我第一次目睹残疾的挑战是在 2016 年开始上大学时。我的宿舍伙伴来自亚洲和非洲各地，追求不同的职业道路和爱好，每个人都有自己的文化认同和生活经历。
当时，我宿舍的整个侧翼都专门为盲人学生和视力有限的同龄人服务。在小巷里、去餐厅或去大学的路上遇到他们——并手拉着手引导他们到达目的地——很快就成了日常生活。
简短的对话总是令人着迷，他们对整卷乌尔都语诗歌的记忆一直让我感到惊讶。在考试季节，我经常自愿当作家，而我的朋友们则讲述答案。
这对我来说是一次启发性的经历，但有两个方面很突出。首先是智能手机在他们的生活中永久存在。其次，尽管被视为国立大学，但完全缺乏残疾人援助，特别是对于整个校园的盲人居民或客人。
这些缺点包括无规划的基础设施和缺乏支持性技术堆栈。建筑师赛义夫·汗 (Saif Khan) 告诉我，目前还没有任何标准指令可以使建筑物可供盲人使用。 “我们所做的最好的事情就是为行动不便的人建造坡道，”在印度国家首都拥有 Pause Design Studio 的 Khan 告诉 Digital Trends。
由于多种原因，形势严峻。广泛与盲人合作的阿里夫·瓦卡尔博士告诉我，即使在医学界，重点也更多地放在治疗方面，而不是解决现有的问题。
“我们并不指望技术创新方面。这意味着现实世界的问题仍然存在，而没有通用的解决方案。导航辅助就是其中之一，”瓦卡尔说。
帮助盲人的新方法
加州大学圣克鲁斯分校的一个团队希望使用智能手机应用程序帮助盲人在建筑物中导航。值得注意的是，这些应用程序不需要任何预先存在的技术设置，只需要手机的内部传感器。甚至相机模块也不在此等式的一部分。
加州大学圣克鲁斯分校计算机科学与工程教授 Roberto Manduchi 率先开发了这些应用程序，以帮助盲人用户使用音频提示在建筑物内移动。最方便、最安全的部分是用户在使用手机时无需握住手机。
将这两个名为 Wayfinding 和 Backtracking 的应用程序视为室内导航的 GPS 等价物。然而，与其他需要在建筑物中预装传感器或不可靠的 GPS 的尝试不同，这些应用程序只需要安装在手机内的传感器即可提供指导。
具体来说，该团队使用惯性传感器（加速度计、陀螺仪和磁力计）的读数来测量导航进度。虽然主要依靠智能手机扬声器提供声音提示，但这些应用程序也可以与智能手表配对。
每次转弯前五米，应用程序都会向用户指示即将发生的方向变化。寻路应用程序有助于进入和导航，而回溯应用程序则使用初始旅程的蓝图，并简单地将其反转以提供必要的指导。
在不久的将来，该团队希望将计算机视觉技术集成到应用程序中。当用户发现自己处于困境时，这将允许用户点击周围环境的图片，并让人工智能描述他们周围的世界。
这一愿景类似于现代人工智能聊天机器人现在处理图像的方式，允许用户简单地指向相机并让人工智能理解它。
这一切是如何运作的
作为测试的一部分，加州大学圣克鲁斯分校的团队邀请了 7 名盲人参与者，他们使用寻路应用程序穿过路线，总共有 13 个转弯。接下来，他们使用回溯应用程序在回程中追溯了原来的路径。
这些应用程序不依赖于任何外部基础设施，也不要求用户将手机保持在特定位置以从周围环境捕获数据。即使手机安全地放在口袋里，这些应用程序也能正常工作。
从便利的角度来看，这是一次至关重要的胜利。这篇发表在《ACM Transactions on AccessibleComputing 》杂志上的研究论文称：“盲人旅行者通常使用长手杖或导狗器，因此一只手已经忙于操纵手杖或牵着狗。”
对于寻路应用程序，团队测试了两种不同的算法：Azimuth/Steps 和 RoNIN。第一个借鉴了步数跟踪的概念，在每个记录的步数处创建一个二维步数向量，并从手机的内置罗盘中提取方向信息。
为了估计用户的位置，应用了“航位推算”系统。 “这类似于旧的导航技术，使用罗盘作为航向，使用木片记录仪（一根带有许多规则放置的结的绳子）计算速度来计算船舶的路径，”Manduchi 解释道。 “您可以根据测量的航向和速度在地图上画一条线来重建船舶的路径。”
算法错误——或者说“漂移”——是不可避免的。为了解决这个问题，该团队使用了一种称为粒子过滤的技术，该技术主要用于空间跟踪。在这种情况下，使用粒子过滤来添加某些校正约束以避免这种漂移。
“我们无法跨越墙壁（除非我们是超人）。添加这些先前的约束（根据底层平面图绘制）可以显着减少漂移的影响，”Manduchi 告诉 Digital Trends。
RoNIN算法主要用于故障保护和比较分析，在测试过程中只需要一次。为了估计最短路线，这些应用程序依赖于苹果的 GameplayKit 系统，该系统主要用于构建游戏。值得注意的是，苹果已经为开发人员提供了室内地图框架。
该团队还在 Apple Watch 上使用了基于智能手表的控件，使用了多种控件，包括基于触摸的滑动、数字表冠移动和 VoiceOver。这些应用程序会提醒用户下一个转弯、错误的运动模式、附近的地标以及何时进入新的路段。
该团队对驱动该应用程序的基于惯性的定位技术表示信心，主要是因为它易于访问，并且不需要任何外部基础设施来提供指导服务。然而，Manduchi 告诉我，寻路和回溯“只是实验性应用程序，距离发行版本还很远”。
值得注意的是，该团队正在考虑通过 UCSC 开源软件研究中心平台的开源路线。然而，曼杜奇说，公开发布可能需要一些时间才能解决“几个实际问题”。不幸的是，其中一个问题本质上是根本性的。
最大的警告
便利是这两个应用程序背后反复出现的主题，而且似乎没有严格的硬件限制。我询问这些应用程序在测试过程中是否需要一定水平的芯片火力，或者最终的应用程序是否有性能基准。
Manduchi 告诉我，原生硬件并没有这样的性能预期，因为该团队在八年前推出的 iPhone X 上测试了这两个应用程序。可以肯定的是，当这两个应用程序公开发布时，大多数 iPhone 用户将能够轻松运行它们。
现在，寻路应用程序由平面图的可用性驱动。如果应用程序没有将平面图保存在其目录中，则该应用程序将毫无用处。更具体地说，建筑平面图需要以矢量化格式提供。
曼杜奇的团队已经解决了这一关键障碍的一方面。 “我们创建了一个网络应用程序，可以促进任何现有格式的平面图矢量化，以便我们的应用程序可以使用它，”Manduchi 告诉 Digital Trends。他说他们希望在不久的将来公开发布该网络应用程序。
真正的障碍是这些建筑地图的可用性，无论是矢量化的还是其他形式。 “我们的经验是，公共建筑平面图的可用性参差不齐，可用的平面图可以有多种格式，”曼杜奇告诉我。
这个问题只有通过自愿参与或国家决定干预才能解决。 “作为一名建筑师，我向客户提供 PDF 格式的平面图或数字草图，因为这是他们需要看到的。实际上，IMDF 文件中的大量矢量地图对他们来说没有用，”Khan 告诉我。
他强调，这里不涉及强硬的商业秘密，但大多数建筑公司或实体不会共享 3D 矢量地图。 “把它想象成一种知识产权，它是我所做工作的基础，”汗告诉我。
这些矢量地图通常是在 Revit 或 AutoCAD 等要求较高的应用程序中创建的，并且只能使用这些应用程序进行查看或操作。因此，无论哪种方式共享它们都没有什么意义，因为客户只需要一张可以打开和理解的楼层地图，就像简单的 PDF 或数字表格上的绘图一样。
即使某栋建筑的当前所有者同意为寻路等应用程序提供地图副本，他们也必须首先找到其背后的建筑师或规划公司。他们可能会或可能不会出于物流、合同或任何其他受法律保护的原因进行共享。
然而，对于政府实体运营的建筑物来说，情况变得更加棘手。这些可以是从最近的公立医院到当地地铁火车站的任何地方。申请许可证并获得批准访问矢量化地图可能是一个漫长而乏味的过程。
例如，在印度，大学校园、公共基础设施和政府办公室都是在英国殖民时代建造的。查找地图甚至建筑平面图就像大海捞针一样。
唯一的前进道路是对它们进行专业的数字化重新映射，这将是另一项艰巨的任务。目前，开源似乎是唯一有意义的道路，因为这至少可以确保寻路和回溯应用程序能够以任何有意义的能力提供导航帮助。
“没有为盲人提供建筑设施。没有可执行的指导方针，”汗告诉我。 “这些应用程序至少提供了一个可行的路线修复来克服这些错误。”