2011年2月5日

人類的回聲定位

幾個禮拜前,查蝙蝠的回聲定位,查到了這則2007 年的舊聞

美國15歲盲童用回聲感知世界 能打籃球玩滑板

  盲人也能“看”世界,不過他們用的不是眼睛,而是舌頭,據美國《人物》雜志報道,有一位15歲的盲童,他的嘴裏能不停地發出“滴答”聲,利用聲波來與周圍的物體和人進行交流。據“美國盲人基金會”統計,具有回聲定位能力的盲人全世界也沒有幾個。科學家也正試圖揭開盲人回聲定位之謎。

  15歲盲童行動自如,能打籃球、玩滑板。

    美國加利福尼亞州薩克拉曼多的本‧安德伍德15歲了,不幸的是,他是個盲童。安德伍德兩歲時失去了視力,當時他被診斷出雙眼患了視網膜癌,化學療法失敗了,所以他的媽媽就只剩下了一個選擇,那就是為了兒子的生命,不得不把兩個眼球都摘除。

    現在的安德伍德是個活潑好動的孩子,像所有少年一樣,他喜歡滑板、投籃、打電子遊戲、在學校組織的晚會上跟女同學跳舞。但當你知道他是個盲人時一定大吃一驚:他如何做好正常孩子可能都做不好的遊戲呢?

    有一次,一個不懂事的五年級孩子認為打一個盲童並跑開是一件有趣的事,所以他就打了本‧安德伍德的臉上一下,安德伍德當然不幹了,就開始追那個孩子,他說:“那個孩子認為我找不到他,可是他無論跑到哪裏,我都能跟蹤到他,直到把他抓住,狠狠地揍了他一頓。他根本沒有想到我會追上他,我雖然看不到,但我能聽得到,我能聽見墻、停泊的汽車以及障礙物等,玩追逐遊戲是我的拿手好戲。”

    認識本‧安德伍德的人都說,根本看不出他是個盲童,他自己也不認為自己是個盲童,他玩滑板比正常孩子玩得更溜,與小夥伴們一起玩兒童足球遊戲也不落下風。他在街上滑板滑得飛快,在街角能夠急速轉彎。是的,他的這種能力非常特別,在他的生活中,任何一件物品都能跟他說話,用一種其他人都無法聽得到也無法理解的方式交流。

  盲人用舌頭發出聲音,與周圍物體和人交流。

    是的,安德伍德像正常孩子一樣行動自如,事實上,他是像蝙蝠一樣行動自如。如果你靠近安德伍德聽一聽的話,你就能聽到他們會發出一種奇怪的聲音,他們就是用聲來感知周圍環境的。他用“回聲定位法”作為感知世界的主要方式。

    安德伍德的眼睛一點光亮也看不見,但他的大腦非常靈敏,足以讓他對周圍的環境了如指掌。他就像一只蝙蝠一樣,嘴裏不停地發出“滴答”聲,他就是用聲波來與周圍的物體和人進行交流的。

    安德伍德說,當他在街道上行走時,他能夠分辨出哪是路哪是障礙。他甚至能夠打籃球,通過回聲分辨出哪裏是柱子,哪裏是籃球架,所以他投籃很準。

    安德伍德是什麼時候開始發出滴答聲的?又是如何發出這種聲音的?他自己記不得了。他對聲音的敏感度極高,他甚至能很快分辨出電子遊戲中發出的不同聲音,所以他玩電子遊戲也很在行。

    安德伍德先是用舌頭發出一連串的聲音,然後用耳朵聽這些聲音碰到物體後發回的回聲,他發出的聲音就像打響指一樣響亮,根據回聲的不同而判斷前面的物體是什麼:當回聲柔和時,那是金屬;當回聲發悶時,那是木質的物體;當回聲尖利時,那是玻璃。距離怎麼判斷?根據回聲的大小高低來判斷,準確無誤!

    安德伍德的這種技巧就是“回聲定位法”,他跟蝙蝠和海豚一樣具有這種回聲定位能力,許多盲人都有這種聽回聲的能力,但非常有限。作為盲人心理學家、盲人回聲定位能力培訓教師的基什說:“安德伍德的能力非常罕見,他把人的感知能力推到了極限。”

    人類只能用“回聲定位法”對大的物體產生心理影像。

    科學家研究發現,在盲人的大腦裏,視覺皮層並不像人們以前認為的那樣毫無用處,而是非常活躍。當盲人用其他的官能比如觸摸或者傾聽時,大腦裏的視覺皮層就活躍起來,當然並沒有圖像從視覺神經傳到大腦中,而是產生獨特的圖像。

    安德伍德說:“我看不到東西,但我卻能聽到東西,即使那個物體靜靜地立在那裏我也能聽得到,比如我聽到你身後有一面墻,我能聽到那邊有一個收音機,還有一個電風扇。”

    如果說蝙蝠用回聲定位法能夠分辨出像蚊子這麼大小的目標,而海豚能夠用回聲定位法探測到幾百米之外的小目標,那麼像安德伍德和基什這樣的人類他們的能力到底有多強?他們的超能最終有多神?皮特‧舍菲勒對此進行了研究。

    舍菲勒是美國康涅狄格大學的一名專家,他研究動物和人類的聽力和聲音,並對安德伍德和基什的滴答聲進行了分析。他說:“人類發出這種聲音遠遠比不上動物。我聽了安德伍德發出的滴答聲,每半秒鐘發出一次,而海豚每秒鐘發出900聲,蝙蝠更快。”這就是說,發出的聲波越快,能力越強。

    舍菲勒得出結論說,人類發出的聲納信號比動物發出的這種信號要慢得多,頻率也低得多,所以,人類只能用回聲定位法對大的物體產生心理影像,而蝙蝠和海豚則可以捕捉到非常小的目標。

    不過,有科學家對進一步的研究充滿信心,他們假設,如果人類發出的聲波進一步更快的話,是不是能夠大大提高回聲定位能力?能不能通過訓練提高聲納速度和頻率?這都值得好好研究。

    據統計,具有回聲定位能力的盲人非常少。

    如今,基什建立了一個組織“盲人的世界通道”,這個組織專門教授盲人如何利用回聲定位法來提高生活質量。事實上,基什作為一個盲人從來不向命運屈服,他帶領一些盲人到野外遠足,騎自行車在山地裏旅行,他用回聲定位法向同伴描述周圍的獨特風景。

    但據“美國盲人基金會”統計,具有回聲定位能力的盲人全世界也沒有幾個,本‧安德伍德和基什是其中的兩位,所以基什希望以自己的經驗幫助其他盲人掌握這種方法和能力,目前,有數十名盲人參加了基什的培訓班。(張貴余)




本來想繼續查下去,看看這則消息的人事物,不過沒有英文的關鍵字,實在不好下手。

沒想到昨天就在美慧老師的部落格裡,看到這則文章:利用耳朵看世界的人
我用這篇文章裡的關鍵字-Ben Underwood,順便查到了這位盲童的網站
http://www.benunderwood.com/index.html

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如果你用Ben Underwood去youtube去查,你還可以找到更多有關他的影片。

我知道這件事之後,我心中浮起很多疑問,到底這是怎麼做到的?
(當然這個時候,我也在同時練習彈舌頭)

第1個是那個國中理化問題。
在常溫20℃下,障礙物與發聲者至少要相距多遠,才能清楚聽到回音呢?
這個問題是這麼解的
20℃下 時,空氣中傳聲速度為343m/s,因原音與回音相差至少0.1秒才可以清楚辨別,因此二者的路程差至少需34.3公尺,故障礙物與發聲者至少要相距 17.15 公尺

可 是你如果看影片,會發現Ben Underwood用回聲測的距離可是只有一兩米而已,一般人也許只能辨別100毫秒差異的聲音,可是他是不是能夠辨別數毫秒之間的差距呢?其實我還在想 另外一個問題,大家說「原音與回音相差至少0.1秒才可以清楚辨別」。我很想試著用聲音編輯軟體來測試這個說法,不過目前還沒找到方法

我對回聲定位很好奇,我本來以為我們大概只能用倒車雷達學蝙蝠一樣用超音波回聲定位。不過就在我練習彈舌的時候,好奇的我,拿起超音波偵測器測起自己彈舌的聲音,卻赫然發現,原來彈舌也能發出超音波啊,這倒是很意外啊,之前我以為只能用彈手指發出超音波呢!原來彈舌頭也可以啊。(以後我盲了,是不是也可能有用呢?)

後記:在wikipedia上還列出了一些可以用回聲定位的人們

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