Matematik och naturvetenskap Punktskriftsböcker är dyra och kräver en enorm ansträngning att producera – fram till nu. Ett team av forskare har utvecklat en metod för att enkelt skapa läroböcker i punktskrift, med inledningsvis fokus på läroböcker i matematik. Den nya processen möjliggörs av ett nytt författarsystem som fungerar som en "universell översättare" för läroboksformat, kombinerat med förbättringar av standardmetoden för att lägga in matematik på en webbsida. Att basera det nya arbetet på etablerade system kommer att säkerställa att produktionen av punktskriftsläroböcker blir enkel, billig, och utbredd.

"Detta projekt handlar om rättvisa och lika tillgång till kunskap, sa Martha Siegel, en professor emerita från Towson University i Maryland. Siegel träffade en blind student som behövde en statistikbok för en obligatorisk kurs. Boken beställdes men tog sex månader (och flera tusen dollar) att förbereda, orsakar studenten betydande förseningar i sina studier. Siegel och Al Maneki, en pensionerad NSA-matematiker som fungerar som senior STEM-rådgivare till National Federation of the Blind och som själv är blind, bestämde sig för att göra något åt ​​det.

"Med tanke på den fantastiska teknik som finns tillgänglig idag, vi trodde att det skulle vara enkelt att sätta ihop befintliga verktyg till en automatiserad process, " sa Alexei Kolesnikov. Kolesnikov, en kollega till Siegel vid Towson University, rekryterades till projektet sommaren 2018. Att automatisera processen är nyckeln, eftersom punktskriftsböcker för närvarande skapas av skickliga personer som skriver om från den tryckta versionen, vilket innebär mycket tid och kostnader. Att konvertera orden är lätt:punktskrift är bara ett annat alfabet. Det svåra är att förmedla bokens struktur på ett icke-visuellt sätt, konvertera matematiska formler, och konvertera graferna och diagrammen.

Samarbetet som löste problemet bildades i januari, 2019, med hjälp av American Institute of Mathematics, genom dess kopplingar i matteforsknings- och matteutbildningsgemenskaperna.

"Matematiklärare som har arbetat med synskadade elever förstår de unika utmaningar de står inför, sade Henry Warchall, Senior rådgivare vid avdelningen för matematiska vetenskaper vid National Science Foundation, som finansierar American Institute of Mathematics. "Genom att utveckla ett automatiserat sätt att skapa matematikläroböcker i punktskrift, detta projekt gör matematiken betydligt mer tillgänglig, främja NSF:s mål att bredda deltagandet i landets vetenskapliga företag."

Det finns tre huvudproblem att lösa när man producerar en punktskriftsversion av en lärobok. Först är den övergripande strukturen. En typisk lärobok använder visuella ledtrådar för att indikera kapitel, avsnitt, bildtexter, och andra landmärken. I punktskrift har alla bokstäver samma storlek och form, så dessa strukturella element beskrivs med speciella symboler. De andra nyckelfrågorna är att korrekt förmedla komplicerade matematiska formler, och tillhandahålla ett icke-visuellt sätt att representera grafer och diagram.

Det första problemet löstes av ett system utvecklat av teammedlemmen Rob Beezer, en matematikprofessor vid University of Puget Sound i Washington. Beezer ser detta arbete som en naturlig förlängning av en dröm som han har följt i flera år. "Vi har utvecklat ett system för att skriva läroböcker som automatiskt producerar tryckta versioner såväl som online, EPUB, Jupyter, och andra format. Vårt mantra är Skriv en gång, läsa var som helst." Beezer lade till punktskrift som ett utdataformat i sitt system, som kallas PreTeXt. Ungefär 100 böcker har skrivits i PreTeXt, alla som nu kan konverteras till punktskrift.

Matematiska formler representeras med hjälp av Nemeth punktskriftskoden, ursprungligen utvecklad av den blinde matematikern Abraham Nemeth på 1950-talet. Nemeth blindskrift i detta projekt är producerad av MathJax, ett standardpaket för att visa matematiska formler på webbsidor. Teammedlem Volker Sorge, från School of Computer Science vid University of Birmingham, noterade, "Vi har gjort stora framsteg när det gäller att låta MathJax producera tillgängligt matematiskt innehåll på webben, så konverteringen till punktskrift var en naturlig förlängning av det arbetet." Sorge är medlem i MathJax-konsortiet och den enda utvecklaren av Speech Rule Engine, systemet som är kärnan i Nemeth-översättningen och tillhandahåller tillgänglighetsfunktioner i MathJax och andra onlineverktyg.

"Vissa människor har den felaktiga uppfattningen att onlineversioner och skärmläsare eliminerar behovet av punktskrift, " kommenterade projektledaren Al Maneki. Seende elever måste ägna tid åt att stirra på formler, tittar fram och tillbaka och jämför olika delar. På samma sätt, en punktskriftsformel gör det möjligt för en person att röra och jämföra olika delar. Att låta datorn uttala en formel åt dig är inte tillräckligt för en blind läsare, mer än det skulle vara tillräckligt för en seende läsare.

Det kommer att vara särskilt användbart för synskadade elever att ha tillgång till både den tryckta punktskriften och en onlineversion samtidigt.

Grafer och diagram förblir en unik utmaning för att representera icke-visuellt. Många av de vanliga verktygen för att presentera information med hjälp av färg eller tjocklek på en linje, skuggning, etc., är inte tillgängliga i taktil grafik. Våra fingerspetsar har en mycket lägre upplösning än våra ögon, så storleken på bilden måste vara större (men ändå passa på sidan). Etiketterna som ingår i bilden måste översättas till punktskrift, och placerade så att de inte stör de ritade linjerna. Diagram som visar tredimensionella former är särskilt svåra att "läsa" i ett taktilt format. Pågående arbete kommer att automatisera processen att konvertera bilder till taktil grafik.

Detta arbete är en del av en växande satsning på att skapa gratis läroböcker av hög kvalitet. Många av läroböckerna författade med PreTeXt är tillgängliga utan kostnad i mycket interaktiva onlineversioner, förutom traditionella PDF- och tryckta versioner. Att ha punktskrift som ett extra format, produceras automatiskt, kommer att göra dessa billiga läroböcker också tillgängliga för blinda elever.

Gruppen har inlett diskussioner med professionella organisationer för att införliva punktskrift i produktionssystemet för sina publikationer.

Detaljer om detta arbete kommer att tillkännages under tre samtal på torsdag, 16 januari, 2020, på konferensen Joint Mathematics Meetings i Denver, Colorado.