发明家用数千块K'nex积木搭建了机械计算机

“它看起来很乱,但我保证这只是有序的混乱。”
Mechanical computer device built from Knex parts
该设备可以通过其复杂的触觉功能系统进行加减运算。来源:YouTube

当今世界依靠数字计算机运行,但曾几何时,人们依赖的是它们的模拟兄弟。与利用电信号的数字计算机不同,机械计算机利用复杂的齿轮、重物和其他物理装置来执行任务。早在20世纪60年代,像苏联的Ascota 170这样的会计设备甚至可以执行平方根运算,而一些最早的机械计算机甚至可以追溯到著名的安提基特拉机械装置。该装置于1901年在克里特岛附近的一艘古代沉船中被发现,专家们现在认为古希腊人早在公元前100年左右就建造了它,用于计算天体位置。

机械计算机可能不再负责当今的自动化任务,但你仍然可以使用儿童玩具自己建造一个。不过,一位YouTuber的持续进行的DIY机械计算机项目看起来非常令人眼花缭乱,以至于——目前来说——大多数人可能会继续使用他们智能手机上的计算器应用程序。

这位网名为Shadowman39的YouTube发明家是Knex积木的长期爱好者。他以前用这些可连接的塑料积木建造的项目包括从硬币分拣机,到巨大的运动装置,甚至还有一个能正常工作的Skee Ball投币游戏机。最近,他选择设计和建造一个能够执行加减等基本计算的设备。尽管他计划扩展其功能,但这位YouTuber最近上传了他Knex 8位机械计算机的首次亮相——特别是其“非常简单”的算术逻辑单元(ALU)。

在这种情况下,“非常简单”指的是一个由数千个Knex积木、轮子和传送带组成的、高约3.5英尺的装置。所有这些零件被分成八列,每列负责一个代表0或1的二进制数据位。这个8位系统能够处理0-255范围内的数字运算,尽管Shadowman39指出(使用了一些相当复杂的数学推理),它也可以处理-128到127的数字范围。

虽然有一条电线为初始运动供电,但实际的计算是通过机械方式进行的。根据用户的输入,Knex计算机将使用其齿条和齿轮启动曲柄,这些曲柄可以旋转360度,并由一对重物和配重块固定。这些动作在八列之间累积,直到计算完成。

“它看起来很乱,但我保证这只是有序的混乱,”这位发明家在某个时候说。

在这方面,你可能只能相信他的话了。无论如何,这位YouTuber承诺将发布更多视频,深入介绍其RAM和ROM中的数据和程序存储将如何工作。它可能不会出现在桌面上,但Knex项目凸显了构建即使是最基本的机械计算机也所需的独特触觉和巧妙设计。

 

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Andrew Paul

特约撰稿人

Andrew Paul 是 Popular Science 的特约撰稿人。


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