Záhada numerické klávesnice
22. 8. 2018
Záhada numerické klávesnice

Všimli jste si někdy, že kalkulačka a tlačítkový telefon mají numerické klávesnice naopak? Ano, je to tak, skládají se ze stejných tlačítek s číslicemi, ale jejich rozložení je převrácené podle horizontální osy. Já jsem na tento překvapivý fakt přišel minulý rok, když jsme v kreativním oddělení QUB přemýšleli o designu bitcoinové kasy. Zaujalo mě to a zkusil jsem po tomto fenoménu trochu pátrat.

Existují dvě teorie, které vysvětlují, proč jsou numerické klávesnice telefonu a kalkulačky rozdílné. Jedna z nich odkazuje na výzkum Bellových laboratoří ve Spojených státech. Na konci padesátých let minulého století zde vědci pracovali na novém designu tlačítkového telefonu. Do té doby se používaly pouze telefony s rotačním vytáčením, kdy jsme museli doslova „vytočit“ číslo volaného. Pamatujete na tyto přístroje? U babičky možná ještě leží nějaký na půdě.

oldschool telefon

Princip telefonu

Jak vůbec tyto telefony pracovaly? Na přední straně přístroje se nacházel kruhový číselník s čísly 1−9 a 0. Číslice byly uspořádány proti směru hodinových ručiček, kde jednička byla umístěna v pravém horním rohu a poslední nulu bychom pak našli v pravém dolním rohu. Telefonní čísla se tehdy vytáčela po směru hodinových ručiček. Jak se číselný kotouč sám vracel do výchozí polohy, každé zvolené číslici to trvalo různou dobu a generovala odlišný počet elektrických pulzů. Právě podle počtu pulzů poznala automatická telefonní ústředna, jaké číslo bylo vytočeno. Této telefonní technologii se říká pulzní vytáčení.

S příchodem nové technologie, tzv. tónového vytáčení, které nebylo závislé na časových pulzech, bylo možné využít k volbě volaného čísla rychlejší tlačítka. A s tím také vyvstala otázka, jak numerickou klávesnici navrhnout, aby se telefon co nejlépe ovládal. Vědci z Bellovy společnosti samozřejmě hledali inspiraci u již existujících, dlouhou dobu používaných, sčítacích strojů a pokladních kas. Jak ty se ovládaly? A proč mají takovou klávesnici? Pojďme se podívat do minulosti na jejich vznik.

Historie kalkulačky

Mechanický kalkulátor byl vynalezen již v 17 století. Kresby prvního sčítacího stroje pochází od německého profesora hebrejštiny a astronomie Wilhelma Schickarda, který jej zdokumentoval v dopisech z roku 1623-4 adresovaných Johannu Keplerovi. Tento matematik, astronom a také astrolog je autorem známých, po něm pojmenovaných, zákonů o pohybu nebeských těles. U nás je populární také tím, že působil na dvoře Rudolfa II. v Praze. Johannes Kepler údajně stroj používal již při svých astronomických výpočtech.

Nezávisle, 20 let poté, sestrojil počítací stroj také francouzský vědec Blaise Pascal. Úžasné je, že mu v té době bylo pouze 20 let! Vytvořil 50 funkčních prototypů a výsledný stroj byl dosti pokročilý, uměl sčítat a odečítat, opakováním těchto operací také násobit a dělit. Číslice se zadávala pomocí malých kruhových číselníků. Takový vytáčecí číselník se používal právě na telefonech s pulzním vytáčením. Mnoho pozdějších typů sčítacích strojů pak bylo inspirováno právě Pascalovým modelem.


Opravdový rozvoj chytrých počítacích mašinek začal až po roce 1885, kdy si americký technik William Seward Burroughs nechal zaregistrovat patent na svůj moderní mechanický sčítací stroj.

Na začátku 20 století již takové stroje byly běžnou součástí účetních kanceláří, finančních a kontrolních úřadů nebo koloniálů. Tam byly navíc propojeny se zásuvkou na peníze. Tyto mechanické kasy měly klávesnici v podobě devíti řad číslic 1 až 9. Tlačítka s jedničkou se nacházela na klávesnici vespodu, naopak nejvyšší řada obsahovala devítky. Bylo to proto, že malé číslice se používaly nejčastěji a ruka se nemusela daleko natahovat. Je patrné, že již v té době mysleli konstruktéři na použitelnost. Sloupce pak odpovídaly desetinným řádům v zadávaném čísle.

Zajímavé je, že tehdejší klávesnice neobsahovala nulu. Vlastně nebyla třeba. Na desetinném místě, kde figuruje nula, nebylo nutné stisknout žádné tlačítko. S kasou prodavač pracoval tak, že musel stisknout danou číslici na definovaných řádech. Pokud chtěl zapsat například číslo „1000,99“, jednoduše vyťukal ve sloupcích postupně pouze 3 číslice „nic-nic-1-nic-nic-nic-9-9“. Následně se toto číslo zaregistrovalo do kasy zatažením za páku. Číslo se také automaticky vytisklo na papírový pásek a následovalo zadání dalšího čísla. Nakonec stačilo stisknout tlačítko pro součet a opět zatáhnout za páku. A součet všech zadaných čísel se objevil na účtu.

pokladna.png

S příchodem elektřiny byly počítací stroje vylepšovány a díky použití elektrického motoru již nebylo nutné stroj pohánět manuálně pákou. Kvůli mechanickému systému uvnitř stroje však zůstával počet a rozložení kláves stále stejné.

Přelom nastal až v roce 1961, kdy společnost Bell Punch Company představila na výstavě v Londýně a Hamburgu plně elektronický počítací stroj Anita Mk VII. Tento stroj umožňoval provádět základní 4 aritmetické operace: sčítání, násobení, odčítání a dělení. Výsledné číslo bylo pak zobrazováno na jednoduchém neonovém displeji o 13 číslicích. Stroj se masově rozšířil po kontinentální Evropě a stal se základem moderních elektronických kalkulaček.

Na něj za 4 roky navázala firma Olivetti, která představila na svou dobu vyspělou kalkulačku Programma 101. Tento programovatelný stroj již uměl číst a zapisovat data na magnetické karty a také tisknout výsledky na vestavěné tiskárně. Umožňoval zpracovávat podmíněné operace a pracoval s operační pamětí. Je považován za opravdový první osobní stolní počítač a získal řadu ocenění v oblasti průmyslového designu. A jak by ne, vždyť ho navrhli Italové! Zajímavé je, že v té době stál 3 200 $, což je dnešní hodnota odpovídající vozu střední třídy (více než půl miliónu Kč)!

olivetti

Podstatné je, že tento kalkulátor měl již současnou moderní numerickou klávesnici složenou pouze z 10 číslic. Rozložení číslic je v řadách odshora: 7 8 9 – 4 5 6 – 1 2 3 - 0. Číslice malé hodnoty mají své místo opět na klávesnici dole, poblíž nejpoužívanějšího tlačítka START a +. Ruka uživatele tak nemusela provádět velké přesuny a zadávání výpočtů bylo velmi rychlé. Ovšem italští designéři nebyli první, kdo s takovou sestavou tlačítek přišel. V roce 1914 si nechal patentovat deseti-číslicový sčítací stroj už americký vynálezce David Sundstrand. Jeho mechanický kalkulátor disponoval stejnou sestavou numerických kláves, která nám vydržela na kalkulačkách dodnes. A tutéž numerickou klávesnici najdeme i na počítačových klávesnicích.


Nyní už víme, jaká je historie kalkulačky a její klávesnice. Ale co ten telefon? Proč má odlišnou konfiguraci tlačítek?

Výzkum Bellových laboratoří

Vraťme se zpět do amerického státu New Jersey do Bellových laboratoří, kde tým vědců pracoval na designu tlačítkového telefonu pro tónové vytáčení. Odborníci tehdy testovali různé typy klávesnic. Je třeba si uvědomit, že v té době ještě nebyly žádné bezdrátové telefony, žádné mobily ani smartphony. Vědci navrhovali úplně nový přístroj a simulovali, jak s ním budou uživatelé pracovat. O testování použitelnosti v Bellových laboratořích se můžeme hodně dozvědět díky zveřejněné studii s názvem „Human Factor Engineering Studies of the Design and Use of Pushbutton Telephone Sets“, která vyšla v červnu 1960 v časopise „The Bell System - Technical Journal“, číslo 39/4.

Zpráva ukazuje 16 různých způsobů rozložení tlačítek, včetně kruhové konfigurace stávajícího telefonního číselníku po směru i proti směru hodinových ručiček. Dále zde najdeme zvláštní uspořádání tlačítek do kříže, do trojúhelníku, ale také 2 řady číslic v rozličných směrech. Testována byla samozřejmě také kalkulačková sestava tlačítek 3 x 3 s nulou ve spodu.


Vědci v testu vyhodnocovali rychlost zadávání čísel, chybovost typování a osobní preference testerů (formou dotazníku). Analýza přinesla ne příliš překvapivé výsledky, které odhalily, že nejrychlejší zadávání čísel je prováděno pomocí kruhové konfigurace tlačítek, stejné jako na původním telefonu s pulzní volbou. Tato konfigurace byla také vyhodnocena jako jedna z nejoblíbenějších. Jak by ne, když tento systém vytáčení lidé znali již desítky let a byli navyklí jej běžně používat. 

Ovšem objevil se závažný důvod, proč je takové seskupení tlačítek pro nový přístroj nevhodné. Předpokládalo se totiž i použití písmen, která by lidé využívali v komunikaci s různými telefonními automaty. Každé tlačítko musí být, kromě číslice, přiřazeno také 3 písmenům: 1 – ABC, 2 - EFG, atd. A pokud by vědci využili pro nový telefon stávající konfiguraci číselníku s číslicemi proti směru hodinových ručiček, bylo by mapování číslic a písmen opačné, to znamená: 1 – XYY, 2 – UVW, atd. Takové uspořádání, jak sami uznáte, je velmi zvláštní, nepřehledné a pro uživatele matoucí. Navíc kruh tlačítek by zabíral na telefonu dosti místa a vědci jej zavrhli.

Tým odborníků z Bellových laboratoří nakonec dospěl k závěru, že použijí hned další konfiguraci tlačítek, která vycházela v testu nejlépe. Jedná se o sestavu tlačítek 3 x 3. V horním řádku figurují číslice 1-2-3, následně 4-5-6 a v posledním řádku 7-8-9. Nula je přilepena pod touto maticí číslic. Uživatelé při použití takovéto klávesnice psali v testech relativně rychle a při malé chybovosti. Testování tak ukázalo, že používání této nové sestavy numerických kláves je pro lidi nejsnadnější. Pro západní civilizaci je přirozené psát a číst zleva doprava a ze shora dolů. A právě takto jsou číslice uspořádány – přirozeně.


A tak v soutěži numerických klávesnic zvítězil nový model, který má tlačítka uspořádána přesně opačně, než kalkulačka. Tato nová tlačítková klávesnice se osvědčila a Bellovy závody začaly vyrábět tento nový typ telefonu „budoucnosti“. Oblíbený design postupně kopírovali i další výrobci a tento typ klávesnice přetrvává u telefonů doposud. A to je ten důvod, proč dnes máme dvojí numerickou klávesnici.

Nicméně používání tlačítkových telefonů se rozšířilo docela pomalu, běžně jsme je mohli vidět v amerických a západoevropských domácnostech až na začátku 80. let dvacátého století. U nás, v tehdejším Československu, to pak bylo až o další roky později. Ale tlačítkové, již mobilní telefony jsou ze současného trhu rychle vytlačovány „chytrými“ smartphony s dotykovými displeji. A tak je velmi pravděpodobné, že za pár let budou všechny tlačítkové telefony pouze historií.

Další teorie

Na internetu jsem narazil ještě na jinou teorii, která vysvětluje rozdíl mezi klávesnicí kalkulačky a telefonu. Říká, že když vědci přišli s novým telefonním hardwarem pro tónové vytáčení a designovali k němu tlačítkový telefon, automaticky dostal telefon již používanou klávesnici z kalkulačky. Na tu byli lidé v té době už zvyklí a sestavu číslic měli naučenou. Zvláště zaměstnanci statistických a daňových úřadů, kteří s kalkulačkou pracovali denně, na ní dokázali psát extrémně rychle. To bylo skvělé pro typování dat a čísel do výpočtů, nikoliv však pro tónové vytáčení na telefonu. Tehdejší technologie údajně nestíhala rozpoznávat vytáčené číslo při tak velké rychlosti zadávání. Designéři prý následně zjistili, že pokud změní rozložení tlačítek, rychlost vytáčení se sníží a mechanismus rozpoznání tónové volby bude spolehlivější. A tak vytvořili novou klávesnici, která se liší od té „rychlé“, kalkulačkové.

Z počátku dává tato teorie docela smysl, v počátcích vývoje telefonů (a elektroniky vůbec) nebyl hardware vůbec výkonný, a tak se vědci snažili výkonnostní problémy všelijak řešit. Nicméně v archivech nenajdeme pro tuto verzi výkladu žádné důkazy. Navíc má teorie jednu závažnou trhlinu. I pozměněnou klávesnici po nějaké době učení zvládne člověk ovládat velmi rychle a problém se slabým hardwarem by to tak dlouhodobě opravdu nevyřešilo. Osobně si myslím (a uvedená studie to dokládá), že vědci z Bellovy společnosti hledali naopak takové rozložení kláves, které bude efektivní, snadno použitelné a umožní telefonní číslo volit co nejrychleji. Prostě jako správní designéři kladli důraz na UX!

Soutěž

Tak, a teď to tajemství rozdílných klávesnic znáte. Ale schválně, kontrolní otázka… Víte, jaká numerická klávesnice se používá u bankomatů? Z telefonu nebo ta z kalkulačky? Posílejte nám své odpovědi na souteze@cleverlance.com a třem nejrychlejším výhercům pošleme unikátní stylové žvýkačky a hrnek Cleverlance!

EDIT: soutěž už je ukončena, hrnky putují ke svým výhercům.

vyhra.jpg

Jan Čermák