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對擁有視力的人類說，回聲定位技能或許不是最重要的。但對盲人來說，獲得這種能力，可能意味著擁有出門的勇氣。

撰文 | 栗子

審校 | 二七

自然界的許多動物，都有回聲定位的技能。

其中，最有名的可能是蝙蝠。在大約 900 個蝙蝠物種里，超過一半都會使用回聲定位。它們中的不少物種通過收縮喉部發出聲波，也有一些依靠咋舌聲，還有少數利用鼻腔發聲：當這些聲波遇上周遭的物體再彈回蝙蝠的兩只耳朵里，蝙蝠便可從回聲中推測物體的位置，并識別物體。

在黑暗的環境下，回聲定位能夠幫助蝙蝠鎖定獵物、躲避障礙、尋找棲息地，是生存所需的必備技能。用這種方法探測到的物體，甚至可以細如發絲。

而在這項令人羨慕的技能背后，蝙蝠擁有特化的內耳結構，它們聽到的聲波頻率，比人類能感知的范圍（20-20000 Hz）要寬廣得多。另外一些能夠回聲定位的動物如海豚和齒鯨，內耳當中也有和蝙蝠相似的特化耳蝸，為動物帶來敏銳的聽覺。

相比之下，人類的耳朵或許沒有同樣優異的性能，但這不代表我們就不能利用回聲定位來探知周圍的情況。研究表明，不論是盲人還是普通人，都可以通過短期訓練，掌握回聲定位的技巧。

用耳朵 " 看 " 到這個世界

來自美國加州的丹尼爾 · 基什（Daniel Kish）出生在 1966 年，剛滿 1 歲的時候，他就因為患有一種罕見的兒童眼癌——視網膜母細胞瘤，而被摘除了兩只眼球。

丹尼爾幾乎從來沒有看過這個世界的樣子。但走在路上的時候，他依然能判斷出前面有一輛車；當站在一棵姿態奇異的樹旁邊，他不光能感覺到那是樹，還知道樹長歪了——只在低處蜿蜒，長不高，跟普通的樹形狀很不一樣。

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他可以在城市里自如地行走，也能騎著自行車往來穿梭。假如只看丹尼爾騎車的畫面，大家多半會以為這就是一個視力正常的普通人。但打開視頻的聲音之后，我們就會聽見許多咔噠聲，進一步仔細觀察的話，還會發現聲音是騎車人嘴里發出的。

每秒兩到三下，這些短促而清脆的咔噠聲，是丹尼爾彈舌時發出的，也是他在回聲定位中用到的工具。從很小的時候他就感覺到，每當自己發出聲響，周遭的世界都會給個回應。而且，不同的物體有不同的回應，比如樹、車、門廊 …… 每種物體在他腦海里都對應著各自的 " 形象 "，只是這形象不是由圖像表示，而是由回聲來體現。

從回聲當中，丹尼爾雖然聽不出物體在視覺上的細節，但能分辨出輪廓，了解物體的形狀和大小，還有距離和方向。想知道物體離自己多遠，可以依靠回聲的頻率（音高）和響度來判斷，離得越近音調越高且越響；左右耳收到的不同回聲，則有助于推測物體所在的方向。當物體位置變化的時候，回聲也會隨之改變，丹尼爾出行時就需要頻繁發出咔噠聲，不停地感受周圍環境。

丹尼爾說，雖然自己彈舌的聲音基本上每次都一樣，但遇到物體后返回的聲波，已經被物體表面的特性改變了。經過多年訓練，他可以依靠回聲來感受物體的質地，判斷密度大小。這并不是什么精確的測量，但對丹尼爾來說能區分木柵欄和金屬柵欄已經足夠——木柵欄給他的回聲更加沉悶一些。

在衣食住行中，對盲人最不友好的或許就是出行，一種對未知世界的恐懼，可能阻擋了許多盲人出門的腳步。而丹尼爾的 " 聲納 " 再加上手杖，除了滿足日常出行需求，還能支持他遠足的愛好——回聲定位，仿佛就是他與世界談判的資本。

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當然，丹尼爾并不是人類中唯一的回聲定位能力者。從 18 世紀中葉開始，人們就已經注意到了盲人用非接觸的方式定位物體的能力。只是，當年的學者可能沒有意識到聽覺在其中的作用，更多地認為是物體給人臉施加了某種形式的 " 壓力 "，讓盲人抓到一些規律，判斷出面前有障礙物，這才會在撞墻之前停下腳步。

來到 20 世紀 40 年代，康奈爾大學的科學家邀請多位盲人參與實驗，終于證明了盲人非接觸式感知物體的能力并不是由 " 壓力 " 驅動，而是靠聲音和聽覺成就的。

但直到如今，能在生活中熟練使用回聲定位的盲人依然是少數，丹尼爾作為少數人中的一位，也常常收到采訪和演講邀約。他總是喜歡強調自己并不特別，回聲定位也不是他獨有的技能，而是任何人經過訓練都能掌握的能力。

近年來，丹尼爾在把自己的技巧傳授給更多的人。與此同時，一些科學家也自己的研究中證明，普通人想要擁有 " 聲納 "，并不是一件太難的事。

三個月能訓練到什么程度？

在 2021 年發表的一項研究中，來自英國杜倫大學的團隊，征集了26 位志愿者（年齡在 21-79 歲之間）來接受回聲定位訓練：其中12 位是盲人，從童年起就被診斷為失明（矯正后視力較好的那只眼睛視力仍低于 0.1），另外 14 位是擁有視力的人。

和丹尼爾用到的方法相似，志愿者們也要依靠口腔里發出的咔噠聲來進行回聲定位，具體訓練內容包括區分物體大小、感知方向以及虛擬導航這幾個小項。每周安排三次訓練，一次時長大約 2-3 小時。訓練期結束之后，志愿者要參加考試，并與使用回聲定位超過 10 年的 7 位專業人士對比成績。

第一項任務，區分物體大小。志愿者面前有一副架子，上面插著一大一小兩個圓盤，可能大圓盤在小圓盤上方，也可能小圓盤插在大圓盤上方。人們需要站在離圓盤 33 厘米遠的地方，通過發出咔噠聲，來判斷大小圓盤哪個在上哪個在下。

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考試結果顯示，經過 10 周訓練后盲人志愿者判斷大小的平均正確率達到74%，有視力志愿者的的平均正確率則有84%。兩組志愿者的成績都比訓練開始前有了明顯提升，只是還沒有達到專業人士的水準（91%）。而專業人士在考核中，站在離圓盤 100 厘米遠的地方，比志愿者的考試距離要遠。

第二個任務是辨別方向。志愿者面前的架子上插著一塊長方形木板，方向可能有四種：豎著（0°），往一邊斜（45°），橫著（90°），往另一邊斜（135°）。人們需要從中選出正確的方向。

圖片來源：原論文

此項考核當中，盲人組最終的平均正確率是62%，視力組的平均正確率是76%，總體也都比訓練前的成績有所改善。但這一次，專業人士的正確率并不優于兩組志愿者，雖然他們依然是站在比志愿者更遠的位置考試的。

第三項任務是虛擬導航，或者說走虛擬迷宮。這里用的迷宮，是前人研究中已經建好的模型：科學家們在 T 形、U 形、Z 形等幾種形狀的實物迷宮里，錄下了在每個位置發出的咔噠聲，和雙耳收到的回聲，并把這些聲音放進虛擬迷宮。考核中，志愿者需要在電腦上操作，根據提前錄好的回聲來判斷對應的位置，在 180 秒內走到迷宮終點，而一旦撞墻就需要從原點重新開始。

圖片來源：原論文

在虛擬導航考試當中，科學家主要關心的是人們走出迷宮所用的時間，以及撞墻次數。訓練后的志愿者們，走完迷宮的平均用時從 119.30 秒下降到了 48.42 秒，成效十分顯著；志愿者的平均撞墻次數，也從最初的 6.57 次下降到 3.64 次。從用時上看，視力組的成績優于盲人組，而專業人士的用時與盲人組之間并沒有明顯差距。

三項考試結束后，科學家感受到，普通人經過短期訓練，也能讓回聲定位能力獲得明顯的進步，有時甚至可以超越常年使用回聲定位的專業人士的表現。在后續隨訪中，盲人參與者們也表示，回聲定位真的幫他們提升了活動能力。

并且，在 12 位盲人志愿者當中，有 10 位都認為這項技能可以讓他們變得更獨立，也在增強自己的幸福感——丹尼爾一直希望有越來越多的盲人朋友去接受回聲定位訓練，或許就是希望他們也能獲得這樣的感受。

敢于走出門，就是人生最大的一步。