سیر تکاملی کیبورد

سخت افزار - بیل بوکستون در اوایل دهه 1990 در مرکز تحقیقاتی Xerox's Palo Alto مشغول انجام تحقیق روی عملکرد تلفن ساده ی کودکانه بود.



سخت افزار - بیل بوکستون در اوایل دهه ۱۹۹۰ در مرکز تحقیقاتی Xerox's Palo Alto مشغول انجام تحقیق روی عملکرد تلفن ساده  کودکانه بود.

 این تلفن از دو فنجان ساده و یک رشته سیم محکم، تشکیل شده بود. ناگهان این فکر به ذهن وی خطور کرد که چرا از این مفهوم برای بهبود وضعیت کیبورد‌های فعلی استفاده نکند؟ یک فنجان می‌تواند هم به عنوان میکروفون و هم به عنوان بلندگو مورد استفاده قرار بگیرد. در واقع از یک سخت‌افزار مشخص برای خروجی و ورودی صدا می‌توان بهره برد.

همین ایده سبب شد بوکستون به این فکر بیفتد که به جای کیبورد و صفحه نمایش، تنها از یک وسیله برای ورودی و خروجی استفاده کند. البته بوکستون تنها کسی نبود که به این ترکیب احتمالی فکر کرد.

اکنون که بیش از دو دهه از آن زمان می‌گذرد و مؤسسات تحقیقاتی بیشمار و بخش های R&D کمپانی‌های مختلف روی این ایده کار کرده اند؛ ما شاهد کیبوردهای لمسی (تاچ اسکرین) روی تبلت‌ها و اسمارت فون‌ها هستیم.
 
در واقع امروزه کیبوردها در صفحه نمایش‌ها ادغام شده است. اما این کیبورد‌های مجازی و حتی کنترل‌های صوتی هیچگاه از لحاظ سرعت، راحتی و دقت به پای کیبورد‌های قدیمی نمی‌رسند . شاید زمانی موفق به ساخت کیبورد‌هایی شویم که مستقیما به اعصابمان متصل شوند اما در حال حاضر هر آنچه داریم همین کیبورد‌های الکترومکانیکال متحول شده امروزی هستند. بوکستون در حال حاضر، در گروه طراحی تحقیقات مایکروسافت کارمی‌کند و هنوز هم به دقت در حال بررسی کیبورد‌های قدیمی و بازبینی روش‌ها و فناوری‌های مخصوص به آنهاست تا بتوانند راه‌های جدیدی برای وارد کردن اطلاعات به کامپیوتر ابداع کند. او می‌گوید: وقتی صحبت از آینده کیبوردها باشد باید به شما بگویم اکتشافات بزرگی زیر ذره بین ما در حال وقوع است. اما قبل از اینکه بخواهیم درباره شکل کیبورد‌های آینده صحبت کنیم، بهتر است کمی هم درباره نحوه تحول این سخت‌افزار اطلاعات داشته باشیم.

کیبوردها به لحاظ تحول فناوری دوره زمانی خیلی مشخصی را سپری نکرده‌اند.

 اولین کیبورد شناخت شده‌ای که به شکل کیبوردهای مدرن طراحی شده برمی‌گردد به قرن ۱۹ میلادی. در سال ۱۸۵۲، فردی به نام جان جونز، دستگاهی با عنوان " تایپوگرافر مکانیکی " طراحی کرد و ۱۵ سال بعد کریستوفر شولز، اولین ماشین تحریر را اختراع کرد.

حتی برخی از جنبه‌های همین کیبوردها می‌تواند اطلاعات فراوانی راجع به طراحی‌های امروزی به ما بدهد. دیوید هیل، معاون رئیس بخش طراحی و تجربه کاربری کمپانی لنووو در این باره می‌گوید: ماشین تحریر تمام توابع کلیدی را دارد. دکمه شیفت در این دستگاه بسیار بزرگ است زیرا شما به سطح بزرگی برای فشار دادن دکمه carriage داشتید. این مزیت مکانیکی مورد نیاز آن زمان بود.

اما ماشین تحریر Selectric کمپانی IBM بیشترین تاثیر را روی طراحی کیبوردهای امروزی گذاشت. IBM اولین ماشین تحریر نمادین الکترومکانیکال را در سال ۱۹۶۱ تولید کرد. این ماشین سرعت و دقت تایپ را بسیار بالا برد . و هنگامی که اولین PC ها در حدود دو دهه بعد طراحی شد این کیبورد پایه اساسی طراحی کیبوردهایی شد که در کامپیوترهای امروزی شما به کار می‌رود. در اواخر دهه ۱۹۷۰، کمپانی‌هایی همچون Cherry، Key Tronic و بخش Micro Switch کمپانی Honeywell با کنجکاوی شروع به طراحی کیبوردهایی برای کامپیوترها کردند.

طراحی اولین سوئیچ‌ها یکی از اولین طراحی‌های کیبورد‌های کامپیوتری از روی رید سوئیچ‌های اوایل دهه ۷۰ گرفته شد که با یک مگنت و دو رشته فلزی کار می‌کرد. وقتی که میدان‌های مغناطیسی به حد کافی به هم نزدیک می‌شوند این دو رشته را به هم نزدیک می کنند و بنابراین مدار کامل می‌شود که همه اینها هنگام زدن یک کلید اتفاق می‌افتد. این کیبورد ۱۰۰ تا ۱۲۰ رید سوئیچ داشت که با یک کلید پوشانده شده بودند.

 زیر هر کلیدی یک آهن ربای کوچک بود. وقتی کسی کلید را فشار می‌داد این آهن‌ربا میدان الکتریکی می‌سازد و بنابراین سیگنال الکتریکی تولید می‌شود تا بتوانید کاراکتر مورد نظر را تایپ کنید.اما این رشته‌های الکتریکی، به راحتی می‌شکنند. بنابراین رید سوئیچ‌های قابل اعتماد نیستند. و اگر یک دکمه شکسته شود یا گرد و غبار بگیرد دیگر از کار می‌افتد و به راحتی هم درست نمی‌شود. بدین ترتیب در اواخر دهه ۷۰ رید سوئیچ‌ها راهی به سوی طراحی کلیدهایی بر پایه اصل مغناطیسی به نام اثر هال شدند. در همین حال Key Tronic تلاش کرد تا راه جدیدی را خلق کند و موفق به طراحی یک سوئیچ خازنی شد که با قرار دادن اندکی آلومینیوم زیر کلید کار می کرد.وقتی کلید زده می شود این فویل ظرفیت خازن در مدار زیرین را تغییر می‌دهد و یک ریزپردازنده حرکت کلید را ثبت می‌کند. این ایده خیلی زود به خاطر مکانیسم ساده و پایین آورده هزینه‌های تولید در پوسته کیبورد‌ها به کار بسته شد.

 سخت‌افزارهای منحنی فلزی، کاهش هزینه‌‌ها با اینکه مواد اولیه به کار رفته در ساخت کیبورد‌های ارزان قیمت بود اما در اوایل دهه ۸۰ این کیبوردها بسیار گران بودند. مثلا همین کیبوردهای Key Tronic یا Micro Switch با قیمت حدود ۱۰۰ دلار به سازندگان کامپیوتر فروخته می‌شد. تولید کنندگان کیبورد به منظور کسب موفقیت بیشتر در این بازار شدیدا رقابتی و نیز پایین آوردن قیمت‌ها، شروع به پیدا کردن راهی برای کم کردن سخت‌افزار های کلیدها کردند.

آنها به تحولی سخت‌افزاری نیاز داشتند که سبب بالا و پایین رفتن کلید شود. به گفته هارون استوارت، مهندس ارشد طراحی کمپانی لنووو، "snap point" یا ضربه ناگهانی از مفاهیم پایه‌ای برای نحوه فشار دادن کلیدها بود. شما به حرفی فکر می‌کنید، انگشتتان ضربه می‌زند و حرف تایپ می‌شود. به خاطر دارید اولین بار که با صفحه لمسی روبرو گشتید چقدر از نبودن "snap point" متعجب شدید؟به علاوه سازندگان کیبوردها باید به" قدرت مقاومت در برابر شکست " کلید ها هم توجه نشان می‌دادند. یعنی دکمه‌ها باید انقدر قوی باشند که در برابر حرکات سهوی انگشتان شما مقاومت کنند و آنقدر نرم که با اندکی فشار بتوانید لغات را به راحتی تایپ کنید. IBM در سال ۱۹۷۸ موفق به ثبت حق اختراع مکانیسم کلیدی جدیدی به نام "buckling spring" شد که در واقع به نوعی تقلید از Selectrics بود. این روش با قراردادن فنر کوچکی در سطح غیر موازی زیر کلیدها کار می‌کرد.

این روش صدای آشنای کیلدها را در کیبورد معروفModel M کمپانی IBM تولید کرد. ضربه زدن به این فنر مدار زیر کلید را فعال می‌کند. اما کاهش هزینه‌ها در همین جا هم متوقف نماند و IBM راه دیگری را هم با نام Rubber domes ابداع کرد که از مکانیسم برشی استفاده می‌کرد و اواخر دهه ۸۰ و اوایل دهه ۹۰ به شهرت رسید. یکی دیگر از اهداف اصلی دراین طراحی جدید کوتاه کردن " فاصله سفر" یعنی زمان بالا رفتن و پایین آمدن دکمه بود . در واقع سرعت و راحتی هنگام تایپ کردن بستگی مستقیم به این عامل دارد. حتی چند میلی متر کم کردن از این فاصله می‌تواند تاثیر بسزایی در تجربه کاربر داشته باشد. در کیبوردهای امروزی لپ تاپ‌ها و نوت بوک‌ها این فاصله به نسبت کیبورد‌های اولیه ۴۰ درصد کاهش یافته است.این طرح‌ها به مراتب ارزان‌تر هم تمام می‌شد و این دو شیوه فنری هنوز هم در بسیاری از کیبورد‌های امروزی به کار می‌روند. و مکانیسم برشی نیز در نوت بوک‌ها و کیبوردهای باریک دیده می‌شود. و حتی امروزه نیز طرفدارارن زیادی دارد.نازک تر، سبک تر و .. یک دستی؟ امروزه تولید یک لپ تاپ باریک با کیبوردی بزرگ اصلا کار راحتی نیست.

طراحان با استفاده از محاسبات پیچیده ریاضی و عادات تحلیلی درست به فاصله‌های دقیق و موقعیت‌های صحیح کلیدها دست پیدا می‌کنند. به علاوه اصول ارگونومیک بودن نیز در کنار ابعاد و اندازه و وزن کیبورد خودنمایی می‌کند. تولید کنندگان همچنان در فکر تولید کیبوردی کوچکتر و ارزان قیمت‌تر هستند در حالیکه مردم به دنبال استحکام و دوام کیبورد خود هستند. اما کمپانی‌ها باید در کنار اثرات ارگونومیک به ارزش نوآوری‌ها نیز بها دهند.

کمپانی لنووو امیداوار است در اواسط ۲۰۱۳ فناوریThinTouch را معرفی کند که مدت زمان سفر را در لپ تاپی مثل مک بوک ایر اپل تا ۵۰ درصد کاهش می‌دهد. البته اپل هم در این میان برای کیبوردهای فوق باریکش درماه فوریه روش جدیدی را اختراع و به نام خود ثبت کرد. سایر سازندگان سخت‌افزار نیز به دنبال ارتقا کیبوردهای لمسی هستند که اپل برای اولین بار آنها را ابداع کرد.

 Tactus نام شیوه جدیدی است که فقط هنگام تایپ کردن کیسه‌های کوجک پر شده از مایعی روی صفحه ظاهر می‌شوند . ولی وقتی نیازی به تایپ کردن نیست این کیسه‌ها خالی هستند و روی سطح قرار دارند. مدیر عامل این کمپانی شدیدا مشتاق است تا اواسط سال آینده این کیبورد را روانه بازار کند. البته دو دهه پیش این تکنولوژی در زیست فناوری‌ها و پرینتر‌های کامپیوتر به کار می‌رفته است .کمپانی دیگر نیز به نام Twitch Technologies در حال طراحی و تولید لپ تاپی است که با یک دستی کار می‌کند و سازندگان تبلت‌ها می‌توانند این کیبورد را در سمت راست یا چپ دستگاه خود تعبیه کنند.

 در این کیبورد با انگشتان خود در پشت دستگاه تایپ می‌کنید و شست شما روی جلوی دستگاه قرار دارد.و شما از ترکیب انگشتانتان برای تایپ حروف استفاده خواهید کرد .شاید تصور این کیبوردها برای شما مشکل باشد اما حتی ایده همین کیبوردهای یک دستی هم در گذشته ریشه دارد .

یعنی زمانی که داگ انگلبرت فناوری‌های جدید زیادی مثل ویدئو کنفرانس و دموی یک کیبورد ۵ انگشتی را در سال ۱۹۶۸به همگان معرفی کرد. بنابراین همانطور که بوکستون خاطرنشان کرد هنگامی که قصد پیاده‌سازی کیبورد جدیدی را دارید شاید هر فردی مجبور باشد کارکردن با آن را از نو یاد بگیرد اما ارزشش را دارد.