یک یوتیوبر موفق شده است قطعات اسباببازی پلاستیکی K’NEX را به یک رایانه ۸ بیتی مکانیکی تبدیل کنند که قادر به انجام عملیات جمع و تفریق است.
به گزارش تکناک، این پروژه منحصربهفرد که توسط یوتیبری با نام مستعار Shadowman39 ساخته شده، فراتر از یک مدل ظاهری جذاب است؛ این دستگاه در واقع عملیات ریاضی را به صورت واقعی انجام میدهد.
در هسته این ماشین، یک واحد منطق حسابی یا ALU قرار دارد، که در علم رایانه وظیفه انجام عملیات پایهای مانند جمع را بر عهده دارد. این نسخه با استفاده کامل از میلهها، اتصالدهندهها و چرخدندههای K’NEX ساخته شده و قادر است اعداد بین صفر تا ۲۵۵ را در حالت دودویی بدون علامت، یا بازه منفی ۱۲۸ تا مثبت ۱۲۷ را در حالت دودویی علامتدار پردازش کند.
Shadowman39 برای ذخیره اعداد از رجیسترهای مکانیکی بهره برده است. هر رجیستر از ردیفی از اهرمها تشکیل شده، که موقعیت هر اهرم نشاندهنده یک بیت (۰ یا ۱) است.
برای استفاده از این ماشین، ابتدا باید دو عدد ورودی را با تنظیم دستی اهرمها مشخص کرد. سپس یک سیستم مکانیکی چرخدندهای که مشابه سیستم فرمان دندانهدار و چرخدندهای است، فرایند محاسبه را بهآرامی اجرا میکند. با هر صدای «کلیک» و «کِلَک»، یک مرحله از عملیات انجام میشود. برخلاف دستگاههای الکترونیکی مدرن، در این رایانه مکانیکی همه مراحل به صورت فیزیکی و قابل مشاهده اتفاق میافتد.
ساختن چنین ماشینی با قطعات پلاستیکی K’NEX که برای مهندسی دقیق طراحی نشدهاند، کار بسیار دشواری است. این قطعات قابلیت خم شدن دارند و مفاصل آنها ممکن است بهمرور زمان شل شوند. با وجود این محدودیتها، Shadowman39 موفق شد با دقت و نوآوری، این چالش را پشت سر بگذارد.
او منطق دروازههای منطقی (Logic Gates) اولیه را با شبکهای از اهرمها و چرخدندهها شبیهسازی کرده است. همان سیستم مکانیکی که اغلب برای حرکت ماشینهای اسباببازی استفاده میشود، در اینجا به عنوان نیروی محرکه پردازش استفاده شده است. بیتها یکبهیک پردازش و بهدرستی با یکدیگر جمع میشوند.
این اولین پروژه خارقالعاده Shadowman39 با K’NEX نیست. او پیشتر نیز یک دستگاه اسکىبال (Skeeball) واقعی ساخته بود، که شامل اسلات سکهخور، موتور امتیازشمار و بدنهای به طول بیش از دو متر میشد و ساخت آن بیش از یک سال زمان برده بود.
همین دقت در جزئیات در تبدیل اسباببازی پلاستیکی به رایانه مکانیکی نیز دیده میشود. با این همه قطعه متحرک، تنظیم دقیق و همتراز بودن هر اهرم ضروری است، چرا که حتی یک انحراف کوچک میتواند نتیجه نهایی را خراب کند. Shadowman39 بارها طراحی را اصلاح کرده است تا در نهایت به عملکرد پایدار برسد.
آنچه این پروژه را خاص میکند، سرعت آن نیست؛ در مقایسه با رایانههای الکترونیکی، این دستگاه بسیار کند است. اما هر مرحله از محاسبه قابل مشاهده است. شما نیازی ندارید که حدس بزنید درون پردازنده چه میگذرد، میتوانید آن را ببینید. این ویژگی، این ماشین را به ابزاری آموزشی و تأملبرانگیز درباره چیستی محاسبه در بنیادیترین شکل خود تبدیل کرده است.
