你原来是否也做过这样的事情：把有线鼠标翻过来，轻轻扭动底部镂空圆环的盖子，那个掉出来的沉甸甸、有着橡胶手感的灰色小球开始把玩。

机械鼠标内部的小球（图片来源：Wikipedia）

那么，这个小球是如何让鼠标工作的呢？为什么现在的鼠标没有这个小球了？今天就让我们一起来看看 “老朋友”——鼠标的前世今生。

01 最早的鼠标竟然用保龄球？

你没有看错，真的是保龄球！1952年，加拿大皇家海军发明了首个依靠手部运动进行光标移动的输入设备：该设备将5针保龄球放置在能够侦测球面转向的硬件上，从而实现了手部运动与屏幕上光标移动之间的直接关联。换句话说，就是当手部运动带动保龄球滚动时，侦测硬件能够捕捉到球面转向的信息，并将其转化为电信号，进而驱动屏幕上的光标进行相应的移动。

轨迹球（图片来源：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）

这一设备在当时并未直接被称为“轨迹球”或“鼠标”，但其核心原理和工作方式却与后来的轨迹球鼠标高度相似。只是这个项目在当时属于军事机密，所以并没有申请专利。

（图片来源：Wikipedia）

到了20世纪60年代，“鼠标之父”——道格拉斯·恩格尔巴特（Douglas Engelbart）与其同事发明了一个神奇的小木盒装置。木盒内置两个滚轮，并在顶部配备了一个按钮。当滚轮带动轴旋转时，内置变阻器的阻值就会发生变化。这些变化的阻值随后被转换成位移信号，经过电脑微处理器处理后，计算出其水平方向及垂直方向的位移，产生一对相对于屏幕的坐标，从而让屏幕上用于指示位置的光标随之移动，改装置很好取代了键盘上使光标移动的上、下、左、右键。

该装置在1970年11月17日获得了专利，名字为“显示系统X-Y位置指示器”。由于该装置后部连接着一根线，形似老鼠，因此被形象地命名为“Mouse”（老鼠，和鼠标的英文一致），这就是滚轮鼠标的原型。虽然它让计算机操作更加简便，但有个很大的bug，那就是它只能上下左右移动，想要斜着移动是不行的。

02 轨迹球鼠标

（图片来源：Wikipedia）

1968年，德国Telefunken公司推出了一款具有革新意义的轨迹球鼠标，名为Rollkugel（德语为“滚球”）。这款鼠标底部配备了一个轨迹球，正面设有一个按钮，其独特的设计使其最初在画矢量图领域得到了广泛应用。

该产品的诞生标志着鼠标定位方式摆脱了传统鼠标的直向操作模式，为用户提供了更加灵活和便捷的光标控制方式。它不仅提高了图形设计工作的效率，还以其精确性和灵活性在业界赢得了广泛赞誉，为后续鼠标的发展奠定了坚实基础。

03 机械鼠标

Alto电脑，附有一个三键鼠标以供用户操作（图片来源：Wikipedia，作者Joho345）

1973年，施乐帕克研究中心（PARC）研制出了一款名为Alto的电脑，并首次引入了桌面比拟（Desktop metaphor）和鼠标驱动的图形用户界面（GUI）技术，通过移动鼠标，用户就可以控制屏幕上的光标，并通过点击鼠标按钮来执行各种操作，极大地简化了计算机的操作流程，提高了工作效率。鼠标也正是在这款电脑上首次被使用。

（图片来源：Wikipedia；作者 Michael Hicks from Saint Paul, MN, USA - img_7821，CC BY 2.0，https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=32789323）

接下来的几十年里，包括苹果公司在内的许多电脑制造商纷纷效仿施乐的设计，将鼠标作为标准输入设备引入到自己的产品中。

1979年，苹果公司创始人乔布斯在被邀请观看Alto以及执行在该系统上的软件时，意识到鼠标与GUI（Graphics User Interface，图形用户界面）系统的发展前景，并立刻应用到自己的系统中。

1981年，第一款商业化鼠标诞生，最早于Mac电脑上开始广泛应用。

最左边的为1984年麦金塔电脑所配备的鼠标，仅有一个按键（来源：Wikipedia；作者：Christopher W. - originally posted to Flickr as The Apple Mouse，CC BY-SA 2.0，https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=8089691）

1983年，Apple公司推出了其首款配备鼠标的电脑——LISA，这一创新之举极大地推广了鼠标的使用，使用户深刻体会到了鼠标的便利性。1984年，苹果公司推出面向大众消费市场的麦金塔电脑——Macintosh 128k，并配备仅有单一按键的鼠标，让鼠标走进了千家万户。

机械鼠标示意图 1：移动鼠标带动滚球；2：X方向和Y方转杆传递鼠标移动；3：旋转编码器的光电刻度盘；4：晶体管发射红外线可穿过刻度盘的小孔；5：光电传感器接收红外线并转换为平面移动速度（图片来源：Wikipedia；作者：Jeremykemp）

滚珠鼠标的定位机制采用的是物理式滚球方式，滚轴需要与接触面产生摩擦才能转动，这就要求鼠标必须在一个十分平整的平面上使用，才能确保其良好的性能。因此在实际使用过程中，常常会出现光标移动缓慢、定位不准确等现象。此外，橡胶球作为关键部件，容易磨损，经过一段时间的使用后，其定位精度往往会明显下降，导致其使用寿命相对较短。更为糟糕的是，橡胶球还容易黏附灰尘，因此需要用户经常进行清洗和维护。

04 光电鼠标——鼠标内置小球消失的原因

随着支持鼠标的操作平台的发展，1981年，由Dick Lyon和Steve Kirsch发明的光电鼠标问世，配备红外LED和四象限红外传感器，需要在一种被印有特殊红外线吸收颜料的金属表面网格上使用。

（来源：Wikipedia）

这类光电鼠标具有比机械鼠标更高的精确度。但它过高的成本和需用特制光电鼠标垫配合使用的要求限制了其使用范围。

1999年，微软推出“Intel Mouse Explorer”鼠标，是世界上第一个光学成像式鼠标引擎。这款鼠标的高精度、无需专用鼠标垫等优点迅速引起业界瞩目，并凭借其出色的性能和用户体验在市场上获得了广泛的认可。

此外，随着技术的不断进步，2000年，罗技等知名厂商相继推出了采用类似光学引擎的第二代光学鼠标产品，不需要专用鼠标垫的光电鼠标从此普及。这些产品不仅在性能上达到了很高的水平，还在外观设计、人体工学等方面进行了优化，以满足不同用户的需求。

不同于机械鼠标通过鼠标球的旋转驱动来获得鼠标移动的位置，现代光电鼠标通过一个光电传感器，实际上是一个小型低分辨率摄像头，来采集鼠标在物体表面上的移动方位。其实就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。

20世纪90年代末期，激光鼠标出现。1998年，Sun Microsystems公司为他们的Sun SPARC工作站配备了激光鼠标。但激光鼠标并未能迅速成为市场主流。直到2004年，罗技与其合作伙伴Avago Technologies携手推出了MX 1000激光鼠标，激光鼠标技术得到了重大突破。

激光鼠标用小型红外激光作为传感器的照明源，替代了传统的LED，显著提升了拍摄图像的分辨率，进而大幅提高了鼠标的灵敏度（DPI）。如今，激光鼠标几乎可以在所有类型的物体表面上顺畅使用。值得一提的是，2006年DEXIN公司推出了ML45有线激光鼠标，这款鼠标首次实现了在玻璃表面上的无障碍操作，标志着激光鼠标技术的又一重大突破。

2008年，微软公司发布了采用Blue Track技术的蓝光鼠标，这款名为Microsoft SideWinder X8的鼠标几乎兼容所有界面。

2009年，苹果公司推出了创新的Magic Mouse鼠标，它采用与iPhone、iPod Touch、MacBook相同的多点触控技术，取消了传统的鼠标按键和滚轮，仅通过一整片多点触控板就能实现一般鼠标的左、右键以及360度滚轮功能，并且支持两指操作等更多手势功能。

在鼠标诞生之前，人们主要依赖键盘与计算机进行交互，而鼠标的诞生彻底颠覆了这一传统模式，让用户操作计算机不再繁琐且低效。

1968年至今，鼠标的发展已经走过了56个年头。尽管智能平板触摸交互的兴起在很大程度上改变了人们的操作习惯，但鼠标作为计算机发展史上的重要里程碑，其精准、高效的操作方式在特定应用场景下依然无法被完全取代。因此，我们有理由相信，在下一个革命性交互工具出现之前，鼠标依然将长期存在并发挥着重要作用。

参考资料：

1. 科普中国：《鼠标里的小球，是什么时候消失的？》，作者：小玮 科普作者；

2. 武汉科学技术馆：《鼠标是如何工作的》；

3. 信电学院分团委科创部：《寻迹配设 | 你真的了解鼠标吗——小鼠标大智慧》

4. 惠州学院电子信息与电气工程学院微信公众号惠州学院闪亮电子：《每周科普｜鼠标的进化》，作者：陈锋添。