E klavye

Şekil 1. E Klavye

E klavye Türkçe için bilimsel yöntemlerle geliştirilmiş bir klavyedir. Prof. Dr. Mahmut Ekşioğlu'nun liderliğinde, TÜBİTAK 1001 projesi kapsamında, Boğaziçi Üniversitesi'nde geliştirildi (Pr. No. 111M530; proje tarihleri: 01/05/2011 - 01/05/2014).

Türk Patent Enstitüsü tarafından patentlendirilen ilk Türk klavyesidir (Patent No: 2014/14778). E klavye, Nisan 2017'de Türk Standardları Enstitüsü tarafından tescillendi (TS 13771).

E klavye, günümüz bilimsel bilgi ve yöntemleri kullanılarak geliştirildi. 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 sıklıklarının kullanımdaki kelime sıklıklardan, 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 (bk. 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 ve 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. Daha detaylı olarak:

• E klavye adını, orta sıranın sol başındaki harften almaktadır.

• E klavye yerleşimi en temel halinde (bk. 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.

- E klavyede, sol ele 15 harf (Q, W, X dahil) ve sağ ele ise 17 harf atanmıştır.

- E klavyede, Türkçede en az kullanılan veya hiç kullanılmayan J, Q, W, X harfleri, en yavaş tuş basım hızına sahip sol küçük ve sol

yüzük parmakların (bunların hızları laboratuvar deneyleri sonucu belirlenmiştir) sorumlu olduğu üst ve alt sıralardaki tuşlara yerleştirilmiştir. Böylece

kapasitesi yüksek parmakların ve yazım performansına en uygun orta sıranın diğer harflere bırakılması sağlanmıştır.

• 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.

• E klavyede sol el yazımın % 46,4’ünü ve sağ el % 53,6’sını yapmaktadır (bk. Şekil 2).

• E klavyede ideal parmak yazım yüklerinden sapma oranı toplamda yaklaşık % 3 kadardır.

• 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; ve Ö ve U alt sıradadır. E harfi sol küçük parmağa; A harfi sol yüzük parmağa; Ü, İ ve Ö sol orta parmağa ve O, I ve U sol işaret parmağa atanmıştır.

• E klavyede orta sıradaki E, A, İ, I ve G harfleri sol el ve Ğ, L, N, R, D ve V harfleri ise sağ el parmakları ile; üst sıradaki Q, J, Ü, O ve F harfleri sol el ve C, T, M, K, B, S ve P harfleri ise sağ el; ve alt sıradaki X, W, Ö, U ve H harfleri sol el ve Z, Ç, Y ve Ş harfleri ise sağ el ile yazılacak şekilde yerleştirilmiştir.

• 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 klavyede, 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.

• E klavyede, 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.

• E klavyede, 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 yerleşim düzeni, Türkçenin harf (monograf) ve digraf özellikleri, on-parmak yazım ilkeleri, yazım hızı ve parmak yetenekleri göz önünde bulundurularak geliştirilmiş ve böylece on-parmak klavye kullanımının doğasında olan aşırı tekrarlı parmak hareketlerinin risk teşkil ettiği karpal tünel sendromu vb. kas-iskelet sistemi rahatsızlık 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 çalışmanın çıkış noktası on-parmak klavye kullanıcıları arasında sık görülen kas-iskelet sistemi rahatsızlıkları riskini, yazım performansını düşürmeden, azaltmaktı. 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 kapsayan matematiksel optimizasyon modeli 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 ve el-bilek rahatsızlık riskini azaltmayı; ikinci amaç fonksiyonu da ardışık tuş basım sürelerini azaltarak ideal klavye harf-diziliminde geri kalan tüm ilkeleri yerine getirmeyi ve böylece hem hızlı yazmayı ve hem de yine çabuk yorulmamayı ve el-bilek rahatsızlık riskini azaltmayı amaçlıyordu.

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 belirlemesi gerekiyordu. Bu amaca yönelik olarak Boğaziçi Üniversitesi Ergonomi Laboratuvarında iki ayrı laboratuvar çalışması 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 laboratuvar çalışmasında 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 basılan 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 problem (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 klavyeydi) doğrulama testlerine tabi tutuldu ve mevcut klavyelerle (Q ve F klavyeler) performans ve sağlık riski açısından karşılaştırıldılar.

Bu doğrulama testlerinden birinde sensörlerle donanmış bir çift 'hareket yakalayıcı veri eldiveni' (CyberGlove II by CyberGlove Systems) 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 iskelet hastalıkları için bir risk teşkil ettiği bilinmektedir.

Tipik bir Türkçe metin için yapılan hız deneyinde ise E klavye Q klavyeye göre %25 ve 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; 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 klavyeye 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 sapmaktadır; 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

• E klavye günümüz bilimsel yöntemleri kullanılarak geliştirilmiştir. Bu yöntemler şunları içerir: Matematiksel optimizasyon, ergonomi ilkeleri, parmak tekli ve ikili basım hızlarının tespiti, parmak tendon hareket hesapları, optimal on-parmak yazımın dayandığı 11 ölçütün göz önünde bulundurulması, Türkçe harf sıklıklarının, kullanımdaki kelime sıklıklarından, yani milyonlarca kelimeyi içeren Türkçe Ulusal Derleminden, hesaplanması ve bilgisayar olanaklarının kullanılması. F klavye tasarımında bunların hiçbiri kullanılmadı, kullanılamazdı da; çünkü 1945-1950'lerde bu imkanlar yoktu. Bilgisayar yoktu, ergonomi ilkeleri ve matematiksel optimizasyon yöntemleri bilinmiyordu ve henüz bir ulusal derlemimiz de yoktu. Bu nedenle, F klavye bugün geçerliliği olan bilimsel yöntemlerle değil fakat mekanik daktilolar üzerinde deneme-yanılma yöntemi ile geliştirildi. Sadece bir örnek vermek gerekirse: 32 harfi 32'i tuşa, bilgisayar hesap hızı olmadan, optimal bir şekilde elle atamak imkansızdır. Bu nedenle, F klavyeyi bilimsel yöntemlerle geliştirilmiş bir klavye olarak kabul etmek mümkün değildir.
• E klavye, F klavyeye göre daha sağlıklı bir klavyedir. Çünkü E klavye tipik bir Türkçe yazıyı daha az tendon hareketi ile (%7 kadar) yazmayı sağlamakta ve aynı zamanda yazım yükünü parmaklara kapasitelerine göre dağıtmakta; hiçbir parmağı aşırı yüklememektedir. Tıpta, aşırı tekrarlı parmak tendon hareketlerinin karpal tünel sendromu, tendinit ve tenosinovit rahatsızlıkları için risk teşkil ettiği biliniyor. 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 olarak median sinire baskı oluşturur.

• E klavyede yazım F klavyeye göre daha rahat ve yorucu değil: Çünkü E klavyede yazım yükü parmaklara kapasitelerine göre dağıtılmıştır. İdeal parmak yüklerinden sapma sadece %3'tür. F klavyede ise bu oran %40'a çıkıyor. F klavyede işaret parmakları aşırı yüklenmiş durumda; yazımın % 46'sı işaret parmakları ile yazılıyor. E klavyede ise bu oran, parmak hız kapasitelerine uygun olarak, %27'dir.

• E klavye, F klavyeden %2 kadar daha hızlıdır. Bu fark önemli sayılmaz. Ama testlerimiz 30-45 dakika süreli testlerdi. Uzun süreli yazımlarda bu farkın daha da artacağı tahmin edilebilir. Çünkü F klavyede, aşırı yüklenen işaret parmakları uzun süreli yazımlarda yorgunluğa ve dolayısı ile hızda azalmaya neden olacaktır. E klavye, Q klavyeye göre ise % 25 daha hızlıdır.

• On-parmak yazım için tasarlanacak klavyede göz önünde bulundurulması gereken 11 ölçütün 9'unda E klavye F klavyeden daha iyidir. (Bu ölçütler arasında: yazım yükünün parmaklara kapasitelerine göre dağıtılması, orta sırada yazımın daha fazla olması, parmak uzanmalarının en aza indirilmesi, iki el parmaklarının ard arda kullanılması vb. var).