Краткая история развития клавиатуры с цифрами

Перевод увлекательной исторической статьи о том, кто изобрёл клавиатуру с цифрами, как выглядели первые вычислительные машины, кто придумал кассовый аппарат и почему на раскладках смартфона и калькулятора цифры расположены в разном порядке
Дарья Райт
Редактор, переводчик. Пишу о дизайне

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.

Клавиатура телефона (слева) и клавиатура калькулятора (справа)

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.

Вычислительная машина с клавиатурой Жана-Батиста Швильге (1844)
Схема расположения клавиш на устройстве Джеймса Уайта (1822)

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.

Первый кассовый аппарат Ритти, который он изобрёл в 1883 году

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.

Схема комптометра, который изобрёл Дорр Фелт в 1885 году (справа)

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.

10-клавишная вычислительная машина Dalton, 1902 г., и 10-клавишная вычислительная машина Сандстренда, 1914 г.

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.

Британский телефон с горизонтальной раскладкой 5-5, 1960-е годы, и IBM Model 011, один из первых приборов с десятикнопочной клавиатурой, 1940-е

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).

Android 6 слева, iOS 9 справа (http://inputtypes.com)
Клавиатура Oculus GO (2018 год)

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

Поделиться
Отправить
Запинить

Обсуждение