Инновационные элементы в наборе текста

Больше века человечество сопровождает быстрая печать на бумаге. Придя на замену каллиграфическому переписыванию бумаг, с момента создания первой пишущей машинки в 1868 г. и поныне она стала неотъемлемым инструментом в жизни каждого человека. И хотя в настоящее время функции пишущей машинки стали выполнять персональные компьютеры, информация, как и 145 лет назад, набирается при помощи клавиатуры. Компьютерная клавиатура – это одно из основных устройств ввода информации пользователем в компьютер, чьей важнейшей составляющей является раскладка клавиатуры. Раскладка клавиатуры, или в дальнейшем раскладка, есть соглашение о соответствии типографических символов (букв, цифр, знаков препинания и т. д.) письменного языка клавишам клавиатуры компьютера. Именно архитектура раскладки влияет на удобство и скорость ввода информации. В настоящее время наиболее популярным вариантом раскладки для русского языка является раскладка ЙЦУКЕН, являющаяся аналогом наиболее популярной латинской раскладки QWERTY, на основе которой создано большинство раскладок для языков, использующих латиницу. И хотя российский вариант раскладки по сравнению с западным аналогом, имел более продуманную архитектуру, в ней также присутствовали недостатки, присущие раскладке QWERTY, такие как:

• -    большинство распространенных комбинаций букв требует неудобного движения пальцев рук;

• -    множество распространенных комбинаций букв требует перемещение кисти руки с ряда на ряд;

• -    множество комбинаций букв набирается с одной стороны клавиатуры;

• -    большинство комбинаций букв вводится левой рукой, в то время как более 85% людей являются правшами;

Воронин Павел Петрович, cтудент.   E-mail:

• -    только 32% всех нажатий приходится на средний ряд, в то время как на верхний и нижний ряды приходится 52% и 16% нажатий соответственно.

Раскладка ЙЦУКЕН появилась в конце 19 века. Она, как и QWERTY, была разработана с учетом существовавшей проблемы «залипания» при последовательном нажатии рядом стоящих клавиш, решение которой ограничивало возможности создания более эргономичного образца. С изобретением электрических печатных машинок в 1930-х годах на смену проблеме «залипания» пришла усталость рук машинисток. Исследования, проведенные профессором Вашингтонского университета Августом Двораком [1], привели к появлению раскладки Дворака, которая по сравнению с QWERTY, имеет ряд серьезных преимуществ, таких как:

• -    на обучение работы с раскладкой требуется в 3 раза меньше времени по сравнению с классической раскладкой;

• -    снижается количество опечаток в 2 раза;

• -    увеличивается ритмичность набора и снижение усталости рук, возникающей при длительной работе;

• -    увеличивается скорость ввода на 35-100% от базовой скорости работы с QWERTY.

В своем исследовании он выделяет следующие принципы, способствующие более эргономичному расположению символов:

• -    при наборе руки должны чередоваться как можно чаще. Это позволяет увеличить ритмичность набора текста, а также повышает скорость набора за счет того, что набор диграфов легче и быстрее производить пальцами разных рук;

• -    для максимальной скорости и эффективности набора легче всего должны набираться самые часто встречающиеся символы (это означает, что клавиши с этими буквами должны быть в основном ряду и в зоне указательных и средних пальцев). Аналогично, редкие буквы должны быть в нижнем ряду, клавиши которого труднее всего нажать. Благодаря такому размещению букв руки почти не меняют своего положения относительно клавиатуры, что снижает

нагрузку на запястья во время длительной работы; правая рука должна брать на себя больше «работы», потому что большинство людей – правши. Поскольку «Ведущая» рука быстрее справляется с задачами и может нести большую нагрузку по сравнению с «ведомой» рукой, неравномерное распределение позволяет сбалансировать усталость рук, что также повышает ритмичность работы;

• -    набирать диграфы соседними пальцами труднее, чем расположенными друг от друга далеко. Эта закономерность была выявлена в ходе исследований Дворака и обусловлена физиологией человека. Кроме того, исследования показали, что набор рядом стоящих клавиш слева направо и справа налево левой и правой рукой, соответственно, происходит быстрее по сравнению с обратным порядком набора.

Доктор Дворак при создании раскладки увеличил частоту чередования рук, разместив основные гласные буквы на левой стороне основного ряда, а основные согласные на правой стороне. Кроме того, размещение наиболее используемых букв в основном ряду позволило увеличить процент нажатий, приходящихся на средний ряд, до 70%, а количество диграфов, набираемых при использовании лишь основного ряда, увеличилось с 7% до 45%. Наряду с этим количество нажатий, совершаемых правой рукой, увеличилось с 44,3% до 54,3%, а снижение нагрузки на указательные пальцы с 43,1% до 31,7% способствовало более равномерному распределению работы на каждый палец, что также повышает ритмичность набора.

Преимущества раскладки Дворака имеют множество документально зафиксированных подтверждений. Так, в период с 1934 по 1941 г. представители раскладки Дворака в конкурсе машинописи ICSC заняли первое место 10 раз, 3 из которых заняли в классе с более высокой квалификацией. Исследования, проводимые ВМС США в 1944 г., также подтверждают результаты исследований Дворака. В исследовании машинистки были разделены на 2 группы, одна из которых перешла на работу с раскладкой Дворака, в то время как вторая группа была отправлена на курсы повышения квалификации по работе с классической раскладкой. По итогам исследований, продолжавшихся 2,5 месяца, первая группа увеличила среднюю производительность работы на 74%, при этом догнав свои базовые показатели уже на 10 день обучения, в то время как вторая группа увеличила производительность лишь на 26%. Кроме того, эксперимент [2], проводимый в 30-х годах, в котором было задействовано более 2700 школьников, показал, что время, необходимое на обучение работы с раскладкой Дворака составляет лишь ⅓ от необходимого времени для обучения на QWERTY. В настоящее время раскладка Дворака является 2-ой по количеству пользователей и предустановлена на большинстве операционных систем.

На сегодняшний день существует несколько вариантов русскоязычных раскладок, однако аналогов, подобных раскладке Дворака, пока не существует. Поэтому нами было начато исследование с целью создания русскоязычного аналога раскладки Дворака. В рамках данной работы был проведен анализ исследований А. Дворака и экспериментов, связанных с его раскладкой, на основании которых можно сделать вывод о том, что принципы построения архитектуры раскладки, описанные Двораком, имеют высокую практическую ценность и являются верными для кириллических вариантов раскладок. Кроме того, из анализа алгоритмов построения раскладок можно сделать вывод о том, что используемые в настоящее время раскладки являются анахронизмом, так как вне зависимости от базисных принципов возможные вариации расстановки знаков делались вручную, без использования вычислительной техники и алгоритмов оптимизации. Исходя из вышесказанного составлен следующий алгоритм построения раскладки клавиатуры:

• 1.    Оценка скорости набора диграфов.

• 2.    Оценка частотности употребления диграфов.

• 3.    Написание программы для формирования и оценки раскладки клавиатуры по заданным критериям.

• 4.    Обработка и оценка полученных данных.

• 5.    Тестирование отобранных образцов раскладок.

• 6.    Обработка и оценка полученных данных.

Суть первого этапа заключается в получении опытным путем более детальной информации о зависимости скорости набора от расположения диграфов на клавиатуре. Второй этап необходим для получения на основе обширного литературного анализа информации о том, как часто каждая из диграфов русского алфавита употребляется в языке. На третьем этапе на основе двух предыдущих этапов полученные значения переводятся в коэффициенты, которые при формировании раскладки программой будут сообщать о степени соответствия заданным критериям. Поскольку обсчет и сравнение всех возможных вариаций напрямую невозможен, было принято решение оптимизации алгоритма методом Монте-Карло. После получения n-го количества образцов будет проведен отбор нескольких образцов, получивших наивысший балл по заданным критериям.

В настоящее время все описанные выше 3 этапа были успешно пройдены, в результате чего было выбрано 10 образцов раскладки с наиболее высокими, и в тоже время, близкими друг к другу показателями, один из которых представлен на рис. 1.

Рис. 1. Образец раскладки, полученный в ходе исследований

Представленный экземпляр имеет ряд высоких базовых характеристик, таких как:

• -    на средний ряд приходится 68% всех нажатий (по сравнению с 40% у ЙЦУКЕН);

• -    на верхний нижний ряды приходится соответственно по 26% и 6% (у ЙЦУКЕН – 28% и 32% соответственно);

• -    работа, приходящаяся на правую руку, составляет 54% (48% у ЙЦУКЕН).

Приведенные выше характеристики, показывают неоспоримое преимущество полученной раскладки по сравнению с традиционной. В дальнейшем, планируется проведение более детального анализа полученных образцов на практике, что даст возможность получения более точных данных а также получения информации о таких не маловажных характеристиках, таких как скорость обучения, средняя скорость печати и т.д.

В современном мире, где роль клавиатуры столь же велика, как и роль компьютера, новая раскладка призвана удовлетворить потребность в возможностях более удобного и быстрого ввода информации, которая продолжает увеличиваться с ростом отраслей, предполагающих продолжительную работу по вводу и редактированию текста на ПК (программирование, журналистика, медицина, учеба и т.д.). Кроме того, подобный алгоритм позволяет производить расчет раскладки практически для любого языка, адаптированного для ввода со стандартной клавиатуры, что показывает высокую степень важности данного исследования.