030 键盘字母布局发展史

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Dec 18, 2022

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大学毕业以后，抛弃笔记本使用台式机办公，104键的全键盘经常使用。并且发现104键的键盘可比笔记本键盘舒服多了。最近突然想到一个问题：QWERT的字母布局是如何产生的？

1. 三个重点人物

虽然键盘是电脑的一个组件，但是其发明可比电脑早多了呀。从1714年开始，相继有欧洲各国等国家的人发明了各种形式但是技术不成熟的打字机。而这个时候，最早的键盘也随之发明了都。那么我们现在的键盘是如何形成的呢？按照历史的沿革，选取了三位能够查询到的人物进行讲述。

1.1. Geogre M. Phelps

George May Phelps（1820.03.19 - 1888.05.18），1820年出生于纽约，是 19 世纪美国自动电报设备的发明家。由于他的叔叔在纽约制定数学仪器，所以Phelps到他叔叔那里学习到了各种机械结构以及如何制造一个合格的机械设备。

Phelps在叔叔那里经过长期的学习，获得了一系列有关机械结构和机械制造的知识。二十多岁的时候，他的学习的机械知识涵盖轻型机械、纸张分类机和安全锁。于是Phelps进行了第一次商业尝试——在纽约特洛伊建造众议院的印刷电报设备。

之后，Phelps便长期从事印刷电报。同样是处于自动化排版的兴趣，便开始利用机械知识来设计一种机械结构，以便减轻排版工作。到了1859年，Phelps努力有了成果，于是申请了一项专利（US26003A）。这个专利是一个包含有28个键的打字机。

左上角可以看到哪些键的排序。为了更好的看到这部分内容，于是我将其按照表格进行排列。

但是这个设计并没有得到实际的用途。看着上面那张结构清晰的，我猜测可能是以下的原因：

没有数字和更多的标点符号

当时的机械结构精度不够，容易发生卡键。

但是那一章结构设计图，特别精巧呀，一种独属于机械的美感。

1.2. Christopher latham Sholes

这个就是我们现代键盘布局，奠定了现代键盘字母键的大部分位置。

Christopher latham Sholes(1819.02.14 - 1890.02.17)出生于宾夕法尼亚州，曾经当过印刷工学徒，学习排版和文化知识。这一段学徒经历锻炼了Sholes，使得Sholes后来成为了一名报纸编辑。有一次，在他的印刷机排版工人罢工后。他萌生了制造一台排版机器的想法。与1867年设计出第一款样机。

看到这张图，不禁发出感慨：这是多么精巧的机械结构呀！但是呢，这款机器经过还是没有被市场所接受。经过五年的研究，Sholes在1872年完成了可以商用的打字机。

当设计工作结束，那么接下来便是寻找机械制造商了。他的伙伴介绍了一个机械结构制造商E. Remington and Son。当两者会面结束后，E. Remington and Son公司对这个仪器产生了浓厚的兴趣，从Sholes手中购买了这台机器专利权的1/2，并且开始制造打字机。

1.3. Remington

E. Remington and Son(1816-1896)是一家机械结构制造公司。当1873年购买了Sholes制造的打印机专利，并且开始制造商用化的打字机。

由于实践经验和用户反馈，发现了Sholes的打印机有一些问题。他们在接下里的日子里更改机械结构，最终于1878年设计的二号样机被市场所认可，形成了现在我们的键盘布局。

2. 键盘字母布局改造历史

下面是通过表格的形式，对这些键盘的布局进行讨论。过程中有些复杂，但是锻炼脑袋呀（如果有谁可以将这一部分做成动画的，欢迎联系我呀：ddw2019@foxmail.com）。

2.1. 1859年打字机(Phelps) Vs 1867年打字机(Sholes)

来看一看Phelps的打字机和Sholes的第一款打字机的区别。下面是两者的键位排布。

从中可以发现，Sholes对Phelps的键盘进行部分改进，以满足实践的要求：

多了8个数字

字母的上下顺序进行了更改

这里提出两个问题：

为什么只有八个数字呢？字母“I”和“O”分别可以代表数字“1”和数字“0”。这样的话，减少两个按键，后续的机械结构上就能够省却很多的事情。

某些特殊的符号怎么打出来呢？多次打印。比如说感叹号“！”就是先打一个句号“.”，退格后再打一个“I”。（被逼无奈呀，多一个键，就会出现特别多的问题）

2.2 1867年打字机(Sholes) VS 1870年打字机(Sholes)

1867年的打字机无人问津，市场上无人接受。于是Sholes拉着他的朋友一起研究，最终在1870年9月确定了界面排布。

上下对比后可以发现，进行的改变是：

1859年Phelps的键盘为基础改进

将数字按照顺序排布在第一行

提取五个元音字母“A”、“E”、“I”、“O”、“U”和一个常见的辅音字母“Y”，排列到第二行

增加了问号和连字符。

2.3 1870年打字机(Sholes) VS 1872年打字机(Sholes)

1870年9月，Sholes兴致冲冲拿着这款机器去找买家，被当时的大发明家严肃批评：

“This typewriter proved a difficult thing,” says Edison, “to make commercial. The alignment of the letters was awful. One letter would be one-sixteenth of an inch above the others; and all the letters wanted to wander out of line.”——On the Prehistory of QWERTY

翻译成我们能听懂的话。

“事实证明，这台打字机很难商业化，”爱迪生说。字母的排列很糟糕。一个字母将比其他字母高出十六分之一英寸；所有的字母都想越界。”

所以Sholes所生产的1870年打字机没有卖出去，所以接着进行调整。又经过两年的调整，使得这款打字机能够满足一分钟40-60个单词。连当时著名的科普杂志《科学美国人》都对这款机械进行了报道。

这一报道，引起了Remington公司的注意。于是Sholes开始携带这款机器到Remington公司去商讨，结果是卖掉了他所拥有专利的1/2(12000美元，那是一笔巨款呀)，并且授权Remington公司进行生产。

下面来看看这一款打字机有什么变化，能够有效提高打字速度。

第一行

增加了几个符号，但是第一行没有字母，所以不进行讨论

第二行

删除了“A”，因为基本键在第二行，所以放到了第二行

移动了“I”，这是1870年代，而“I”代表着数字“1”，所以放到了数字“7”和“8”之间，更加容易打出“18xx”

增加了“T”、“Q”、“W”，因为“T”是另外一个常用的辅音字母，所以放到第一行中间。“Q”和“W”作为不常用的辅音字母，从最后一行中间部位移动到第一行的两边。

第三行

字母“A”替换了字母“B”。因为字母“B”的使用频率比“A”高，所以把“B”放到第四行的中间部位。

字母“S”替换了字母“C”。这个涉及到了摩尔斯密码的知识。因为“E”和“Z”对应的摩尔斯密码分别为“.”和“...”，而“S”对应的摩尔斯密码为“... .”。所以要将S放到E和Z中间，那就只能够替换字母“C”了。

第四行

字母“C”放字母“W”所在位置。因为“W”已经移动到了第一行呀。

字母“B”放到了“V”的旁边。因为“B”比较常用，所以放到了中间呀。

字母“N”从边缘移动到了“B”的附近。因为“N”相对来说更加常用。

增加了“？”和“；”。或许这两个比字母“P”和“R”更加容易被使用，因此插入到了“P”和“R”的中间。

关于第四行的第三个内容，我来造个谣呀：

Sholes研究后发现，第三行两边的字母的“N”和“B”加在一起相当“牛逼”，于是放到了一起。

2.4. 1872年打字机（Sholes）VS 1873年打字机（Remington公司）

Remington公司在买到这个机器之后，和Sholes商量后将这台打印机命名为“Sholes & Glidden Type-Writer ”打印机。为了更好的让销售人员卖出这款机器，便设计了一款小妙招，手指放在第二行不换行的情况下打出“Type Writer”。

既然商业化了，那么再来看看区别。

第二行

将字母“R”和字母“P”移动到了第二行。据说是为了在不换行的情况下能够打出一列打字机的英文字母“Type Writer”。

交换了“U”和“I”，让两个数字键“I”和“O”相互贴近，更加符合人的认知。

第三行

增加了一个段落分隔符。或许这就是现代键盘的“Enter”键了吧。

2.5. 1873年打字机（Remington公司销售型）VS 1878年打字机（Remington公司改进型）

一款App的应用商店下面都有反馈，仪器当然也是呀。根据后面的改进，猜测具体的反馈如下：

有十一列，而我们只有十个手指，按键困难。

一些特殊字符也没有。

于是Remington公司便对这部分内容进行了改进。

可以轻易看出两者的差别。

缩减了列数，从11列变成10列，更加符合人的手指规律。

增加了“Upper”和“Lower”以及多种符号，方便打出更多的字符。

将字母“M”移动到了最后一行

将“X”和“C”交换，以此来说明和前者的不同（当然我猜测可能是为了更好调节机械结构）

2.6. 后续

至此，键盘上的字母顺序排列确定了下来。后续在1888年一次打字比赛上，使用Remington的二号打字机的打字员获得了最快的打字速度。那当然市场便认可了这款键盘布局了呀。

后面进入信息时代之后，电脑的产生和Windows系统的普及，产生了现在的104键的键盘。

3. 感想

第一，抓主要矛盾解决问题。在改进的过程中，先解决主要问题。这样才能够更方便后续内容的处理。没有打字机的时候，解决“如何制造一台打字机”；打字效率低，解决“如何提高打字效率”；满足实用要求后，解决“如何进行商业化推广”。《矛盾论》当中也提到，分析问题要抓住主要矛盾。抓住了主要矛盾就抓住了问题的核心，离解决问题不远了都。

第二，体系要不断迭代。第一代产品不好用，那么就记录下问题，根据问题不断改进。直到后面好用为止。

第三，通力协作才能够做出更大的成就。一个键盘都要三个团队接力才能够完成，那么更加复杂的任务呢？个人在现代社会要将自己融入到集体当中，才能够做出更大的成就。

参考文献

PHELPS G M, Improvement in Telegraphic Machines[P]. New York: US26003A, 1859.

SHOLES C L, Improvement in Type-Writing Machines[P]. New York: US79868A, 1867.

WIKIPEDIA. Christopher_Latham_Sholes[EB/OL]. https://en.wikipedia.org/wiki/Christopher_Latham_Sholes.

WIKIPEDIA. George May Phelps[EB/OL]. https://en.wikipedia.org/wiki/George_May_Phelps.

YASUOKA, KOICHI, YASUOKA, et al. On the Prehistory of QWERTY[M]. Kyoto: Institute for Research in Humanities Kyoto University, 2011.

知乎. 问题回答: 既然QWER型键盘是为了降低效率，那为什么E还要和R、D放在一起？[EB/OL]. https://www.zhihu.com/question/375272716/answer/1059160634.