Uma breve história do teclado numérico

Imagine um teclado do telefone e uma calculadora. Você consegue se lembrar de como eles diferem sem espiar? Se você não conseguiu, tudo bem. A maioria de nós está tão acostumada a dispositivos comuns de entrada de dados que simplesmente não percebemos que na calculadora, se você a comparar com o telefone, as teclas estão na ordem oposta. A linha superior dos botões da calculadora contém as teclas 7-8-9 e a linha superior do teclado do telefone contém as teclas 1-2-3. O fato de esses dois teclados, sejam eles apresentados na forma de dispositivos físicos ou na forma de aplicativos, estarem dispostos de maneira diferente, é impossível discernir quaisquer razões lógicas. Por que eles parecem assim?


Teclado do telefone (esquerda) e teclado da calculadora (direita)

Como você pode ver, há uma ligeira mas misteriosa diferença entre esses teclados, uma vez que eles servem ao mesmo propósito - digitar números. O trabalho com esses teclados parece exatamente o mesmo; portanto, o motivo da diferença não é totalmente claro. O senso comum sugere que algumas limitações tecnológicas desempenharam um papel. Talvez os teclados sejam assim devido à luta de patentes entre os inventores. Alguém pode tentar explicar a diferença entre eles com considerações ergonômicas.

Acredito que a resposta à pergunta sobre os motivos da diferença entre os teclados digitais ajudará a encontrar o histórico de evolução dos dispositivos que os forneceram. Depois de investigar a história, podemos descobrir qual dispositivo foi inventado pela primeira vez, qual teclado afetou o outro e, mais importante, quem inventou o teclado numérico.

Máquinas de escrever, caixas registradoras e calculadoras

Uma vez que olhei para o teclado e queria saber quando, na história das máquinas, o uso das teclas começou. Um teclado apareceu aproximadamente entre a primeira e a segunda revoluções industriais (entre 1820 e 1920). E alguns inventores já começaram a experimentar máquinas de piano no final do século XVIII.

O ano de aparecimento do teclado pode ser considerado em 1844, quando o francês Jean-Baptiste Schwilge criou o primeiro protótipo funcional de um computador com teclado. Esta máquina usou o primeiro teclado numérico do mundo, que é uma linha de teclas com números de 1 a 9 impressos.


Teclado de uma máquina de calcular Jean-Baptiste Schwilge, 1844

Para ser justo, no entanto, é necessário mencionar dois antecessores de Schwilge, sobre os quais se poderia dizer que foram eles que inventaram a interface de interação homem-máquina com base em um teclado digital. Assim, em 1834, Luigi Torquay, conforme relatado, demonstrou um protótipo de uma máquina de calcular de madeira, cujo dispositivo se parecia com uma máquina de escrever. Em 1822, James White, em seu livro "Um novo século de invenções ...", descreveu um dispositivo que usa um teclado com nove teclas numéricas. Nenhum dos dispositivos chegou aos nossos dias; não temos evidências de que eles não fossem apenas uma invenção da imaginação de alguém.


O teclado de um dispositivo de contagem descrito por James White, 1822

A máquina de White, mesmo que existisse apenas no papel, pode ser considerada o exemplo mais antigo da implementação de uma interface moderna com controle direto. Essa interface permite que os usuários se concentrem em trabalhar com o dispositivo de entrada de dados sem exigir que eles interajam com os mecanismos internos da máquina. Essa abordagem difere da usada na máquina de somar Pascal ou no aritmômetro Tom de Colmar.
Deve-se notar que essas “idéias” ainda não nos dão uma explicação de por que as calculadoras modernas usam um teclado com um arranjo inverso de números de 9 a 0.

Existe uma opinião segundo a qual as calculadoras são projetadas no modelo de caixas registradoras. Vale a pena considerar, pois os números que precisavam ser inseridos nessas máquinas, representando certas quantias em dinheiro, continham muitos zeros, o que fez da tecla 0 a tecla pressionada com mais freqüência. Portanto, fazia sentido colocá-lo na parte inferior do teclado para que ficasse o mais próximo possível dos dedos do operador.

Embora essa explicação provavelmente contenha alguma verdade, o argumento, baseado no fato de que é mais fácil atingir o zero localizado na parte inferior do teclado, é bastante fraco e não resiste à verificação de fatos. Isso é especialmente evidente quando se considera que, nos primeiros exemplos de caixas registradoras existentes antes de 1893, não havia uma chave 0 separada e não havia caixa para dinheiro. Além disso, o trabalho com esses dispositivos não foi organizado como está agora.

Para entender o relacionamento entre calculadoras e caixas registradoras, é necessário examinar o histórico dessas últimas.

Em 1897, James Ritti, proprietário de um bar em Dayton, Ohio, EUA, descobriu que alguns de seus trabalhadores estavam roubando. Certa vez, ele viu o conta-rotações do eixo da hélice de um barco a vapor e, impressionado com essa visão, inventou uma máquina que usava um conjunto de teclas numéricas e algo como um relógio. O ancestral das caixas registradoras modernas não se destinava a cálculos. Permite registrar informações de vendas e notificá-las com a chamada do gerente da loja.

As primeiras caixas registradoras, que existiam antes de 1983, tinham teclados, geralmente consistindo em uma ou duas linhas horizontais de chaves representando valores como 10, 15, 20, 30, 35 e assim por diante. Esses números correspondiam aos preços dos produtos vendidos em lojas e bares, expressos em centavos. Três fileiras verticais de chaves apareceram apenas com o lançamento em 1894 do NCR Modelo 79.


Teclado da primeira caixa registradora de James Ritti, 1883

Deve-se notar que existem evidências anteriores apontando para a invenção do layout vertical das chaves.
Em 1884, Dorr Felt teve uma idéia interessante para uma máquina capaz de lidar com grandes números. Quando essa idéia se desenvolveu o suficiente, ele decidiu implementá-la, para começar, usando o que estava à mão, incluindo uma caixa de macarrão de madeira, que desempenhava o papel do corpo de sua máquina, chamado de compômetro. O compômetro possuía oito colunas de teclas com números de 9 (acima) a 1 (abaixo). Cada coluna tinha uma posição decimal. Lembre-se de que 0 ainda não estava presente na sequência de teclas.

Enquanto isso, as caixas registradoras continuaram a evoluir.


Teclado Compometer, 1885

E aqui a história já está se tornando mais interessante. Por que Felt decidiu usar um teclado com uma sequência de números de 9 a 1 para representar números? Naquela época, esse arranjo de chaves não podia ser chamado de familiar. No final, o conhecimento de máquinas aritméticas não foi particularmente difundido.

Uma resposta aceitável para esta pergunta pode ser comparada com algumas soluções de projeto mecânico, possivelmente relacionadas ao método de adição , e ao fato de que as teclas colocam alavancas de movimento associadas aos tambores rotativos. Quanto maior a alavanca, mais o tambor gira. A alavanca mais longa, portanto, correspondia ao número 9 e a menor - ao número 1. O mesmo princípio, antes de Felt, aplicava Parmeli .
Aqui está outra abordagem para responder à pergunta sobre a localização dos números nas teclas do computador. Baseia-se em princípios de design moderno e vai além da idéia que explica tudo com os recursos puramente mecânicos do dispositivo. Portanto, de acordo com as instruções para o medidor , assumiu-se que os operadores, para inserir “9 centavos”, não pressionariam a tecla 9 na coluna mais à direita. Em vez disso, eles pressionavam as teclas 4 e 5 sequencialmente e a máquina adicionava esses números. Não era recomendável alcançar a tecla 9 em tal situação, pois isso reduziria a velocidade dos cálculos devido ao fato de o operador precisar mover a mão direita, localizada na região da parte inferior do teclado, para sua parte superior. Feltro sentiu muita atenção à eficiência. Isso significava que as teclas mais usadas devem estar ao alcance dos dedos do operador. Há um sentimento de que o desejo de eficiência levou a esse arranjo das teclas do computador, mas a interface de entrada de dados desta máquina não pode ser reconhecida como simples de aprender e usar.

Para obter a máxima produtividade ao trabalhar com o medidor e as máquinas concorrentes, eram necessários operadores bem treinados. Além disso, especialmente quando se tratava de multiplicação, era difícil trabalhar com esses dispositivos com uma mão.

Em 1902, apareceu a máquina de contagem Dalton , que se tornou a máquina de 10 teclas mais popular da época, tornando as calculadoras com teclados de várias colunas menos populares. Este dispositivo era uma versão menor da máquina de escrever, suas chaves estavam dispostas em duas linhas, cinco peças cada. O layout do teclado parecia estranho: na linha superior havia os números 24579 e na linha inferior - 13068. O que há de especial no teclado deste dispositivo?

Certamente você já entendeu isso. Depois veio o 0, que não vimos nos teclados revisados ​​anteriormente.


Teclado Dalton Machine, 1902

A máquina Dalton, além de um novo tipo de teclado que não requer o uso de teclas separadas para inserir cada dígito do número decimal, também possuía um dispositivo de impressão embutido. Contadores em todo o mundo não se cansaram de uma invenção tão útil. Mas, após o surgimento dessa máquina, o desenvolvimento de dispositivos para cálculos, é claro, não parou.

Em 1914, David Sandstrand, americano de ascendência sueca, apresentou um pedido de patente (n ° 1198487 ). O objetivo desta patente era aumentar a usabilidade de máquinas de somar. Sandstrand mudou o layout das teclas, tornando-a mais "lógica e natural". O novo layout do teclado foi baseado no bloco principal de 9 teclas, contendo 3 teclas verticais e 3 teclas horizontais. Na linha superior deste bloco estavam os números 7-8-9. Abaixo desse bloco, havia uma tecla ampliada 0. Você poderia trabalhar com um teclado assim com uma mão, o que o tornou "o teclado mais rápido entre os teclados de todas as máquinas de calcular".


Teclado da máquina do Sandstrand, 1914

É esse layout que se tornou o padrão para calculadoras, que é relevante agora, quando se passaram mais de cem anos desde o seu início.

O caminho das calculadoras para os telefones

É possível dizer que as calculadoras, no decorrer de sua evolução, influenciaram os telefones modernos? Talvez seja assim, mas não é possível dar uma resposta exata a essa pergunta. Experimentos com telefones com botão de pressão foram realizados já em 1887, na Bell Telephone Company, que está na origem das comunicações telefônicas. Isso foi antes da invenção do discador de disco por Elmon Brown Strowger. A Western Electrics entrou em uso comercial em 1919. Isso continuou até a década de 1950, quando a telefonia automática de longa distância se espalhou. Os números locais (geralmente seis ou menos dígitos) foram expandidos para sete dígitos. As chamadas de longa distância levaram à necessidade de discar 11 números.

À medida que o comprimento dos números de telefone aumentava, aumentava o número de erros nas chamadas, o que fazia os engenheiros da AT&T pensarem se isso era devido à inconveniência do teclado usado pelas operadoras de serviços telefônicos .


Layout do teclado usado nos serviços telefônicos, década de 1950

Em 1955, foi realizado um estudo sobre a localização de caracteres em um teclado de dez botões; em 1960, outro estudo semelhante foi realizado em teclados de telefone. Os resultados desses estudos continham informações que poderiam influenciar o design de um telefone moderno. A AT&T mudaria para a discagem por tom, o que implicava o uso de dispositivos equipados com um teclado para discagem. Era importante decidir qual configuração de teclado é melhor para os assinantes.


Layouts de teclado testados em um estudo de 1960

A empresa testou 15 layouts, usando, entre outras coisas, formas incomuns de diagonal, piramidal, circular e horizontal de organização de chaves. Isso incluiu layouts usados ​​em dispositivos existentes, como calculadoras e perfuradores, como o IBM Model 011. Inesperadamente, o teclado da calculadora não teve um desempenho muito bom aqui. Os sujeitos preferiram teclados, nos quais os números estão localizados da esquerda para a direita e de cima para baixo.
Em particular, trabalhar com um teclado horizontal de 2 linhas (5-5-H) acabou sendo tão rápido quanto com um teclado que se parece com um teclado moderno com um layout 3x3 + 1, as diferenças entre eles eram muito pequenas. A AT&T escolheu o layout 3x3 + 1, talvez devido ao fato de ser mais compacto e versátil.

Preste atenção à palavra "possível" na frase anterior. Será útil para nós e um pouco mais baixo. Ambos os estudos não deram uma resposta definitiva à pergunta sobre o teclado ideal. E no Reino Unido, eles começaram a usar um teclado do tipo 5-5-H, possivelmente devido a restrições de patente.


Teclado britânico 5-5-H, década de 1960


Teclado para um dos primeiros martelos rotativos IBM Model 011 de 10 botões, década de 1940

Em conexão com os dois estudos mencionados acima, é interessante observar o seguinte: as letras nunca tiveram um papel notável na forma como o teclado numérico de 10 botões será organizado. As pessoas expressaram uma clara preferência pelo arranjo dos números da esquerda para a direita, e, com essa abordagem, mostraram a melhor velocidade e precisão, independentemente da localização nas teclas das letras. As teorias de que essas preferências seriam baseadas na ordem alfabética dos caracteres mostraram-se erradas. Como resultado, são precisamente aqueles teclados de telefone que ainda usamos que entraram em uso.

Decisões construtivas e padrões geralmente aceitos

Existem muitos fatores que afetam o design dos dispositivos, entre eles: tecnologia e suas limitações, ergonomia, percepção do usuário e com o que estão acostumados. Parece que o último fator é o mais forte, pois representa o que as pessoas escolhem, fazendo-o em nossa era digital, quando a única restrição física para o pensamento de design é o tamanho das telas. Veja os aplicativos no seu iPhone ou smartphone Android. Você descobrirá facilmente que os teclados do teclado de discagem e da calculadora foram projetados da mesma maneira que os teclados de dispositivos similares criados há cem anos.

Por que isso é assim? A única explicação razoável para o fato de que os desenvolvedores de programas ainda aderem a padrões semelhantes no design de teclados é que as pessoas estarão mais dispostas a trabalhar com suas interfaces usuais do que aprenderão algo novo. Talvez essas interfaces tenham atingido o nível máximo de otimização que uma interface pode ter.

De fato, é muito interessante notar que nas versões iniciais do Android e iOS, o teclado do telefone era usado como uma interface padrão para inserir números em vários campos, por exemplo, em páginas da web.


Teclado do telefone Android 6 (esquerda) e iOS 9 (direita) ( inputtypes.com )

Nas versões mais modernas do iOS, em vez de um teclado assim, é oferecido um painel de caracteres especiais.
Por outro lado, se você analisar o Oculus Go, aqui o teclado da calculadora é usado para inserir quaisquer números (eu testei em um aplicativo da web).


Teclado Oculus Go , 2018

Por que a Apple e o Google preferiram usar apenas o teclado do telefone tradicional e até mantiveram as letras sob os números? Por que não criar um teclado numérico especial otimizado para trabalhar com ele com o polegar de uma mão? Por que um teclado especial não foi criado para a realidade virtual, que é mais fácil de usar usando dispositivos apontadores? Levando em conta o fato de que nenhum dos dois layouts clássicos de teclados digitais dava benefícios em velocidade, sua única vantagem era a facilidade de percepção. É provável que os motivos para o uso de layouts existentes nos programas sejam a sua fácil implementação e o software existente para interação homem-máquina no software. Os smartphones mantêm um legado dos telefones convencionais com botão de pressão. Oculus e Xbox aderem à tradição de aplicativos de desktop.

Linha do tempo

• 1642: A máquina de somar de Blaise Pascal.
• 1822: O conceito de um computador de James White com chaves.
• 1844: Computador Schwilge - pela primeira vez na história, um teclado numérico é usado.
• 1857: Thomas Hill Machine, antecessor do Comptômetro.
• 1874: E. Remington and Sons inicia a produção da máquina de escrever Schuols and Glidden.
• 1879: A primeira caixa registradora criada por James Ritti.
• 1885: Um compômetro que usa um teclado pela primeira vez com números de 9 a 1 em colunas.
• 1887: Protótipos iniciais de telefones com botão de pressão.
• 1887: Caixa registradora NCR Modelo 79 usando um layout vertical.
• 1902: A primeira máquina de contagem de Dalton usando um teclado de 10 botões com zero.
• 1914: Contador de Sandstrand com 10 botões, usando um layout de teclado 3x3 + 1.
• 1919: Western Electric & AT&T introduzem telefones discados.
• 1940: Uma operação de divisão aparece na calculadora Olivetti Dividisumma.
• 1940: Um martelo rotativo IBM com um teclado de 10 botões com 1-2-3 na linha superior.
• 1955: AT&T começa a testar telefones com botão de pressão.
• 1963: Bell apresenta telefones de 10 botões.
• 1963: A Canon apresenta um protótipo da primeira calculadora eletrônica de exibição.
• 1966: Sharp / Facit montou a produção de calculadoras eletrônicas com um display.
• 2007: A Apple lançou o smartphone iPhone, que incluía um aplicativo de calculadora.

Caros leitores! Você acha que é possível, no futuro previsível, esperar o surgimento de novos layouts de teclados digitais que possam se tornar tão populares quanto os existentes?