中文键盘:被遗忘的历史

如今,中文打字是通过软件界面将 QWERTY 键盘按键转换成汉字,这种软件界面称为 输入法编辑器。但情况并非总是如此。Thomas S. Mullaney 的新书, 中国计算机:信息时代的全球历史, 麻省理工学院出版社出版的《中文输入法》一书,揭示了 20 世纪被遗忘的中文输入历史。在这篇摘录自该书的文章中,他详细介绍了 20 世纪 60 年代和 70 年代各种抛弃 QWERTY 键盘的中文输入系统。

“这将摧毁中国 一位年轻的台湾学员全神贯注地坐在那里想着:“永远。”这位著名的历史学家 阿诺德·J·汤因比 在华盛顿与李大学发表题为“历史眼中的变迁世界”的演讲。演讲深入探讨了教授最喜欢的研究领域:人类文明的起源、发展、死亡和解体,这些都在他的巨作中得以永垂不朽 历史研究今晚的谈话聚焦中国。

中国是汤因比眼中的异类:它和埃及一样古老,是一个经受住了时间的摧残而幸存下来的文明。他认为,中国得以延续的秘诀在于以汉字为基础的汉字。汉字是一种统一的媒介,可以抵御离心力,否则这种离心力可能会将这个伟大而多元的文明撕裂。这种千年的完整性现在正受到威胁。事实上,就在汤因比讲话的时候,北京政府正忙着部署
Hanyu pinyin,一种基于拉丁字母的罗马化系统。

听汤因比演讲的台湾学生是叶赞辉,她是附近一所电气工程专业的学生。
弗吉尼亚军事学院 (弗吉尼亚军事学院)。与阿诺德·汤因比共处的那个夜晚永远改变了他的人生轨迹。这也改变了中国计算机的发展轨迹,引发了一系列事件,后来促成了历史上第一家成功的中国 IT 公司的成立: 表意文字是叶氏在汤因比退出舞台14年后创办的。

20 世纪 60 年代末到 70 年代初,中文计算经历了多次重大变革。中文计算不再局限于小型实验室和个人发明家,亚洲、美国和欧洲的工程师、语言学家和企业家都开始接受挑战,其中就包括叶先生的第二故乡硅谷。

Chan-hui Yeh 的 IPX 键盘有 160 个主键,每个键有 15 个字符。使用 15 个键的外围键盘来选择每个键上的字符。使用单独的“shift”键来更改 160 个键的所有字符分配。 计算机历史博物馆

中国计算机的设计也发生了巨大变化。当时出现的竞争设计中没有一种采用 QWERTY 键盘。相反,最成功和最著名的系统之一——由叶设计的 IPX——采用了 120 级“shift”界面,将近 20,000 个汉字和其他符号塞进了仅比 QWERTY 界面稍大的空间。其他系统的键盘有 256 到 2,000 个键。还有一些系统完全不使用键盘,而是采用手写笔和触摸板,或者将汉字网格包裹在旋转的圆柱形界面上。似乎所有可以想象到的界面都在被探索
除了 QWERTY 风格的键盘。

IPX:叶氏的 120 维超移位中文键盘

叶先生于 1960 年毕业于弗吉尼亚军事学院,获得电气工程学士学位。随后,他进入康奈尔大学,于 1963 年获得核工程硕士学位,并于 1965 年获得电气工程博士学位。叶先生随后加入 IBM,目的并非开发中文文本技术,而是利用他在自动控制方面的背景,帮助开发大型制造工厂(如造纸厂、石化炼油厂、钢铁厂和糖厂)的计算模拟。他被派驻在 IBM 位于加利福尼亚州圣何塞的相对较新的办公室。

然而,汤因比的演讲却让叶先生印象深刻。在 IBM 工作期间,他把业余时间都用来研究汉字的电子处理。他坚信中文的数字化是可能的,中文可以进入计算时代。他认为这样做可以保护中文免受毛泽东主席等人的侵害,这些人似乎将中文现代化等同于汉字的罗马化。这种信念如此强烈,以至于叶先生最终辞去了 IBM 的高薪工作,试图通过计算的力量来拯救中文。

叶先生从最复杂的中文词汇开始,然后又从最复杂的部分开始。他特别关注一个汉字:
鹰,一个需要 24 笔才能组成的复杂图形。他认为,如果他能为如此复杂的字符确定一个合适的数据结构,那么他的梦想就大功告成了。通过仔细分析,他确定由 24 个垂直点和 20 个水平点组成的位图就可以实现这个目标,占用 60 字节内存(不包括元数据)。到 1968 年,叶海峰感到有足够的信心迈出下一步——为他的绰号为“铁鹰”的项目申请专利。铁鹰项目很快引起了台湾军方的兴趣。四年后,在台湾政府的资助下,叶海峰在加州桑尼维尔创立了 Ideographix。

IPX 键盘的一个键包含 15 个字符。这个键包含一个字符“中”,这是拼写“China”所必需的。 与新闻界

Ideographix的旗舰产品是IPX,这是一个基于多个子系统的复杂协同而建立的中文计算排版和传输系统。

IPX 系统的奇迹在于其键盘子系统,尽管键盘尺寸不大:宽 59 厘米、深 37 厘米、高 11 厘米,但理论上最多可以输入 19,200 个汉字。为了实现这一非凡成就,叶和他的同事决定将键盘视为一台成熟的计算机,而不仅仅是电子外围设备:一个由微处理器控制的“智能终端”,与传统的 QWERTY 式设备完全不同。

操作员坐在 IPX 界面前,低头看着排列成 16×10 网格的 160 个键。每个键包含的不是一个单独的汉字,而是一组排列成微型 3×5 阵列的 15 个字符。这 160 个键每个键上有 15 个字符,总共有 2,400 个汉字。

几张人们坐在大键盘前的彩色图像。 在 IPX 键盘上打字的过程包括使用一本字符手册来按下 160 个键中的一个键,选择 15 个数字中的一个来选择该键内的字符,并使用单独的“shift”键来指示何时翻动手册的一页。 与新闻界

汉字没有印在按键上,而 QWERTY 设备的按键上则印有字母和数字。160 个按键本身是空白的。相反,2,400 个汉字印在层压纸上,装订成一本螺旋装订的小册子,操作员将其平放在 IPX 接口上。IPX 按键不是 QWERTY 设备上的按钮,而是压敏垫。操作员按下螺旋装订的小册子即可按下正下方的键盘。

为了找到 2,401 到 19,200 个字符,操作员只需将螺旋装订的小册子翻到包含所需字符的页面即可。小册子最多有 8 页,每页包含 2,400 个字符,因此潜在符号总数略低于 20,000 个。

在成立后的前七年里,IPX 的使用仅限于台湾军方。随着时间的推移,这种排他性逐渐放松,叶开始在私营和公共部门寻找客户。叶的首批主要非军事客户包括台湾电信管理局和台北国家税务局。对于前者,IPX 帮助处理和传输了数百万张电话账单。对于后者,它使纳税申报文件能够以前所未有的速度和规模生成。但 IPX 并不是镇上唯一的游戏。

每格写有汉字 香港中文大学教授卢绍章发明了一种名为“卢氏键盘”的键盘,共有 256 个键。 Loh Shiu-chang

中国大陆的“中型”键盘

到 20 世纪 70 年代中期,中华人民共和国在大型计算机领域的领先程度远远超出了大多数局外人的想象。1972 年 7 月,就在美国总统理查德·尼克松进行著名访问的几个月后,一个由美国著名计算机科学家组成的蓝带委员会
访问中国代表团当时访问了中国主要的计算机科学中心,当了解到在中美关系疏远的多年期间他们的同行们所做的事情时,代表团感到震惊。

但代表团没有亲眼见证计算领域的一个关键领域:汉字的计算处理。直到 1974 年 10 月,中国大陆的工程师才开始认真研究这个问题。不久之后,1975 年,新成立的汉字信息处理技术研究室在北京成立。
北京大学 提出了研制“汉字信息处理输入系统”和“汉字键盘”的目标。

该小组评估了十多个中文键盘设计方案。这些设计大致分为三类:大键盘方案,每个常用字符对应一个键;小键盘方案,如 QWERTY 键盘;以及中型键盘方案,试图在这两极之间寻找一条道路。

上图:圆圈网格,每个圆圈内有一个汉字。下图:正方形被划分成几个部分。 北京大学的中型键盘设计包括汉字和字部件的组合,如这张说明图所示。 公共区域

该团队对 QWERTY 式小键盘提出了两大批评。首先,按键数量太少,这意味着许多汉字的输入顺序都相同。此外,QWERTY 键盘未能充分发挥按键的潜力。大多数情况下,QWERTY 键盘上的每个按键只分配有两个符号,其中一个符号需要操作员按住 Shift 键才能使用。他们认为,更好的方法是“一键多用”技术—— yijian duoyong— 为每个键分配大量符号,以充分利用界面空间。

该团队还研究了大键盘方法,即在桌面大小的界面上分配 2,000 个或更多常用汉字。中国各地的几个团队都在研究这种大键盘的不同版本。然而,北京团队认为大键盘方法过于繁琐。他们的目标是最大限度地发挥每个键的潜力,同时将键数保持在最低限度。

经过多年的努力,北京的团队最终确定了一款有 256 个键的键盘,其中 29 个键用于各种功能,例如回车和空格,其余 227 个键用于输入文本。每次击键都会生成一个 8 位代码,存储在穿孔纸带上(因此选择了 256 个或 28 个键)。然后,这些 8 位代码被翻译成 14 位内部代码,计算机使用该代码来检索所需的字符。

在将多个汉字分配给单个按键时,该团队的设计让人想起了 Ideographix 的 IPX 机器。但有一个变化。该团队没有为每个按键分配完整的独立汉字,而是将汉字和汉字部件混合分配。具体来说,每个按键最多与四个符号相关联,分为三类:

  • 完整汉字(每个按键限制不超过两个)
  • 部分汉字部件(每个键不超过三个)
  • 大写符号,保留用于切换到其他语言(每个键限制一个)

键盘总共包含 423 个完整汉字和 264 个字符部件。在键盘上排列这 264 个字符部件时,团队想出了一个巧妙的方法来帮助操作员记住每个部件的位置:他们将键盘视为汉字本身。团队将 264 个字符部件中的每一个放置在键盘上与它们通常出现在汉字中的区域相对应的区域。

在最终设计中,北大键盘总共可以输入 7,282 个汉字,据该团队估计,这占到了人们日常遇到的所有汉字的 90% 以上。在这个字符集中,423 个最常用的汉字可以通过一次击键输入;2,930 个汉字可以用两次击键输入;另外 3,106 个汉字可以用三次击键输入。其余 823 个汉字则需要四到五次击键。

北大键盘只是当时众多中型键盘设计之一。IBM 为中文和日文设计了 256 键键盘。这款 20 世纪 70 年代的键盘的设计让人联想到 IPX 系统,它包括一个 12 位数字的键盘,操作员可以使用它在每个键上配备的 12 个全汉字(总共 3,072 个字符)之间“切换”。1980 年,香港中文大学教授卢绍章开发了他所谓的“卢氏键盘”(Le shi jianpan 乐氏键盘), which also featured 256 keys.

但也许那个时代最奇怪的中文键盘是在英国设计的。

圆柱形中文键盘

1976 年的一个冬日,英国剑桥的一名小男孩寻找他心爱的人 麦卡诺套装. 美国 安装套件这款英国流行玩具为有抱负的工程师们提供了数小时的模块化可能性。安德鲁最近玩过齿轮、轴和金属板,但今天却找不到它们了。

他走进厨房,当场抓住了小偷:他的父亲,剑桥大学研究员罗伯特·斯洛斯。斯洛斯连续三天三夜抢走了儿子的玩具,全神贯注地制作一个奇怪的圆柱形旋转装置。它吸引了小男孩的注意力——然后吸引了
电讯先驱报, 哪个派了一名记者去亲眼目睹。最终,它引起了英国的关注和资金支持 电信 电报无线巨头。

罗伯特·斯洛斯正在研制一台中国计算机。

老斯洛斯 1927 年出生于苏格兰。他加入了英国海军,并接受了一系列智力测试,结果显示他对外语有浓厚的兴趣。1946 年和 1947 年,他被派驻香港。斯洛斯后来进入公务员队伍,担任教师,后来在英国空军担任士官。由于他的教学经验、语言天赋和亚洲背景,他被邀请到剑桥大学教授中文,并于 1972 年被任命为讲师。

在剑桥,斯洛斯遇到了彼得·南卡罗。南卡罗比斯洛斯小 12 岁,曾接受过物理学培训,但后来找到了专利代理人的工作。这位 38 岁的大胡子男子后来自学了挪威语和俄语,作为一种“爱好”,然后与斯洛斯联手,共同研发自动中英翻译机。

三个男人俯身看着圆柱形装置 1976 年,罗伯特·斯洛斯 (Robert Sloss) 和彼得·南卡罗 (Peter Nancarrow) 设计了 ​​Ideo-Matic 编码器,这是一种中文输入键盘,其圆柱体上缠绕着 4,356 个键。 PK 波斯科诺

他们很快发现,翻译器设计的难点在于字符输入,即如何将手写汉字、定义和语法数据输入计算机。

在接下来的两年里,斯洛斯和南卡罗致力于设计中文计算机界面。正是这种努力导致斯洛斯偷窃并捣鼓他儿子的 Meccano 套装。斯洛斯的捣鼓很快就有了成果:
工作原型 二人将其称为“将汉字编码为机器兼容形式的二进制信号发生器”——也称为 Ideo-Matic 编码器和 Ideo-Matic 66(以机器的 66×66 字符网格命名)。

机器网格中的每个单元都分配有一个二进制代码,与 X 列和 Y 行的值相对应。就总空间而言,每个单元为 7 平方毫米,4,356 个单元中有 3,500 个单元专用于汉字。其余单元分配给日语音节或留空。

然而,Sloss 和 Nancarrow 界面的显著特征并不是网格。两人决定将网格环绕在旋转的管状结构上,而不是将 4,356 个单元排列在一个矩形界面上。打字员用一只手旋转圆柱形网格,另一只手左右移动光标以指示 4,356 个单元中的一个。按下按钮会产生与所选汉字或其他符号相对应的二进制信号。

Ideo-Matic 编码器于 20 世纪 70 年代末完成并交付给 Cable & Wireless。该机器重 7 公斤,宽 68 厘米,深 57 厘米,高 23 厘米,引起了业界和媒体的关注。Cable & Wireless 购买了该机器的使用权,希望能够批量生产,以满足东亚市场的需求。

QWERTY 的回归

IPX、Ideo-Matic 66、北京大学的中型键盘,以及本文讨论的所有其他定制设备,很快都将面临同样的命运——被遗忘。变化正在发生。定制中文文本处理系统的时代即将结束。一个新时代正在形成,大公司、企业家和发明家大多没有为此做好准备。这个新时代有许多名称:软件革命、个人电脑革命,以及不那么乐观的硬件消亡。

从 20 世纪 70 年代末开始,定制的中文界面逐渐从市场和实验室中消失,取而代之的是一波又一波西方制造的个人电脑涌入中国。随着这些电脑的出现,QWERTY 中文输入法再次兴起,与今天华语电脑用户使用的系统相同——通过软件层将拉丁字母转换成汉字。这种通过输入法编辑器 (IME) 进行输入的转变并没有导致中国文明的衰落,正如历史学家阿诺德·汤因比 (Arnold Toynbee) 可能预测的那样。然而,它确实从根本上改变了中文使用者与数字世界和他们自己的语言互动的方式。

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