劉宗凡

編者按：如果時光倒流到二十年前，五筆字型和WPS就代表了計算機(jī)。在當(dāng)時網(wǎng)絡(luò)還不普及的時代，能在計算機(jī)上打出一串串文字，就代表了你是一個計算機(jī)高手?，F(xiàn)在我們整天在鍵盤上敲敲打打，把心里的想法變成文字?？墒俏覀兛赡軟]有想過，為什么敲擊鍵盤可以輸入文字呢？除了鍵盤，有沒有其他辦法輸入文字呢？甚至意識是不是能控制計算機(jī)呢？在此，主持人和嘉賓將分兩期對這一問題進(jìn)行深入探討。

● 遙遠(yuǎn)的穿孔紙帶

也許我們覺得計算機(jī)配置一個鍵盤，是天經(jīng)地義的事。但實際上，計算機(jī)在上世紀(jì)80年代中期，還普遍是用穿孔紙帶或穿孔卡片來向計算機(jī)輸入信息的。如果我們追溯到更古老的計算機(jī)，如第一臺計算機(jī)ENIAC，要讓它進(jìn)行一項計算，只能重新連接線路！圖1為穿孔紙帶。

為什么要用這么奇怪的紙帶來輸入信息？我們首先要了解計算機(jī)的工作原理。我們使用的計算機(jī)千姿百態(tài)，除了常用的微機(jī)，還有小型機(jī)、大型機(jī)、巨型機(jī)、嵌入式計算機(jī)以及各種智能設(shè)備，如手機(jī)、平板等，但無一例外都是使用存儲程序思想進(jìn)行工作，我們稱之為馮·諾依曼體系計算機(jī)。馮·諾依曼體系計算機(jī)的一個重要特點是使用二進(jìn)制進(jìn)行設(shè)計。呈現(xiàn)在我們面前豐富多彩的多媒體信息，如動聽的音樂、優(yōu)美的動畫、漂亮的圖片、絢麗的視頻……在計算機(jī)內(nèi)部都是冷冰冰的“0”和“1”。一個“0”或“1”我們稱之為一位（bit，比特），8位組合在一起稱為一個字節(jié)（Byte）。字節(jié)是計算機(jī)存儲的基本單位。

既然計算機(jī)內(nèi)部是用二進(jìn)制表示，那么要計算機(jī)理解我們的思維，自然使用二進(jìn)制是最直接的方式。打孔紙帶一行有8個位置可以打孔，如果某個位置打孔，代表這是一個“1”，否則代表這是一個“0”。一行8個位置，剛好組成一個字節(jié)。計算機(jī)通過紙帶閱讀機(jī)（紙帶輸入機(jī)）來識別信息，從而輸入計算機(jī)。

當(dāng)然，要在紙帶上打孔，是一件非常麻煩的事情。打孔時用一個特制的鋼夾子把紙帶夾住，夾子上有八個孔。根據(jù)預(yù)先約定的位置，用一個鋼頂針在給定的孔位把計算機(jī)一條指令在紙帶上鉆成幾個孔。一個程序少說也有幾百上千條指令，穿在紙帶上后紙帶足有好幾米長，沒有個三五天是穿不完的。所以這個時期，計算機(jī)只是少數(shù)科研機(jī)構(gòu)及少數(shù)計算機(jī)專家才能使用，和普通老百姓幾乎沒有什么聯(lián)系。

● 熟悉的鍵盤

鍵盤的發(fā)明，是要遠(yuǎn)遠(yuǎn)早于現(xiàn)代計算機(jī)的。1714年，英、美、法、意等國家發(fā)明了各種形式的打字機(jī)，最早的鍵盤就是那個時候開始應(yīng)用在打字機(jī)上。1868年，克里斯多?！な挔査乖O(shè)計了現(xiàn)在使用的鍵盤，即使用QWERTY鍵盤布局，一直使用至今。

上世紀(jì)80年代初，IBM在XT/AT計算機(jī)推出M型鍵盤，是現(xiàn)代鍵盤史上的巔峰之作。隨后計算機(jī)上使用鍵盤輸入信息越來越普及，穿孔紙帶走入博物館。

鍵盤由一組開關(guān)矩陣組成，包括數(shù)字鍵、字母鍵、符號鍵、功能鍵及控制鍵等。每一個按鍵在計算機(jī)中都有它的唯一代碼。最初的鍵盤為84鍵，后來出現(xiàn)了101鍵的鍵盤。在Windows 95出現(xiàn)以后，104鍵的鍵盤又出現(xiàn)了，它和101鍵的鍵盤相比，多了幾個快捷鍵，用來快速調(diào)用Windows 95里的菜單。微軟的Windows 98流行后，市場上又出現(xiàn)了一種108鍵的“Windows 98”鍵盤，區(qū)別是多了Windows 98的功能鍵：Power、Sleep和Wake Up。之后的鍵盤鍵數(shù)就越來越多了，主要提供一些多媒體的功能，如CD播放、互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用等。

當(dāng)按下某個鍵時，鍵盤接口將該鍵的二進(jìn)制代碼送入計算機(jī)主機(jī)中，并將按鍵字符顯示在顯示器上。當(dāng)快速大量輸入字符，主機(jī)來不及處理時，先將這些字符的代碼送往內(nèi)存的鍵盤緩沖區(qū)，然后再從該緩沖區(qū)中取出進(jìn)行分析處理。鍵盤接口電路多采用單片微處理器，由它控制整個鍵盤的工作，如接上電時對鍵盤的自檢、鍵盤掃描、按鍵代碼的產(chǎn)生、發(fā)送及與主機(jī)的通訊等。

● 漢字的輸入與顯示

英文輸入和打字機(jī)基本一致，每個鍵對應(yīng)唯一的二進(jìn)制碼，基本上不用經(jīng)過什么處理，非常簡單。但漢字常用的就有好幾千個，《中華字?！肥珍浀臐h字更是超過八萬個。這么龐大的字庫，用一一對應(yīng)的鍵盤是無法想象的。漢字從輸入到輸出這一過程，要經(jīng)過一系列復(fù)雜的編碼—漢字的輸入：輸入碼→交換碼（國標(biāo)碼）；漢字的機(jī)內(nèi)表示：機(jī)內(nèi)碼；漢字的輸出：字形碼。圖2為漢字編碼的關(guān)系。

1.輸入碼

區(qū)位碼：區(qū)位碼是一個四位的十進(jìn)制數(shù)，每個國標(biāo)碼或區(qū)位碼都對應(yīng)著一個唯一的漢字或符號，但因為十六進(jìn)制數(shù)我們很少用到，所以大家常用的是區(qū)位碼，它的前兩位叫做區(qū)碼，后兩位叫做位碼。在區(qū)位碼中，01-09區(qū)為特殊字符，10-55區(qū)為一級漢字（3755個最常用的漢字，按拼音字母的次序排列），56-87區(qū)為二級漢字（3008個漢字，按部首次序排列），在區(qū)位碼漢字輸入方法中，漢字編碼無重碼，在熟練掌握漢字的區(qū)位碼后，錄入漢字的速度是很快的，但若想記憶住全部區(qū)位碼是相當(dāng)困難的，常使用于錄入特殊符號，如制表符、希臘字母等。

音碼：音碼是按照拼音規(guī)定來輸入漢字，不需要特殊記憶，符合人的思維習(xí)慣，只要會拼音就可以輸入漢字，非常簡單直接，是現(xiàn)在種類最多的輸入碼。但拼音輸入的缺點也非常明顯：一是漢字同音字太多，所以重碼率特別高，有時要輸入一個不太常用的漢字往往要翻很多頁，輸入效率比較低；二是對于普通話不太標(biāo)準(zhǔn)、拼音不太精確的人來說，輸入是有一定困難的，往往要反復(fù)嘗試；三是有些不認(rèn)識的字無法輸入。雖然缺點很多，但音碼學(xué)習(xí)成本近于零，所以對輸入速度要求不高的普通用戶來說，音碼成為了首選輸入法。

入門級用戶常用全拼輸入法，以單字輸入為主。智能ABC以詞組輸入提高輸入速度，微軟拼音以句為目標(biāo)輸入，能在輸入過程中自動調(diào)整輸入過的字詞，從而減少選擇漢字的操作，以提高效率。搜狗拼音輸入法是基于搜索引擎技術(shù)的、特別適合網(wǎng)民使用的、新一代的輸入法產(chǎn)品，用戶可以通過互聯(lián)網(wǎng)備份自己的個性化詞庫和配置信息。與整句輸入風(fēng)格的微軟拼音不同的是它偏向于詞語輸入特性，為中國國內(nèi)現(xiàn)今主流漢字拼音輸入法之一。

形碼：形碼是按漢字的字形（筆畫、部首）來進(jìn)行編碼的。漢字是由許多相對獨立的基本部分組成的，在漢字編碼中稱為字根或字元。形碼是一種將字根或筆畫規(guī)定為基本的輸入編碼，再由這些編碼組合成漢字的輸入方法，其中赫赫有名的就是五筆字型輸入法。

五筆字型輸入法是王永民在1983年8月發(fā)明的一種漢字輸入法。因為發(fā)明人姓王，所以也稱為“王碼五筆”。五筆字型完全依據(jù)筆畫和字形特征對漢字進(jìn)行編碼，是典型的形碼輸入法。五筆是目前中國以及一些東南亞國家如新加坡、馬來西亞等國的最常用的漢字輸入法之一。

和音碼相比，形碼的重碼率相當(dāng)?shù)停梢詫崿F(xiàn)盲打；根據(jù)漢字的使用頻率，每個漢字只要通過兩三次，最多四次擊鍵就可以打出來；常用詞組都只需要四次擊鍵就可以打出來，減少了擊鍵次數(shù)，大大提高了輸入效率；只要掌握了編碼規(guī)則，即使碰到了不認(rèn)識的字也可以輕松打出來。當(dāng)然，形碼的缺點也非常明顯，就是要投入比較大的成本來進(jìn)行學(xué)習(xí)才能熟練使用。所以現(xiàn)在除了對打字速度要求比較高的場合，很少會有人去專門學(xué)習(xí)五筆字型了，五筆字型在輸入法市場逐漸成了小眾的選擇。

音形碼：音形碼吸取了音碼和形碼的優(yōu)點，將二者混合使用。常見的音形碼有自然碼、鄭碼等。其中自然碼是目前比較常用的一種混合碼。這種輸入法以音碼為主，以形碼作為可選輔助編碼，而且其形碼采用“切音”法，解決了不認(rèn)識的漢字輸入問題。這類輸入法的特點是速度較快，又不需要專門培訓(xùn)。音形碼既有音碼和形碼的優(yōu)點，又同時有它們的缺點，從理論上來說是一種不錯的選擇，但實際上因為它講速度比不過五筆字型，講簡單拼不過音碼，基本上沒有什么人使用了。

2.交換碼

交換碼是指不同的具有漢字處理功能的計算機(jī)系統(tǒng)之間或記錄媒體之間在交換漢字信息時所使用的代碼標(biāo)準(zhǔn)。

GB2313碼：全國信息技術(shù)化技術(shù)委員會于1981年5月發(fā)布的《信息交換用漢字編碼字符集·基本集》（代號GB2312-80），共收錄了6763個漢字和682個圖形符號。6763個漢字按其使用頻率和用途，又可分為一級常用漢字3755個，二級次常用漢字3008個。其中一級漢字按拼音字母順序排列，二級漢字按偏旁部首排列。采用兩個字節(jié)對每個漢字進(jìn)行編碼，每個字節(jié)各取七位，這樣可對128×128=16384個字符進(jìn)行編碼。這是現(xiàn)在最常用的漢字編碼，稱為國標(biāo)碼。

Big5碼：即“大五碼”，是繁體字常用的編碼，共收入13060個繁體字，普遍使用于臺灣、香港等地。

GBK碼：兩字節(jié)編碼的國標(biāo)碼只收錄了6763個漢字，在日常生活中經(jīng)常捉襟見肘。1995年12月1日，我國發(fā)布了《漢字內(nèi)碼擴(kuò)展規(guī)范》，即GBK碼，以四字節(jié)進(jìn)行編碼，收入了21886個漢字和符號，大大方便了我們的使用。

Unicode碼：這是由國際組織設(shè)計，可以容納全世界所有語言文字的編碼方案，解決了傳統(tǒng)的字符編碼方案的局限，以滿足跨語言、跨平臺進(jìn)行文本轉(zhuǎn)換、處理的要求。

3.機(jī)內(nèi)碼

漢字機(jī)內(nèi)碼是漢字在信息處理系統(tǒng)內(nèi)部最基本的表示形式，它是計算機(jī)內(nèi)部對漢字進(jìn)行存儲、運算、傳輸時所使用的代碼，通常是對漢字交換碼做出某種標(biāo)識之后得到的內(nèi)部碼，與交換碼之間有對應(yīng)關(guān)系。

4.字形碼

每一個漢字都是一種象形文字，可以看成一個特定的圖形。這些圖形可以用點陣、向量等方式表示，其中最基本的是用點陣加以表示，稱為字形碼。一般的點陣規(guī)模有16×16，24×24，32×32，64×64等，每一個點在存儲器中用一個二進(jìn)制位（bit）存儲。在相同點陣中，不管其筆畫繁簡，每個漢字所占的字節(jié)數(shù)相等。

為了節(jié)省存儲空間，普遍采用了字形數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)。所謂的矢量漢字是指用矢量方法將漢字點陣字模進(jìn)行壓縮后得到的漢字字形的數(shù)字化信息。圖3為“你”字的中文字模、位代碼及字模信息。

● 成長的語音輸入

沒有經(jīng)過專門訓(xùn)練的人，用鍵盤輸入漢字，每分鐘可能就20～30個。而我們一般講話時語速能達(dá)到每分鐘160個漢字左右。如果能直接把語音變成文字，這是多么大的誘惑！

當(dāng)然，中國地域廣大，各地漢語發(fā)音千差萬別，識別難度很高，這一直是人工智能領(lǐng)域未完全攻克的難點。IBM、微軟、蘋果、谷歌等國際大公司都曾投入非常多的精力來提高語音識別率，國內(nèi)科大訊飛、搜狐、觸寶、百度等公司也投入巨資來進(jìn)行研究?，F(xiàn)在雖然說語音識別不能達(dá)到百分之百的準(zhǔn)確率，但已經(jīng)邁入了實用的階段。特別是在移動端，蘋果個人語音數(shù)字助理Siri可稱得上移動應(yīng)用的里程碑，引領(lǐng)了語音輸入的潮流。

我們來體驗一下微軟在Windows7里提供的語音輸入。

①打開“控制面板—語音識別”（如下頁圖4）。

②點擊“啟動語音識別”，進(jìn)行麥克風(fēng)設(shè)置。然后要設(shè)置是否啟用文檔審閱來讓計算機(jī)學(xué)習(xí)字詞和短語，以便改進(jìn)計算機(jī)識別話語的能力；選擇激活模式等。最后可以啟動語音教程，來學(xué)習(xí)一下如何進(jìn)行操作。在此之前，要保證麥克風(fēng)已經(jīng)能正常錄音。

③下面的“設(shè)置麥克風(fēng)”和“學(xué)習(xí)語音教程”是為了在第二步?jīng)]有做好時可以重新設(shè)置或?qū)W習(xí)。

④點擊“訓(xùn)練您的計算機(jī)以使其更了解您”，進(jìn)行一段十分鐘左右的訓(xùn)練。雖然這不是必需的，但建議你把它做完，只要對著麥克風(fēng)把相應(yīng)的內(nèi)容大聲朗讀完就可以。里面的內(nèi)容對如何使用語音識別有非常貼切的建議。

Windows7提供的語音識別不僅可以輸入文字，還可以用來控制計算機(jī)。比如可以說：“打開記事本”，系統(tǒng)將自動為你打開記事本程序。我們可以通過“打開語音參考卡片”來了解那些命令列表。

如果你的普通話比較標(biāo)準(zhǔn)，麥克風(fēng)質(zhì)量過關(guān)，使用得當(dāng)，那么語音識別的效果還是不錯的，經(jīng)過一段時間使用之后，正確率可以達(dá)到95%左右。

語音識別雖然在計算機(jī)文字輸入上還有很長的路要走，但在移動設(shè)備上正風(fēng)生水起，特別是在聊天等對正確率要求不是很高的場合，完全可以用語音識別來解放自己?？梢韵胂?，當(dāng)語音識別技術(shù)得到突破的一天，可能鍵盤就不再是像現(xiàn)在這樣成為計算機(jī)的標(biāo)配了。

● 簡易的手寫輸入

部分特殊的人群，如一些老年人，既不會拼音，也背不下五筆字型字根，中文輸入成為使用計算機(jī)的一道難題。但購買一塊幾十塊錢的手寫板，就可以解決這個問題。手寫板一般是使用一只專門的筆，或者用手指在特定的區(qū)域內(nèi)書寫文字。手寫板通過各種方法將筆或者手指走過的軌跡記錄下來，然后識別為文字。只要會寫字，就能輸入漢字。

手寫輸入還有一個好處，如果某個字你不會讀，也不會用五筆來拆分，那手寫輸入就能幫上大忙了。如果只是偶然碰到不會輸入的漢字，可以不用專門買手寫板來解決，在一些輸入法上就可以啟用手寫輸入，用鼠標(biāo)來書寫這個字，輸入法會進(jìn)行識別。如果你用的輸入法不提供手寫輸入，還可以在網(wǎng)上搜索在線手寫輸入，網(wǎng)頁會彈出一個窗口給你用鼠標(biāo)進(jìn)行書寫（如下頁圖5），再識別你寫的字，你只要把識別出來的字復(fù)制到要使用的地方就行了。

手寫輸入因為速度太慢，只在一些特殊的人群范圍內(nèi)使用，但對偶然解決一下輸入中的問題還是很有用的。

● 快捷的文字識別

我們可能經(jīng)常碰到要把某些書籍雜志報紙或手寫稿的內(nèi)容進(jìn)行數(shù)字化，也就是將其存儲在計算機(jī)里。最快捷的辦法是先將其掃描保存成圖片，然后用OCR軟件進(jìn)行識別。

所謂OCR（Optical Character

Recognition光學(xué)字符識別）也就是圖像文字識別技術(shù)，是計算機(jī)輸入技術(shù)的一種，它通過模式識別將文字的圖像文件轉(zhuǎn)化為可編輯的文本文件，徹底改變了計算機(jī)紙介質(zhì)資料輸入的概念。OCR是使用電子設(shè)備（如掃描儀或數(shù)碼相機(jī)）檢查紙上打印的字符，通過檢測暗、亮的模式確定其形狀，然后用字符識別的方法將形狀翻譯成計算機(jī)文字的過程；即對文本資料進(jìn)行掃描，然后對圖像文件進(jìn)行分析處理，最終獲取文字及版面信息。

早在上世紀(jì)六七十年代，世界各國就開始進(jìn)行OCR的研究，我國在上世紀(jì)70年代末開始進(jìn)行漢字識別的研究，到1986年進(jìn)入一個實質(zhì)性的階段，不少單位有很多成熟的中文OCR產(chǎn)品推出。

和語音識別類似，OCR也還做不到百分之百正確識別，因為書寫者的習(xí)慣或印刷品質(zhì)、掃描儀的掃描品質(zhì)、識別的方法、學(xué)習(xí)及測試的樣本等都會影響其正確率。經(jīng)過多年的研究，國內(nèi)OCR識別簡體漢字差錯率為萬分之三，如果要求更高的精度需要投入更大的人工干預(yù)，可以說是非常實用的了。

漢王是國內(nèi)比較優(yōu)秀的OCR軟件公司，我們以漢王PDF OCR為例簡要說明文字識別的過程：①單擊菜單“文件—掃描”，對紙質(zhì)文件進(jìn)行掃描。如果已經(jīng)有文字的圖片文件，單擊“文件—打開圖像”，選擇相應(yīng)的圖片文件，也可以是由圖片轉(zhuǎn)換而來的PDF文件。②如果打開的圖片有些傾斜，單擊“編輯—自動傾斜校正”，校正完如果效果不好，單擊“編輯—手動傾斜校正”，將圖片調(diào)整好。③單擊菜單“識別—版面分析”，軟件將自動對圖片中的各個元素進(jìn)行分割，將元素分類為圖像、橫欄、豎欄、表格四種。如果不準(zhǔn)確，可以拖動鼠標(biāo)修改區(qū)域，或者增刪區(qū)域。④單擊菜單“識別—開始識別”，軟件將對圖片上的各個元素自動識別。⑤對比識別結(jié)果和圖片處的異同，修改識別錯誤的文字。⑥單擊菜單“輸出—到指定格式文件”，將文本輸出到純文本文件（TXT）或富文本文件（RTF）。如果是單純的表格，也可以輸出到電子表格文件（XLS）。其界面如圖6所示。

● 神奇的腦電波輸入

如果一個人手腳不能動，不能說話，還能操作計算機(jī)嗎？答案是肯定的。我們來看看最傳奇的科學(xué)家霍金是如何使用計算機(jī)輸入的（如圖7）。

霍金在21歲時就患上肌萎縮側(cè)索硬化癥，1985年因患肺炎做了穿氣管手術(shù)，被徹底剝奪了說話的能力。霍金最初使用的是Waltosz開發(fā)的軟件Word+，計算機(jī)安裝在輪椅上，他使用一種特制的開關(guān)來輸入內(nèi)容。使用Word+軟件，光標(biāo)會在屏幕上一行一行掃描，經(jīng)過某個單詞或字母時，霍金按下開關(guān)，單詞或字母就會出現(xiàn)在屏幕下方，反復(fù)進(jìn)行，就可以輸入整個句子和文章。

2008年，霍金的手已經(jīng)無法按下開關(guān)，于是在他的眼鏡上安裝了負(fù)責(zé)偵測肌肉活動的紅外線發(fā)射器及偵測器。他動下臉上的肌肉，前面的屏幕上就會出現(xiàn)字幕，當(dāng)他需要字母時，再動下，屏幕上就會出現(xiàn)這個字母開關(guān)的單詞。這和用手控制開關(guān)類似，每分鐘可以輸入5～6個單詞。

2012年，霍金的肌肉已經(jīng)不太靈活，眼瞼下垂，連眼球也無法追蹤。美國的腦神經(jīng)科學(xué)家設(shè)計了一款腦電波讀取設(shè)備iBranin。字母在屏幕出現(xiàn)，當(dāng)霍金想選中單詞時，停止大腦的反應(yīng)，設(shè)備就可以監(jiān)測、提取出來這個字母或單詞。當(dāng)然可以想象，這種方式輸入文字，速度和正確率是很低的。但是，只要動動腦子就可以使用計算機(jī)，將使得無數(shù)殘疾人受益。Wadsworth Center的腦損傷研究者Jonathan Wolpaw最近正在開發(fā)計算機(jī)-大腦用戶界面系統(tǒng)。這套系統(tǒng)可以讓癱瘓的人，通過計算機(jī)屏幕與親朋好友溝通，操作也極其簡單：第一步，戴上類似泳帽一樣的腦波信號收集器；第二步，讓他在一堆字母中，集中注意力于其中一個，于是一個字母就會顯示在屏幕上。雖然現(xiàn)在打字速度還比較慢，但這也代表了交互越來越簡單、越來越自然的趨勢。

科技是如此神奇。我們不妨狂想一下，在將來用于腦電波進(jìn)行輸入可能會在普通人中普及。在頭皮中植入一個小小的芯片，意念有多快，輸入就有多快。意念可以控制計算機(jī)，以后我們也許不再需要血肉之軀，每個人都可以像變形金剛一樣，可以自由選擇身體的形狀。如果意念可以轉(zhuǎn)移，人也就可以永生了。這也許是科技的終極夢想。