QWERTY键盘来历详解

经济思想史中有很多用来支持或证明某一理论观点的“故事”。其中的一些“故事”，由于在无数的讲堂、教材、或学术讨论中屡屡被引用而成为指代某一经济问题的经典“寓言”。比如，提到“灯塔的故事”必然与公共产品问题有关，而谈到“蜜蜂的寓言”则必然离不了外部性问题。本文所讨论的内容涉及到自20世纪80年代中后期开始广为流传的一则经济寓言，那就是与“技术锁定”（lock-in）或“路径依赖”（path dependence）有关的“键盘的故事”。

一、键盘的故事
我们目前所使用的计算机标准键盘，其字母排列的基本结构是从19世纪70年代的打字机键盘延续下来的。打字机键盘上方第一排字母的左边是按照QWERTY排列的，因而叫QWERTY键盘。至于这些字母为什么要这样排列，以及这种排列形式的键盘为什么能够延续下来，没有人特别加以注意。我们所知道的是，以前的打字机键盘就是这样的，这种键盘的字母排列比其它键盘更加流行而被长期固定下来，但这一问题引起了美国经济史学家保罗•A•戴维（Paul A. David）的注意。1985年，戴维在《美国经济评论》发表了《QWERTY的历史与经济学》 ，对QWERTY键盘生存和发展史进行了经济学分析。
打字机键盘起源于19世纪60年代末70年代初的美国。当时威斯康星州密尔沃基市的一位印刷工肖尔斯（Christopher Latham Sholes）在朋友的帮助下，装配了一种原始的打字机，并于1868年获得专利。但这种打字机存在一个严重缺陷：打字员在连续快速打字时，打字机的铅字连动杆常常相互碰撞，造成堵塞。因此，肖尔斯花了六年时间来完善他的打字机，对原来键盘的字母顺序进行重新排列，以减少打字连接杆碰撞的机会。结果就产生了接近于目前使用的四行排列键盘。1873年3月，肖尔斯将这种打字机的制造权转让给了当时著名的武器制造商雷明顿与桑斯公司（E. Remingto and Sons）。雷明顿的工程师对机器进行了改进，最终完成了QWERTY键盘。这些修改包括某些键盘设计的调整：“R”被放在了以前安排句号“.”的位置，与其他字母组成一排。其目的是为了使销售员在向顾客推销时，能够迅速打出该机器的商标名：TYPE WRITER，以给顾客流下深刻印象。
然而，由于19世纪70年代的经济不景气，这种价格为125美元的办公设备创新上市的时机并不好。1878年，当雷明顿公司推出这种打字机的改进II型时，企业已经处于破产的边缘。因此，虽然销售开始缓慢上升，1881年打字机的年产量上升到1200台，但QWERTY在其早期发展远没有获得稳固的市场地位。19世纪80年代10年期间，美国的QWERTY打字的总拥有量不超过5000台。而且有很多方法把其他打字机改装成QWERTY打字机。美国市场上第二种打字机的发明者克兰德尔（Lucien Stephen Crandall），把铅字安放在圆柱套上（1879年），从而完全避免了铅字连动杆的堵塞问题。后来出现的Blickensderfer打字机则根本没有采用这种铅字杆，而是使键盘的排列运动比QWERTY更合理。这种叫做“Ideal”的键盘把构成70%英语单词的字母按照DHIATENSOR顺序放在打字机主要行（home row）上。
19世纪80年代，打字机市场开始繁荣起来，出现了很多键盘与QWERTY键盘竞争。然而，又过了一个15年，就在QWERTY的技术原理优势要被打字机工程学的进步所取代时，美国的打字机产业迅速倒向QWERTY键盘，使之成为打字机的“通用键盘”。
在QWERTY键盘成为“通用键盘”过程中，被认为起关键作用的事件是1888年7月25日在美国辛辛那提举行的一场打字比赛。比赛中，一个来自盐湖城法庭速记员麦古瑞（Frank McGurrin），使用QWERTY键盘和触摸打字方法，以绝对的优势战胜对手陶布（Louis Taub）获得冠军。 麦古瑞显然是第一个熟记这种键盘并使用触摸打字的人。陶布使用的是一台由72个键组成能够提供信件上下抬头格式的Caligraph打字机，采用的是看着键盘打字的方法。戴维（1985）认为，这一事件绝对地确立了雷明顿（Remington）打字机技术上更先进的看法。麦古瑞选择雷明顿打字机可能是随意的，但却为这种标准的确立作出了贡献。
1936年，德沃夏克（August Dvorak）申请了“Dvorak简化键盘”（Dvorak Simplified Keyboard, DSK）的专利。他声称这一键盘通过平衡双手以及各手指的工作量，极大地减少了打字时的手指运动。因此，这一键盘有提高速度，减少疲劳，且更容易学习的优点。这些看法被包括戴维在内的大多评论者所接受。美国海军曾做过的一个实验也证实，“对一组打字员进行再培训的成本将被使用DSK在随后十天的全职工作中增加的效率来弥补。”（戴维，1985年，第332页）。尽管存在上述优势，但直到1975年Dvorak去世，DSK键盘也没有被市场所接受。虽然不久后，苹果II计算机从QWERTY转向DSK键盘，并且通过商业广告劝说人们放弃QWERTY键盘，但这种做法显然没有产生效果，因为今天我们计算机仍沿用这种QWERTY键盘。
“键盘的故事”所告诉我们的“故事”是：一种当初只为解决打字机堵塞问题而产生的键盘——QWERTY键盘—— 一百多年来一直占据市场主导地位，虽然后来市场出现了打字效率更高的键盘，但市场并没有选择效率高的键盘。换句话说，打字机（现在是计算机）键盘市场一直被“锁定”在一种低效率的产品上。
在戴维（1985）看来，导致打字机市场锁定在“QWERTY键盘”上的关键因素有三个：技术上的相互关联性、规模经济和投资的不可逆转性。技术的相互关联性（Technical interrelatedness）或者叫键盘“硬件”和“软件”（打字员对键盘排序的记忆）之间的系统兼容性。
打字机“硬件”和“软件”之间的系统兼容性使任何一个QWERTY键盘的购买者给受过兼容培训的打字员传递了正的金钱外部性。这在一定程度上增加了后来的打字员选择学习QWERTY的可能性。规模经济使基于QWERTY的打字系统的用户成本将随着它被更多的人接受而下降，从而每个选择QWERTY的随机决策将增加（但不是保证）后来者选择QWERTY的可能性。随着打字员在QWERTY键盘上的培训和学习投入增加，产生了软件“转换”的高成本和由此导致的在专门的打字技能方面的投资不可逆性，强化了市场“锁定”在QWERTY键盘上的程度。事实上，这种“锁定”在19世纪90年代就基本出现了。

二、其他学者对“故事”的质疑
戴维所描述的“键盘的历史”给我们展示了QWERTY键盘在与效率更高的键盘竞争中生存下来，并延续至今的图景。在这个世界中，好的产品与技术不一定总能占上风，一种产品的市场地位可能因一些偶然的“历史事件”而获得或者失去。这一事实被后来的经济学家屡屡使用而成为“技术锁定”或“路径依赖”的代名词，一些学者则直接把它作为市场失败的经验证据（J. Farrell & G. Saloner, 1985，泰勒尔,1997）。
然而，经济学家利伯维茨和马格利斯（S. J. Liebowitz and Stephen E. Margolis，1990）对上述说法提出质疑。他们认为，QWERTY键盘故事中有很多方面还需要进行深入考察。
首先，支持Dvorak键盘更好的论点的证据不仅少，而且主要是猜测。在键盘的故事中，支持Dvorak更优越的关键论据有两个，一是Dvorak自己的看法，一是海军部的一次实验。Dvorak的看法来自他与几个合作者进行的一项实验。 Dvorak与其合作者比较了四个不同并且完全独立的实验中所得到的打字速度。其中一个实验检测Dvorak键盘的打字速度，三个检测QWERTY键盘的打字速度。实验者声称这些研究证明学生学习Dvorak比QWERTY要快。但利伯维茨和马格利斯认为，这些实验使用的样本差异太大（四个实验中参与者是年龄和能力不同的学生），没有说明样本的选择方法（随机样本还是全部学生）。而且，由于实验的主持者之一就是Dvorak键盘的发明者，因而实验结果的可信度很低。
这样一来，戴维所提到的海军部的实验对Dvorak键盘是否更优越的论点就非常关键。海军研究的结论是：用Dvorak要比用QWERTY培训打字员要有效得多。然而，利伯维茨与马格利斯（1990）指出，这一实验的设计存在很多问题。比如，这些结果是针对正常技能的打字员，还是在正常水平以下的打字员才成立？由于衡量标准的不一致，海军的研究在多大程度上低估了所增加的QWERTY再培训的价值？两个实验小组得到的培训相同吗？QWERTY打字机得到就像对Dvorak打字机那样的仔细检查吗？等等。他们认为海军部的实验研究可能存在偏见，因为实验的几乎所有方面都对Dvorak有利。
海军部的实验同样与Dvorak有利益关联。Dvorak的传记作者福科（Arthur Foulke）证实，Dvorak在二战期间的身份是海军分析时间和运动研究的首席专家，上尉军官August Dvorak。 宾西法尼亚州里立大学教授和美国标准协会办公机器分部的前斯特朗（Earle Strong）提到，1944年海军实验和1946年财政部的一些实验都是在Dvorak指导下进行的。同时，Dvorak拥有Dvorak键盘的专利，并因进行这些研究而从卡内基教育委员会获得了13万美元。
此外，利伯维茨与马格利斯还提到被其他经济学家所忽视的一项研究。1956年，斯特朗（Earle Strong）开展了一项经过严格控制，专门设计来考察转向Dvorak的成本和收益的实验。他的结论是：重新培训Dvorak打字员与重新培训QWERTY打字员相比，没有优势。
其次，人体工程学方面的研究没有发现Dvorak对QWERTY有重要的优势。20世纪70年代以来在人体工程学研究提供的证据表明，Dvorak的优势要么很小，要么不存在。比如，米勒和托马斯（A. Miller & J. C. Thomas）得出的结论是：“然而，事实仍然是，对一般的打字来说，没有任何替代已经证明对QWERTY有重要的优势。” 在两个基于手与手指运动分析的研究中，R. F. Nickells, Jr.发现Dvorak比QWERTY快6.2%，而R. Kinkhead发现Dvorak只有2.3%的优势。
第三，打字机生产者之间的竞争要比戴维所描述的激烈得多。肖尔斯的打字机不是第一台面市的打字机，雷明顿公司早期的商业竞争对手也很多。QWERTY打字机一直面临市场竞争，其中最大和最重要的竞争对手是Hall, Cligraph, 以及Crandall打字机，还有一种双键盘的Yost打字机,而且每种打字机的销售量都比较大。1893年Hammond和1889年Blickensderfer两个制造商生产了一种据说符合人体工程学的“Ideal”键盘，两种机器都生存了一段时间。因此，在利伯维茨和马格利斯看来，QWERTY键盘流传到今天是市场竞争的结果，而不是因为缺乏替代键盘。
最后，存在很多次打字比赛给各种键盘提供证明其优越性的机会。在戴维提到了确立QWERTY键盘地位的辛辛那提打字比赛后不久，《纽约时报》报道了一次打字比赛的结果，这些比赛显示了Caligraph公司生产的非QWERTY 打字机的打字速度很快。麦古瑞和雷明顿公司在后来的几次比赛中获得多次胜利。

三、对“质疑”的分析与评论
利伯维茨与马格利斯的批评非常尖锐，直指“键盘的故事”中的一些关键点。然而他们的批评仍留下一些（甚至更）关键的问题没有解决，这使其批评的说服力大达折扣。
首先，批评只能说明Dvorak对QWERTY的相对优势不明显，不能说明Dvorak没有优势，更不能说明QWERTY的打字速度超过Dvorak。利伯维茨与马格利斯以实验设计有问题和利益相关的理由否决了Dvorak主持的实验和海军部的实验结论。但人体工程学的实验证据也没有全面否定Dvorak的效率，只是表明其优势相对于QWERTY不明显。而人体工程学的理论证明Dvorak仍比QWERTY有优势。从人体工程学角度看，打字速度最快的键盘应该设计应该满足三个条件：（1）右手和左手的负荷应该相等；（2）最大化主导行（home row）的负荷；（3）两只手顺序交替的频率最大化，而相同手指的频率最小化。Dvorak键盘在这三个方面做得很好，特别是在（1）和（2）方面，而QWERTY键盘在前两项都不如Dvorak键盘，只在第三项超过了Dvorak键盘。
利伯维茨和马格利斯提到的斯特朗实验是唯一直接得到QWERTY打字速度比Dvorak要快结论的实验。然而，随后他们自己也承认Strong的研究设计也存在一个问题：该实验使用的是有经验的打字员，而不是初学者。 由于同样的理由，这一结论的可信度也要受到怀疑。
至于在各种打字机比赛上创造的各种打字记录，笔者的看法是，由于从现有的资料看，这些打字比赛是否有严格的，保证公平测定的程序和控制措施，是否与企业的市场推广活动有关等都无法判断，因而，相对于上述实验来说，这些结论更不可信。即使我们在一定程度上采纳这种证据，戴维以及利伯维茨和马格利斯提到的两次与QWERTY键盘有关的比赛，除了辛辛那提的比赛外，另一次比赛虽然麦古瑞和雷明顿公司取得了胜利，但优势非常微弱，难以说明QWERTY的效率优势。
因此，从利伯维茨和马格利斯的批评中，并不能得到QWERTY比Dvorak更优越的结论。相反，从他们所引用的资料看，没有可靠的数据说明Dvarak比QWERTY差，而人体工程学的数据和理论表明Dvorak有一定的优越性。
其次，根据戴维的看法，QWERTY键盘的字母排列顺序是为了解决打字机堵塞问题而提出来的。对此，利伯维茨与马格利斯没有否认。因此，如果否认键盘市场存在“锁定”，就产生两个需要进一步解答的问题。一是通过降低打字速度来减少打字堵塞问题而产生的键盘成为打字速度最快的键盘可能性有多大？根据上面所提到的人体工程学的研究成果看，这种可能性是不存在的。QWERTY的确有满足了键盘的三个效率标准之一，因而相对其他键盘有一定优越性，但Dvorak键盘三个效率标准全部满足。二是即使QWERTY在当时是打字速度最快的和最有效率的，市场作出了正确的选择，但我们能如何解释在长达100多年的时间内打字键盘的停滞不前呢。在此期间，打字机已经从机械打字机、电脑打字机发展到现在的PC机，而键盘安排一直停留在当初的QWERTY键盘上。
最后，利伯维茨与马格利斯也没有否认和反驳戴维对键盘“锁定”现象的三个解释，即技术上的相互关联性、规模经济和投资的不可逆转性。在他们所使用的数据存在疑问的情况下，又缺乏必要理论反驳，当然就很难证明键盘市场不存在“锁定”现象。

四、寓言的本质：锁定与网络效应
“键盘的故事”已经成为“技术锁定”或者“路径依赖”的代名词。事实上，这两种提法有细微的差别。戴维的故事侧重于“技术锁定”，主要强调的是一种先进的但新出现的键盘无法取代一种落后的具有市场主导地位的键盘（QWERTY）这一现象。至于最初这种市场地位的确立由于运气好获得的，还是当时的市场竞争，优胜劣汰获得的不是问题的关键，虽然戴维在故事中也提到辛辛那提比赛结果这一“运气”成分对QWERTY市场地位确立的重要性。“技术锁定”根本特点是新旧技术转换的困难。支持“键盘的故事”的经济学家似乎没有意识到这一点。
把QWERTY键盘作为“路径依赖”经典案例是阿瑟（Brain Arthur，1989）的首创。“路径依赖”理论侧重于分析两种产品竞争的市场初始条件，强调“历史小事件”对产品技术发展路径的影响。这实际上存在一个隐含的前提：两种产品同时出现在市场，但效率特征不同。从这个角度看，“键盘的故事”并不是说明“路径依赖”的一个最恰当例子。但键盘的故事中的确又包含着一些共同强调的内容。
对键盘“锁定”于QWERTY这一现象的原因，戴维最初的解释与后来经济学者也不完全相同。戴维认为导致键盘锁定的关键原因有三个，即技术上的相互关联性、规模经济和投资的不可逆转性。而后来的很多经济学家（比如，夏皮罗和瓦里安，2000）把锁定的后果归结为“转换成本”（switching costs）和“网络效应”（network effects）或者“网络外部性”（network externalities）两个因素。转换成本是指获得、安装与学习使用一种新技术的机会成本。人们由于在学习使用QWERTY键盘方面已经投入了很多时间和精力，因而更不愿意转向一种新的Dvorak键盘。从概念看，转换成本实际上包含了戴维所说的投资的不可逆转性。
网络效应或者网络外部性是一种产品的用户人数与产品价值之间形成的一种良性循环关系。正如戴维所言，键盘是一种由“硬件”（键盘本身）和软件（打字员使用键盘的知识）组成的“系统产品”，在键盘这一系统产品的两个组件之间存在的技术上的相互关联性基础上，就产生了“网络效应”的概念：使用QWERTY键盘人越多，学习这种键盘，而不是Dvorak键盘，的好处就越大。 反过来，学习QWERTY键盘的人越多，企业就越愿意购买，因为更容易获得相应的打字员，或者更容易对雇员进行相应的培训。从Dvorak键盘来看，最初的打字员将不会选择学习Dvorak键盘，因为Dvorak打字机很难找到。而办公室由于不容易找到学过Dvorak键盘的打字员，也不会配备Dvorak打字机，因为没有受过训练的打字员可以获得。之所以叫“网络效应”是因为在使用QWERTY键盘的用户所构成的“网络”对产品的价值有相当的影响。
从技术锁定原因的“三因素说”发展到后来的“两因素说”，键盘锁定的本质原因已经得到一定的提炼。 但笔者认为，这种提炼并不彻底。持锁定“两因素说”的学者并没有认识到，转换成本实际上并不能成为“锁定”的原因。因为即使存在转换成本，只要这种转换个人的最优决策与社会最优仍然能够保持一致，从而市场在这里也不会“失灵”。如果没有“网络效应”的影响，转换成本本身并不会导致严重的市场问题。或者说，市场机制本身能够解决转换成本产生的影响。
具体地说，虽然从QWERTY转向Dvorak存在庞大的转换成本，但如果不存在网络效应带来的个体决策者之间的协调问题，个体决策者仍然能够在包括转换成本的情况下，来决定其最优选择。当转向Dvorak键盘的收益超过了转换成本和其他成本时，就会转向Dvorak键盘。而单个决策者分别决策的结果并不存在私人成本和社会成本的差异，因而并不存在所谓的“技术锁定”问题，也就是技术选择方面的市场失灵。因此，键盘锁定现象发生的根本原因实际上是“网络效应”。正是由于网络效应的存在，以及由此导致的个体之间协调问题的存在，即使转向Dvorak键盘后的收益足以补偿由此产生的各种损失（包括转换成本），转向Dvorak键盘的情况也不会实际发生。
需要注意的是，“技术锁定”结果只是网络效应导致的可能后果之一。也就是说，在网络效应的作用下，既可能产生锁定后果，也可能不会导致锁定后果。或许在键盘问题上，的确存在锁定问题，但在另一个同样受网络效应影响的情况，又不存在锁定问题。这种后果的发生既与初始条件有关，也与市场和企业的反应有关，更重要的，与网络效应的性质与特点有关。
可见，这一寓言向我们表明，在与键盘相类似的一些产品市场上，网络效应的作用“可能”会导致市场“锁定”在一种落后的产品上。而在网络效应在什么条件下会导致锁定的后果，这种锁定后果是如何发生的，以及受网络效应影响的经济行为有什么样的特点，等等与此相关的问题就成为经济学者所关注的研究主题。