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鲜为人知的科技史:林语堂倾家荡产研发中文打字机

不可能完成的任务

1947 年夏天,祖国的命运牵动着每一个中国人的心,解放战争进行到了白热化的阶段。在地球的另一端,大西洋沿岸的纽约市曼哈顿区。一对中国父女也在用键盘为祖国“战斗”。

这天纽约市的雨下得很大,这对父女急匆匆的从出租车上下来,跑进了一栋大厦里。父亲怀抱着一个用油布包裹的小木箱,谨慎的就像抱着一个刚出世的婴儿。父女两走进了大厦的一间高级会客厅里,十几个西装革履的美国人正围坐在一张长桌边等待着他们。

父亲把箱子放在了会客厅的一张小桌子上。然后从箱子中拿出了一台似乎和英文打字机没有什么不同的机器,只不过这台打字机的按键上面写着美国高管们看不懂的一些奇怪符号。女儿坐到了小桌子前,做好了演示的准备。高管们立刻挪动位置、伸长脖子打量起这个机器。风度翩翩的父亲走到了会议桌前,对众人报以微笑,接着开始用流利的英语介绍起这台机器。

他说道:这个世界上有将近 1/3 的人口在以不同的形式使用着中文(包括当时的韩国和日本)。但是一台能够真正服务这个巨大群体的打字机从来就没有出现过。不管是上海,还是日本工厂生产的中文打字机都真正没有解决打印中国字的困难。而现在你们眼前的这台机器就是这一切问题的答案。

高管们听着介绍频频点头,他们从来没有想到一台中文打字机可以小到放进一个这样的木箱里,而且上面只有几十个按键。他们纷纷期待着接下来的演示环节。

这对让美国人如此重视的父女两,名字叫林语堂和林太乙。没错,这位父亲就是那个中国现代著名作家、学者、翻译家和语言学家林语堂。他凭借英语写作的书籍获得了欧美文学界的礼赞。他一生中曾两度受到诺贝尔文学奖的提名。

但你敢相信么,小桌子上的这台叫做“明快打字机”的机器,竟然就是这位大文豪发明的。而且林语堂为此居然用掉了 30 多年的时间,花光了十几万美元的家产。如果我不说,你大概绝对不会想到,这个风度翩翩的中国学者,为了发明这台机器其实已经快到家里揭不开锅的程度了。

所以接下来女儿林太乙的演示能否说服眼前的美国人,从而将明快打字机投入量产,在林语堂看来,有着孤注一掷的味道。

林语堂、林太乙和明快打字机

中文打字机这个概念,即使我们中国人听起来似乎也很陌生。但是在上个世纪初,作为一个笑话,它时长出现在西方的报纸上。西方人嘲笑这种不存在的机器,因为他们想象中的中文打字机和打字机便携、方便的发明初衷是完全背道而驰的。

上面这两张图就是报纸里的搞笑漫画。在画中,中文打字机被塑造成了一个庞然大物,那数不清的按键让人望而生畏。需要五六个人才能操作得了这样的打字机。他们就仿佛在操作一门复杂的火炮。相比和今天的键盘几乎一样方便的英文打字机,这样的“发明”确实是可笑之极了。

但是,英文打字机真的就像它看上去的那样简单么?非也,它的发明和改良经历了上百年的时间。

早在 16 世纪,意大利版画复制匠就发明了最初的打字机。但打字机真正成为一种被广泛接受的办公机器,则是 19 世纪末期的事了。这其中克里斯托夫·肖尔斯起了很重要的作用,因为是他确立了现代打字机的雏形,并且提出了一直沿用到今天的 QWERTY 键位布局。肖尔斯也因此被称为“打字机之父”

英文打字机其实也需要面对按键过多的问题。比如大小写的使用。如果一个键对应一个铅字,则必须有 52 个按键才能包含得下 26 个字母的大小写输入。这样的机器看上去岂不是像两台打字机叠在了一起?你别笑,当初肖尔斯发明的打字机还真就是这个样子。

大小写分开的打字机

还好后来工程师们发明了上档键,也就是我们现在键盘里常见的“shift”键。成功的把按键数减少了一半。这使得大部分使用字母的文字系统都能够在简单的改进下使用打字机了。比如阿拉伯文、希伯来文、斯拉夫文等等。一夜之间似乎整个世界都开始享受起了打字机的便利。

可这样的改进显然是无法用到中文打字机上的。中文的常用字多达数千个,减少一半也无助于简化中文打字机。所以当时的中文打字机采用的都是和英文打字机完全不一样的设计结构。

历史上第一台中文打字机,是一个生活在北京通州的美国传教士谢菲尔德在 1888 年发明的。如下图所示,它长得就像一张小圆桌,4662 个汉字分布在这张“桌面”上。谢菲尔德又把“桌面”分成了四个区域,分别用来存放使用频率不同的汉字。这样大部分最常用的汉字就都被集中到了一个区域里。使用这台打字机,这位美国人成为了第一个中文打字者。

但这款打字机并没有投入量产。虽然很可喜,它不像报纸漫画中嘲笑的那样庞大。但可以想象,从几百个常用字中挑出你想要的字,依然和漫画中嘲笑的一样低效。

同样设计思路的机器,也就是把铅字排放在一个待选盘上的打字机,后来又出现了很多。其中的一些最终得到了量产。但人们并不只满足于此,将汉字模块化的打字机随即被提了出来。其中的代表是在美国留学的中国学生 Qi Xuan(没查到中文名字) 1915 年设计的打字机。这款打字机上面除了像谢菲尔德的打字机一样有几千个常用汉字外,还有一些汉字的“积木”。可以拼凑出备选里没有的汉字。下面图中就是一些简单的例子。

但是这样的设计由于要求铅字在方框内移动位置,所以机械稳定性不好,常常会出现打偏的情况。而且沿用的常用字罗列方法,也依然很低效。

将汉字像素化的打字机又是另外一种思路。如下图所示,WangKuoyee(没查到中国名字)发明的这种打字机,使用 13 乘 17 的点阵输入汉字。这解决了汉字众多,罗列不完的难题,但是输入起来比前面两款打字机还要费时费力。

就这样,各种中文打字机次第出现,但都没有逃出这些前辈们的框框。一转眼,打字机已经在西方国家风靡了半个多世纪了。可中文打字机效率低,上手难的问题还是如鲠在喉,困扰着中国的知识分子们。似乎这一切都被当年那些挖苦的漫画说中了,“中文打字机,光是想想就让人头疼!”。

但偏偏中华民族的精神里就有股子不服输的劲儿。1947 年终于到来了,断断续续钻研了打字机三十多年的林语堂要出手了!

明快打字机诞生

那么林语堂要怎么解决这个欧美人眼里不可能的任务呢?他认识到了问题的关键,首先就要摒弃字母打印机所带来的罗列式的思路。因为把几千个中文常用字都罗列出来的打字机,效率肯定是上不来的。那如何用较少的按键而获得如此多的输入选项呢?这实际上等价于一个困扰当时中国人很多年的问题——“检字法难题”。也就是如何对汉字进行归类和检索的问题。

今天能够便捷使用拼音和五笔打字法进行输入的我们,很难想象对汉字进行检索在当时是个多么让人头疼的问题。让包括蔡元培、林语堂在内的众多顶级知识分子争论了许多年。

清末民初的中国,通用的检字法只有一种,就是康熙字典上的检字法。先偏旁部首,再比划个数。比如你想要在康熙字典中查到“康”字,就要先在部首索引中找“广”字部。然后你再看,除了“广”字部外,“隶”有 8 画。你就要到 8 画里找出“康”来。

这样的方法效率很低。而且更严重的问题是,假设我们制作了一个按首字排列好顺序的名册。这样在我们需要检索时,还必须备着一本康熙字典才能知道排列的顺序。

我想小时候用过新华字典的人都会有这样的体会吧。大部分的情况下,用拼音去找一个字比用部首、比划去找要快得多。只有遇到了不会读的字,我们才会很不情愿的比划起来,这个字是什么偏旁的,有几笔。可是拼音的字母化和推广是后话了。

当时的中国文人,面对电报、打字机这些新兴技术的冲击,产生了一种由衷的害怕。害怕中文没有办法像字母化的西方文字一样适应这些新的变革,会被世界文化的发展甩在后面。这并不是耸人听闻。比如打字机的使用极大地便利了文字生产工作。使用字母文字系统的文明占据了绝大部分的国家,所以使用象形文字的中国就只能置身于这场变革之外,眼巴巴的看着。

于是各种改进中文的方案被提了出来。其中就有人提出,让中文像现在的日文一样,用注音代替原来的文字,便能够适用到打字机、电报上了。胡适对这种论调评价道,打字机是为文字发明的,而不是文字为了打字机而发明。这话是说得是没错,可这中文打字机就是难发明啊!

那么,怎么样的检字法能够用来制造一台按键很少的中文打字机呢?林语堂发明的办法叫做“上下形检字法”。简单说,就是用一个字左边最高笔形和右边最低笔形来检索。如果,只是一个检字法,这样归类的难度倒也不太大。但是要把检字法应用到打字机上,就不那么简单了。必须让每一个分层检索的最后候选对象都不能太多,不然势必会增加按键的数量。在明快打字机上,对于常用的汉字,林语堂成功的让两次检索后的备选字降到了 8 个以下。

如果你觉得不明白,下面我们就来亲自“上手”一下。这是明快打字机的按键图。

当你使用明快打字机打字时,操作流程只需 4 步。

1、先在脑里想象要打的字的左上和右下部分。

2、在上面的按键区按下左上的笔画

3、在中间的按键区按下右下的笔画。

4、通过林语堂为打字机专门设计的“魔术眼”,也就是一个观察镜,此时你会看到候选的 8 个汉字。按下想打的字对应的数字键。

这样那个汉字便被打印到了纸上。如果你对繁体字很了解,那么恭喜你,你已经学会了怎么使用明快打印机了。是不是相当名副其实?!明快明快,明白又快速!

自然林语堂对他的这台发明相当骄傲,还专门为它做了这样一个广告页。在广告页里,分别列出了明快打字机的 8 大优点。林语堂真不愧是个大文人,8 句短短的话,便道尽了明快打字机在便携、简易和高效上的各个卖点。即使用现在的眼光看,这个广告也可算得上是直达人心的典范了。

从这张图中我们还可以清晰的看到,位于键盘上方的“魔术眼”(蓝色箭头)。那就是最后 8 个候选汉字展示给打字者的地方。这个观测镜有没有进一步引起你的好奇?在明快打字机那黑黝黝的外壳下,到底是什么样的机械结构能够实现如此化繁为简的神奇功能呢?七千多个常用汉字是如何集成到了 64 个按键就能操作的呢?

带着这个问题,我们来看看明快打字机的内部图吧。

可以看到,在明快打字机的内部有一大堆平行的圆筒,铅字就放在圆筒上。聪明的读者可能从明快打字机的打字方法上已经想到了。其实明快打字机的内部,就是一个汉字的分层存储系统。在大圆筒上嵌套着小圆筒,小圆筒又是一个多面体,每一面上存储不同的汉字。所以打字的过程,就是从这套树状结构中挑出想要的字的过程。

下面那一组更小的白色圆筒则是上面圆筒的微缩版,它的转动和大圆筒同步,是专门用来给打字者选字用的。观测镜能放大上面的字,打字者才不至于还没开始就被这密密麻麻的小字给弄晕了。

见识了明快打字机的精巧设计,让我们再回到开头的那场演示当中。坐在圆桌边的高管们代表的便是打字机行业的巨头雷明顿公司。“打字机之父”肖尔斯的发明专利此时就在这家公司的手里。如果能被他们看上,明快打字机就能顺利量产了。

林语堂用流利的英语介绍完了他的宝贝机器,举手一挥,示意女儿可以开始演示了。林太乙跃跃欲试,她立刻操作起来。一个键,两个键,观测镜里出现了候选的字体,林太乙激动的按下数字键。可是杠杆和铰链的声音过后,打印纸上却什么也没有留下来。

林太乙心里咯噔一下!昨天晚上测试的时候还是好好的呀,这是怎么回事?站在一旁的林语堂更是措手不及,他立刻上去亲自操作起来。过了一会儿,已经满头大汗的林语堂还是没能让打字机正常工作。展示以失败告终,林语堂悻悻的垂下了头。简单的抱歉之后他就装起打字机和女儿灰溜溜的回家了。

回到家,林语堂立刻找来了合作的机械师。拆开打字机简单的检查一下,故障就被排除掉了。但显然,给雷明顿公司的第一印象已经无法挽回。林语堂没有放弃,他又安排了一场新闻发布会,向更多媒体和打字机生产商介绍明快打字机。

还好,这一次没有意外发生,明快打字机立刻获得了大家的认可。美国和中国的报纸都争相报道这个多年来人们梦寐以求的机器。林语堂多年的努力终于要有回报啦!

但历史最终没有选择明快打字机被量产的那条路。不然,我想就算到了今天应该也还会有很多人对它耳熟能详的。由于造价高昂和中国战乱市场情况不明朗,虽然得到了各方的认可,却没有哪家公司敢于投资量产明快打字机。

此时在国内,看了报到不了解情况的人谣言林语堂通过明快打字机大发横财。好朋友胡适听了,出面替林语堂说话,证明林语堂为了发明明快打字机,其实已经破产了。

很遗憾,这并不是一个天道酬勤的故事。明快打字机没能量产,建国以后,我国也还是长期使用着效率低下的非按键式打字机。一直到计算机的出现,键盘和输入法最终取代了机械打字。

建国后使用的依然是罗列式的打字机

但林语堂发明明快打字机的这段历史,不应该被忘记。新文化运动时期的中国知识分子为中文现代化所付出的努力,不应该被忘记。可以想象,如果没有当年的检字法之争,后来的汉字拼音和五笔打字法也不可能会出现。

中文无罪!今天的我们不会再为中文的效率问题而自卑了,这一切都要感谢那些不服输的前辈们。

附:中文打字机发展大事记

l 19 世纪 80 年代,美国传教士谢卫楼(Davelle Z.Sheffield, 1841—1913) 在纽约制作过一台中文打印机,该打字机采用全字检索法,字模被安装在一个圆盘内,击打装置可以上下调整进行打字,该打字机由于价格昂贵未能普及。

l 1912 年,中国驻美留学生周厚坤开始设计中文打字机,著有《中文打字机问题》 (The Problem of A Typewriter for the Chinese Language),综合性阐述了当时中文打字机的发展方向和技术特点。1914 年,周厚坤入职于上海商务印书馆,开始制作中文打字机,后被称为周氏打字机。打字机采用全字检索法,索字盘按照部首和笔画数排列,包含有六千个字。输入时,通过直角坐标系找到需要输入的字体,通过击打装置进行击打,索字盘通过齿轮带动装载有字模的四个圆筒进行转动,打字机的运转动力来源于一根主杆, 主杆通过齿轮纵向上与圆筒相连, 横向上与载纸器 (包括纸) 相连。一旦检字完成, 便可通过击打装置完成打字, 同时击打力量传送给间隔送纸器将纸张移至下一打字区域。该打字机由于无法检查打印的字体是否错误,仅制作出模型,并未实际投入市场。

l 1915 年,中国山东留美学生祁暄在纽约发明了一台大字盘中文打字机。该打印机采用字根法,将汉字拆分成不同的字根,类似于后来的“五笔输入法”。打字时,需要把上万字模都放在字盘里,然后一个一个检索打上去,因此效率比较低。不过在机器成本方面,较为低廉,因此上世纪60年代,香港一些比较富裕的学校仍在使用这种中文打字机。

l 1916 年,商务印书馆舒震东在周氏中文打字机的基础上进行改良,将装字滚筒改成平板, 齿轮改成进退珠, 并将索字盘和字模合二为一, 上为阴文正写索字盘, 下为阳文反写字模, 每字字旁有打字穴, 操作时用指字针点穴即可打字。这是中国第一台有实用价值的中文打字机,被誉为”舒式中文打字机”。在 1932 年商务印书馆工厂被日军轰炸前,共计销售约两千多部。同时,随着批量生产运用,商务中文打字机成为中国上世纪三四十年代主要的打字设备,“官署、学校、公司、工厂不可不备”。直到上世纪六七十年代,还能在出版社找到它的身影。1926 年,在美国费城世博会上,”舒式中文打字机”获得乙等荣誉奖章。

上海商业出版社 1926 年费城世界博览会的中文打字机

l 日本发明家杉本京太于 1915 年发明日文打字机,随后在参考“舒氏打字机”基础上,日本于 20 世纪 20 年代制造中文打字机并进入市场,日本打字机公司于 1940 年在第二次中日战争期间推出的“万能”牌打字机。

杉本京太发明的日文打字机

l 1946 年,著名作家林语堂(1895-1976)根据自己发明“上下形检字法”制作出“明快中文打字机”,这架打字机高 9 英寸、宽 14 英寸、深 18 英寸,储有 7000 字(常用的汉字约 5000 字)。该打字机有一个最大的滚轮,上面分别有 6 个大滚轮(Xx),每个大滚轮上面有 6 个小滚轮(Yy),每个小滚轮又有 6 个面(Zz),可称为每个面上装有约几十个印字模(Ln),每个汉字都有一个坐标(XxYyZzLn),当选择某个汉字时,机器开始转动大滚轮,再转动小滚轮,最后转动面,小滚轮上的同一个面就会平移到需要打的字模的位置,并且完成打字。但是该家公司发现生产的成本太高,没有投入生产。

l 1949 年后,上海计算机打字机厂在“万能”牌打字机基础上,推出了“飞鸽牌”、“飞鱼牌”等品牌中文打字机,采用全字检索法,常用字按照频率排列,一般字采用部首排列,分有 3 号字体和4和字体,3 号字体约 6000 个字,4 号字约 5400 字左右。打字员根据相配套的打字表找到文字相应的字模进行下压进行打字,熟练的打字工人每分钟可打字约 30 个。从 1958 年到 1990 年,这家厂商一共生产了 625872 台中文打字机,这是我国应用最广泛的打字机类型,应用于政府机关、学校及出版行业,并在很长时间作为公安部门的管控器材进行管理。

飞鸽打字机实物图

上图为 20 世纪 50 年代中国打字机宣传海报

l 1985 年底,由电子工业部深圳电子科技中心和香港金溢发展有限公司联合研制第一台中英文电子打字机。该打字机能对所打文件进行自动删、改、插、编。它还能将文件内容在打字机内存储1年,以供随时调用。

l 1986 年 7 月 27 日,中国第一台盲文打字机于在北京通过技术鉴定。这台盲文打字机长39 厘米,宽 23 厘米,高 9 厘米,重量仅 3 公斤。

l 1986 年 4 月 11 日,四通集团制造出第一款“四通打字机”,第一个推出了代替铅字打字机的中英文电子打字机,中文打字机进入电脑时代,中文机械打字机慢慢退出历史舞台。

四通中文打字机 2406F

注:本文系科学声音科普创作训练营第一期学员汤振凡、何慧中撰写,汤振凡撰写前两节,何慧中撰写第三节。

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