征也可以根据不同的需要而改变，比如我在快速移动的时候弹舌的频率就比较快，而在安静的环境下弹舌的频率就低，这样可以避免接收许多不必要的信息。像建筑物这样大型的物体在几百码外就可以探测到，而如果距离足够近，哪怕信用卡那么小的物体也可以被察觉。
闪式声纳最大的局限在于图形-背景辨别，即将某个物体或图形从它周围一系列物体中区别出来。因为各种元素倾向于混杂在一起，所以像辨别不同的面孔这样的事情是不可能办到的。另外，噪音太大或大风的环境也会干扰回声，这时候就需要把舌头弹得更响更频繁。
我现在把一部分时间花在闪式声纳的教学上。起初我接受的是心理学培训，后来我成为美国第一个完全丧失视力的辨向及移动专家，专门辅导盲人克服障碍。在这个领域工作了几年以后，我感到普通的盲人教育并没有做到充分发挥盲人的潜能。
于是，我开发出自己的一套教学方法来帮助盲人学生更广泛地参与各类活动——包括独自骑自行车，进行球类运动，单独进行野外徒步运动——有时甚至带有竞赛的性质。总之，我希望帮助他们尽量克服社交活动上的困难。
2001年我辞职并创办了一个叫做“面向全球盲人”的非营利性组织，希望全世界的盲人都能够分享我们的方法。我们走进家庭帮助那些失明的人们去做任何他们期望的事情。我们也办培训班来培养这方面的老师。
我们的培训包括很多方面，其中最有名的就是教授闪式声纳法。闪式声纳法可以让盲人感知他们周围的环境，比一根手杖所能起到的作用大得多，因此这个方法很快被其他从事盲人辅导工作的同行所认可。我们也是第一家系统性教授这一方法的机构。
开始的时候，我们通过让学生探测并定位一些类似塑料板或碗这样的大物件来训练他们对回声的敏感性。一旦学生掌握了这个技巧，我们就开始教他们辨别更复杂的回声，并让他们把这些回声跟熟悉的回声进行比较。
例如，当面对一道栅墙的时候学生会问：“它听起来挺结实，对吗？”
然后我可能反问他：“像你家的墙壁那么结实吗？”
“不，没那么结实”她说。
“那么它像院子周围的栅栏那样稀松吗？”
“也不像，比那个要厚实一些。”她答道。
这时我们就会把问题拓展开来：“它让你想起房子附近的什么东西吗？”
“灌木丛？”她问道。
“跟灌木丛有什么区别吗？”
“比灌木丛平整，有点像栅栏。”
最后我们让学生触摸并确认他们所听到的物体。
除了训练，我们还开发了一种叫做“脉冲式发声器”的头部佩戴装置。它可以像蝙蝠那样发出高频率的声响，当然这种声音是在人类的听力范围内的。使用这个装置的效果要比弹舌产生的回声定位效果好三倍。
我们在跟生物学家合作，希望进一步了解动物是如何利用回声定位来感知周围环境的。我们也跟人工智能方面的研究人员合作，研究如何使机器人利用声纳导航。此外我们还跟神经生物学家合作研究脑的成像系统。
我们希望全世界的盲人都能从我们的方法中获益，从而过上更高质量的生活，有机会尝试更多的选择。通过在媒体上介绍那些获得成功的盲人学生，我们正在改变人们对盲人能够做什么的看法。我们希望帮助盲人充分发挥自己的潜能，让他们认识到自己并非离开了手杖或别人的帮助就什么也干不了。
附：
回声定位法初学者指南
§ 闭上眼睛，请别人在你的脸前方举一个小碗或开口的盒子。开始说话并倾听，感觉自己回声有多空洞（这个时候你靠弹舌可能还难以辨别，除非经过了大量训练），并跟前方没有盒子的情况下进行对比。
§ 下一步，换一个大些的盒子或罐子，听自己的回声并感觉它们有多深沉。
§ 换成枕头或坐垫进行练习，注意感觉回声的软硬程度。
§ 试着走进一间屋子，当你在角落时候倾听声音是否显得很空，再把脸转向一边听声音有何变化。
人工回声定位
人类的回声定位受到听力范围的限制：我们能听到多少细节取决于声音的波长。用超声波揭示细节的精细程度要比普通声波强十倍，这也是为什么许多研究组年复一年致力于开发像“超声手杖”、“K－声纳”这样一些利用超声波系统导盲的装置。
虽然超声波装置可以探测到5米以外只有邮票大小的物体,但它也有很大的局限性，它却察觉不了十米开外的一面谷仓墙壁。另外，如何把超声影像转化为使用者可以理解的触觉或听觉信号也是一个问题。
还有，设计这些装置的工程师可能并不真正了解盲人的需要。比如说，盲人要求能够轻松灵活地使用手杖，你就不能在上面装个沉甸甸的劳什子。基于这些原因，人工回声定位装置一直都很难流行起来。
———————————————————————–
校对（桔子）按：本来有点怀疑这个内容，又怕是什么双关语没稿明白……查了wiki（human echolocation）才知道货真价实。里边也提到了19世纪盲人利用回声定位的事情，还有那位军人旅行家詹姆斯霍尔曼更详细的信息；另外描述了一个比较有趣的现象：有些盲人走过一排树的时候会感到“一种压力”，据推测这实际上是他们敏感地听到了自己脚步声所产生的回声，只是他们自己不知道罢了……
——用声波“看”到的世界会是什么样？Daniel Kish自幼失明，他将告诉我们一切
原文，翻译：tantuyu 他的其它译文——看这里、看这里、看这里……
那时我六岁，是我上学的第一天。下课铃响了，除了我，同学们都欢快地跑出教室。我是个盲人，看不见周围的世界，至少用眼睛看不到。但我一边弹舌，一边侧耳倾听从左边墙壁反射的回声。我伸出手摸索着向前走，避免撞到东倒西歪的椅子上。我听到同伴们的欢笑和叫嚷，同时我也通过弹舌辨别前方所出现的走道的墙面。这是我生平第一次穿过走廊来到操场。
走了几步，我停下来听一听。我脚下的人行道平行于身后的建筑，我就站在人行道的一个豁口上面。我把舌头弹得很响，把头左右转来转去。一闪而过的话音、拍球的声音、匆匆的脚步声，这些都被我一一记录在脑海里，一条道路的样子出现在我面前。我周围是什么？我怎样到那里？我怎么回来？
我快速地弹着舌头并检测它们的回声，小心地向前移动。到处是飞奔的孩子，我不断捕捉这些稍纵即逝的声音并在脑海中形成一系列景象。我尽量朝空旷的地方走，避开成群结队的人和弹来弹去的皮球。我并不害怕——这一点令我自己也很吃惊。我扭过头弹了弹舌头，听到旁边建筑反射回来的回声。只要我还能听得见这些回声，我就可以找到回来的路。
我感到脚下的路渐渐向下倾斜。我继续向前走，前方的声音听起来感觉有些柔和，这说明前面有一大片草地。终于，我站在了草地上。我加快脚步，不再害怕会被奔跑的人撞到或者被飞来的皮球砸到。突然我感到前面有东西，于是我停下脚步。“嗨”——起先我试探着打了个招呼，以为那有一个人静静地站在那里。我弹了弹舌头，从回声判断，前面的东西很细，不可能是一个人。
在伸出手摸到它之前我意识到那可能是一根杆子。我又朝周围弹了弹舌头，发现周围还有一样东西。我离开那根杆子朝它走去，然后发现那还是一根杆子，而且我又接二连三找到了一共九根同样的杆子，它们排成一条线。我后来才知道这些杆子是一条滑雪道上的标杆，我当然不会想要去滑雪，但我学会了靠弹舌的回声来定位一排排的树木，把它们当作标杆来练习自己的自行车技术。
这时传来一阵嗡嗡声。我弹着舌头左右搜寻，但我却听不到那座建筑的回声。于是我拍了拍手，我听到了回声，同时也听到了从那个方向传来的孩子们奔跑的声音。后来我知道了操场的位置，我也可以跑了。我边跑边弹舌拍手，我可以听到远处墙壁反射的回声越来越近越来越响亮。
孩子们在墙跟前排着队，但我不知道自己的队伍在哪里。我只好问别人，人家给我指出了正确的方向。我弹着舌排到自己的队伍后面。当我们走进教室的时候，我靠弹舌来避免碰撞到其他人。当确定我离面前的墙壁距离合适的时候，我转向左边并找到自己那张摆着盲文写字板的桌子。坐下来后我还在想，下次课间休息的时候我一定要看看操场到底有多大，它是否有斜坡。
我上学的那个时候，盲人孩子要么等着别人带路要么靠自己去探索。我的方法是靠听弹舌反射回来的声音判断我周围的物体。靠这种方法我可以对自己周围的环境有一个三维的概念。
我不记得自己是在什么时候、如何学会使用这种声波定位法的，那时我还很小。我倒是记得在我两岁半的时候，有一次翻过邻居家的篱笆后就是用这个方法来探测自己周围有什么东西的。
从小我就能够独立做很多事情，当然，如果别人乐意帮助我的话我就更开心了。在洛杉矶住的时候我可以骑自行车穿过整个小区；可以跟朋友们玩捉人的游戏；可以爬树，也可以徒步到我想去的任何地方。
为此我要感谢我的父母。他们为我提供和正常孩子几乎一样多的机会，他们相信我能够自己解决问题。
我当然不是第一个自学声波定位法的人。实际上，人类利用声波定位的历史可能跟人类自身的历史一样悠久。有被动式和主动式两种声波定位法。被动式声波定位法是指利用环境中的声音来对环境进行判断，比如我们自己的声音在不同的环境下听起来就会有所不同。
在学会使用照明以前，人类就是靠声音定位的方法在黑暗中寻找出路，我认为这是人类天生就有的一种能力。
有记载盲人使用声波定位法的历史可以追溯到十八世纪中叶。法国哲学家狄德罗在1749年记述了一个盲人朋友对身边的环境非常敏感，他可以区分一条通畅的路和一条死胡同。在十九世纪，著名的“盲人旅行家”James Holman记录了他通过用手杖叩击地面或听路上的马蹄声来感知周围的环境。
那个时候的人还不知道这个技巧的基本原理。有人认为是面部皮肤在起作用，所以也把这个方法叫做“面部视力”。直到1940年才有一系列的实验证明这种能力依赖于听到的回声。
利用回声我们可以感知物体的三个特征：它们的位置，大小和形状，还有就是它们的性质——是坚固的还是松散的，表面是光滑（可反射声音）的还是粗糙（吸收声音）的。大脑可以利用这些信息对周围环境形成一个印象。
例如，我这样感知一辆停着的轿车：它是一个大的物体，两端低矮中间高。高度和坡度的不同让我可以区分车头和车尾——通常车头更低矮一些，而且到车顶的坡度也不大。
我还可以判断车型。比如，一辆皮卡通常个头比较高，从车底反射回来的声音比较空洞。而一辆SUV个头也挺高，但车底反射的回声感觉比较厚实。
一棵树的下面，也就是树干的部分听起来相对较细也比较结实，越到高处感觉就越宽阔越稀疏。另外比如树的尺寸、枝叶的疏密或者分杈的高度等更细微的特征也是可以确定的。
被动式声波定位法依赖一些偶然产生的声音，例如脚步声。这样形成的画面比较模糊。相反，依靠比如弹舌这样的主动式声波定位法所形成的图像就精确得多。我和我的大学同学把这种方法称为“闪式声纳”，因为我们每次弹舌后得到的印象就好比正常人在黑暗中当闪光灯一闪的时候看到的一幅画面。
闪式声纳
由于声源主动产生的信号比较稳定，因此，哪怕在嘈杂的环境里大脑也可以捕捉这种特殊信号，就好比在人群中很容易辨别一张熟悉的面孔一样。
这种主动信号的特征也可以根据不同的需要而改变，比如我在快速移动的时候弹舌的频率就比较快，而在安静的环境下弹舌的频率就低，这样可以避免接收许多不必要的信息。像建筑物这样大型的物体在几百码外就可以探测到，而如果距离足够近，哪怕信用卡那么小的物体也可以被察觉。
闪式声纳最大的局限在于图形-背景辨别，即将某个物体或图形从它周围一系列物体中区别出来。因为各种元素倾向于混杂在一起，所以像辨别不同的面孔这样的事情是不可能办到的。另外，噪音太大或大风的环境也会干扰回声，这时候就需要把舌头弹得更响更频繁。
我现在把一部分时间花在闪式声纳的教学上。起初我接受的是心理学培训，后来我成为美国第一个完全丧失视力的辨向及移动专家，专门辅导盲人克服障碍。在这个领域工作了几年以后，我感到普通的盲人教育并没有做到充分发挥盲人的潜能。
于是，我开发出自己的一套教学方法来帮助盲人学生更广泛地参与各类活动——包括独自骑自行车，进行球类运动，单独进行野外徒步运动——有时甚至带有竞赛的性质。总之，我希望帮助他们尽量克服社交活动上的困难。
2001年我辞职并创办了一个叫做“面向全球盲人”的非营利性组织，希望全世界的盲人都能够分享我们的方法。我们走进家庭帮助那些失明的人们去做任何他们期望的事情。我们也办培训班来培养这方面的老师。
我们的培训包括很多方面，其中最有名的就是教授闪式声纳法。闪式声纳法可以让盲人感知他们周围的环境，比一根手杖所能起到的作用大得多，因此这个方法很快被其他从事盲人辅导工作的同行所认可。我们也是第一家系统性教授这一方法的机构。
开始的时候，我们通过让学生探测并定位一些类似塑料板或碗这样的大物件来训练他们对回声的敏感性。一旦学生掌握了这个技巧，我们就开始教他们辨别更复杂的回声，并让他们把这些回声跟熟悉的回声进行比较。
例如，当面对一道栅墙的时候学生会问：“它听起来挺结实，对吗？”
然后我可能反问他：“像你家的墙壁那么结实吗？”
“不，没那么结实”她说。
“那么它像院子周围的栅栏那样稀松吗？”
“也不像，比那个要厚实一些。”她答道。
这时我们就会把问题拓展开来：“它让你想起房子附近的什么东西吗？”
“灌木丛？”她问道。
“跟灌木丛有什么区别吗？”
“比灌木丛平整，有点像栅栏。”
最后我们让学生触摸并确认他们所听到的物体。
除了训练，我们还开发了一种叫做“脉冲式发声器”的头部佩戴装置。它可以像蝙蝠那样发出高频率的声响，当然这种声音是在人类的听力范围内的。使用这个装置的效果要比弹舌产生的回声定位效果好三倍。
我们在跟生物学家合作，希望进一步了解动物是如何利用回声定位来感知周围环境的。我们也跟人工智能方面的研究人员合作，研究如何使机器人利用声纳导航。此外我们还跟神经生物学家合作研究脑的成像系统。
我们希望全世界的盲人都能从我们的方法中获益，从而过上更高质量的生活，有机会尝试更多的选择。通过在媒体上介绍那些获得成功的盲人学生，我们正在改变人们对盲人能够做什么的看法。我们希望帮助盲人充分发挥自己的潜能，让他们认识到自己并非离开了手杖或别人的帮助就什么也干不了。
附：
回声定位法初学者指南
§ 闭上眼睛，请别人在你的脸前方举一个小碗或开口的盒子。开始说话并倾听，感觉自己回声有多空洞（这个时候你靠弹舌可能还难以辨别，除非经过了大量训练），并跟前方没有盒子的情况下进行对比。
§ 下一步，换一个大些的盒子或罐子，听自己的回声并感觉它们有多深沉。
§ 换成枕头或坐垫进行练习，注意感觉回声的软硬程度。
§ 试着走进一间屋子，当你在角落时候倾听声音是否显得很空，再把脸转向一边听声音有何变化。
人工回声定位
人类的回声定位受到听力范围的限制：我们能听到多少细节取决于声音的波长。用超声波揭示细节的精细程度要比普通声波强十倍，这也是为什么许多研究组年复一年致力于开发像“超声手杖”、“K－声纳”这样一些利用超声波系统导盲的装置。
虽然超声波装置可以探测到5米以外只有邮票大小的物体,但它也有很大的局限性，它却察觉不了十米开外的一面谷仓墙壁。另外，如何把超声影像转化为使用者可以理解的触觉或听觉信号也是一个问题。
还有，设计这些装置的工程师可能并不真正了解盲人的需要。比如说，盲人要求能够轻松灵活地使用手杖，你就不能在上面装个沉甸甸的劳什子。基于这些原因，人工回声定位装置一直都很难流行起来。
———————————————————————–
校对（桔子）按：本来有点怀疑这个内容，又怕是什么双关语没稿明白……查了wiki（human echolocation）才知道货真价实。里边也提到了19世纪盲人利用回声定位的事情，还有那位军人旅行家詹姆斯霍尔曼更详细的信息；另外描述了一个比较有趣的现象：有些盲人走过一排树的时候会感到“一种压力”，据推测这实际上是他们敏感地听到了自己脚步声所产生的回声，只是他们自己不知道罢了……