最新历史版本 :下一代科学家 返回词条

有人叫他们Geek，有人叫他们怪人，但是不管怎样，在作者眼里他们就是下一代科学家。

第二学年秋季的某天，马修·费南德和阿卡什·克里希南在阿卡什位于波特兰的家中为学校的科技展览苦想创意。俄勒冈主教学校七年级至11年级的全体学生必须参与土豚科学展的某个项目（土豚是学校的吉祥物），马修和阿卡什两人在过去三年中一直是参赛搭档。一时陷入困境的两人看起了《机械公敌》。

Akash Krishnan and Matthew Fernandez, winners of the 2010 Siemens Competition in Math, Science and Technology.

荧屏上的一幕是饰演憎恶机器人的警察的威尔·史密拜访不可思议的天才科学家布丽姬·穆娜，之后他们开始争执。布丽姬一发火，她的私人机器人立即走进房间问道：“一切都好吗小姐？我发现你声音中的压力值在升高。”在一部未来机器人肆意作乱的电影中，关于电脑识别人类嗓音情感传达的对话可说是微不足道，却给这对已近绝望的研究搭档带来灵感闪现的时刻。据马修说，他们当时的反应是：“噢，真是太酷了。这里面有什么科学原理吧。”

的确如此——而且相当艰深。在情感识别课题上，他们遇到了一个棘手的问题。电脑精于将音频信号解析为具体单词并识别出意思。但口头语言包含的不仅是语义。“我说‘高兴’和你说‘高兴’听起来差不多，电脑也将其等同起来。”马修解释道。但以音质表现高兴或生气的音频信号包含何种原理超出了电脑理解范围。他们迅即投入到这个问题的解答中。马修熬夜研读学术论文而忘了其他家庭作业。阿卡什则数夜读书编程到凌晨三点。他们长时间泡在对方的家中或在Skype上通话。

他们提交给校展的是研究论文是30页的代码和60页的解释。马修说：“情感是人天生的元信息，因此才真正有挑战性。很多人的计算程序以语言识别系统为基础，因为语言是预先确立的。但是情感识别是完全不同的任务，所设立的目标也不同。在语言识别中，次序很重要，一旦语音出现乱序，单词就会被搞混。在情感识别中，次序显然没有音重大小和音调高低重要。判断该注意音频信号中的哪些信息以及处理这些信息需要想象力，艰涩的微分，经历多次尝试和失败。阿卡什谈到他们建立的算法：“我们尝试用新的算法，而不去重复别人尝试过的方法。”在将57种不同特点的音频信号和预先由倾听者（人）确定为“高兴”或“生气”的声音作比照后，通过建立的程式就能判断说话者的情感。尽管程式还不能识别自信，讥讽等情感，但已能实时判断恐惧，生气，欢乐和悲伤等情感表达（虽然尚不完善，但在这一领域中已属前端）而且这一程序在处理信息时耗电不多，所以有望在便携装置上应用。

他们凭研究项目赢了去年校展团队赛，并代表俄勒冈主教高中参加了在圣荷西举办的英特尔国际科学工程展，获得了物理学团队奖。到了秋天，已是高三的他们参加了美国最具代表性的两大科学竞赛之一，西门子竞赛，并进入在华盛顿举行的全国级决赛，赢得团队大奖。除了10万美元奖学金，还有两块厚厚的玻璃牌匾。一块挂在马修家壁炉上方，另一块放在阿卡什家饭厅。上月我见他们时，他们刚从收市的纽约证券交易所归来。阿卡什说，“有人给了我们名片，说我们要是准备创业，就给他们打个电话。”

17岁的马修很健谈，说话滔滔不绝，也很爱笑。16岁的阿卡什相对比较安静，或许是更紧张——他说自己很“被动”；更贴切的词也许是“害羞”。两个人都是六英尺高，既有音乐才能也擅长运动，尽管并不是在高中比赛中大出风头的项目（马修是越野队队长，阿卡什是网球手和空手道黑带），“和我们分别接触的人都会说我们是完全不同的个性。”马修说。但是他们都有寻找感兴趣难题和解决难题的天赋。

从主教学校一年级起他们就成为了朋友。三年级时，他们参加了限时选择题测验，才初次得知两人对科学有共同的爱好：他们的数学成绩都很出色——这一点无疑——但他们俩和同龄人的区别在于，“对科学的在意程度。”马修回忆说。七年级时他们写了个帮同学测试词汇量的程序。八年级时，他们开始做桥梁设计课题，并手工制作了41个轻木模型，在那年校展上获得佳绩。九年级时他们再次对桥梁发起进攻，这个项目却不幸搁浅。这次失败反而成为一件幸事。“我们从这个项目中学会了团队协作。”马修说。

他们表达友谊最直接的方式就是共同解决问题。在他们合作改进机器处理情感信息的能力时，马修也正努力经受感情的考验。他的双亲没有出席华盛顿的西门子竞赛，而由妹妹玛丽代为出席。马修的父亲已和脑癌抗争了两年，此时正接受输死一搏的化疗。对于马修能否继续进行比赛，周围议论纷纷。最后，阿卡什在最困难的时刻帮他分担了额外的工作，他做到了。马修说到自己的搭档：“即使我的生活陷入混乱时，他仍是生活的重心。当然，他也给了我安慰——他知道我现在精神上无力承担带头的工作，于是他担负了这项了不起的任务。”12月6日，小组获得西门子奖。次年1月2日，父亲路易斯·费南德逝世。

马修充满爱意地说起自己的父亲和他们的周末计划，尽管妈妈琳达·布雷克里是机械工程师，当软件工程师的父亲仍自己设计他们家的网络电子设备，现在由他来解开这项父亲的工作原理。餐桌上的讨论常是由马修的作业引起，之后话题总是漫无边际地发展。从微波炉的物理学原理一直谈到糖果消费经济学，马修的父亲很享受担当释疑者的角色。琳达描述他们家“每晚都像学术怪人的乐园。”

尽管父母从事这个行业，两人却不想让马修和他妹妹过早涉足电脑。他们最爱的是棋类游戏和猜谜，电视被束之高阁，搁在乒乓球桌之后，只有职棒大赛这样的特殊时刻才得以露面。从马修房间的摆设杂陈中我们可窥见他兴趣的广泛——国际象棋的奖品和足球并列，既有帽子收藏又有多年前搭建的K’Nex拼装模型——但是科学仍是他的主要兴趣。马修的床上方挂着老年爱因斯坦双膝盖着毛毯的黑白照；旁边一张彩照则是六岁的马修从同一张毛毯下偷偷向外张望的情景。（显然马修的祖父和爱因斯坦的某个同事家里有来往）

阿卡什也成长于一个“书呆子家庭”。他的父亲克里希南·帕拉尼思瓦米是电子工程师，在微软致力于保密项目的工作，现在已拥有六个专利，另一个还在申请审批中。母亲安妮塔·克里希南是新思的软件工程师。父母自印度南部移民到美国上研究生院。全家每隔几年都会回泰米尔纳德邦探亲。在家里他们一般使用泰卢固语。阿卡什的卧室陈设几乎没有同龄男孩的杂乱：卧室墙壁空空如也，书桌也很整洁。实际上，他的作业都在楼下的房间完成，那个房间有他自己用部件组装的电脑。在我造访期间，他取下透明的侧板给我展示发出蓝光的机器内部：项目所需的音频数据数目惊人，需六个驱动负责处理，加上一个水冷系统协助风扇降低处理过程产生的热度。

阿卡什简略提及了他以前设计成功的程序——“虚拟教室”是他利用学校期末由于风雪停课一周的时间开发出来的（“和学校上课方式一样，不过是通过互联网上课”），一个接龙程序，还有一个数独解算程序（“它使用了蛮力计算法”）。阿卡什利用家里的狗维多的叫声作为背景音，向我演示了去年设计的实时情感识别装置如何工作。我对着麦克风说了一句话，一秒之后，监测仪用一连串柱形图显示声音包含高兴，悲伤，愤怒的量化图示。显然我生气了，或者是那台设备认为我在生气。

阿卡什和马修也许只是爱好科学的书呆子少年，把玩梅尔倒频谱参数直至深夜令他们得到很大满足感，但事实不只如此。他们的项目可能实现多种应用。这样的可能性如此之大，因此亚利桑那州一群法律专业学生正帮他们申请专利。在两人谈到未来时，他们说将研制具有情感识别功能并可广泛用于一系列设备的芯片——比如手机，或者某一天应用到宇宙飞船的太空舱生命监测系统上（当然是善意的监测）。去年夏天，他们成为实习生，和俄勒冈卫生科学大学研究人员让·凡·撒腾一起工作。帮助自闭症儿童领悟到语言中的情感提示这一研究前景激发了他们的工作愿望。（现在他们正在制造一种腕表，能实时处理语言信号并即时以表情符号反馈给佩戴者）周二和周四的下午他们会到一个叫空投场的三层高的开阔地，那里原本是用于重力实验的场所。作为俄勒冈主教学校发明小组的成员，他们在那里协助设计一种以脚踏驱动装置，在地下水位低至130英尺以下的尼格尔地区，这种装置能将水桶放到足够低的地方取水。“这项工程的庞大是我努力的动力。”马修说，“我希望参与到更多这种大型项目中，希望在大学甚至毕业后能和阿卡什一起合作。也许我们会辍学，谁知道呢!”

注：作者Jesse Lichtenstein (10.7.12.gh@gmail.com) 为纽约客，Slate杂志，经济学人和n+1撰稿；他曾在6月撰写电子外交一文。 编辑: Sheila Glaser (s.glaser-MagGroup@nytimes.com).