我与计算机的故事
鼠标里的小球,是什么时候消失的?
阅读量:4 2024-02-19

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科普中国

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作者:小玮





见过鼠标里面这个小球吗?




机械鼠标内部的小球。(图/Wikipedia
很多 80 90 后的小伙伴可能对这个球还有印象。
只需要把早期的电脑鼠标翻过来,底部的旋钮稍微一拧,就会掉出来这样一个小球。在上电脑课的时候,老师还得跟偷偷把鼠标里的球给抠出来玩的同学斗智斗勇,网吧老板也一定有过这样的阴影。
其实,早在几十年前的鼠标身上,就有这样的球了。再往前追溯,人们甚至直接把保龄球塞进了鼠标的老前辈里。保龄球怎么能装进鼠标?今天为什么很难再见到这个小球了?下面我们就来聊一聊。

保龄球当鼠标?
如果你去搜索最早的鼠标,大概率会搜到这个 1964 年研制,1967 年申请专利的鼠标,这个长得有点像文玩的东西看起来也不可能放进一个保龄球。

SRI 原型鼠标。(图/Wikipedia
其实,早在这个鼠标诞生之前大约 20 年,鼠标的老前辈就已经诞生了,这个老前辈名叫轨迹球。在 20 世纪 40 年代中期,英国海军正在研制一种综合显示系统,这种显示系统是雷达绘图系统的一部分。
当时人们需要在雷达系统的显示器上标识一些重要信息。在这个过程中,人们研发了一种被称作滚球的东西。毕竟想在 360 度的地图上进行移动和标记,圆球形状的东西就特别合适。
但后来,这个系统在投入生产使用的时候,还是用了飞机操纵杆,毕竟操纵杆也可以 360 度旋转标记,而且更现成,不用专门研发生产。
后来,在 20 世纪 50 年代初,加拿大海军也要建立自己的战场信息系统。他们在英国进行参观学习之后,在1952年开始研发自己的系统DATAR。在DATAR里,加拿大人采用的输入系统就是轨迹球。
比如,图片中就是DATAR系统中的轨迹球,这个装置中间是一个标准的“5 瓶保龄球球体。这种保龄球比正常的保龄球小一些,直径在 12 厘米左右,放在操作台上正合适。

加拿大“DATAR”系统中使用的轨迹球。(图/参考资料1
鉴于这样的项目属于军事机密,这个轨迹球系统并没有申请专利。但它算得上是后来的滚珠鼠标以及今天的轨迹球鼠标的老前辈了。

最早申请专利的鼠标
到了 20 世纪 60 年代,道格拉斯·恩格尔巴特(Douglas Engelbart)和比尔·英格利希(Bill English)发明了与现代鼠标功能类似的鼠标
当时恩格尔巴特正在 SRI 公司工作,他需要探索如何改进硬件设备以增强计算机的能力。他希望通过一种外接设备,来跟键盘配合,更好地移动光标的位置进行输入。
后来,英格利希加入 SRI,跟恩格尔巴特一同完成了原型的制作,并且在 1967 年申请了专利。这个原型的正式名称叫显示系统 X-Y 位置指示器,但恩格尔巴特和英格利希给这个装置起了个更简单的名字,就叫“mouse”,鼠标的名字,就这么诞生了。

显示系统 X-Y 位置指示器专利截图。(图/参考资料2
而且在 1968 年,恩格尔巴特进行了一次公开演示,演示了包括鼠标、视频会议、窗口在内的多种人机交互功能。这些在今天稀松平常的技术,在当时非常新鲜,甚至有一些科幻的意味了。虽然当时演示的很多产品并没有立即就普及开来,但给人们留下了深刻的印象。

鼠标中的圆球
当恩格尔巴特的团队研制出显示系统 XY 位置指示器的同时,德国的一个团队也在研制类似的设备,而且,德国团队的这个设备正是受到了早期雷达站的轨迹球启发。

德国的 RKS100-86。(图/Wikipedia
1966 年,德国工程师雷纳·马勒布莱因(Rainer Mallebrein)在看到轨迹球之后突发奇想。他觉得,如果把轨迹倒过来,就可以做成一个更方便的输入设备。基于这个想法,马勒布莱因的团队发明出了 RKS100-86,这个设备跟后来盛行的滚珠鼠标非常相似。

RKS100-86 底部图。(图/参考资料3
不过当时,德国专利局并没有授权这项专利。发明者马勒布莱因在后来的一次采访中表示,当时他们也尝试申请专利了,但专利局并没有接受这个申请,因为专利局认为“RKS100-86 在机械方面的改进不够大
虽然没有成功申请到专利,但 RKS100-86 算是最早的带滚珠的鼠标了。在 20 世纪七八十年代,越来越多的滚珠鼠标出现。
1973
年,施乐公司(Xerox)的 Alto 计算机诞生,这款计算机是最早一批面向个人用户的计算机,这款计算机就配备了滚珠鼠标。

Alto 使用的鼠标背面(有三个滚珠)。(图/Wikipedia
1984
年,苹果公司发布了面向大众消费市场的麦金塔电脑——Macintosh 128k。当时这款电脑配备的也是滚珠鼠标。

早期麦金塔电脑的滚珠鼠标。(图/ebay 截图)
随着 20 世纪八九十年代个人电脑的普及,滚动鼠标也进入了千家万户,几乎成为了当时的标配。

光学鼠标诞生
但今天,市面上大部分鼠标里又没有小球了,小球的消失跟光学鼠标的发展有关。
其实早在 1980 年,麻省理工学院的史蒂夫·基尔什(Steve Kirsch)研制出了一款光学鼠标。这款鼠标不再是通过检测滚珠的运动状况来控制光标,而是由鼠标内部的红外线 LED 灯、红外线传感器外加一个特制的鼠标垫配合操纵。

红外线鼠标和特质鼠标垫。(图/Wikipedia
没错,这款鼠标只能在特制的鼠标垫上使用,而且如果鼠标垫的方向放错了,鼠标也是没有办法正常工作的,这跟当时的滚珠鼠标相比还是相当不方便的,况且,还有鼠标垫磨损导致定位飘忽的问题。
而同样是在 1980 年,施乐公司的理查德·里昂(Richard Lyon)也发明了一款基于光学传感器的鼠标。鼠标配备了一款 16 像素的可见光图像传感器。
简单地说,这个鼠标的工作原理是在移动时对鼠标下方进行快速拍照,通过比对照片之间的差别判断出鼠标的位置移动。
16 像素的分辨率实在是太低了,而要处理更高分辨率的图像,就需要内置一个处理能力更强大的芯片,在 20 世纪 80 年代初,这个成本还比较高。
到了 20 世纪 90 年代末,微软、惠普(后来拆分出安捷伦)开始发布自己的光学鼠标。尽管当时光学鼠标的价格比机械鼠标要贵,但因为光学鼠标可以在大部分物体表面上使用,而且不像机械鼠标那样需要时不时把鼠标球拿出来清理,光学鼠标也开始占据自己的市场。
不过,普通的 LED 光学鼠标有个缺陷,那就是它们不能在特别光滑的物体表面或者玻璃桌面上使用。如果你使用过早期的光学鼠标可能会有这样的经历,早期的光学鼠标在特别光滑的桌面上使用就很容易
而另一种类型的光学鼠标就可以解决这个问题。
20 世纪 90 年代末,激光鼠标开始出现。激光鼠标使用激光而不是 LED 光源来照明,激光可以显著提高拍摄的图像分辨率,这可以提高鼠标的灵敏度(DPI)。而到了 21 世纪初,激光鼠标已经更加全能,几乎能在所有类型的物体表面上发挥作用(也包括玻璃)。
现在我们在网上能买到的主要就是基于 LED 光或者激光的光学鼠标。如果你只是购买一个日常办公用的鼠标,这两种鼠标的差别不是很大。唯一需要注意的是,如果你的桌面非常光滑,或者经常在玻璃桌面上办公,还是建议使用激光鼠标。
当然了,现在市面上同样可以找到基于滚珠的轨迹球鼠标。但一般情况下,轨迹球鼠标往往会比光学鼠标要贵一些。如果你想体验一下鼠标老祖宗的感觉,也可以试试这一类鼠标,一个合适的轨迹球,配合正确的使用姿势,能够减少一些手腕、肩部的负担,毕竟只用动指头就行了。


轨迹球鼠标。(图/Wikipedia


未来鼠标还可以用什么控制?
那从鼠标诞生到现在,已经出现了机械鼠标(包括轨迹球)——LED 鼠标——激光鼠标,未来有没有可能出现其他的鼠标?
当然是有可能的。
比如惯性传感器能够通过检测运动的加速度、旋转、倾斜等等参数,在我们的手机里都有这样的传感器,而这些参数同样可以帮助鼠标判断移动状况。
另外,2021 年,麻省理工科技评论(MIT technology review)上的一篇文章就提及到了使用脑机接口来辅助残障人士操纵鼠标键盘。这样的技术成熟后,不仅可以帮助残障人士更好地使用电子设备,同样可能应用在普通人生活中,为我们的生活提供便利。



[1] Vardalas, John (1994). "From DATAR To The FP-6000 Computer". IEEE Annals of the History of Computing. 16 (2): 20–30. doi:10.1109/85.279228

[2] US Patent, US3541541A

[3] https://www.e-basteln.de/computing/rollkugel/rollkugel/

[4]https://www.suedkurier.de/ueberregional/wissenschaft/Entwickler-aus-Singen-ueber-die-Anfaenge-der-Computermaus-Wir-waren-der-Zeit-voraus;art1350069,9590558

[5]https://www.technologyreview.com/2021/10/27/1036821/brain-computer-interface-implant-mouse/