为什么手机上计算器和拨号盘的数字排序不一样？

为什么手机上计算器和拨号盘的数字排序不一样？

也许你还没有注意到手机上的这个细节：手机计算器和电话拨号盘上的数字都是3x3排列的，但两者上的数字顺序却是相反的。

▲ 左侧是计算器，右侧是电话拨号盘

计算器上从上到下三行数字为“789-456-123”，而电话拨号盘则是“123-456-789”，虽然两者的功能有很大区别，但其主要功能都是输入数字。

如今，这两项功能被融入到智能手机之中，但在交互上却依然保持独立，而这一切都始于计算器和手机拨号盘的进化。

计算器按键的布局已经使用了 100 多年

如今手机计算器页面的数字键布局，就是继承自早期的计算器，这个界面已经有100多年的历史了。

▲ 计算器键盘布局早期专利，图片来自：美国专利商标局

早在 1916 年，一位名叫戴维的美国人就以一家机床公司的名义获得了 3x3 键盘布局的专利。这项编号为 的专利使用了一种更合乎逻辑且用户友好的方式来指定数字小键盘的布局。按键进行了重新排列。

3x3 键布局中，数字按从左到右、从下到上的顺序排列，右上角是 9，左下角是 1，9 个数字键下方是 0。

这样的按键安排使得当时的机器操作员可以用一只手快速输入数字，提高了计算机的可用性。

▲夏普个人计算器与前夏普社长佐佐木优，图片来自：香港01

1964年，夏普生产出第一台全电固态计算机CS-10，这是世界上第一台现代电子计算器。夏普前社长佐佐木优率领团队，先后开发出液晶显示、太阳能储能等电子计算器。液晶电子计算器的发明，使它成为人人都拥有的计算工具，他因此被称为“计算器之父”。

▲ 早期的卡西欧 001 计算器体积庞大，价格昂贵

当时，卡西欧、夏普、三洋等公司是计算器市场的激烈竞争对手。这些电子制造商之间的竞争使得计算器的价格在短短十年内不断下降，从昂贵的办公设备变成了普通人都能买得起的商品。他们后来生产的个人计算器都采用了“789-456-123”键盘布局。

如今的实体计算器、电脑键盘右侧的小键盘、智能手机上的计算器功能，以及一些数据统计、收银机的数字输入界面，都还受到一百多年前这种设计的影响，功能越来越多，也增加了很多新的功能按钮，但数字键依然是“祖传”的布局。

有人认为计算器的设计受到了早期收银机的影响，由于数字“0”在计算钱数时尤为重要，因此经常被放大、加粗，或用红色标注，这种设计习惯和使用习惯一直沿用至今。

手机键盘布局唯一最优方案

目前最常用的电话按键布局是 3x3 布局，其中 1 在左上方，9 在右下方，0 在底部。它最早由 AT&T 设计并推广。

▲ Jean 设计的全胶木外壳电话，图片来自：

在键盘电话流行之前，人们广泛使用旋转拨号盘电话。拨号的英文单词“Dial”就来自这种旋转拨号盘。1931年，Johan和Jean共同设计了世界上最经典的旋转拨号盘电话。这款电话首次使用酚醛塑料（俗称）作为外壳，听筒置于拨号盘后面，外观为优雅的黑色。

由于旋转拨号盘使用过于复杂，且其内部零件容易因老化磨损而发出错误的电话信号，因此按压式电话开始登上历史舞台，并在20世纪70年代逐渐取代了旋转拨号盘电话。

▲ 按键电话的按键通讯原理，图片来自：维基百科

按键式电话采用双音技术，每次按下键盘上的按键时，都会发送高频和低频信号的组合。例如，按“8”相当于发送 852 Hz 和 1336 Hz 的组合声音。

▲贝尔实验室设想的16种电话按键布局方案及测试分组方法

1960年7月，AT&T旗下著名的贝尔实验室公布了确定电话按键布局的过程，贝尔实验室一共准备了16种数字键盘布局：十字型、倒金字塔型、环形、半圆形、对角线型、横排型、竖排型、三排型……

为了选出数字键盘布局的单一最优方案，他们邀请了实验用户参与测试，选出自己最喜欢的方案，同时对这16种方案的拨号速度、准确率等进行了比较。

▲ 第二轮入选的电话键盘解决方案

经过首轮角逐，5个方案进入第二轮角逐，分别是：

▲ “3x3+1”和“5+5横排”两种布局的拨号效果十分相似

在本轮比赛中，双行布局由于参与测试的用户并不喜欢而被放弃，不过“3x3+1”和“5+5横排”布局依然很受欢迎，输入效率和输入错误率都非常接近。

▲ 贝尔实验室的电话键盘布局最优解

贝尔实验室的工程师们综合考虑了按键之间的距离、按键的大小、制造的难度等因素，最终选定了“3x3+1”的布局，后来这种布局被运用到AT&T生产的电话机上，并对世界各地的电话机厂商产生了影响。

数字输入键盘的路径依赖

计算器键盘布局于1916年问世，贝尔实验室在测试电话键盘布局时，也将计算器键盘布局作为测试方案之一，但在整个测试中，计算器键盘布局的使用并没有产生任何效果，排在前三名。

贝尔实验室的测试结果显示，当时计算器键盘布局输入一个常见电话号码需要5.08秒，而电话键盘布局则需要4.92秒，虽然两者差距不是太大，但当时计算器键盘布局输入一个常见电话号码需要5.08秒，明显处于劣势。

现在银行ATM大多采用电话键盘的布局，也有部分采用计算器键盘，部分ATM还特设“00”键，以简化用户操作，分担使用“0”带来的压力，延长键盘的使用寿命。

智能手机的计算器功能并没有重新设计，除了将实体计算器的功能移植到手机上，UI也尽量做到了相似，这种“偷懒”的做法，让用户完全可以依靠已有的知识进行计算，利用新界面降低用户的学习成本。

电子产品中另一个众所周知的路径依赖是打字键盘的布局。世界上最常见的 QWERT 键盘是由报纸编辑 于 1867 年发明的。

其实这样的设计并不是为了打字速度更快，而是为了打字速度更慢，为了避免机械打字机的打字杆相撞卡住，肖尔斯把出现频率较高的字母分开，于是QWERT键盘诞生了。

QWERT键盘的打字速度不够快，后来受到更加“科学高效”的键盘布局的挑战，不过140多年来，这种打字键盘布局始终没有改变。

不仅没有发生改变，从台式电脑的物理键盘到笔记本电脑再到手机键盘，QWERT键盘布局依然占据主导地位。

路径依赖会让产品设计者、生产者和使用者变得懒惰，即使使用旧的解决方案可以让新产品的生产和推广变得更容易，但有时也会阻碍产品创新。

在快速迭代的时代，越来越少的人愿意像贝尔实验室那样，雇佣 15 个人对一种键盘布局的 16 种方案逐一进行测试。

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