چگونه کیبورد (keyboard) تکامل یافت؟ - کالارنا

حال که بیش از دو دهه از آن زمان می‌گذرد و موسسات تحقیقاتی بی‌شمار و بخش‌های تحقیق و توسعه شرکت‌های مختلف روی این ایده کار کرده‌اند؛ ما شاهد کیبوردهای لمسی (تاچ اسکرین) روی تبلت ها و اسمارت‌فون‌ها هستیم. در واقع امروزه کیبورد ها در صفحه‌نمایش‌ها ادغام شده اند. اما این کیبوردهای مجازی و حتی کنترل‌های صوتی هیچ گاه از لحاظ سرعت، راحتی و دقت به پای کیبورد های 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 فعالیت می‌کند و هنوز هم به دقت در حال بررسی کیبوردهای قدیمی و بازبینی روش‌ها و فن‌آوری های مخصوص به آنهاست تا بتوانند راه‌های جدیدی برای وارد کردن اطلاعات به کامپیوتر ابداع نماید، او می‌گوید: وقتی صحبت از آینده کیبورد ها باشد باید به شما بگویم اکتشافات بزرگی زیر ذره بین ما در حال وقوع است، اما قبل از اینکه بخواهیم درباره شکل کیبورد های آینده صحبت کنیم، بهتر است کمی هم درباره نحوه تحول این سخت‌افزار اطلاعات داشته باشیم. کیبورد ها به لحاظ تحول فن‌آوری دوره زمانی خیلی مشخصی را سپری نکرده‌اند. اولین کیبورد شناخت شده‌ای که به شکل کیبورد های 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 نمود. حتی برخی از جنبه‌های همین کیبورد ها می‌تواند اطلاعات فراوانی راجع به طراحی های 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 بود زیرا شما به سطح بزرگی برای فشار دادن دکمه carriage داشتید. این مزیت مکانیکی مورد نیاز آن زمان بود.   اما ماشین تحریر Selectric شرکت IBM بیشترین تاثیر را روی طراحی کیبوردهای امروزی گذاشت، IBM اولین ماشین تحریر نمادین الکترومکانیکال را در سال ۱۹۶۱ تولید نمود، این ماشین سرعت و دقت تایپ را بسیار بالا برد و هنگامی که اولین رایانه‌های رومیزی 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، شرکت‌هایی همچون Cherry ،Key Tronic و بخش Micro Switch شرکت Honeywell شروع به طراحی کیبوردهایی برای کامپیوتر ها نمودند.

طراحی اولین سوئیچ ها

یکی از اولین طراحی‌های کیبورد های رایانه از روی رید سوئیچ‌های اوایل دهه ۷۰ گرفته شد که با یک آهن‌ربا و دو رشته فلزی کار می‌کرد. وقتی که میدان‌های مغناطیسی به حد کافی به هم نزدیک می‌شوند این دو رشته را به هم نزدیک می‌کنند 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 آهن‌ربای کوچک بود. وقتی کسی کلید را فشار می‌داد این آهن ربا میدان الکتریکی می‌سازد وبنابراین سیگنال الکتریکی تولید می‌شود تا بتوانید کاراکتر مورد نظر را تایپ نمایید. اما این رشته‌های الکتریکی، به راحتی می‌شکنند، بنابراین رید سوئیچ های قابل اعتماد نبودند و اگر یک دکمه شکسته می‌شد یا گرد و غبار می‌گرفت دیگر از کار می‌افتاد و به راحتی هم درست نمی‌شد. به این ترتیب در اواخر دهه ۷۰ ریدسوئیچ‌ها 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 نماید و موفق به طراحی یک سوئیچ خازنی شد که با قرار دادن اندکی آلومینیوم زیر کلید کار می‌کرد. وقتی کلید زده می‌شود این فویل ظرفیت خازن در مدار زیرین را تغییر می‌دهد و یک ریزپردازنده حرکت کلید را ثبت می‌نماید. این ایده خیلی زود به خاطر مکانیسم ساده و پایین آورده هزینه‌های تولید در پوسته کیبورد ها به کار بسته شد.

سخت‌افزارهای منحنی فلزی، کاهش هزینه‌ها

با اینکه مواد اولیه به کاررفته در ساخت کیبوردها ارزان قیمت بود اما در اوایل دهه ۸۰ این کیبوردها هنوز بسیار گران بودند. مثلا همین کیبوردهای Key Tronic یا Micro Switch با قیمت حدود ۱۰۰ دلار به سازندگان کامپیوتر فروخته می‌شد. تولیدکنندگان کیبورد به منظور کسب موفقیت بیشتر در این بازار  رقابتی و نیز پایین آوردن قیمت‌ها، شروع به پیدا کردن راهی برای کم نمودن سخت‌افزارهای کلیدها نمودند. آنها به تحولی سخت‌افزاری نیاز داشتند که سبب بالا و پایین رفتن کلید شود. به گفته هارون استوارت، مهندس ارشد طراحی کمپانی لنووو می‌گوید: snap point (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  کلیدها 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 نامbuckling spring شد که در واقع به نوعی تقلید از Selectrics بود. این روش با قراردادن فنر کوچکی در سطح غیرموازی زیر کلیدها کار می‌کرد. این روش صدای آشنای کیلدها را در کیبورد معروف Model 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 نمود 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 بو، در واقع سرعت و راحتی هنگام تایپ کردن بستگی مستقیم به این عامل دارد. حتی چند میلی‌متر کم کردن از این فاصله می‌تواند تاثیر بسزایی در تجربه کاربر داشته باشد. در کیبورد‌های امروزی لپ‌تاپ‌ها و نوت‌بوک‌ها 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 نوت‌بوک‌ها 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 (keyboard) خودنمایی می‌نماید. تولیدکنندگان همچنان در فکر تولید کیبوردی کوچکتر و ارزان قیمت‌تر هستند در حالیکه مردم به دنبال استحکام و دوام کیبورد خود می‌باشند، اما شرکت‌ها باید در کنار اثرات ارگونومیک به ارزش نو آوری ها نیز بها دهند. شرکت لنووو امیداوار است در اواسط ۲۰۱۳ فن آور ی ThinTouch را معرفی نماید 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 نود. 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 کیسه ها خالی هستند و روی سطح قرار دارند. مدیر عامل این کمپانی شدیدا مشتاق است تا اواسط سال آینده این کیبورد را روانه بازار نماید،  البته دو دهه پیش این فناوری در زیست فن‌آوری‌ها و پرینترهای رایانه به کار می‌رفته است. شرکت دیگری نیز به نام Twitch Technologies در حال طراحی و تولید لپ‌تاپی است که با یک دست کار می‌کند و سازندگان تبلت‌ها می توانند این کیبورد را در سمت راست یا چپ دستگاه خود تعبیه نمایند. 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 نمود. 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 فن‌آوری‌های جدید زیادی مثل ویدئو کنفرانس و دموی یک کیبورد ۵ انگشتی را در سال ۱۹۶۸به همگان معرفی نمود. 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.