Application of Genetic Algorithm to Keyboard Arrangement Problem

Abstract

The number of people who use computer for business purposes increases as technology grows. Application of ergonomics practices on computer workstations reduces musculoskeletal discomfort experienced and increased overall job satisfaction of the employees. Keyboards are available in various systems, computers to mobile devices, which have difference shapes and sizes. Keyboard size and shape is known to influence upper extremities. Alternative keyboard designs may prevent or reduce arm pain or disorders, and probably the mechanism is by reducing awkward arm postures. Previous researchers have put their effort on optimizing the character arrangement of the keyboard by taking into account the co-occurrence frequency of characters in words, typing ergonomics, and word disambiguation effectiveness. This research considers the frequency of appearance of the most used 3000 words in the English language. First, the text Analyzer calculates the frequency of each letter pair. Then, a genetic algorithm is applied to design an ergonomically optimized keyboard to minimize the total distance of finger travel among the selected alphanumeric characters. The results showed that the distance travelled obtained by the proposed keyboard layout is less than that for the QWERTY keyboard in all different types of texts, in which an average of 6.04% improvement was achieved. Therefore, the proposed design can be used for keyboards to reduce time and fatigue. Keywords: Keyboard design, Systematic layout planning, Genetic algorithm

ÖZ: Teknoloji ilerledikçe iş amaçlı bilgisayar kullananan kişilerinde sayısı da artmaktadır. Bilgisayarlı iş istasyonlarında uygulanan ergonomik tasarımlar, yaşanan kas-iskelet sistemi rahatsızlıklarını azaltmakta ve çalışanların genel iş memnuniyetini artırmaktadır. Farklı şekil ve boyutlara sahip bilgisayarlardan mobil cihazlara kadar çeşitli sistemlerde klavyeler mevcuttur. Klavye boyutu ve şeklinin üst ekstremiteleri etkilediği bilinmektedir. Alternatif klavye tasarımları kol ağrısını veya bozukluklarını önleyebilir veya azaltabilir, ayrıca bu tasarımlar uygunsuz kol duruşlarını azaltmaktır. Literatürde kelimelerdeki karakterlerin bir arada bulunma sıklığı, yazma ergonomisi ve kelime belirsizliğini giderme etkinliğini dikkate alarak klavyenin karakter düzenlemesini optimize etmek için çalışmalar mevcutturr. Bu araştırma, İngilizcede en çok kullanılan 3000 kelimenin görülme sıklığını ele almaktadır. İlk olarak, metin çözümleyici her bir harf çiftinin frekansını hesaplandı. Ardından, seçilen alfasayısal karakterler arasında parmak hareketinin toplam mesafesini en aza indirmek için ergonomik olarak optimize edilmiş bir klavye tasarlamak için genetik bir algoritma uygulandı. Sonuçlar önerilen klavye düzeniyle elde edilen mesafenin tüm farklı metin türlerinde QWERTY klavyeden daha az olduğunu ve ortalama% 6,04'lük bir iyileştirmenin elde edildiğini göstermektedir. Bu nedenle önerilen tasarım, klavyeler için zamanı ve yorgunluğu azaltmak için kullanılabilir. Anahtar Kelimeler: Klavye tasarımı, Sistematik vaziyet planı, Genetik alogritma