Блогер превратил детский конструктор в механический компьютер: ностальгическое устройство с битами и шестерёнками

Американский ютубер под ником Shadowman39 доказал: даже игрушка может выполнять математические операции. Он построил полноценное механическое АЛУ (арифметико-логическое устройство) из элементов конструктора K'NEX. Этот конструктор обычно используют для постройки моделей мини-американских горок. Его устройство умеет складывать и вычитать числа от 0 до 255, используя только рычаги и шестерёнки.

На видео машина по щелчку рычага запускает видимый процесс вычислений. Каждое число вводится вручную — положение рычагов соответствует двоичным единицам и нолям. Затем механический реечный привод пошагово производит операцию. Всё — на виду: каждое движение, передача, пересчёт. Машина также обрабатывает отрицательные числа с помощью представления в дополнительном коде, как в реальных 8-битных процессорах.

K'NEX ALU позволяет создавать инженерные модели с основами логики и цифровой арифметики. Внутри — десятки взаимосвязанных компонентов. Shadowman39 добился демонстрации не только точной механики, но и глубокого понимания архитектуры вычислительных машин.

Когда электричество ещё не стало обыденностью, люди уже создавали машины, способные выполнять задачи, которые мы сегодня поручаем электронике. Транспорт, промышленность, сельское хозяйство — всё имело свои механические аналоги. Тогда уже существовали механические компьютеры: от астролябий до аналитической машины Чарльза Бэббиджа.

Электронные компьютеры, конечно, опережают механические по всем параметрам — от скорости до энергоэффективности. Но по визуальной эстетике и образовательной ценности таким машинам нет равных. Механические вычисления — это красота, которую можно наблюдать и трогать.

На видео показано только АЛУ — «мозг» вычислителя. Но блогер уже работает над следующими модулями. Возможно, впереди — механическая память, логические элементы управления, ввод-вывод или даже простейшая форма программирования.

Это уже не первая работа энтузиаста. Ранее он создал механический автомат для игры в скибол с работающим монетоприемником и моторизованным табло. Проект занял больше года и включал свыше 10 000 деталей. Но K'NEX ALU стал, пожалуй, самым точным и поразительным из его творений.

Энтузиасты механических вычислений порой идут ещё дальше — собирают релейные компьютеры, полностью построенные на электромеханических реле. Такие проекты — идеальный способ понять, что происходит внутри чипа, когда вы нажимаете клавишу.

В эпоху «чёрных ящиков», когда вычисления скрыты внутри устройств, такие механические компьютеры напоминают о том, как устроены вычисления на самом деле. Такой механический K'NEX-компьютер — идеальный инструмент для будущих инженеров, студентов и просто любопытных умов. Ведь он наглядно показывает, что происходит внутри нашей техники.