同样是最为常见的数字键盘，为何我们在手机上使用的数字键盘与计算器上的数字键盘顺序完全不一样呢？

电话的数字键盘与计算器的数字键盘摆放在一起。你是否会马上注意到数字键的顺序是完全不一样的呢？在计算器的数字键盘顶部，是 7、8、9 这三个数字；而在电话的数字键盘上，最顶部的三个数字是 1、2、3。

电话（左）和计算器（右）

这种差异较为微妙，同时也令人费解。因为它们的目标完全相同，都是输入数字。倘若用户能够以相同的方式在相同的界面中进行输入，那么用户就无需在不同的状况下适应两种不同的输入模式了。根据我们的常识，出现这样的局面，一般是由于技术方面存在限制。有可能是发明者之间发生了专利战。当然，也有人觉得这种差异是由“人体工程学”方面的差异所导致的。

因为缺乏极为明确的解释，所以我们只得在历史当中，依据相关硬件设备的发展历程去寻找答案。究竟是何种键盘排布最先出现呢？又是哪一种设计对另一种设计产生了影响呢？更为重要的问题是，到底是谁最先发明了这种数字键盘呢？

打字机、收银机和计算器

重新审视整个数字键盘的发展历程，我对数字键盘系统化引入的时间很感兴趣。数字键盘在严格意义上是在第一次工业革命与第二次工业革命之间（1820 年至 1920 年）逐渐普及开来的。一些发明家在 18 世纪末期开始摸索并尝试制造出类似钢琴的键盘机械。

1844 年，一位法国人名叫 Jean-ć，他真正制造出了一个计算设备的原型，此原型使用键盘驱动。这台机器首次使用了数字键盘，并且该键盘上仅使用了数字键 1 到 9 。（2018 年相关情况）

不过，坦率而言，有另外两位老前辈我们绕不开。据报道，1834 年 Luigi 展示过一个木质的计算器原型。并且在 1822 年的时候，James White 在新世纪发明展上展示了一个带有 9 个数字键的键盘设备。他俩的东西都未经受住时间的考验，并且也没有证据能表明他们这些所谓的键盘并非臆想出来的。（，2011）

Jean- ć 的数字键盘 (1844)

James White 的键盘布局(1822)

尽管如此，即便 James White 的机械键盘存在待考证之处，然而它依然能够被视作最早的现代可“直接操控”的交互界面。这个硬件交互界面能让用户直接进行操控，无需借助其他传统机械机构来补充。比如当时的时钟需通过杠杆旋钮操作，而此界面无需如此。与之形成鲜明对比的是某种阵列，其外露的复杂机械构造导致操控极为复杂。

然而，这些“构想”无法对现代数字键盘为何会出现正反两种不同的数字排布方式进行解释和证明。

理论表明，计算器的设计起初源自收银机的设计。想想看，在那个货币体系和交易系统中，通常的金额数字不会很大，带 0 的数额很重要，数字 0 的重要性显而易见。所以，把数字 0 放在键盘底部很符合当时的操作习惯。

这样的解释有一定道理，然而它存在诸多谬误。例如，关于数字 0 需要伸手可及的理论依据，就不是很有说服力。尤其需要注意的是，早期的收银机（直至 1893 年），既没有单独的数字 0 键，也没有抽屉，并且没有工人站在收银机后面。

为了进行更加有效的论证，我们有必要看看收银机的诞生过程。

1879 年，James Ritty 拥有一家位于美国俄亥俄洲的沙龙。他发现员工在工作中会偷钱。James 曾见过一个用于计算汽船螺旋桨转数的工具。之后，他在此基础上发明了一种带有数字键、可用来计数的机器（，2018）。这种机器就是如今收银机的前身。这东西并非一开始就是为了计算而产生的。它只是起到了帮助经理记录收入的作用，同时也能防止员工偷钱。

1893 年时，最早的记录式收银机诞生了。它具备两排数字键，除了有基本的数字 1 到 9 的按键外，还有 10、15、20、30、35 等预设数值。这些预设数值对应着商店中销售商品的价格，且是以美分为单位的。1894 年的 NCR 79 型才引入了三行垂直排布的数字键盘。

Ritty 最早的收银机，发明于1883年

有证据表明，垂直式的数字键盘很早就诞生了。

1884 年，Dorr Felt 有个好想法。他构思出一台能处理大量数字的机器。这个想法基于前面提及的机制，采用 Mill 的机器布局并加上通心粉盒的设计。Dorr 称其为[具体名称]，它是一个有 8 列键盘的设备，数字从上到下依次递减，每行数字相同，列代表不同的数位。值得注意的是，在键盘数字序列当中，数字 0 依然是不存在的。

收银机的改进仍然在推进中。

的键盘布局，发明于1885年

其实这是事情开始变得有趣的所在。Felt 为何会选择这种数字 9 到 1 逆序排布的键盘呢？在当时，这并非是一个非常具有直觉性的设计，也不符合普遍的认知。毕竟，那还是一个数字计算知识尚未普及的年代。

一种合理的回答是，这种设计或许与某些机械决策机制存在关联。按键与杠杆相连接，较大的数字意味着拥有更长的杠杆臂长以及更大的旋转角度，而这一概念源自于……

另外一个有趣的解释不在机械范畴内，而是一个更贴合现代设计的解读。说明手册提及，操作员使用这套系统时，应通过较低数值相加来输入较高数值。例如，若要输入“9 美分”，操作员无需按最右侧一栏顶上的按键 9，只需按该栏的 4 和 5 两个按键，机器会自行进行数学运算。键盘面积较大，直接按右侧顶上的数字 9 时，手的运动距离较远。而底部的按键更容易触及，也更便于操作，执行速度更快。相比之下，这种设计效率更高。尽管这种按键布局属于“以用户为中心的设计”，但仍不被视为对用户友好的界面。（，1952）

它的生产力要最大程度地发挥出来，需要训练有素的操作员。甚至仅用一只手都难以操作，尤其是在需要录入较多数据的时候。

1902 年，当时仍在使用过时多列布局的设备成为了最受欢迎的加法计算器之一，在这个设备上终于备齐了 10 个数字。它是后来打字机的雏形，有 2 排按键，每排 5 个。不过，其键盘的按键排布很奇怪，上面一排是 2、4、5、7、9，下面一排是 1、3、0、6、8，到目前为止，还难以看出这种排布有什么深意。（，2011）

不过最重要的在于，数字0终于出现在键盘当中了！

这种键位设计虽然颇具神奇之处，然而它却把打印设备与计算器融合在了一起，并且其尺寸较为小巧，正因如此，世界各地的簿记员为此而感到欢欣鼓舞。（，2018）

进一步的发展

1914 年，出生于瑞典的美国人 David 以某名义提交了专利号为 No. 的专利。此专利旨在提升计算机械的可用性，他用“更具逻辑、更自然的方式”重新排列键盘键位，使其以 3×3 的布局呈现数字 1 至 9，顶部数字为 789，底部数字为 123，最下方中间放置数字 0。这让整个键盘十分集中，集中到能够单手进行操作。它也因此成为了“在所有计算设备中键盘最为快速且易用的”。

100 多年后的今天，这个键盘布局仍然是计算器所采用的标准布局。

的10按键加法计算器，1902年

的10按键加法计算器，1914年

从计算器到电话

计算器的发展历程是否会最终对现代电话和手机的数字键盘布局产生影响呢？这并无直接答案。贝尔电话公司是长途电话技术的发明者与推广者，其早在 1887 年就已开始尝试使用按键式电话，而在这个时期，旋转拨盘式的拨号电话都还未出现。1892 年，Almon Brown 设计了最早的旋转拨盘式电话。1919 年，这款电话被贝尔电话公司商业化投产。但当时的按键只是快捷按钮，未与数字绑定，所以并未完全流行开来。

20 世纪 50 年代之前，直接使用按键拨号的电话尚未普及。那时本地电话号码通常只有 6 位数甚至更少。到 20 世纪 50 年代，本地电话号码才扩展为标准的 7 位数。跨区域的长途电话为 11 位，其中数字 1 通常是第一个数字。

电话号码长度增加后，拨错号码以及打错电话的机率大幅上升，这使得当时 AT&T 的工程师开始思索，是否是由于当时电话键盘的设计原因所导致的。

20世纪50年代运营商收费电话上的数字按键布局

1955 年发布了研究报告《关于十键位数字按键布局研究》。1960 年有了一份分析报告，名为《按钮电话中人类因素的工程学设计和研究》。这些调研都针对电话按键布局进行了分析和探讨。AT&T 接着开启了一个名为 Touch Tone 的新项目，此项目也是在探索不同按键布局对电话使用所产生的影响，他们努力在其中找到最适宜用户的数字按键布局。（，1960）

1960年电话按键布局测试中涉及到的各种布局组合

AT&T 测试了 15 种布局，其中有奇怪的对角线式布局。还有奇葩的金字塔布局。以及复古的圆形布局。有 IBM Model 011 打卡机式的布局。包含现在我们最常见的正向九宫格布局。还有计算器上的反向九宫格布局。令人惊讶的是，计算器式的反向九宫格数字键盘布局效果不佳。而我们现在所用的正向九宫格数字键盘与之形成鲜明对比，其 10 个数字是从上到下、自左向右排布的。（1960 年）

在整个测试过程中，2 行 5 列式的横版布局（5 - 5 - H）以及前面提到的正向九宫格布局（3X3 + 1），用户输入时速度相近，差别极小。最终，AT&T 选用了九宫格布局作为大规模普及的电话数字键盘，或许是因为此布局更紧凑，功能也相对更多。

整个研究进行到此时，并未给出极为精准的答案。需注意的是，英国电话公司选取了 5 - 5 - H 式的布局，或许是出于专利保护方面的原因。

英国电话的5-5-H横向布局，20世纪60年代

IBM Model 011 是早期的 10 键打卡机之一。它诞生于 20 世纪 40 年代。

设计决策和惯例

真实的设计决策包含诸多因素。其中有技术以及技术自身的局限性。还有人体工程学方面。以及用户的感知情况。同时也涉及对现有模式的熟悉程度。最后的这个因素实际上是最强的标准。因为它常常成为人们在数字时代最常见的选择。在当今，设计师不再受到那么多物理因素的影响。在虚拟的屏幕空间里，设计师的创造力能够得到最大程度的展现。当你打开其他设备时，你也会发现其中的数字键盘与一个世纪之前的设计高度一致。

为什么会这样呢？数字应用依然遵循着这种基本且原始的惯例，原因是人们更愿意与熟悉的界面进行交互，而不是去学习新的事物。

实际上，最有趣的地方在于，早期操作系统中，无论是安卓还是 iOS，都曾用电话的九宫格式数字键盘当作网页中的数字输入键盘（可参考下面的截图，最新的 iOS 会使用带有特殊字符的键盘）。另外，Go 与之不同，它的数字键盘采用了计算器的键盘布局（我在 Web 应用中对其进行了测试）。

左边是 6，右边是 iOS 9

Go 键盘，2018

那么，为何在设计系统时，和苹果都选择了电话数字键盘，而没有选择计算器数字键盘呢？之后又使用数字和字母键盘在一起的混合键盘，这是什么原因呢？在 VR 设备或手机中，为何不设计一个专门为拇指交互优化过的特殊数字键盘呢？这两种数字输入方式在速度方面都较为普通。它们唯一的优势在于可读性还不错。更有可能的原因是它们已经深入人心，并且它们是成熟的模式，维护成本低，复用性强。正因如此，智能手机保留了电话键盘的传统，而、Xbox 选择继承了计算器和桌面式输入设备的传统。

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