機械式でコンピューターの計算が分かり自分で組み立てできる手作りキット「Roons」

「roons」は、小さなタイル状の部品「roon」を組み合わせて、本物の物理的な機械式コンピュータを構築できるキットで、上下に動くバーの上にタイルを配置し、玉の動きを制御することで論理回路を形成し、加算器やレジスタ、表示装置などさまざまなコンピュータ構成要素を構築できます。設計は小型かつモジュール化されており、組み立てや変更も手軽で、目に見える形で動作することでコンピュータの仕組みを直感的に学べます。教育用途やエンジニアの遊び道具としても注目されており、今後Kickstarterでの販売が予定されています。

roons — technical overview – whomtech
https://whomtech.com/show-hn/

「roons」は、上下に動く交互のバーと、その上に配置される輪郭付きのタイル「roon」で構成されています。これらのタイルが、玉と穴の動きを制御し、ビットストリームを離散的に表現します。

各セルは「占有または空」「上昇または下降」「制御roonの種類」で構成され、セル・オートマトンのように機能します。実際に「roons」が動く様子が以下。

mechanical computer demo (roons) - YouTube

XORゲートなどの基本的な論理ゲートをroonsで実装することにより、チューリング完全な計算が可能になります。状態を保持するためのroonsも存在しますが、ループ構造でビットストリームを循環させることによって、レジスタのような機能も実現できます。また、チューリング完全であるだけではなく、実用的で楽しいキットとするために、roonsは小型・迅速・編集のしやすさ・保存と読み込み機能・少数のパーツで複雑な構成が可能であることを重視して設計されています。

roonsを使って、加算器、記憶装置、プロセッサ、カウンター、タイマーなどを構成できます。以下のムービーでは、00111＋01110＝10101(7＋14＝21)を実行している様子を見ることができます。

binary adder (roons) - YouTube

各ユニットを交換・保存可能にするため、駆動機構の一部をディスクの内部に収める設計となっています。ディスク内のバーの順序変更や、ディスク間での移動も可能で、パターンの修正が容易です。作業スペースが不足した場合はディスクを隣接させて拡張することができます。各ディスクの側面には、磁石と凹凸構造が備えられており、180度回転させた別のディスクと正確に噛み合って同方向に回転するように設計されています。ギアには「位相バッフル」と呼ばれる構造があり、完璧に同期していないと接続できないようになっているとのこと。

roonsには、駆動を担う「エンカブレータ」や出力先となる「バケツ」などの周辺機器が存在します。さらに、7セグメント表示器、テンキー、英数字表示器、ハードディスク、大型グリッド駆動用のモーターなども試作中だとのこと。これらを組み合わせることで、より高度な表示や入出力も可能になります。

部品の多くはPLA素材で3Dプリントされており、将来的にはABSによる射出成形が検討されています。タイルが磁石でくっつくように磁力を持たせて銅コートされた鋼棒を切断して埋め込むなどの工夫がなされているほか、ネオジム磁石は手作業で数千個接着されています。

記事作成時点では、周辺機器の開発遅延、部品の信頼性の不足、部品間の相互運用性の難しさ、新規ユーザーにとっての使いにくさ、チュートリアルやサイトの未整備、未完成の部品の多さなどの課題があるとのこと。「roons」は、2025年5月21日にKickstarterでのキャンペーンが予定されており、数量限定でレビュー用キットの配布も行われています。

また、ブラウザでroonsを体験できるシミュレーターが以下で公開されています。

simulator (alpha) – whomtech
https://whomtech.com/whomtech/simulator-splash-page/