按键计算器原理（所见即所得键条很科学）

（注意：文后附一数学问题有奖征答）

[作揖][作揖][作揖]

题注：标题中“能算我国在人机界面中最好的发明吗？”是在第二次修订中加入的。

键条似应为键盘-鼠标之后比较重要的发明，预计在手机，电视-电脑一体化与虚拟现实等方面具有重要应用。

以“科大讯飞”为代表的语音识别在国际上具有重要学术地位，而且在商业化取得了重要成就。然而，这是一个偏重软件的开发工作，并不构成普通意义上的发明。汉王科技的刘迎建先生曾经在手写输入板方面具有重要的开发工作，但在原创性方面似乎不及键条。

​​[作揖][作揖][作揖]

看到“所见所得，都很科学”这个栏目，我就立即想出了我们的应征文章标题“所见即所得，键条很科学”。征文栏目标题八个字，我们的征文标题十个字用了其中的七个，然而，所表达的意思却并不重复与含糊。

看到征文栏目中的前四个字“所见所得”，我几乎立即联想到“所见即所得”五个字。“所见即所得”，是计算机人机交互界面技术中的一句常见的术语，英文写为“What`s you see, what`s you get”。翻译成中文，则为“你所得到的，正是你所见到的”，简化后则成为“所见即所得”五个字。

记得我的“所见即所得”概念！形成于上世纪90年代中期。当年，文字处理是电脑设备的重要任务（今天也是）。90年代初期以前，计算机操作系统还是DOS的命令行操作系统，当时也有几种文档处理软件。文字输入虽比现在要麻烦一些，但其实与现在相差并不是很大。打印输出则比较麻烦，需要对文字做逐段、逐行甚至逐字的设置，且这设置用符号就插在文档中间，且与文档的字体相同。只有打印输出完成，才能看到文章的实际样子：哪儿加粗了，哪儿下划线了，哪儿颜色不同。如果不合要求，重新设置，再打印……

终于在图形界面操作系统的WINDOWS95之后，微软公司推出了新的Word文档处理系统，文档所有的设置都在屏幕中直接显示出来，“你打印后所得到的，正是你在屏幕所见到的”，“所见即所得”真的很好，无需记着众多的字体设置符号，通常文稿打印在屏幕上直观敲定，一次打印即可完成任务。`其实，“所见即所得”，在人机交互界面，具有特殊且较广泛的含义。通常，人们将是否“所见即所得”，来区分“人机界面”是否友好。

标题中的“键条”，是一种具有键盘功能，而且有潜力取代键盘的字符输入设备。

与有点超新潮的“键条”相比较，“键盘”则是一种非常经典且现在仍在使用的人机界面设备：用于电脑设备的字符输入。

键盘鼠标，伏案工作

原则上讲，就“所见即所得”特性而言，键盘基本上算是人机界面友好设备，你看着键盘是的“Q”键敲下去，在文档中获得自然是“q”。当然，在计算机操作中，人眼的视力具有较多的任务，很基本的一条，是核对输入结果，尤其是，对于像汉语拼音输入那样，一个“q”敲下去，弹出框显示了至少5-8条信息：

刚刚敲下q，即弹出可选汉字

这样一来，人们必须得看屏幕，以做出进一步的选择。键盘怎么办呢？解决方案有两种：

一是两边来回看，一会看键盘，以便选择敲击正确的字母，敲完键盘随即将目光转移到屏幕，作出正确的选择。目光来回转移，不但是比较累人的操作，而且对于屏幕的远近以及大小提出了限制：眼睛的屏幕距离应当与眼睛到键盘的距离差不多，键盘必须在一臂范围之内，而屏幕也差不多限定在如此距离，远了近了，不停调整焦距，眼睛很累，吃不消。屏幕到人的距离定了，屏幕大小也就限定了，因为比较近的距离使人们看不到大屏幕的两边。

另一种方法是，用户记住键盘上各个键的位置，不看键盘进行敲击输入，这就是通常所说的“盲打”。实现“盲打”操作，一般需要记忆与训练。从这个角度来看，键盘的“所见即所得”存疑，不再是传统意义上的人机界面友好的输入设备了。

此外，键盘面积比较大，不能适用于手机，智能手表等小型电子设备。至于头盔中的虚拟现实，更是隔绝了视线，不再可见，这就谈不上“所见即所得”了。

面临这些问题，寻找键盘替代品的工作一直在做。

IBM（国际商用机器公司）2003年提出了一项题为《使用手持输入设备的键盘输入的方法与装置》，其中提到了一种单手可以实现144字符输入的设备：

2003年，IBM公司提出一种用腕带固定在上的设备，给5个手指都分配了任务

按照IBM公司的设计，拇指管9个键，拇指以外的每个手指管4个键，4个手指则管16个键。拇指的键值与其余手指的16个键值进行组合，则总计可以形成9✖16=144个组合键值。

2018年，美国人戴维 希克（Dovid Schick）先生提出了一种单手可穿戴的虚拟键盘。

这种进行手势识别的虚拟键盘，设备不大，但似仍需较大操作空间

取代QWERTY的努力还有很多，不过，均没有流行起来。现在流行起来的是智能手机所配备的触摸键盘。

在手机上，花出小半个屏来做触摸屏

尽管屏幕上花出了几乎半个屏来做触摸键盘，这有有优势，就“所见即所得”而言，那是毫无疑义的。然而，实际使用效果并不理想，问题有三：

第一，触摸键盘的键比较小，手指相对比较粗，容易点错；

第二点，通常需要两只手操作：一只手握持手机，另一只手点小键盘。即便如此，如果在较颠簸（如公交车上）的环境下，两只手输入字符也比较困难；

第三，小键盘上的字符的量不足，基本26字母有了，阿拉伯数字不在，需要切换，才能找到数字与一些常用的标点符号（这个问题其实与第一点本质上是同源的一个问题）。

其实，在过去的数年中，中国有人已经提出了一种比较理想的新型输入设备，这就是本文标题中所提到的“键条”！

键条，亦可称为“接触检索-按压确认复合按钮键盘”，是一种由健窕（jiantiao）科技（江苏常州）首创的全新的人机界面设备。

键条的重要特点在于，无需要数以百计的键并构成“盘”（键盘），仅使用三个复合功能键组成一个“条”，设置于设备的侧面。拇指与食指握持设备，中指、无名指与小指操作三个复合功能键，单手即可完成该字符输入设备的握持与操作，不但可以实现标准键盘的全部功能，而且还可以扩展键盘功能，并顺带完成鼠标的操作。

键条由拇指与食指握持，其余各手指各操作一复合键，触摸键值组合决定当前键值并预显示，按压完成输入

键条中的每个复合键包括两个触摸键与一个按压键。

复合功能键示意图：高位感应键稍复杂，具有顶部的平直部分与腰部的弧形部分

一个手指与对应的一个复合键中的两个感应键具有四种感应（组合）状态：均不接触（0）；仅接触高位感应键（A）；两个感应键都接触（AB）；仅接触低位键（B）。

一个手指与一个复合键中的两个感应键的四种接触组合状态

一个手指与相应的一个复合键中的两个感应键不同接触状态可产生四种键值（0，A，AB，B）。在一个键条中，三个手指（中指，无名指与小指）与三个复合键中六个感应键联合操作，总计可产生4*4*4=64种不同接触状态组合，每个组合状态包含有三个按压键值。去除掉不接触、因而不可操作的键值外，三个手指有效键值为3×4×4×3=144个。这已经超过键盘上的基本键值数。值得说明的是，如果略作扩展，键条的搜索与预显示可超过600键值。

使用键条做字符输入操作包括两个步骤：1，通过三个手指与键条中6个触摸键不同的接触状态组合定义三个复合键的当前值，同时在屏幕上预显示；2，如果预显示点亮的当前值符合输入要求，则按动符合要求的复合键，完成一次字符的或操作复的输入。

其实，如果类似于IBM方案，用腕带固定设备在手腕上，五个手指都参加输入，则有3×4×4×4×4×5=3840个基本键值。这太多了。

此外，键条可以附带设置一个全功能的触摸板（现在的产品均包括）。值得说明的是，触摸板具有多种配置方式：图3与视频中是触摸板双手操作模式，特点是操作比较方便。触摸板具有单手操作模式，键条设置相同，但触摸板设在设备的背面，如图6所示。

触摸板单手操作模式的键条：触摸板是活动的

此外，键条与普通的鼠标结合，还有一种扶台模式模式：上部为能够完成键盘操作的键条，下部就是一个普通的鼠标。

键条技术已经开发了数年，目前取得了许多重要进展。正在努力推广应用。

键条输入，轻松操作：人站立着，屏幕高架着，预显示在屏幕上，设备嘛，放在身后…

由于具有预显示，键条人机界面友好，易学易用，推广方便。键条技术不但可以将计算机操作从伏案工作状态中解放出来，而且可以使电视-电脑一体化成为新的流行，在手机中也有重要的推广应用场景。此外，在“脑机接口”技术成熟以前，键条是连接虚拟现实、“元宇宙”的优势基本人机界面技术。

最后，提一个数字计算问题：为什么说三个手指参与的键条设备具有3×4×4×3=144键值？五个手指参与即有3×4×4×4×4×5=3840个键值？那么，如果四个手指参与键条输入，具有多少个独立的键值？如果4个手指参与，具有多少个键值？将给正确回答问题的前5位朋友送上具有创意的纪念品一份。

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