Projekt Ven ze tmy má za cíl především pro vývoj nové inteligentní pomůcky pro nevidomé, která by nahradila klasickou bílou hůl. Na vývoji se účastní hned několik vědeckých institucí, mj. elektronická fakulta ČVUT a Fyzikální ústav AV ČR. O projektu, ale i o dalších moderních technologiích pro nevidomé, kde se uplatňuje např. GPS a RFID, hovoříme s jeho technickým ředitelem Přemyslem Donátem; je sám nevidomý, zná výhody i nevýhody současných pomůcek, a vede proto celý vývoj.
Jaké jsou obecně nejnovější pomůcky pro nevidomé, a to nejen pro pohyb v terénu, ale třeba i pro ovládání počítače?
V současné době je nejmodernějším a nejlepším pomocníkem nevidomého braillský řádek a ozvučený mobilní telefon. Braillský řádek je vlastně hmatový výstup – tvarem a velikostí připomíná menší kartón cigaret a připojuje se k PC. Zobrazuje se na něm bodové Braillovo písmo. V dnešní době netbooků a laptotpů s minimálními rozměry monitoru jde o geniální přenosné IT řešení pro nevidomé. Zvukové čtení textu slouží jako dobrý doplněk pro rámcovou orientaci.
Druhým velice přínosným řešením je ozvučený chytrý telefon, který předčítá to, co je vidět na displeji. Společně s GPS modulem, speciálními aplikacemi a připojením na internet pak může sloužit i jako hlasová GPS navigace, přehrávač zvukových knih, pro ovládání bankovních jako účtů, indikátor barev nebo světla, čtečka základních nápisů v terénu apod.
Vaše budoucí pomůcka, „inteligentní“ bílá hůl, by měla fungovat jak?
Měla by zajistit nevidomým bezpečný samostatný pohyb v neznámém prostředí – tím, že jim zprostředkuje informace o lokálních překážkách, a to takovým způsobem, aby se jim dokázali aktivně vyhnout. Hlavně jde o překážky ve výši hlavy, paží a trupu, které klasická bílá hůl nedokáže vykrýt. Informacemi by se měly předávat pomocí hmatového výstupu.
Proč se snažíte vyvinout jinou pomůcku, než takové, které by informovaly pomocí akustických signálů? Jakou to má nevýhodu? Možný rušivý hluk v okolním prostředí? Ale nedalo by se zvolit nějaké řešení v podobě „walkmanu“?
Dosavadní snahy při vývoji lokálních orientačních pomůcek se soustředily téměř výhradně na sdělování informací o prostoru před uživatelem pomocí akustických signálů. Tento způsob je ale značně zatěžující a nevyhovující z několika důvodů. Přestože existují pokusy, jak se největším obtížím vyhnout (tzv. lebeční sluchátka připevněná k lebeční kosti za uchem), jsou akustické signály namáhavé na soustředění, ruší a překrývají přirozené zvuky z okolí, díky kterým se nevidomý také orientuje.
Pokud převedeme informaci o prostoru na zvuk, je třeba dlouhého nácviku pro zpětné dekódování toho, co která sekvence, výška či délka znamená. Samozřejmě se to naučit lze, ale i při zkušeném používání jde o proces namáhavý, nijak přirozený, který velmi dlouho trvá. Pro intuitivní používání je prostě časově náročný. Právě čas přitom hraje ve vnímání překážek zásadní roli. Při chůzi se překážky přede mnou neustále přibližují, a pokud mi rozpoznání překážky – její povahy, tvaru a umístění – trvá déle, než k ní dojdu, tak prostě narazím. Klíčové je vnímání v reálném čase.
Převod viděného na zvuk je prostě slepá ulička. S využitím hmatu nebo pokožky je to dlouhodobě a v podstatě již tradičně u nevidomých veselejší. I u Braillova písma vnímá člověk několik bodů najednou, což je už výhra.
Vývoj naší pomůcky souvisí velice úzce s pochopením toho, jak lidé vnímají. Technologie dnes není takový problém, ale jak, proč a kudy zajistit sdělování – v tom spočívá výjimečná výzva. V tomto oboru existuje jen velmi málo využitelné literatury a základního výzkumu.
Jaké informace se vlastně zobrazují na hmatovém displeji a jakým způsobem?
To, že displej nazýváme hmatovým, asi není úplně přesné, neboť to asociuje spojení s prsty a rukou. My hodláme využít pokožku těla, ve které je rozmístěno mnoho zakončení nervových vláken. Liší se tedy od klasických hmatových displejů, které jsou určeny ke čtení textu a grafiky pomocí prstů. Náš výstup by měl být umístěn na těle uživatele – tedy body jsou výrazně dále od sebe, protože dál od sebe jsou i hmatová zakončení. Je třeba, aby body byly rozptýlenější – tak, aby je člověk od sebe dobře rozlišil. Pokusy se v tomto ohledu již dělají v odvětvích pro potřebu armády, řidičů, pilotů, dispečinků. Jde o různé dečky, helmy, boty, náramky apod., které v určité kritické chvíli vysílají do pokožky varovný signál. Používá se v situacích, kdy je třeba reagovat rychle – téměř reflexivně a nelze spoléhat na klasické cesty zraku (kontrolky, blikátka) nebo sluchu (pípání, varovné zvuky), které jsou u těchto povolání často přetížené. My chceme tuto cestu využít nikoliv pro varovný jednorázový signál, ale pro kontinuální a čitelné zobrazení prostoru před uživatelem.
Pro tyto naše potřeby jsme vyhodnotili zatím jako velice perspektivní slitiny s tvarovou pamětí (shape-memory alloy, SMA), které jsou předmětem zkoumání Fyzikálního ústavu AV ČR. Počítá se „zatkáváním“ těchto slitin do látek a velké naděje se do nich vkládá ohledně budoucího použití v medicíně. U správně nadesignovaných slitin se jejich vlákno při minimálním zahřátí po dobu několika milisekund zkrátí, a to téměř o 10 %. Zkrácením se vyvolává pohyb a tímto pohybem vzniká impulz na kůži, který je dobře vnímatelný.
Stále samozřejmě řešíme nejvýhodnější tvar a umístění takovéto dečky nebo opasků či náramků (paže, zátylek, brýle) a právě to bude hlavní úkol další fáze vývoje.
Jak citlivé jsou použité kamery? Mohou jejich prostřednictvím nevidomí například „číst“, např. čísla autobusů? Rozpoznávají tváře? Tyto kamery budou implantované přímo do hole?
Použité kamerky mají rozlišení, jakým se kdysi honosily počítačové monitory (640 x 480 pixelů). Díky tomu, že ze stereokamer získáváme klasický barevný obraz prostředí a zároveň hloubkovou mapu prostoru tj. každému bodu je přiřazena i jeho vzdálenost od kamery, můžeme s touto informací nakládat mnoha způsoby. Z hloubkových snímků prostoru a jejich sekvencí můžeme vydestilovat informaci pro nevidomého, která se posílá do hmatového displeje. Ten má sloužit k tomu, aby se uživatel vyhnul překážce – tj. aby ji správně přečetl, identifikoval a zařídil se. Výstup, aby byl návodný a dobře vnímatelný pokožkou, musí být „vytažený“ z původní husté sítě pixelů, která je rozsekaná na menší sektory, ale bez ztráty bezpečnosti.
Ostatní komplexní informace lze využít ještě jinak – k dálkové navigaci vidící osobou, která má před sebou datový tok obrazových snímků z kamer, nebo k vyhodnocování obrazu a jeho hloubky chytrým sofwarem. Ten, pokud bude správně navržen a otestován, by měl dokázat přečíst, že se blíží sloup, popelnice nebo třeba pes.
Pak je možné si vyžádat tyto doplňující informace jako například jednoslovné hlášky. S využitím OCR se dá samozřejmě číst, to již dokáže například polský výrobce pomocí fotoaparátu v mobilu.
Co se týče velikosti kamerky, zatím jsme nehledali nejmenší, protože dáváme dohromady funkční vzorek a soustředili jsme se na komplexní vlastnosti, jako jsou například napájení, hmotnost, rozlišení, cena a komerční dostupnost. Ty kamery, se kterými zatím pracujeme, jsou velké jako větší krabička od sirek. Miniaturizovat určitě lze, ale zatím jsme šli cestou nejmenšího odporu. Rádi bychom dospěli do fáze, kdy by se kamery implantovaly do brýlí – souvisí to se směrem vnímání překážky, protože člověk se hlavou obrací za překážkou.
Jak konkrétně se na projektu podílejí jednotlivá zapojená vědecká pracoviště?
Nejtěsnější spolupráce zatím fungovala na problému detekce překážek, což je fáze vývoje, na kterou jsme zatím získali peníze. Po vyloučení paprskových technologií (ultrazvuk, laser) jsme se přiklonili k mini-stereo nebo hloubkovým kamerám. Touto fází se zabývá katedra kybernetiky na ČVUT. Bude následovat vývoj hmatového displeje, kde spoléháme na pracoviště Fyzikálního ústavu AV ČR. S testováním a konzultacemi pak spolupracujeme s organizací Tyfloservis, která se dlouhodobě věnuje testování pomůcek pro nevidomé. Chceme tak zajistit skutečnou funkčnost a praktickou použitelnost pomůcky.
Vyvíjejí se dnes v ČR nějaké neuroimplantáty pro nevidomé? Kam se vůbec ubírá toto odvětví, jak jaké jsou trendy, jak jsou podobné „implantáty“ rozšířené ve světě? Nebo je to spíše sci-fi? Jak blízko jsme „vrácení zraku“ a jakých typů poruch zraku se to týká?
V České republice – při vší úctě k odborníkům, kteří se tím zabývají – mám pocit, že jde spíše o sci-fi. První pokusy tohoto typu se dělaly už někdy v 70. letech na pracovišti v Motole. Šlo o pokusy zobrazováním pomocí elektrod do mozku, kterých jsem se také účastnil. Zkoušeli mi pouštět vjem černožlutých vln. Vnímal jsem vlny, které se vlnily nad sebou jako porucha v tehdejší televizi.
Ze světa mám informace jen zprostředkovaně z tisku. Existují snahy o čipy nebo kamery, dokonce o transplantaci zvířecího oka (lidské dárcovství je samozřejmě problematické), u určitých poruch se využívají kmenové buňky, které by správným napěstováním nahradily původní degenerované funkce oka. Ale problém imunity, odmítání cizích těles a supresivních léků je stále obrovský. Navíc zde vyvstává otázka, co je to „vidět“. Jedna věc je mít funkční oko, navíc je ale třeba ještě mozek, který dokáže tyto signály zpracovat. Jednoduché „promítání“ prostě nestačí. Myslet si, že pokud zajistíte člověku funkční oko – ať už jeho vlastní, zvířecí či umělé – bude automaticky vidět, to je iluze.
Jak se v současných pomůckách pro nevidomé uplatňují mobilní telefony (např. technologie pro určování polohy apod.)? Existují mobilní telefony s hmatovým výstupem nebo hlasovým vstupem?
Telefony s hmatovým výstupem neexistují, protože hmatové výstupy jsou drahé, velké a těžké. V současnosti existují ozvučené telefony, které předčítají, co je vidět na displeji. Pomocí tohoto softwaru se tak nevidomý uživatel pohybuje v menu, volí čísla v seznamech a může číst SMS. Aplikací, do které se vkládají velké naděje, hlavně i v souvislosti s evropským projektem Galileo, je hlasová navigace pomocí GPS. Ta by měla pomoci nevidomým s globální orientací v neznámých městech a ulicích. Navigace řidičů již dosáhla svého vrcholu a výrobci navigací se nyní soustředí na využívání produktů pro pěší například turisty. Tím, jak se zjemňují mapy měst pro chodecké používání, zvyšuje se i naděje na využívání těchto mapových podkladů a navigací nevidomými.
Zkrácená verze tohoto článku právě vychází v časopisu CIO-BusinessWorld 11/2009
