Máy đánh chữ đã định hình bố cục QWERTY - 150 năm lịch sử bàn phím và tốc độ nhập liệu

Trên bất kỳ thiết bị nào bạn đang đọc bài viết này, hàng phím trên cùng bên trái gần như chắc chắn là "QWERTY". Bố cục này được thiết kế vào năm 1873 và đã là tiêu chuẩn thế giới suốt hơn 150 năm. Ngay cả bàn phím phần mềm trên điện thoại thông minh cũng tuân theo nó. Tại sao một bố cục sinh ra từ những hạn chế cơ học của thế kỷ 19 lại tồn tại đến thời đại màn hình cảm ứng? Theo dõi lịch sử nhập văn bản qua lăng kính "mỗi phút gõ được bao nhiêu ký tự" sẽ hé lộ một câu chuyện hấp dẫn đan xen giữa công nghệ và thói quen con người.

Máy đánh chữ của Sholes và sự ra đời của QWERTY

Năm 1868, biên tập viên báo chí người Mỹ Christopher Latham Sholes cùng Carlos Glidden và những người khác đã được cấp bằng sáng chế máy đánh chữ. Nguyên mẫu ban đầu có bố cục phím hai hàng giống piano với bảng chữ cái theo thứ tự. Nhưng cách sắp xếp này có một khuyết điểm chí mạng.

Máy đánh chữ thời đó sử dụng cơ chế "đánh từ dưới lên" - thanh chữ đánh từ dưới lên giấy. Khi nhấn nhanh các phím liền kề, thanh chữ tiếp theo đã nâng lên trước khi thanh trước kịp quay về, khiến các thanh chữ vướng vào nhau. Để tránh kẹt máy, Sholes tìm kiếm bố cục tách xa các cặp chữ cái thường được gõ liên tiếp.

Năm 1873, hãng súng Remington thương mại hóa máy đánh chữ của Sholes với tên "Sholes & Glidden Type-Writer". Bố cục được sử dụng chính là nguyên mẫu của QWERTY ngày nay. Giá 125 đô la - cực kỳ đắt khi thu nhập trung bình hàng năm lúc đó khoảng 500 đô la.

Huyền thoại "thiết kế để làm chậm" - Sự thật hay hư cấu?

Một tuyên bố phổ biến về QWERTY là nó được "cố tình thiết kế để làm chậm tốc độ gõ". Tuy nhiên, lý thuyết này không đứng vững trước kiểm chứng lịch sử.

Nghiên cứu của Giáo sư Koichi Yasuoka tại Đại học Kyoto cho thấy các nhân viên điện báo có ảnh hưởng lớn đến bố cục QWERTY. Một trong những công dụng chính của máy đánh chữ lúc đó là ghi lại tin điện báo. Đối với nhân viên phiên dịch mã Morse, việc các tổ hợp chữ cái nhất định nằm ở vị trí dễ với tới là rất quan trọng.

Nói cách khác, QWERTY không được thiết kế "để chậm" mà là phương án thỏa hiệp "giữ cho máy không hỏng đồng thời đảm bảo tốc độ thực tế".

Bố cục Dvorak - Đối thủ được thiết kế khoa học

Năm 1936, Giáo sư August Dvorak tại Đại học Washington đã được cấp bằng sáng chế bố cục phím mới dựa trên phân tích khoa học về tần suất chữ cái tiếng Anh và chuyển động ngón tay. Bàn phím Dvorak Simplified được thiết kế theo các nguyên tắc sau.

Các chữ cái được sử dụng nhiều nhất tập trung ở hàng chính (hàng giữa). Khoảng 70% văn bản tiếng Anh có thể gõ chỉ bằng các phím hàng chính. Với QWERTY, tỷ lệ này chỉ khoảng 32%. Các chữ cái cũng được sắp xếp để tay trái và phải luân phiên gõ, tránh một tay chịu tải quá nhiều.

Về lý thuyết Dvorak hiệu quả hơn áp đảo, nhưng sự khác biệt thực tế về tốc độ gõ lại nhỏ đến ngạc nhiên, như nhiều thí nghiệm đã chứng minh. Nghiên cứu năm 1956 của Cục Dịch vụ Tổng hợp Hoa Kỳ (GSA) không tìm thấy cải thiện năng suất đáng kể khi đào tạo lại người gõ QWERTY sang Dvorak. Ngón tay con người có giới hạn tốc độ vật lý, và sự khác biệt hiệu quả bố cục trở nên không đáng kể gần giới hạn đó.

Hiệu quả nhập liệu tiếng Nhật - Romaji vs Kana

Phương thức nhập liệu tiếng Nhật đối mặt với vấn đề "hiệu quả ký tự" hoàn toàn khác so với các nước nói tiếng Anh. Như sự khác biệt giữa ký tự toàn chiều rộng và nửa chiều rộng cho thấy, mỗi ký tự tiếng Nhật mang nhiều thông tin hơn một chữ cái tiếng Anh. Có hai phương thức chính để gõ tiếng Nhật: nhập romaji và nhập kana.

Nhập romaji cần trung bình 1,7 lần gõ phím cho mỗi ký tự tiếng Nhật. Âm ghép như "kyo" cần 3 lần gõ, âm đôi "っ" được biểu thị bằng cách lặp phụ âm. Nhập kana về nguyên tắc chỉ cần 1 lần gõ cho 1 ký tự, nhưng dấu thanh cần thêm lần gõ và số phím nhiều hơn làm tăng khoảng cách di chuyển ngón tay.

Về tốc độ nhập tối đa lý thuyết, nhập kana vượt trội hơn romaji. Tuy nhiên thực tế, người dùng nhập romaji chiếm đa số áp đảo (ước tính trên 85%). Ưu điểm quyết định là có thể sử dụng trực tiếp bố cục phím tiếng Anh và cần nhớ ít phím hơn. Xét đến sự phức tạp của quy tắc viết tiếng Nhật, việc chọn phương thức nhập không thể chỉ dựa vào so sánh tốc độ.

Cuộc cách mạng nhập vuốt - Nhập văn bản thời đại smartphone

Năm 2008, "nhập vuốt" (flick input) được giới thiệu cho nhập liệu tiếng Nhật trên iPhone. Dựa trên bố cục 10 phím của điện thoại di động, vuốt phím lên, xuống, trái, phải giúp rút ngắn nhập tuần hoàn truyền thống (nhấn phím "あ" 5 lần để gõ "お") xuống còn một thao tác.

Người thành thạo nhập vuốt có thể gõ 120-150 ký tự tiếng Nhật mỗi phút. Tốc độ này ngang bằng hoặc thậm chí vượt qua nhập romaji trên bàn phím vật lý (khoảng 100-120 ký tự/phút cho người thành thạo). Khả năng thao tác một tay và gõ trong khi nhìn màn hình cũng là ưu điểm lớn.

Nhập giọng nói - Hiệu quả ký tự vượt xa bàn phím

Nhập giọng nói mang lại cải thiện tốc độ ấn tượng nhất trong lịch sử nhập văn bản. Tốc độ nói tự nhiên tiếng Nhật khoảng 300-400 ký tự (mora) mỗi phút. Với độ chính xác nhận dạng giọng nói được cải thiện, tốc độ nhập thực tế đạt 200-300 ký tự mỗi phút.

Trong tiếng Anh, tốc độ nói trung bình khoảng 150 từ mỗi phút (WPM). Với trung bình 5 ký tự mỗi từ, tương đương khoảng 750 ký tự/phút. Kỷ lục tốc độ gõ phím Guinness là 300 WPM do Anthony Ermolin lập trên TypeRacer năm 2023 (kỷ lục nước rút 15 giây). Về gõ bền bỉ, Barbara Blackburn với 212 WPM trên bàn phím Dvorak năm 1985 từ lâu được coi là chuẩn mực.

Tuy nhiên nhập giọng nói có những hạn chế mà nhập bàn phím không có: tiếng ồn xung quanh, vấn đề riêng tư, việc ra lệnh dấu câu và xuống dòng phiền phức, và không phù hợp cho công việc "vừa suy nghĩ vừa viết". Các công việc chỉnh sửa như trong kỹ thuật rút gọn văn bản khó thực hiện chỉ bằng nhập giọng nói.

Thumb Shift (NICOLA) - Tối ưu hóa riêng của Nhật Bản

Năm 1979, Fujitsu giới thiệu "Bàn phím Thumb Shift" (bố cục NICOLA). Hai "phím Thumb Shift" được đặt ở vị trí thanh cách thông thường, nhấn đồng thời phím ký tự và phím Thumb Shift để nhập trực tiếp âm đục và bán đục.

Với nhập kana JIS, gõ "が" cần 2 lần nhấn ("か" + dấu đục), nhưng với Thumb Shift chỉ cần 1 lần. Vì âm đục và bán đục chiếm khoảng 20% văn bản tiếng Nhật, sự khác biệt này tích lũy thành hiệu quả đáng kể. Nhà văn Kazuyo Katsuma và nhiều nhà văn chuyên nghiệp nổi tiếng đã sử dụng Thumb Shift.

Tuy nhiên năm 2020, Fujitsu thông báo ngừng bán bàn phím Thumb Shift do nhu cầu phần cứng chuyên dụng giảm. Một phương thức nhập được người dùng nhiệt tình ủng hộ hơn 40 năm cũng không thể thắng "định luật quán tính" giống như QWERTY không thể bị thay thế. Hiện vẫn có người dùng mô phỏng Thumb Shift bằng phần mềm, nhưng số lượng giảm dần mỗi năm.

Chuyển đổi dự đoán và hiệu quả nhập liệu

Ngoài tốc độ gõ phím vật lý, công nghệ chuyển đổi dự đoán đã cải thiện đáng kể "số ký tự nhập thực tế". Trên nhập liệu tiếng Nhật smartphone, chỉ cần gõ vài ký tự là hiện gợi ý, một lần chạm xác nhận từ hoặc cụm từ dài.

Ví dụ gõ "おつかれさまです" (9 ký tự), nhập vuốt đầy đủ cần 9 lần gõ, nhưng với chuyển đổi dự đoán chỉ cần "おつ" (2 lần gõ) + chọn gợi ý (1 lần chạm) = 3 thao tác. Hiệu quả nhập thực tế tăng gấp 3.

Google Japanese Input và chuyển đổi dự đoán tiếng Nhật của Apple kết hợp lịch sử nhập liệu người dùng với mô hình ngôn ngữ quy mô lớn để tạo gợi ý. Cụm từ càng dùng nhiều càng cần ít lần gõ, nên hiệu quả nhập cá nhân tăng theo thời gian sử dụng. "Hệ thống nhập biết học" này đã phá vỡ rào cản tốc độ bằng cách tiếp cận hoàn toàn khác với tối ưu hóa bố cục phím.

Máy tốc ký - Nhập văn bản trong thế giới tốc ký

Máy tốc ký (stenotype) dùng trong tốc ký tòa án và phụ đề thời gian thực đạt tốc độ nhập đáng kinh ngạc bằng cách tiếp cận hoàn toàn khác bàn phím thông thường. Máy tốc ký sử dụng "nhập hợp âm" - nhấn đồng thời nhiều phím từ bộ 22 phím - để nhập một âm tiết hoặc một từ trong một lần gõ.

Người tốc ký tòa án thành thạo gõ 225 WPM trở lên, vượt xa tốc độ nói bình thường (khoảng 150-180 WPM). Kỳ thi chứng nhận của Hiệp hội Tốc ký Quốc gia Hoa Kỳ yêu cầu 225 WPM trong 5 phút với độ chính xác 95% trở lên. Người tốc ký hàng đầu có thể vượt 300 WPM.

Bố cục bàn phím các nước - Thế giới không chỉ có QWERTY

QWERTY được gọi là tiêu chuẩn thế giới, nhưng Pháp dùng AZERTY và Đức dùng QWERTZ - các bố cục khác nhau. Chúng dựa trên QWERTY với vị trí phím được hoán đổi cho các chữ cái thường dùng trong mỗi ngôn ngữ.

Năm 2019, chính phủ Pháp thiết lập phiên bản cải tiến của bố cục AZERTY làm tiêu chuẩn quốc gia (NF Z71-300). AZERTY truyền thống gõ ký tự có dấu tiếng Pháp (e, e, e, e, v.v.) rất phiền phức, nên các phím truy cập trực tiếp các ký tự này đã được thêm vào. Việc chuẩn hóa quốc gia bố cục bàn phím là sự kiện mang tính biểu tượng cho thấy nhập văn bản là một phần cơ sở hạ tầng văn hóa quốc gia.

150 năm tốc độ nhập văn bản - Nhìn lại bằng con số

Từ máy đánh chữ năm 1873 đến nhập giọng nói thập niên 2020, tốc độ nhập văn bản đã cải thiện vượt bậc trong khoảng 150 năm. Điều thú vị là tốc độ nhập bàn phím đã đạt mức gần như hiện tại từ thập niên 1920.

Các cuộc thi gõ phím thập niên 1920 đã có kỷ lục vượt 100 WPM. Nghĩa là tốc độ nhập bàn phím gần như không thay đổi trong khoảng 100 năm. Thay đổi là sự đa dạng hóa thiết bị nhập (nhập vuốt, nhập giọng nói) và cải thiện độ chính xác chuyển đổi và dự đoán nâng cao hiệu quả nhập thực tế.

Lịch sử nhập văn bản cũng là lịch sử nút thắt cổ chai chuyển dịch - từ "hạn chế cơ học" sang "giới hạn vật lý cơ thể" rồi đến "giới hạn nhận thức". Thời máy đánh chữ, giữ máy không hỏng là ưu tiên hàng đầu. Thời bàn phím điện tử, tốc độ vật lý ngón tay là trần. Và thời nhập giọng nói, tốc độ con người "nghĩ về điều muốn viết" trở thành nút thắt cổ chai lớn nhất.

Lý do chính QWERTY tồn tại 150 năm không phải hiệu quả bố cục mà là quán tính của trí nhớ cơ bắp mà hàng tỷ người đã hình thành. Dù bố cục mới xuất sắc đến đâu, chi phí để tất cả người gõ trên thế giới chuyển đổi cùng lúc là con số thiên văn. Tương lai nhập văn bản có lẽ không nằm ở tối ưu hóa bố cục phím mà ở các phương thức nhập vượt qua bàn phím - giọng nói, cử chỉ, và cuối cùng là giao diện não-máy tính.

Sách về lịch sử bàn phím và thiết bị nhập liệu cũng có thể tìm thấy trên Amazon.