Оптимальная раскладка клавиатуры
Мы могли бы печатать быстрее, но вместо этого до сих пор пользуемся устаревшей QWERTY-раскладкой, которая была создана еще в XIX веке. Как так вышло? Рассказывает руководитель направления систем бизнес-аналитики BIA Technologies Станислав Воронин.
Этот блог начался в конце 2021 года со статьи про математику вокруг нас. Маршруты городского транспорта, работа навигатора, движение лифтов, динамическое ценообразование на сайтах авиакомпаний — всё это результат математического моделирования. Но одна вещь в нашем привычным обиходе так и не поддалась оптимизации — раскладка компьютерной клавиатуры.
Самая распространенная латинская раскладка — QWERTY — была придумана в 1870-х годах создателем первой коммерчески успешной печатной машинки Remington No.1 Кристофером Шоулзом. Но появилась она далеко не в первой модели. В 1867 году Шоулз зарегистрировал патент на пишущую машинку, в которой клавиатура напоминала музыкальную — она состояла из двух рядов черных и белых клавиш, расположенных в алфавитном порядке:
- 3 5 7 9 N O P Q R S T U V W X Y Z
2 4 6 8 . A B C D E F G H I J K L M
Следующие 11 лет Шоулз упорно искал более оптимальное расположение клавиш, перепробовав порядка 50 различных вариантов. Известно, что целевая функция в основе QWERTY-раскладки — необходимость как можно дальше разнести часто используемые сочетания букв, чтобы избежать «залипания» клавиш (не допустить сцепки металлических рычагов в печатной машинке). Отсюда популярная шок-фраза о том, что клавиатура QWERTY намеренно замедляет скорость печати.
В 1873 году права на машинку были проданы компании E. Remington and Sons, а в 1878 году Шоулз запатентовал раскладку, которая затем будет использована в печатной машинке Remington No.2:
2 3 4 5 6 7 8 9 - , —
Q W E R T Y U I O P :
A S D F G H J K L M
& Z C X V B N ? ; . !
Такая раскладка практически идентична современной версии на компьютерной клавиатуре. Правда, в ней отсутствуют столь важные для программистов цифры 1 и 0 — было решено, что без них вполне можно обойтись, если использовать буквы l и O.
В 1930-х была изобретена электрическая печатная машинка, и проблема потенциальной сцепки рычагов перестала быть актуальной. На первый план вышла проблема усталости рук машинисток. Довольно быстро стало понятно, что QWERTY-раскладка — далеко не самый оптимальный вариант расположения клавиш с точки зрения скорости и удобства набора.
На это обратил свое внимание американский профессор с чешскими корнями Август Дворак (к слову, дальний родственник композитора Антонина Дворжака). Он задался целью решить эту оптимизационную задачу со следующими ключевыми вводными:
- движение пальцев по клавиатуре должно быть минимизировано;
- буквы следует набирать, чередуя руки (это делает набор текста более ритмичным, увеличивает скорость, уменьшает число ошибок и снижает утомляемость);
- наиболее распространенные буквы должны быть расположены в домашнем ряду и под самыми сильными пальцами (таким образом, около 70% нажатий выполняются в домашнем ряду и только 22% и 8% — в верхнем и нижнем рядах соответственно);
- наименее распространенные буквы должны находиться в нижнем ряду, до которого труднее всего дотянуться;
- правая рука должна быть задействована больше, чем левая, поскольку большинство людей на планете — правши (на QWERTY-клавиатуре левая рука осуществляет 56% нажатий);
- количество «перепрыгиваний» между верним и нижним рядами должно быть сведено к минимуму;
- предпочтительный ход пальцев — от краев клавиатуры к центру (за этим принципом стоит наблюдение, что при бездумном постукивании по столу люди чаще всего переходят последовательно от мизинца к указательному пальцу, нежели наоборот).
Так, в 1936 году миру была представлена раскладка Дворака. По оценке ее создателя, среднее расстояние, которое проделывают пальцы машинистки на QWERTY-клавиатуре — от 19 до 32 километров в день; набор того же текста потребует около 1,5 километров на клавиатуре Дворака:
! 7 5 3 1 9 0 2 4 6 8 =
: , . P Y F G C R L &
A O E U I D H T N S
; Q J K X B M W V Z
Но было уже поздно. К этому моменту QWERTY-раскладка прочно вошла в обиход и стала использоваться повсеместно. Несмотря на то, что люди знали об удобстве оптимизированной клавиатуры, она так и не встретила широкого распространения. В психологии, экономике и теории управления эта история стала хрестоматийным примером того, как мы противостоим инновациям и не готовы к переменам — даже если это перемены к лучшему.
Сегодня попробовать раскладку Дворака может любой желающий, так как возможность переключения на нее встроена во все стандартные операционные системы. Кому интересно, вот, например, инструкция для Mac OS. К слову, Apple продвигала оптимальную раскладку еще на этапе своего зарождения, поскольку несколько ведущих инженеров компании (включая Стива Возняка) были фанатами и пользовались именно ей.
Раскладка Дворака — не единственный пример оптимизации латинской клавиатуры. В 2006 году Шай Коулман создал раскладку Colemak (название образовано путем сложения фамилий Coleman и Dvorak):
1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 - =
Q W F P G J L U Y ;
A R S T D H N E I O
Z X C V B K M , .
По утверждению автора, его клавиатура приспособлена к современным компьютерным реалиям, разгружает мизинцы, требует более частого чередования рук, позволяет печатать текст быстрее и сократить количество движений пальцев в 2,2 раза по сравнению с набором на QWERTY-раскладке.
Руководствуясь идеей взаимозаменяемости и упрощением переучивания, Коулман намеренно сделал раскладку, которая частично совпадает со стандартной раскладкой QWERTY. Но и это не помогло. QWERTY сохраняет свою гегемонию по сегодняшний день, а Colemak и Dvorak остаются нишевыми историями для настоящих гиков — в одном ряду с универсальным языком эсперанто и другими изобретениями, которые были призваны изменить жизнь человечества к лучшему.
P. S. Если подобные историко-математические задачи вам интересны, вы можете бросить себе вызов и попробовать решить классический Санкт-Петербургский парадокс Бернулли 1738 года на 1С. Заявки на участие в конкурсе принимаются до 18 июля.