Wiskunde en natuurwetenschappen Braille-leerboeken zijn duur en vergen een enorme inspanning om te produceren - tot nu toe. Een team van onderzoekers heeft een methode ontwikkeld om gemakkelijk leerboeken in braille te maken, met een eerste focus op wiskundeboeken. Het nieuwe proces wordt mogelijk gemaakt door een nieuw auteurssysteem dat dient als een "universele vertaler" voor tekstboekformaten, gecombineerd met verbeteringen aan de standaardmethode om wiskunde in een webpagina te plaatsen. Het nieuwe werk baseren op gevestigde systemen zal ervoor zorgen dat de productie van brailleleerboeken gemakkelijk zal worden, goedkoop, en wijdverbreid.

"Dit project gaat over gelijkheid en gelijke toegang tot kennis, " zei Martha Siegel, een professor emerita van de Towson University in Maryland. Siegel ontmoette een blinde student die een statistiekboek nodig had voor een verplicht vak. Het boek was besteld, maar het kostte zes maanden (en enkele duizenden dollars) om het voor te bereiden, waardoor de studente aanzienlijke studievertraging oploopt. Siegel en Al Maneki, een gepensioneerde NSA-wiskundige die senior STEM-adviseur is van de National Federation of the Blind en die zelf blind is, besloten er iets aan te doen.

"Gezien de geweldige technologie die vandaag beschikbaar is, we dachten dat het gemakkelijk zou zijn om bestaande tools samen te voegen tot een geautomatiseerd proces, " zei Alexei Kolesnikov. Kolesnikov, een collega van Siegel aan de Towson University, werd in de zomer van 2018 voor het project aangeworven. Het automatiseren van het proces is de sleutel, omdat momenteel brailleboeken worden gemaakt door bekwame mensen die overtypen vanuit de gedrukte versie, wat veel tijd en kosten met zich meebrengt. Het omzetten van de woorden is eenvoudig:braille is gewoon een ander alfabet. Het moeilijkste is om de structuur van het boek op een niet-visuele manier over te brengen, het omzetten van de wiskundige formules, en het omzetten van de grafieken en diagrammen.

De samenwerking die het probleem oploste, werd gevormd in januari, 2019, met de hulp van het American Institute of Mathematics, door zijn connecties in de wiskunde-onderzoeks- en wiskundeonderwijsgemeenschappen.

"Wiskundedocenten die met slechtziende leerlingen hebben gewerkt, begrijpen de unieke uitdagingen waarmee ze worden geconfronteerd, " zei Henry Warchall, Senior adviseur bij de afdeling Wiskundige Wetenschappen van de National Science Foundation, die het American Institute of Mathematics financiert. "Door een geautomatiseerde manier te ontwikkelen om braille-wiskundehandboeken te maken, dit project maakt wiskunde aanzienlijk toegankelijker, het bevorderen van NSF's doel om de deelname aan de wetenschappelijke onderneming van het land te verbreden."

Er zijn drie hoofdproblemen die moeten worden opgelost bij het maken van een brailleversie van een leerboek. Ten eerste is er de algemene structuur. Een typisch leerboek gebruikt visuele aanwijzingen om hoofdstukken aan te duiden, secties, bijschriften, en andere bezienswaardigheden. In braille hebben alle letters dezelfde grootte en vorm, daarom worden deze structurele elementen beschreven met speciale symbolen. De andere belangrijke zaken zijn het nauwkeurig overbrengen van ingewikkelde wiskundige formules, en het verschaffen van een niet-visuele manier om grafieken en diagrammen weer te geven.

Het eerste probleem werd opgelost door een systeem ontwikkeld door teamlid Rob Beezer, een wiskundeprofessor aan de Universiteit van Puget Sound in Washington. Beezer ziet dit werk als een natuurlijk verlengstuk van een droom die hij al enkele jaren nastreeft. "We hebben een systeem ontwikkeld voor het schrijven van studieboeken dat automatisch zowel gedrukte versies als online, EPUB, Jupiter, en andere formaten. Onze mantra is Schrijf eens, overal lezen." Beezer heeft braille toegevoegd als uitvoerformaat in zijn systeem, die PreTeXt wordt genoemd. Er zijn ongeveer 100 boeken geschreven in PreTeXt, die nu allemaal kunnen worden omgezet in braille.

Wiskundige formules worden weergegeven met behulp van de Nemeth Braille Code, oorspronkelijk ontwikkeld door de blinde wiskundige Abraham Nemeth in de jaren vijftig. De Nemeth Braille in dit project is geproduceerd door MathJax, een standaardpakket voor het weergeven van wiskundige formules op webpagina's. Teamlid Volker Sorge, van de School of Computer Science aan de Universiteit van Birmingham, dat is genoteerd, "We hebben grote vooruitgang geboekt door MathJax toegankelijke wiskundige inhoud op het web te laten produceren, dus de conversie naar braille was een natuurlijke uitbreiding van dat werk." Sorge is lid van het MathJax-consortium en de enige ontwikkelaar van Speech Rule Engine, het systeem dat de kern vormt van de Nemeth-vertaling en toegankelijkheidsfuncties biedt in MathJax en andere online tools.

"Sommige mensen hebben het verkeerde idee dat online versies en schermlezers de noodzaak voor braille, ", merkte projectleider Al Maneki op. Ziende leerlingen moeten tijd besteden aan het staren naar formules, heen en weer kijken en verschillende onderdelen vergelijken. Op dezelfde manier, een brailleformule stelt een persoon in staat om verschillende stukken aan te raken en te vergelijken. De computer een formule voor je laten uitspreken is niet voldoende voor een blinde lezer, net zo min als voldoende zou zijn voor een ziende lezer.

Het is vooral handig voor visueel gehandicapte studenten om gelijktijdig toegang te hebben tot zowel de gedrukte braille- als een onlineversie.

Grafieken en diagrammen blijven een unieke uitdaging om niet-visueel weer te geven. Veel van de gebruikelijke hulpmiddelen voor het presenteren van informatie met behulp van kleur of dikte van een lijn, schaduw, enzovoort., zijn niet beschikbaar in tactiele afbeeldingen. De toppen van onze vingers hebben een veel lagere resolutie dan onze ogen, dus het formaat van de afbeelding moet groter zijn (maar toch op de pagina passen). De labels die op de afbeelding staan ​​moeten vertaald worden naar braille, en zo geplaatst dat ze de getekende lijnen niet hinderen. Diagrammen die driedimensionale vormen weergeven, zijn bijzonder moeilijk te "lezen" in een voelbaar formaat. Doorlopend werk zal het proces van het converteren van afbeeldingen naar tactiele afbeeldingen automatiseren.

Dit werk maakt deel uit van een groeiende inspanning om gratis leerboeken van hoge kwaliteit te maken. Veel van de leerboeken die met PreTeXt zijn geschreven, zijn gratis beschikbaar in zeer interactieve onlineversies, naast de traditionele PDF- en gedrukte versies. Met braille als extra formaat, automatisch geproduceerd, zal deze goedkope studieboeken ook beschikbaar maken voor blinde studenten.

De groep is besprekingen begonnen met professionele organisaties om braille-uitvoer in het productiesysteem voor hun publicaties op te nemen.

Details van dit werk zullen worden aangekondigd tijdens drie gesprekken op donderdag, 16 januari 2020, op de conferentie Joint Mathematics Meetings in Denver, Colorado.