今年公開のキー入力入れ替えツールもあった。

　技術的なことについては私に書けることはないので、とりあえずこちらをご覧ください。
　→Linux で Input を grab して親指シフトを実現するカーネルモジュール.

　ユーザからの見た目動作は直接入力ではなく、繭姫/姫踊子草における動作モードのひとつとしてお馴染みな「キー打鍵→ローマ字入力用文字列へのキー入れ替え」に似ているようです。
　この手のキー入力入れ替えツールの宿命として「ロマ仮名変換テーブル(もしくはJISかな変換テーブル)の仕掛けに拘束される」という問題は発生しますが、逆説的には「ロマかな(JISかな)にしか対応しないIMでも親指シフトできる」というわけで、このアプローチは「お気に入りのIMを使い続けたい」という方のためにも必要ですね。

　そうそう、ページ下端に書かれている

音読みと訓読みによる漢字の選択 (平成17年6月11日)

以下の事柄を「公知」としたいのでここに書きます. こういう実装はないのでしょうか.

仮名漢字変換を行う際, 「コウ」「ショウ」「カン」等音読みが同じ漢字はたくさんあります. これらを入力するときには, 多くの候補の中から選択する必要がある場合があります. この選択の際, その漢字の訓読みを入力することで選択できるようには, 効率よく選択できます.
(from http://bukko.bk.tsukuba.ac.jp/~makimura/oyayubi/ )

　についてですが、とりあえずこれは単漢字変換IMEの「風」が対応していますね。

• 複数の読みを「:」で区切って入力すると、仮想鍵盤を目視で探しやすくなる(例えば「飛鳥」の「飛」は、「あす」では出ないが「と」と「ひ」で出る…で、その場合には「と：ひ」と打てば「飛」のみの仮想鍵盤が出る。これを積極的に使えば、かなりの目視検索を減らす事ができる)。
• 学習機能で漢字の位置が変わることはないので、一度覚えたキー位置はそのまま継続的に使える
  • 例えば「飛鳥」と打鍵するには、常に「【と：ひ】→スペース→T→【とり】→スペース→G」のストロークを用いれば、余計な変換候補もなく素直に変換できることになる。

(from http://d.hatena.ne.jp/maple_magician/20050626/1119764965 )

　もっとも単文節変換・連文節変換で「読みを混ぜて変換精度を上げる」方法をサポートする手段はない(漢字直接入力を用いた交ぜ書き変換という逃げ道はあるが、かな漢字変換中に「再帰的にかな漢字変換を立ち上げて漢字を選択する方法」は存在しない……と思う)ので、このあたりをどうやっつけるかが鍵になりそうですね。