2900 деталей и море терпения: машина Тьюринга оживает в мире Lego

Энтузиаст-конструктор, известный под псевдонимом The Bananaman 2018, представил на платформе Lego Ideas рабочую модель машины Тьюринга , собранную из деталей конструктора Lego. Этот уникальный проект, состоящий примерно из 2900 элементов, демонстрирует невероятную изобретательность и техническое мастерство автора.

Машина Тьюринга, изначально предложенная математиком Аланом Тьюрингом в 1936 году, представляет собой гипотетическое устройство, способное моделировать любой компьютерный алгоритм. Концепция включает в себя бесконечно длинную ленту с символами, "головку" для чтения и записи символов, конечный набор состояний и таблицу инструкций для определения следующего действия.

Создание физических воплощений модели - интересная задача как с инженерной, так и с вычислительной точки зрения. Несмотря на то, что такие машины значительно уступают по производительности современным компьютерам, они остаются полезным инструментом для изучения основ вычислительной техники.

The Bananaman рассказал, что впервые столкнулся с концепцией машины Тьюринга несколько лет назад. Несмотря на то, что концепция абстрактная, он был впечатлен и решил воссоздать ее с помощью деталей Lego Technic. Первые попытки оказались неудачными: конструкция получалась громоздкой и неэффективной. Тогда мужчина разработал новый метод для выведения "таблицы истинности" и применил систему регистров, что значительно упростило весь механизм.

Одной из главных сложностей для проекта стало ограничение Lego Ideas на количество деталей - на момент подачи заявки оно составляло 3000 элементов. The Bananaman сумел уложиться в лимит, использовав около 2900 деталей. Интересно, что после этого ограничение было увеличено до 5000 частей. Некоторые элементы конструкции, в частности одна из больших шестеренок, были напечатаны на 3D-принтере. Автор объяснил это тем, что покупка недостающих деталей онлайн обычно занимает больше времени и обходится дороже.

Перед созданием цифровой версии The Bananaman сначала спроектировал и собрал реальную модель, чтобы убедиться в ее работоспособности. Затем он использовал программу Stud.io для трехмерных визуализаций.

Отвечая на вопрос о надежности механизма, конструктор признал, что устройство требует очень точной калибровки. Чтобы все работало стабильнее, он применил множество дублирующих соединений и постарался создать надежную опору для каждого механизма. Тем не менее, некоторые части все еще остаются уязвимыми, поэтому автор планирует внести дополнительные улучшения.

Изначально машина Тьюринга из Lego была оснащена электромотором, но позже The Bananaman заменил его на ручной привод. Это решение сделало конструкцию дешевле и безопаснее (вдруг механизм заклинит).

Сейчас проект The Bananaman набрал почти 4000 голосов поддержки на Lego Ideas. Для перехода на следующий этап ему необходимо получить 5000 голосов, а чтобы попасть на экспертную оценку Lego - 10000 голосов. Если проект достигнет этой отметки, компания рассмотрит возможность его запуска в производство.

The Bananaman хвастается своими разработками на Lego Ideas уже в четвертый раз. На его YouTube-канале можно проследить, как совершенствовались его навыки с годами. На платформе еще много интересного: среди других проектов энтузиастов Lego Technic можно найти механический калькулятор и автоматический барабан.

Сейчас The Bananaman размышляет над своим следующим проектом. Возможно, это будет простой процессор или реконструкция с помощью Lego какого-либо устройства, подобного криптоаналитической машине Turing-Welchman Bombe.