Краткая история развития клавиатуры с цифрами

Далее текст от лица автора

Мысленно представьте клавиатуру телефона и калькулятора и сравните их. Можете ли вы вспомнить, чем они отличаются? Большинство из нас так привыкли к знакомым интерфейсам, что склонны не замечать обратную последовательность клавиш калькулятора. На калькуляторе кнопки 7-8-9 расположены в верхнем ряду, а в телефоне они находятся внизу.

Эта незначительная разница вызывает недоумение, поскольку клавиатура на обоих устройствах выполняет одну и ту же функцию — ввод чисел. Нет никакой логики в обратном порядке цифр, если пользователь взаимодействует с интерфейсом с одной и той же целью. Здравый смысл подсказывает, что причина может заключаться в технологических ограничениях. Возможно, это связано с борьбой изобретателей за патенты. Некоторые могут предположить, что дело в эргономике.

Я понимал, что я получу ответ, только если обращусь к истории развития этих устройств. Что изобрели первым? Какая клавиатура повлияла на другую? И самое главное — кто первым придумал клавиатуру с цифрами?

Печатные машинки, кассовые аппараты и калькуляторы

Я смотрел на расположение клавиш и мне стало интересно, когда появилась система использования клавиш. Это случилось между первой и второй промышленными революциями (в период с 1820 по 1920 год). Некоторые изобретатели уже в конце ХVIII века начали экспериментировать с устройствами, похожими на фортепиано.

Однако только в 1844 году француз по имени Жан-Батист Швильге создал первый рабочий прототип вычислительной машины с клавишным управлением. На ней он установил первую клавиатуру с цифрами и расположил кнопки в один ряд в порядке от 1 до 9 (Далаков, 2018).

У Жана-Батиста Швильге было два предшественника, которые могли претендовать на статус изобретателей интерфейса с клавишным управлением. В 1834 году Луиджи Торки продемонстрировал прототип деревянного калькулятора, который по внешнему виду напоминал печатную машинку. В 1822 году в книге «Новый век изобретений» автор Джеймс Уайт описал устройство с клавиатурой, которая состояла из девяти кнопок с цифрами. Ни один из приборов не дошёл до наших времен, и нет доказательств того, что они действительно существовали.

Несмотря на то, что доказательств, подтверждающих существование вычислительной машины Уайта, не существует, его концепт определенно является самым ранним примером современного интерфейса с «прямым вводом». Он позволяет пользователям сосредоточиться на вводе данных без необходимости отвлекаться на управление механизмами, в отличие от Паскалины* или большинства арифмометров**, в которых применяли механизмы барабанов, часов и неудобные рычаги (Далаков, 2018).

*Примечание переводчика. Суммирующая машина Паскаля, «Паскали́на» — арифметическая машина, изобретённая французским учёным Блезом Паскалем в 1642 году

**Примечание переводчика. Арифмо́метр — настольная или портативная механическая вычислительная машина, предназначенная для точного сложения и вычитания, а также для умножения и деления

Однако эти «идеи» всё еще не дают объяснения тому, почему в современных калькуляторах цифры расположены в обратном порядке — от 9 до 0.

Среди нескольких теорий есть предположение, что основанием для изобретения калькулятора стала конструкция кассового аппарата. Валюта, которая была в обращении в то время, предполагала, что цифра 0 была самой нажимаемой клавишей. Поэтому было бы логично расположить её в самом низу, чтобы она всегда была под рукой (Durant, 2011).

Хотя в этом объяснении есть доля правды, есть и некоторые фактические неточности, а аргумент о доступности клавиши 0 для нажатия рукой выглядит слабым. На первых кассовых аппаратах (те, которые использовали до 1893 года) не было отдельной клавиши 0 и выдвижного денежного ящика. А работники в то время не стояли за кассой.

Для того, чтобы найти весомые аргументы, необходимо разобраться в истории возникновения кассовых аппаратов.

В 1879 году Джеймс Ритти владел баром в Дейтоне, штат Огайо. Он обнаружил, что некоторые из его работников воруют деньги. Однажды на пароходе Джеймс увидел прибор, который отсчитывал каждый оборот двигательного вала. Так он изобрел счётный аппарат с часовым механизмом и набором клавиш с цифрами (Далаков, 2018). Предшественник сегодняшнего кассового аппарата предназначался не для расчетов, а для того, чтобы фиксировать факт продажи и уведомлять о ней менеджера при помощи звонка.

До 1893 года в ранних моделях кассовых аппаратов использовали клавиши. Их располагали в один или два горизонтальных ряда, а на поверхности отображали значения — 10, 15, 20, 30, 35 и т.д. Они соответствовали цене товаров в центах, которые продавали в то время в магазинах и барах. Введение трёх вертикальных рядов цифр на клавиатуре произошло только в 1894 году, когда появилась модель NCR Model 79.

Тем не менее, есть более ранние свидетельства того, что уже тогда существовала вертикальная раскладка клавиш.

В 1884 году Дорру Фелту пришла в голову блестящая идея изобрести машину, способную осуществлять вычислительные операции с большими числами. Источником вдохновения для него стали механизм Паскалины, клавиатура устройства Томаса Хилла и коробка из-под макарон. Дорр Фелт назвал свой прибор комптометром. Он состоял из восьми вертикальных рядов клавиш от 9 до 1 (сверху вниз), где каждая колонка представляла собой десятичный разряд*. Следует помнить, что 0 все еще не был частью последовательности клавиш. (Далаков, 2018).

*Примечание переводчика. Разряд — единицы, десятки, сотни, тысячи и т.д.

Развитие кассовых аппаратов на этом не остановилось.

С этого места повествование становится более интересным. Почему Фелт выбрал именно такое расположение цифр – от 9 до 1? В то время такое представление не было популярным. Ведь тогда люди мало что знали о вычислительных машинах.

Разумный ответ может лежать в основе некоторых механических решений, которые предположительно были связаны с методом комплементарности, а также с тем, что нажатие клавиши опускало рычажок, приводящий в движение барабаны (Durant, 2011). Чем длиннее был рычажок, тем дольше вращался барабан. Следовательно, клавиша 9 соответствовала самому долгому вращению, а клавиша 1 – самому быстрому. Ранее этого же принципа придерживался Дюбуа Д. Пармели.

Другое интересное объяснение — с точки зрения современного дизайна клавиатуры — выходит за рамки механических ограничений. Согласно Руководству по работе с комптометром, операторы должны были вводить числа с использованием наименьших значений. Например, чтобы ввести «9 центов», оператор не должен был нажимать клавишу 9, которая находилась в самом правом столбце. Вместо этого он должен был последовательно нажать клавиши 4 и 5, после чего машина сама делала вычисления. Тянуться к клавише 9 было запрещено, поскольку это снижало скорость работы оператора, так как ему приходилось бы перемещать правую руку вверх. Фелт стремился к эффективности и хотел сохранить часто используемые клавиши в пределах досягаемости пальцев. По-видимому, эта цель привела его к созданию дизайна, ориентированного на пользователя, но интерфейс всё равно оставался неудобным (Meehan, 1952).

Для достижения максимальной продуктивности в работе комптометр и его аналоги предназначались для специально обученных операторов. Кроме того, людям было трудно работать одной рукой, особенно если им нужно было перемножить числа.

В 1902 году Dalton стала одной из самых популярных 10-клавишных вычислительных машин того времени. Это привело к моральному устаревание приборов с несколькими вертикальными рядами клавиш. Вычислительная машина Dalton представляла собой миниатюрную версию печатной машинки. У неё было 2 ряда, которые состояли из 5 кнопок, с весьма странным расположением — цифры 24579 находились в верхнем ряду, а 13068 — в нижнем. Что же появилось в этой раскладке, чего не было раньше? (Дюрант, 2011)

Правильно! Наконец-то появился 0.

Dalton была намного более совершенной вычислительной машиной по сравнению с предыдущими версиями. Она объединяла возможности для печати и функцию калькулятора, была небольшого размера и включала новый вид клавиатуры, которая вышла за рамки привычного расположения десятичных разрядов. Счетоводы всего мира ликовали, когда появился Dalton (Далаков, 2018).

Дальнейшее развитие клавиатур продолжалось.

В 1914 году Дэвид Сандстренд, американец шведского происхождения, зарегистрировал патент №1198487 под названием Sundstrand Corporation. Он стремился ещё больше расширить функциональность вычислительных приборов. Сандстренд расположил клавиши в более «логичном, естественном порядке». Основанием для него служила схема 3×3, начиная с цифр 789 в верхнем ряду и заканчивая более крупной клавишей 0 внизу. Устройством можно было пользоваться одной рукой, что сделало его «самой быстрой клавиатурой среди всех вычислительных машин».

Эта раскладка стала стандартом для всех клавиатур калькуляторов и остаётся такой даже спустя сто с лишним лет.

От калькуляторов к телефонам

Доказывает ли история развития калькуляторов то, что они оказали влияние на современные телефоны? Возможно, но прямого ответа на этот вопрос нет. Bell Telephone Company изобрела и популяризировала технологию междугородних телефонных звонков. Уже в 1887 году компания экспериментировала с кнопочными телефонами. Это было за несколько лет до изобретения дискового номеронабирателя — устройства, создание которого в 1892 году приписывается Алмону Брауну Строугеру. Компания Western Electric выпустила этот прибор на рынок в 1919 году, но оно так и не стало популярным.

Только в 1950-х годах междугородняя связь получила широкое распространение во многих населенных пунктах. Если раньше местные номера состояли из максимум шести цифр, то сейчас количество цифр в номерах увеличилось до семи. Для междугородних вызовов стали использовать номера, которые состояли из 11 цифр, причем цифра 1 была первой набранной цифрой (Durant, 2011).

С удлинением телефонных номеров возросло количество ошибок при наборе номера. Это заставило специалистов AT&T задуматься, не связано ли это с неудобным расположением клавиш, которыми пользовались операторы (см. изображение ниже).

В 1955 году специалисты провели исследование «Ожидаемое расположение цифр и букв на десятикнопочных клавиатурах», а затем в 1960 — «Технические исследования человеческого фактора при проектировании и использовании кнопочных телефонных аппаратов». Тогда они предложили множество идей, которые привели к созданию современного телефона. Компания AT&T собиралась перейти на технологию тонового набора Touch Tone, что позволило бы использовать индивидуальные телефоны с кнопочным набором. Важно было понять, какая конфигурация будет наиболее удобной для пользователей (Deininger 1960).

Варианты расположения клавиш из исследования 1960 года

Компания протестировала 15 макетов, включая диагональные, пирамидальные, круговые и горизонтальные варианты раскладок. Они также включили существующие конфигурации клавиш таких устройств, как калькуляторы и перфокарточные машины, например IBM Model 011. Удивительно, но конфигурация клавиш калькулятора не привлекла внимание участников исследования, они предпочитали расположение клавиш слева направо и сверху вниз. (Deininger 1960).

Особой популярностью пользовались два варианта – два горизонтальных ряда по пять клавиш (5–5-H) и знакомый всем вариант 3×3+1. Они практически не отличались по скорости набора, и компания AT&T выбрала вариант 3×3+1, возможно, из-за компактного формата и универсальности.

«Возможно» здесь – ключевое слово. Оба исследования не дали окончательного и однозначного ответа. В Великобритании стали использовать клавиатуру 5–5-H, возможно, из-за патентных ограничений.

Есть один интересный факт – в обоих исследованиях расположение цифр не играло особой роли. Несмотря на то, что люди хотели, чтобы цифры располагали слева направо, они демонстрировали большую скорость и точность набора независимо от порядка их размещения. Теория о том, что расположение цифр на клавиатуре имеет значение, оказалась ошибочной, и именно поэтому раскладка стала такой, какая она есть сегодня.

Дизайнерские решения и устоявшиеся нормы

Есть множество факторов, которые следует учитывать при выборе раскладки клавиатуры, например, технические ограничения, эргономика, восприятие пользователя и наличие привычных, уже существующих решений. Последнее является самым существенным критерием. Творчество дизайнера ограничивают только размеры экрана. Обратите внимание на приложения для Android или iPhone. Вы заметите, что расположения клавиш и в режиме телефонного набора, и в приложении «Калькулятор» полностью идентичны тем, которые были изобретены сто лет назад.

Почему это так? Единственное логичное объяснение тому, почему в цифровых устройствах все еще используется один и тот же устоявшийся дизайн, заключается в том, что люди предпочитают взаимодействовать со знакомыми интерфейсами вместо того, чтобы учиться чему-то новому. Возможно, эти интерфейсы достигли максимальной оптимизации.

Интересно то, что в версиях iOS и Android при вводе цифр в текстовое поле, например на сайтах, использовалась телефонная клавиатура (см. скриншоты ниже). В шлеме виртуальной реальности Oculus Go для ввода чисел разработчики внедрили клавиатуру калькулятора (я тестировал его в веб-версии).

Почему же Apple и Google предпочли телефоны с другой раскладкой клавиш и при этом сохранили одинаковое расположение букв под цифрами? Почему бы им не создать специальную цифровую клавиатуру, оптимизированную под нажатие большим пальцем? Или клавиатуру, предназначенную для манипуляторов, которые используются в VR-устройствах?

Поскольку ни один вариант из двух раскладок не дал преимущества в скорости набора, единственное их преимущество – удобство восприятия. Наиболее вероятная причина – отлаженная и предсказуемая технологии производства и использование готовых шаблонов программного обеспечения: смартфоны наследуют клавиатуру телефонов, Oculus и Xbox соответствуют формату десктопных версий.

Хронология

1642: Суммирующая машина Блеза Паскаля.

1822: Концепт устройства Джеймса Уайта с клавиатурой из девяти кнопок с цифрами

1844: Клавиатура вычислительной машины Швильге, первая в истории клавиатура с цифрами

1857: Аппарат Томаса Хилла, прародитель комптометра

1874: Компания E. Remington & Sons начала производство и продажу новой модели печатной машинки Sholes & Glidden Type Writer

1879: Первый в истории кассовый аппарат Ритти

1885: Комптометр — первое вычислительное устройство с раскладкой клавиатуры от 9 до 1

1887: Первые прототипы индивидуальных кнопочных телефонов

1887: Появление кассового аппарата Model 79 с вертикальными рядами клавиш

1902: Dalton — первая машина с десятью клавишами, включая цифру 0

1914: Первая 10-клавишная вычислительная машина Сандстренда с раскладкой 3×3+1

1919: Компания Western Electric & AT&T представила телефоны с дисковым набором

1940: В калькуляторе Olivetti Dividisumma появилась операция деления

1940: Перфокарточная машина IBM с 10 клавишами и расположением цифр 1-2-3 в верхнем ряду

1955: AT&T начала тестировать кнопочные телефоны

1963: Bell представила 10-клавишные кнопочные телефоны

1963: Canon представила прототип первого электронного калькулятора с цифровым дисплеем

1966: Sharp/Facit выпустила на рынок электронный калькулятор с цифровым дисплеем

2007: Apple представила iPhone со встроенным калькулятором в виде приложения