E klavye

Şekil 1. E Klavye

E klavye, adını orta sıranın sol başındaki harften alan, Türkçe için bilimsel yöntemlerle geliştirilmiş bir klavyedir. Prof. Dr. Mahmut Ekşioğlu'nun liderliğinde, TÜBİTAK 1001 projesi kapsamında, Boğaziçi Üniversitesinde geliştirilmiştir (Pr. No. 111M530; proje tarihleri: 01/05/2011 - 01/05/2014).

Türk Patent Enstitüsü tarafından patentlendirilen ilk Türk klavyesidir (Patent No: 2014/14778). Nisan 2017'de Türk Standardları Enstitüsü tarafından “Alfasayısal Türkçe E-Klavyenin Temel Yerleşim Düzeni” adı ve TS 13771 kodu ile tescillenmiştir.

E klavye günümüz bilimsel bilgi ve yöntemleri kullanılarak geliştirilmiştir. Bunlar şunları içerir: Matematiksel optimizasyon, ergonomi ilkeleri, parmak tekli ve ikili basım hızları, parmak tendon hareket miktarı ölçümleri, optimal on parmak yazımın dayandığı ölçütler, Türkçe harf ve ikili harf sıklıklarının kullanımdaki kelime sıklıklarından, yani milyonlarca kelimeyi içeren Türkçe Ulusal Derleminden hesaplanması ve bilgisayar olanaklarının kullanılması. E klavye ayrıca karşılaştırmalı olarak doğrulama testlerine tabi tutulmuş ve mevcut Türkçe Q ve F klavyelerden daha başarılı bulunmuştur.

E klavyenin özellikleri

Şekil 2. E klavye: On parmak yazım yükünün ellere ve parmaklara dağılım oranları (tipik bir Türkçe metin için) Notlar: (1) Harf tuşlarındaki sayılar Türkçe Ulusal Derlemine göre harf sıklıklarını (%) göstermektedir; (2) Toplam parmak yüklerinin ideal yüklerden sapma oranı yaklaşık %3'tür.

E klavye harf diziliminde, yazım yükü parmaklara kapasitelerine göre dağıtılmakta, yazımın farklı ellerle ardışık yapılması sağlanmakta ve orta sırada yazım mümkün olduğunca öne çıkarılmaktadır (bkz. Şekil 1 ve 2). Bu tasarım, tendon hareketlerinin parmaklara dengeli dağıtılmasına ve en aza indirilmesine olanak vermektedir. Bu sayede hem hızlı ve hatasız yazım sağlanmakta hem de yazım konforu ile birlikte karpal tüneli sendromu, tendinit ve tenosinovit gibi el, bilek, kas, iskelet sistemi hastalıklarının risklerinden biri olan aşırı parmak tendon hareket miktarı azaltılmaktadır.

E klavye yerleşimi en temel halinde (bkz. Şekil 1):

- Üst sırada Q, J, Ü, O, F, C, T, M, K, B, S, P harflerini,

- Orta sırada E, A, İ, I, G, Ğ, L, N, R, D, V harflerini ve

- Alt sırada X, W, Ö, U, H, Z, Ç, Y, Ş harflerini

içermektedir.

Sol ele 15 harf (Q, W, X dahil), sağ ele ise 17 harf atanmıştır.

Türkçede en az kullanılan veya hiç kullanılmayan J, Q, W, X harfleri, en yavaş tuş basım hızına sahip sol küçük ve sol yüzük parmakların sorumlu olduğu, üst ve alt sıralardaki tuşlara yerleştirilmiştir (parmak hızları laboratuvar deneyleriyle hesaplanmıştır). Böylece yazım performansına en uygun orta sıranın ve kapasitesi daha yüksek parmakların diğer harflerle eşleşmesine katkıda bulunulmuştur.

• E klavye yerleşiminde harfler birbirine paralel, sürekli ve doğrusal üç sıraya yerleştirilmiştir. Üst sıra birbirini takip eden on iki harf, orta sıra on bir harf ve alt sıra ise dokuz harf içermektedir.
• E klavyenin sol birinci sütunundaki Q, E ve X harfleri sol küçük parmakla, sol ikinci sütundaki J, A ve W harfleri sol yüzük parmakla, sol üçüncü sütundaki Ü, İ ve Ö harfleri sol orta parmakla ve sol dördüncü ve beşinci sütunlardaki O, F, I, G, U ve H harfleri ise sol işaret parmakla yazılacak şekilde gruplandırılmıştır. (Not: Q ve X harfleri neredeyse hiç kullanılmadığından, en zayıf parmak olan sol küçük parmak sadece E harfini basmaktadır.)
• Soldan altıncı ve yedinci sütunlardaki C, T, Ğ, L, Z ve Ç harfleri sağ işaret parmakla, sekizinci sütundaki M, N ve Y harfleri sağ orta parmakla, dokuzuncu sütundaki K, R ve Ş harfleri sağ yüzük parmakla ve onuncu, on birinci ve on ikinci sütunlardaki B, S, P, D ve V harfleri ise, sağ küçük parmakla yazılacak şekilde gruplandırılmıştır.
• Sesli harflerin hepsi (A, E, I, İ, O, Ö, U ve Ü) sol el altında, buna karşılık bu sesli harflerle ardı ardına sık kullanılan sessiz harfler ise sağ tarafta toplanarak farklı elle yazım oranı ve böylece de yazım hızı artırılmıştır.
• E, A, İ ve I sesli harfleri orta sırada; Ü ve O üst sırada; Ö ve U alt sıradadır. E harfi sol küçük parmağa, A harfi sol yüzük parmağa, Ü, İ ve Ö sol orta parmağa, O, I ve U sol işaret parmağa atanmıştır.
• Orta sıradaki E, A, İ, I ve G harfleri sol el; Ğ, L, N, R, D ve V harfleri ise sağ el parmakları ile; üst sıradaki Q, J, Ü, O ve F harfleri sol el; C, T, M, K, B, S ve P harfleri ise sağ el parmakları ile; alt sıradaki X, W, Ö, U ve H harfleri sol el; Z, Ç, Y ve Ş harfleri ise sağ el parmakları ile yazılacak şekilde yerleştirilmiştir.
• Türkçede en sık kullanılan AR, AN, ER, LA, DE digraflarında (ardışık harf çiftleri) yer alan sesli harflerin (A, E) sol ele ve sessiz harflerin (D, L, N, R) sağ ele atanması ve hepsinin orta sıraya yerleştirilmesi ile yazım hızı artırılmıştır.
• Sol el, yazımın % 46,4’ünü, yazım becerisi daha fazla olan sağ el ise, % 53,6’sını yapmaktadır (bkz. Şekil 2).
• E klavyede ideal parmak yazım yüklerinden sapma oranı toplamda yaklaşık % 3 kadardır.
• Türkçede sık tekrar eden harf ve digraflar orta sırada öne çıkarılmış; alt sıradan üst sıraya veya bu sıralardan orta sıraya atlamalar mümkün olduğunca en aza indirilerek karpal tünel sendromu, tendinit veya tenosinovit gibi bilinen el, bilek, kol, kas, iskelet sistemi rahatsızlık riskleri azaltılmıştır.
• Yazım yükünün (harf sıklığını esas alarak) %63'ü en kolay ve çabuk yazıma olanak veren orta sıradadır. Böylece parmakların üst ve alt sıralara sıçrama oranı azaltılarak hatasız ve hızlı yazım oranı artırılmıştır.
• E klavye harf yerleşim düzeni, Türkçenin harf (monograf) ve digraf özellikleri, on parmak yazım ilkeleri, parmak becerileri, yazım hızı, el ve bilek sağlığı göz önünde bulundurularak geliştirilmiş ve böylece on parmak klavye kullanımının doğasında olan aşırı tekrarlı parmak hareketlerinin risk teşkil ettiği karpal tünel sendromu vb. kas ve iskelet sistemi rahatsızlıkları ihtimali azaltılmıştır.

Alfabe dışı harfler

Türkçe alfabenin içermediği Q, W ve X harfleri, tıpkı Q ve F klavyelerde olduğu gibi, E klavyede de bulunur.

Klavye Harf Dizilimi Problemine Bilimsel Yaklaşım ve E Klavyenin Geliştirilmesi

Klavye harf dizilimi yöntemi konusundaki bu çalışmanın çıkış noktası on parmak klavye kullanıcıları arasında sık görülen kas ve iskelet sistemi rahatsızlıkları riskini yazım performansını düşürmeden azaltmaktı. İlk olarak klavye harf yerleşimi üzerine yapılmış önceki çalışmalardaki eksikler belirlendi. Bu çalışmalardan bazıları gayet iyi tanımlanmış matematiksel optimizasyona dayanıyordu ama ergonomi parametrelerinin bilimsel dayanağı yoktu. Buradan hareketle, on parmak klavye kullanım özelliklerini ve ergonomi ölçütlerini göz önünde bulunduracak, matematiksel optimizasyona dayalı bir yöntem üzerinde çalışma başlatıldı. Proje TÜBİTAK'ın maddi desteği ile gerçekleştirildi (Proje no: 111M530).

İlk adım olarak, bir önceki bölümde bahsedilen ideal klavye harf yerleşimi ilkelerinin hepsini kapsayacak matematiksel optimizasyon modeli üzerinde çalışıldı ve geliştirildi. Bu model yeni ve öznel iki amaç fonksiyonlu bir optimizasyon modeliydi. İlk amaç fonksiyonu yazım yükünü parmaklara ideal olarak dağıtmayı ve böylece çabuk yorulmamayı, el ve bilek rahatsızlıkları riskini azaltmayı sağlamak; ikinci amaç fonksiyonu da ardışık tuş basım sürelerini azaltarak ideal klavye harf diziliminde geri kalan tüm ilkeleri yerine getirmeyi ve böylece hem hızlı yazmayı hem de yine çabuk yorulmamayı, el ve bilek rahatsızlıkları riskini azaltmayı sağlamaktı.

Bu model için gerekli parametreler şunlardı: (i) parmakların tek tek maksimum tuş basım hızları, (ii) klavyede tüm ikili kombinasyonları hesaba katarak parmakların maksimum ardışık tuş basımlarında geçen minimum süreler ve (iii) Türkçedeki harf ve harf çiftlerinin sıklıkları.

Parmakla ilgili literatürdeki çalışmalar yeterli ve kapsamlı değildi. Bunların belirlenmesi gerekiyordu. Bu amaca yönelik olarak Boğaziçi Üniversitesi Ergonomi Laboratuvarında iki ayrı çalışma yapıldı. Laboratuvarda farklı yaş gruplarından yetişkinler üzerinde yapılan deneyler ile her parmağın tek tek maksimum tuş basım hızları tespit edildi. Parmakların ikili kombinasyonları ile ilgili ikinci çalışmada ise, iki tuşa ardı ardına maksimum tempoda basmada geçen ortalama süreler belirlendi. Bu deneysel çalışmalar sonucu elde edilen parmak kapasite ve ikili tuş basım süreleri ile ilgili parametre değerleri evrensel değerlerdir. Nitekim, bu çalışmaların her ikisini de esas alarak araştırmacılarca yazılan iki makale ABD'de ergonomi alanında önemli dergilerden olan Human Factors ve International Journal of Industrial Ergonomics dergilerinde yayımlandı.

Model için ayrıca gerekli olan Türkçedeki harf ve harf çiftlerinin sıklıkları Türkçe Ulusal Derliminden faydalanılarak belirlendi. (Yöntemin kullanılması ile diğer diller için tasarlanacak klavye dizilimleri için harf sıklıkları söz konusu dilin ulusal derleminden hesaplanacaktır.)

Bu veriler optimizasyon modelinde girdi olarak kullanıldı. Geliştirilen klavye harf dizilimi oluşturma matematiksel modeli, bugünkü bilgisayar hızı ile pratikte kesin çözümü olmayan bir problemdir (olası klavye harf dizilim sayısı: 32!=2,63X10³⁵). Bu nedenle, modelin çözümünde optimale yakın çözüm kümeleri üreten bir genetik algoritma yöntemi kullanıldı. Elde edilen 152 klavye yerleşiminden üç aday klavye yerleşimi (bunlardan biri her iki amaç fonksiyonunu da minimize eden klavyeler arasından seçilen E klavye idi) doğrulama testlerine tabi tutuldu ve mevcut klavyelerle (Q ve F klavyeler) performans ve sağlık riski açısından karşılaştırıldılar.

Bu doğrulama testlerinden birinde sensörlerle donatılmış bir çift "hareket yakalayıcı veri eldiveni" (CyberGlove Systems tarafından geliştirilen CyberGlove II) kullanıldı ve tendon hareket mesafeleri ölçüldü. Seçilen üç aday klavyenin her birinin tipik bir Türkçe metni F ve Q klavyelerden önemli derecede daha az tendon hareketi ile yazmayı ve aynı zamanda tendon hareketlerinin parmaklara daha dengeli dağıtılmasını sağladığı görüldü. Tendon hareket miktarı fazlalığının ve dengeli dağıtılmamasının el, bilek, kas ve iskelet rahatsızlıkları için bir risk teşkil ettiği bilinmektedir.

Tipik bir Türkçe metin için yapılan hız deneyinde ise E klavye Q klavyeye göre %25, F klavyeye göre ise, %2 kadar daha hızlı bulundu. Yazım süresi 45 dakika yerine daha uzun tutulsaydı, F klavye ile hız farkının daha fazla olacağı hipotez edilebilir; çünkü yazım yükünün %46'sını her iki elin en hızlı parmakları olan işaret parmaklarına yükleyen, yazım yükünü parmaklara dengeli dağıtmayan F klavye, potansiyel olarak kişiyi daha çabuk yoracak ve yavaşlatacaktır.

Matematiksel optimizasyon sonuçlarına göre karşılaştırmada ise, E klavye Q ve F klavyelere göre her iki amaç fonksiyonunu minimize etmede ve özellikle yükleri parmaklara dengeli dağıtmada çok daha başarılı bulundu. F klavye ideal parmak yüklerinden yaklaşık %40 ve Q klavye % 30 kadar sapmakta olup, buna karşılık E klavyede yaklaşık %3'lük bir sapma görülmektedir. Dvorak ve ekibinin ideal klavye harf dizilimi ilkelerine göre yapılan karşılaştırmada ise, E klavye 11 ölçütün 9'unda F klavyeden ve ölçütlerin hepsinde Q klavyeden daha başarılı bulundu.

F klavye ile karşılaştırılması

Bilimsellik açısından

• E klavye günümüz bilimsel bilgi ve yöntemleri kullanılarak geliştirilmiştir. Bu yöntemler şunları içerir: Matematiksel optimizasyon, ergonomi ilkeleri, parmak tekli ve ikili basım hızlarının ölçümü, parmak tendon hareket hesapları, on parmak klavye kullanımında harflerin optimal yerleşimi için gerekli ölçütlerin göz önünde bulundurulması (ör. yazım yükünün el ve parmaklara becerilerine göre dağıtılması, ellerin ardışık kullanılma oranının yüksek tutulması, orta sırada yazım oranının mümkün olduğunca en yüksek seviyede olması, parmak erişim mesafelerinin en aza indirilmesi, aynı parmakla ardışık yazma oranının az olması), Türkçe harf sıklıklarının, kullanımdaki kelime sıklıklarından (yani, milyonlarca kelimeyi içeren Türkçe Ulusal Derleminden) hesaplanması ve bilgisayar hesaplama hızının kullanılması. E klavyede harfler klavyedeki yerlerine, yukarıdaki parametreleri ve kısıtları göz önünde bulundurarak geliştirilen matematiksel optimizasyon modelinin çözümü sonucu atanmıştır. F klavyede ise harfler tuşlara, mekanik daktilolar üzerinde denemeler, eksik ve yanlış bilgiler ışığında muhakeme yapılarak el ile atanmıştır.
• F klavye tasarımında, yukarıda bahsedilen yaklaşımlardan ikisi hariç, hiçbiri kullanılmadı, kullanılamazdı da; çünkü 1945-1950'lerde bu olanaklar yoktu. Bilgisayar yoktu, ergonomi ilkeleri ve matematiksel optimizasyon yöntemleri bilinmiyordu ve henüz bir Türkçe ulusal derlemimiz de yoktu. Sadece bir örnek vermek gerekirse; 32 harfi 32'i tuşa, bilgisayar hesap hızı olmadan, optimal bir şekilde elle atamak imkânsızdır (32!=2,63x1035). Bu nedenle, F klavyenin bugün geçerliliği olan bilimsel bilgi ve yöntemlerle geliştirilmediği açıktır.
• F klavye tasarımında kullanılan iki yaklaşıma gelince: tasarımında harf sıklıkları ve on parmak yazım ilkelerinin bazıları göz önünde bulundurulmaya çalışıldı. Fakat bunlar da eksik uygulandı. Örneğin, on parmak yazımda yazım yükü parmak ve ellere kapasitelerine göre dağıtılması gerekirken, F klavye bunlara uymadı; işaret parmaklarını aşırı yükledi (%46) ve daha az tercih edilen sol eli sağ el ile eşit olarak yükledi.
• E klavye günümüz Türkçesi göz önünde bulundurularak, Türkçe Ulusal Derlemindeki 50 milyon kelimeden hesaplanan harf ve harf çiftleri sıklıklarını göz önünde bulundurarak tasarlanmıştır. F klavye tasarımında ise, 1950´lerin TDK Sözlüğündeki yaklaşık 30 bin kelimeden hesaplanan harf sıklıkları kullanılmıştır ki bu doğru bir yöntem değildir; çünkü önemli olan harflerin sözlükteki değil, kullanımdaki sıklığıdır. Ayrıca, F klavye tasarımında harf çiftleri sıklıkları kullanılmamıştır.
• 50 milyon kadar kelimeyi içeren günümüz Türkçe Ulusal Derleminden hesaplan harf kullanım sıklıkları, en sık kullanılan harften başlayarak, şu sırayı takip etmektedir: A, E, İ, N, R, L, K, D, I, M, U, Y, B, T... 1950´lerin TDK sözlüğünden hesaplanarak F klavyenin tasarımında kullanılan harf sıklık sırası ise şöyledir: A, E, K, İ, M, L, T, R, N, S, I... Görüldüğü gibi, ilk iki harf hariç, sıklık sırası aynı değildir. Farklılık yalnızca sıklık sırasında değil, ayrıca sıklık oranındadır. Örneğin, günümüz Türkçesinde harf kullanım oranları şöyledir: A (%11,4), E (%9,7), İ (%9,1), N (%7,3)... 1950´lerin TDK sözlüğüne göre ise: A (%14,3), E (%8,8), İ (%7,3), N (%4,5)… Bu bilgiler ışığında, F klavyenin tasarımında kullanılan Türkçe harf sıklıkları ve oranlarının doğru olmadığı görülmektedir.
• E klavye tasarımında ayrıca harf çiftleri sıklıkları da göz önünde bulundurulmuş ve bunlardan kullanım oranı en yüksek olan AR, AN, ER, LA ve DE harf çiftlerinde yer alan sesli harflerin (A, E) sol ele, sessiz harflerin (D, L, N, R) sağ ele atanması ve hepsinin orta sıraya yerleştirilmesi ile yazım hızı artırılmıştır. F klavyede ise, harf çiftleri sıklıkları tasarımda göz önünde bulundurulmamıştır.
• On parmak yazım için tasarlanacak klavye harf yerleşiminde göz önünde bulundurulması gereken (yukarıda bahsettiğimiz) 11 ölçütün en önemli 9'unda E klavye F klavyeden daha başarılı bulunmuştur. Örneğin; E klavyede yazım yükü parmaklara çok daha dengeli dağıtılmış; ideal yazım yükünden sapma oranı sadece %4; F klavyede ise %38 olmuştur. Orta sırada yazma oranı E klavyede %9 daha yüksektir. İki el ile ardışık yazma oranı ise, E klavyede %6 daha yüksektir.

Sağlık ve rahatlık açısından

• E klavyede yazım yükü parmaklara kapasitelerine göre dağıtılmıştır. İdeal parmak yüklerinden sapma sadece %4'tür. F klavyede ise bu oran %38'dir. F klavyede işaret parmakları aşırı yüklenmiş olup yazımın %46'sı işaret parmakları ile yapılmaktadır. E klavyede ise, bu oran parmak hız kapasitelerine uygun olarak %27'dir. F klavyede sağ ve sol el aynı oranda yüklenmiştir, halbuki sağ ve sol el parmakları arasında beceri farkı vardır. E klavyede sağ ve sol el, becerilerine göre yüklenmiştir (sol: %46; sağ: %54).
• E klavye tipik bir Türkçe yazıyı F klavyeye göre toplamda %7 daha az tendon hareketi ile yazmayı sağlamakta ve F klavyenin aksine yazım yükünü parmaklara kapasitelerine göre dağıtmakta, hiçbir parmağı aşırı yüklememektedir. İşaret parmakları kıyaslandığında ise, tendon hareket mesafesinin F klavyede %37 daha fazla olduğu hesaplanmıştır. Tıpta aşırı tekrarlı parmak tendon hareketlerinin karpal tünel sendromu, tendinit ve tenosinovit rahatsızlıkları için risk teşkil ettiği bilinmektedir. Aşırı tendon hareketi ile tendon ve kılıfı arasındaki yağlama sistemi doğru çalışamaz hale gelir. Bu durum tendon ve kılıfı arasında sürtünme oluşturarak iltihaplanma ve tendon alanının şişmesine neden olup, median sinire baskı oluşturur. ABD İş Gücü İstatistikleri Ofisine göre, her yıl milyonlarca insan el ve bilek hastalıklarına maruz kalmaktadır ve başlıca etkilenen kişiler arasında klavye kullanıcıları gelmektedir.

Performans açısından

• Yapılan testlerde, E klavye F klavyeden %2 kadar daha hızlı bulundu. Bu fark önemli sayılmaz ve iki klavye arasında hız farkı yok denebilir. Fakat bu testler 30 ile 45 dakika süreli testlerdi. Daha uzun süreli yazımlarda bu farkın artacağı tahmin edilebilir. Çünkü F klavyede aşırı yüklenen işaret parmakları uzun süreli yazımlarda yorgunluğa ve dolayısıyla hızda azalmaya neden olacaktır. E klavye, Q klavyeye göre ise %13 daha hızlıdır.