Není to žádná hračka: Turing Tumble – gravitací poháněný počítač | Kapitola 3
Seznam kapitol
Hraček, které vás učí logiku a základy IT, není nikdy dost. Turing Tumble je unikátní tím, že v něm stavíte mechanické stroje, které fungují pomocí padajících korálků – a když díly zapojíte chytře, umí klidně i násobit!
Základním dílkem je zelená rampa (ramp). Je to kovovou kuličkou vyvažovaná šikmá plocha, která zachytí a směruje padající kuličku, přičemž pohlcuje její kinetickou energii. Základním posláním rampy je směrovat padání kuliček po ploše a jejich brždění, přičemž dílek můžete zrcadlově otočit a určit tak směr, kterým směrem může kulička padat.
Základní design předpokládá, že v každé vrstvě a v každé alternativě bude kulička interagovat buď s rampou anebo, s jiným prvkem. Tohle opravdu nepodceňujte. Teoreticky by se mohlo zdát, že můžete kuličku pustit po delší trajektorii, ale ona velmi rychle nabírá rychlost a konstrukce Turing Tumble počítá s tím, že rampy budou kuličky vrstvu za vrstvou brzdit. Pokud je brzdit nebudete, kuličky zrychlí podle známé fyzikální rovnice – a když dosáhnou dostatečné rychlosti, tak seznají, že svět je ve skutečnosti vlastně 3D – a elegantně opustí hřiště směrem kolmým na povrch herní plochy, aby hledaly své vlastní dobrodružství v naší fyzikální realitě, ideálně za stoly či v zapadlých koutech pokojů.
A vy je hledat nechcete, to opravdu ne. Jsou malé, těžké a tvrdé – a navíc si je musíte dokupovat, což je mrzuté. Ještě více mrzuté je to, že na vás budou číhat na všelijakých místech – a pokud nepatříte mezi milovníky fyzické grotesky a nechcete zkoušet, zda opravdu vybalancujete s kafem v ruce s kuličkami pod pantoflí, tak je opravdu nerozumné nechat je utíkat.
Ostatně nároky na pozornost a jemnou motoriku u Turing Tumble stojí podle mého za tím, proč je tato hračka určena pro publikum od osm let, protože si fakt musíte dávat pozor, a navíc ideálně malé komponenty a kuličky nežrat, což dělají mladší uživatelé a jejich domácí miláčkové. Pozor na to!
Dalším důležitým dílkem je oranžový směrovač (crossover), kde se trajektorie mohou křížit (kulička přicházející zleva prochází doprava, ta na cestě zprava míří doleva). To je poměrně jednoduchá součástka, která dovoluje průnik potenciálních trajektorií. Podle učitelské dokumentace jde o analog „křížení drátů bez jejich vzájemného ovlivňování“, což je pravda v případě, že máte ve stroji v akci právě jednu kuličku. (Ano, můžete jich tam pustit najednou mnoho, což má za následek jejich často nečekané interakce a následné hledání kuliček po místnosti.)
„Modrá věc se šipkou“ je v podstatě klopný obvod a výrobce ji nazývá bit. Po dopadu kuličky se překlápí a mění tím směr pohybu další kuličky: Pokud bit míří doleva, směřuje kuličku doprava (a překlopí se), pokud míří doprava, směřuje kuličku doleva (a přitom se překlápí). Tento dílek má mnoho využití, používá se nejenom jako aktivní klopný obvod, ale nastavuje se na něm počáteční stav (doprava, doleva) a na konci se tento stav může také odečítat. Díky tomu je možné budovat nejenom obvody, ale dokonce z nich budovat binární registry, protože stavy {doleva, doprava} se dají číst jako {0; 1} anebo {1; 0}.
Asi nejkomplexnějším dílkem je řetězitelný bit (gear bit) a kolečko (gear), které řetězitelné bity propojuje. Dovoluje spojit několik bitů dohromady s tím, že pád kuličky na kterýkoliv zřetězený bit změní stav všech propojených – a to dovoluje dělat zajímavé věci. Z mechanického hlediska je to ale také nejkomplikovanější dílek, takže k němu dostáváme podložky zvyšující tření, které máte používat tehdy, když propojujete méně než tři prvky dohromady.
Právě tahle věc dává Turing Tumble její výpočetní sílu, protože zatímco ostatní dílky dovolují zpracovávat výpočet pouze lineárně (vrstvu po vrstvě směrem shora dolů), řetězitelné bity dovolují přenášet efekt dopadající kuličky do jiných větví výpočtu (do stran), ale taky do vyšších vrstev (tedy výpočetně „dozadu“).
Posledním a dost specifickým dílem je plošina zastavující kuličky (interceptor). Je to plošinka, která kuličku zastaví a nedovolí ji projít až úplně dolů, což znamená, že padající kulička nemá šanci automaticky pustit další kuličku. Je to ekvivalent STOP stavu – a typicky by tento dílek měl obsahovat řešení úlohy.
A tohle je, plus minus, vlastně všechno.
Nic víc pro turingovsky kompletní stroj nepotřebujete. Trochu strašidelné, když se zamyslíte nad turingovskou ekvivalencí, a tedy nad tím, že dostatečně velký stroj tohoto typu by měl být schopen „jet i Dooma“, protože právě tohle turingovská ekvivalence říká – že ano?
Komentáře naleznete na konci poslední kapitoly.
