Расшифровка видео
0:03
Вот так. – ура !
0:04
Недавно я сделал 2D-версию сифона greedy cup,
0:07
, и Мэтт Паркер предположил, что я мог бы
0:09
уметь создавать водяной компьютер
0:11
соединив вместе несколько таких сифонов.
0:14
Например, может быть, я мог бы использовать эти сифоны
0:17
чтобы сложить числа вместе.
0:19
Компьютеры складывают числа, соединяя их в цепочку
0:22
серия логических элементов.
0:23
Например, эти логические элементы
0:25
сложите двузначные двоичные числа вместе.
0:27
Я углублюсь в детали этой диаграммы позже,
0:29
но из чего сделаны логические элементы?
0:32
Ну, в компьютере они сделаны из транзисторов,
0:35
но они не обязательно должны быть такими.
0:37
Если вы знакомы с каналом Мэтта Паркера,
0:39
вы будете знать, что логические ворота
0:40
можно сделать, например, из костяшек домино.
0:43
Но как насчет того, чтобы вместо этого использовать поток воды?
0:46
Это была моя первая попытка.
0:48
Если оба входа включены,
0:50
они сталкиваются посередине, заполняя это центральное ведро,
0:52
, и вода вытекает из среднего отверстия там.
0:55
Если включен только один вход, столкновения не происходит,
0:58
и вода поступает в одно из двух боковых ведер.
1:02
Другими словами, вода вытекает только из этого выхода
1:05
, если оба входа включены.
1:07
В компьютере вы называете это элементом И,
1:10
логический элемент, на выходе которого включается только
1:12
когда оба входа включены.
1:14
Если я объединю эти два внешних отверстия
1:18
в одну трубку, вот так,
1:21
тогда вода вытекает только из этой трубки
1:23
если один или другой из входов включен
1:26
но не оба сразу.
1:27
В компьютере это называется эксклюзивом или gate.
1:31
Таким образом, это должно работать как элемент И или элемент ИЛИ
1:35
или и то, и другое одновременно.
1:36
На самом деле, эта договоренность немедленно терпит неудачу
1:39
потому что вода слишком липкая.
1:41
Он прилипает к этим внешним граням,
1:43
и вы не можете получить достаточно сильную струю
1:45
чтобы пройти через пропасть.
1:46
Но если вы можете отделить воду от стакана,
1:49
вы можете заставить это работать.
1:51
Что мне действительно понравилось в этом
1:52
это вы можете очень легко понять, почему это работает.
1:56
[Стив] Да.
1:56
И вот почему я люблю эти нелепые физические компьютеры,
2:00
, потому что в вычислениях нет никакой магии.
2:02
Одна небольшая проблема – это скорость потока.
2:04
Так, например, вы знаете,
2:06
если входящий поток медленнее, чем выходящий,
2:09
это будет накапливаться, а потом выплеснется наружу.
2:11
В конце концов, у этого механизма было слишком много проблем.
2:13
Кроме того, я действительно хотел использовать
2:14
механизм сифона “жадная чашка”,
2:16
которого у этого нет.
2:17
На самом деле, причина, по которой Мэтт Паркер думал
2:19
водяных компьютеров во время просмотра моего видео
2:21
это было из-за ошибки, которую я совершил.
2:23
Я поставил сифон в середину контейнера.
2:26
Это фактически разделило контейнер
2:27
на две независимые области.
2:29
Мне действительно понравилось твое видео, я наблюдал, как ты занимаешься
2:31
наливать оба очень осторожно, чтобы синхронизировать.
2:35
В этом было что-то вроде “И”.
2:38
В этом действительно есть что-то особенное, не так ли?
2:40
Проблема в том, что вам действительно нужно беспокоиться о сроках.
2:42
Оба этих бита с каждой стороны
2:44
должны прийти в одно и то же время,
2:45
они должны встретиться там, наверху, в одно и то же время.
2:47
На самом деле, вы можете получить гораздо более надежные И
2:49
от этой штуки.
2:50
Что вы делаете, так это определяете единицу как определенный объем воды
2:55
здесь это чуть больше половины.
2:57
Так что, если вы добавите две единицы,
3:01
объем воды достигает самого верха,
3:03
активирован сифон “жадная чашка”,
3:04
и ваш ответ “И” появляется там.
3:07
Эксклюзивный вариант немного сложнее.
3:10
Я отправил вам набросок, где у меня был
3:12
сифон для жадных чашек двойной высоты,
3:15
по одному с каждой стороны, но разной высоты,
3:17
который, как я думал, сработает,
3:18
но я не был уверен, что это будет надежно.
3:21
Итак, в конце концов, решение было
3:23
, чтобы просверлить здесь небольшое отверстие.
3:27
Это медленная утечка, и что это значит
3:29
это если вы вставите туда единицу и только одну,
3:32
ты не получишь жадный сифон для чашек,
3:33
но в конце концов ты это получишь
3:36
чтобы все вышли из этой медленной утечки.
3:38
Если вы введете две единицы для своего ввода,
3:41
затем включается сифон, и камера опорожняется.
3:43
Он не пустеет мгновенно,
3:45
так что будет небольшая утечка
3:47
через эксклюзив или канал.
3:49
Итак, когда вы смотрите на камеру
3:50
это улавливание эксклюзива или вывода,
3:54
если есть хоть немного дна,
3:56
вы читаете это как ноль,
3:57
но если камера заполнена до этого момента,
3:58
тогда вы читаете это как единое целое.
4:00
Одна вещь, которая хороша, это
4:01
что в этом единственном устройстве находятся два затвора.
4:03
У вас есть два входа и два выхода.
4:05
Один вывод дает вам исключительное или,
4:07
другой вывод дает вам И.
4:09
Концептуально мы должны были переключиться
4:11
от мыслей о чем-то, что вы бы включили
4:13
и это просто продолжало бы течь
4:14
и поселиться в каком-то состоянии
с 4:16
по настоящее время у вас есть пакеты с водой, представляющие биты.
4:21
Почему бы мне тебе не показать?
4:22
Я не могу менять камеры,
4:24
так почему бы мне не сделать с вами видеозвонок в WhatsApp?
4:28
Я знаю, я знаю.
4:30
О, ты только что… почему ты отклонил мой звонок?
4:33
Это очень грубо.
4:34
Вы просматриваете мои звонки?
4:38
Эй, все в порядке.
4:39
привет.
4:40
Так что я собираюсь отключить тебя. – Так что я собираюсь отключить тебя здесь.
4:43
[Стив] Вот оно.
4:43
[Мэтт] О боже мой.
4:44
У меня нет представления о масштабе того, что я,
4:47
что ж, я знаю масштаб этого достижения.
4:48
Это довольно круто, не так ли?
4:50
Но что, черт возьми, он делает?
4:51
Ну, он реализует эту схему логических элементов
4:54
который я показывал тебе раньше.
4:56
На самом деле, если я переверну его на бок,
4:58
вы можете начать видеть, что они имеют похожую форму.
5:00
Но что именно делает эта схема логического элемента?
5:03
Что ж, на данный момент это полезно
5:05
, чтобы переключить язык, который мы используем.
5:07
Вместо того, чтобы говорить о входах и выходах
5:09
быть включенным или выключенным,
5:11
давайте поговорим о единицах и нулях.
5:12
Так, например, в случае элемента AND,
5:14
вы бы сказали, если оба входных сигнала являются одним,
5:17
тогда результат будет равен единице.
5:18
Размышляя таким образом о логических элементах,
5:20
мы сможем показать, что эта конкретная договоренность
5:23
на самом деле проходит через процесс
5:25
длинного сложения двоичных чисел.
5:27
Вы узнаете это, занимаясь длинным сложением в школе
5:30
что если вы сложите две цифры вместе, и это превысит 10,
5:34
тогда ты несешь тот самый.
5:36
Так, например, здесь девять плюс четыре равно 13,
5:39
ты положил этих троих туда,
5:41
и вы помещаете это в следующую колонку.
5:43
То же самое происходит и с длинным сложением двоичных чисел.
5:47
Если в этом столбце есть единица и ноль,
5:50
тогда ты ставишь единицу здесь.
5:52
Но если есть один и тот же, что ж,
5:55
один плюс один – это два, а два в двоичном формате записывается как 10.
6:00
Итак, вы кладете ноль сюда, а единицу несете с собой.
6:03
Возможно, вы уже заметили некоторые логические элементы
6:06
скрытый в этих операциях.
6:08
Например, номер, который вы здесь указали,
6:11
если вы думаете об этом как о выходе,
6:13
то, что у нас есть, – это эксклюзив или операция.
6:16
Вы ставите здесь только единицу в выходных данных
6:19
, если один или другой из входных сигналов равен единице.
6:23
Если они оба равны единице, то вы на самом деле ставите ноль.
6:26
А как насчет переноски?
6:27
Что ж, перенос связан
6:29
к этим двум входам, таким как ворота И.
6:32
Другими словами, у вас есть только один
6:35
, если оба входных сигнала равны единице.
6:37
Итак, давайте сведем это воедино в виде диаграммы.
6:40
Это называется половинной суммой.
6:42
Переход к следующему столбцу в этом длинном дополнении,
6:45
на самом деле существует три входа.
6:46
Таким образом, логическая схема немного сложнее.
6:49
Вот он.
6:50
Я не собираюсь все это объяснять,
6:52
но не стесняйтесь ставить видео на паузу
6:54
если вы хотите поразмыслить над этим сами.
6:55
Но это называется полным сумматором.
6:58
И если вы хотите сложить, скажем,
7:00
два четырехзначных двоичных числа вместе,
7:02
вы просто соединяете три полных сумматора вместе вот так
7:06
с половиной сумматора в начале
7:08
потому что в первой колонке нет переноса.
7:11
Потому что теперь наши устройства – это ворота И
7:13
и элемент ИЛИ в одном, мы можем упростить
7:16
эта логическая схема должна выглядеть следующим образом.
7:18
Некоторые аспекты этого водного компьютера
7:20
не совсем очевидны.
7:21
Как, например, этот фрагмент здесь, это разделитель.
7:25
Причина, по которой вам нужен разделитель, заключается в том, что,
7:28
хорошо, если этот сифон активируется,
7:30
это потому, что ты вставил две штуки.
7:33
У вас есть объем воды, который на самом деле равен двум.
7:37
Итак, у вас есть два выхода отсюда.
7:38
Но я хочу, чтобы сюда вошел только один.
7:40
Поэтому мне нужно разделить его пополам.
7:41
Один идет этим путем, а другой – этим.
7:44
Это просто утечка информации.
7:45
Изначально у меня была одна непрерывная трубка для слива,
7:48
но это действовало как сифон
7:49
и предотвращающий попадание воды в этот.
7:52
Вот почему у вас здесь есть эта воронка.
7:54
Это просто разрушает эффект сифона.
7:56
Это объединение также немного сбивает с толку.
7:59
Честно говоря, это только для управления трубами.
8:02
Если присмотреться, то это всего лишь два отдельных входа,
8:05
этот и этот.
8:08
На самом деле, у меня должна быть трубка XOR, выходящая отсюда
8:11
в ведро считывания, подобное этому,
8:14
но это намного проще, просто
8:15
, чтобы не утруждать себя сверлением отверстия здесь,
8:18
и затем это удваивается как блок считывания.
8:22
Возможно, вы думаете: “Ну, погоди,
8:23
“у этого есть три входа.
8:25
“Как это может сработать?”
8:26
И на самом деле, эти два входа действительно должны идти
8:28
через эксклюзив или перед входом сюда.
8:31
Но это не имеет большого значения,
8:32
потому что ты бы никогда не
8:34
включить оба одновременно
8:36
если учесть логику до этих двух трубок.
8:40
Так что нормально, если они оба сразу войдут.
8:42
Вы хотите дать мне два числа, чтобы добавить?
8:44
Я как бы хочу увидеть 11 плюс пять.
8:47
Причина, по которой я думаю, что это было бы интересно
8:49
у вас будут разные типы каскадных опрокидываний.
8:54
[Стив] Итак, давайте поместим туда один.
8:55
Кстати, в одном 10 миллилитров,
8:56
если вам интересно. – О, это хорошо знать.
8:58
Мне всегда было интересно, каков объем одного.
9:01
Итак, это два числа, которые мы добавляем,
9:02
11 и 5, записанные в двоичном формате.
9:04
Вы берете две цифры из столбца единиц,
9:07
поместите их в эти шприцы;
9:08
две цифры из столбца двоек,
9:10
поместите их в эти шприцы;
9:11
две цифры из столбца четверок,
9:13
поместите их в эти шприцы;
9:13
и две цифры из столбца восьмерок,
9:15
и положить их в эти шприцы.
9:19
Затем мы будем наблюдать за этими пятью блоками считывания.
9:22
У тебя есть ведро с единицами, ведро с двойками,
9:24
ведро для четверок, ведро для восьмерок,
9:26
и шестнадцатое ведро.
9:28
11 плюс пять равно 16, поэтому нам нужна единица
9:32
в этом последнем ведре и больше нигде.
9:36
Там идет! – Эй, вот.
9:37
Это сработало.
9:38
Так что сейчас, а затем, что один должен перевернуться.
9:40
[Мэтт] А потом следующий?
9:42
[Стив] О, да ладно.
9:44
Ах, шарики.
9:45
Частично это набирает нужное количество в шприц.
9:46
Вы не хотите слишком много
9:47
так что осталось слишком много капель, и так далее.
9:50
[Мэтт] Может быть, это 11 миллилитров.
9:52
[Стив] Я также думаю, что у нас тут небольшая проблема.
9:53
где часть воды стекает по щиту
9:56
У тебя утечка памяти, Стив.
9:57
Я никогда так не гордился такой легкой шуткой.
9:59
Может быть проблема с безопасностью, если честно.
10:01
[Стив] Да, я думаю, что кто-то этим пользуется
10:03
для майнинга биткойнов, и это все замедляет.
10:05
Что, если мы сгенерируем два случайных числа,
10:08
и мы хорошенько почистим компьютер,
10:10
и мы добавим два случайных числа
10:12
так что у нас нет возможности повлиять на это,
10:14
и если это сработает, мы объявим это бешеным успехом?
10:17
[Стив] Да, звучит неплохо.
10:21
Понятно, так что четыре плюс девять.
10:23
И это довольно близко к девяти плюс пять
10:26
что, как мы думали, было бы хорошей идеей.
10:28
Это будет довольно скучно,
10:30
Потому что это все просто пройдет.
10:32
Сказать тебе, что… – Или ты хочешь?
10:33
О, я только что посмотрел поближе, Стив.
10:35
Это была пятерка.
10:36
Хм.
10:37
О верно.
10:38
Мне жаль.
10:40
Сброс такой, я поднимаю это вверх,
10:44
Я иду так, а потом иду так.
10:47
О, да, подход Etch A Sketch к исследованиям.
10:51
Недостаточно используется в современных вычислениях.
10:53
Хотя отмена на айфоне – это тряска, так что.
10:55
Таким образом, сброс домино был днем
10:58
если у вас есть команда из десятков человек.
11:00
У меня работают два трехзначных числа
11:04
на компьютере домино.
11:05
Если вы заставите это работать, это будет
11:07
значительное увеличение вычислительной мощности.
11:10
[Стив] Хорошо, поехали.
11:12
[Мэтт] Ладно, бац, у нас было наше И,
11:15
потому что это все еще могло пойти не так.
11:16
Например, я знаю, что мы говорим, что это тривиальный расчет,
11:18
но этот раскол должен был сработать.
11:20
А теперь нам просто нужны две медленные утечки.
11:22
[Стив] Вот что у нас есть.
11:23
Это 01110, то есть восемь плюс четыре плюс два, то есть 14.
11:29
Что мы снова складывали вместе?
11:31
[Мэтт] Девять плюс пять.
11:31
[Стив] 14, ура!
11:34
По моему опыту, чем шутливее
11:36
из комментаторов этого видео
11:38
укажет, что вы просто приложили много усилий
11:40
чтобы показать, что девять плюс пять равно восемь плюс четыре плюс два.
11:44
Конечно, это действительно справедливое замечание.
11:46
потому что ты делаешь только восемь плюс четыре плюс два бита
11:49
в конце, когда вы конвертируете
11:50
вернуться к десятичному в вашей голове.
11:53
Если вы остаетесь в двоичном виде, как компьютер,
11:56
то мы на самом деле сделали что-то действительно полезное.
11:57
Мы показали, что 0101 плюс 1001 равно 01110.
12:06
Знаешь, может быть, я мог бы построить что-нибудь
12:08
который преобразует его в десятичное чтение.
12:11
Твой водяной компьютер, мой домино-компьютер,
12:13
есть дискретные состояния, в которые он попадает.
12:15
Так что, наверное, нельзя сказать, что это аналог.
12:17
Но есть настоящие аналоговые компьютеры.
12:20
Как известно, был парень по имени Билл Филлипс
12:23
который был экономистом и работал на плотинах,
12:26
и реализовал уравнения для течения воды
12:29
соответствуют уравнениям, которые используются для моделирования экономики,
12:32
и они построили настоящий аналоговый водяной компьютер
12:37
моделировать экономику, как с кранами
12:39
как государственные расходы и процентные ставки.
12:41
Это как бы до того, как ты смог
12:43
просто численное решение твое
12:46
Из других новостей, Стив, я только что посмотрел.
12:47
У вас 877 000 подписчиков.
12:51
Я также на 800 и что-то.
12:54
Мы будем сотрудничать, пока не доберемся до миллиона.
12:56
[Стив] Ты бросил мне вызов на водном компьютере.
12:58
Хочу посмотреть видео по игре Доббл.
13:01
Это одна из самых востребованных тем видео.
13:05
[Стив] Это?
13:06
И на нем нет доступных видео.
13:09
Это будет очень интересное видео,
13:11
поэтому убедитесь, что вы подписались на Мэтта заранее.
13:13
Ссылка в карточке и описании.
13:14
Он приближается к миллиону подписчиков,
13:16
так что давайте получить его там так быстро, как мы можем.
13:18
Я тоже приближаюсь к миллиону подписчиков.
13:20
Так что если вы не подписаны
13:21
и вы смотрели несколько моих видео,
13:23
я хотел бы, чтобы вы рассмотрели
13:25
заработал ли я вашу подписку.
13:26
Должны ли мы сделать еще один расчет,
13:27
может быть, немного более высокие цифры или что-то
13:29
Итак, мы подошли к этому последнему ведру?
13:32
Ага, а как насчет семи плюс 15?
13:34
Да, поехали.
13:37
[Мэтт] Хорошо, юниты готовы, юниты переполнены.
13:42
У нас есть И.
13:43
[Стив] Ага.
13:47
[Мэтт] О, да, двойки переполнены.
13:49
У нас есть И.
13:50
[Стив] Вот оно.
13:53
[Мэтт] Ладно, кажется, отходы работают.
13:55
Просто брось это.
13:56
[Стив] Вот оно.
13:59
[Мэтт] Теперь нам просто нужно еще одно И.
14:02
Ну давай же. – Ну давай же.
14:03
[Мэтт] Достаточно, конечно, достаточно поступающих.
14:07
Там идет!
14:08
[Стив] Ура!
14:12
[Мэтт] Ты сделал это.
14:13
Семь плюс 15 равно 22.
14:15
Для полноты картины вот тот первоначальный расчет,
14:17
11 плюс пять, на самом деле работает, а не выходит из строя.
14:20
И просто для удовольствия, вот 15 плюс 15,
14:23
другими словами, все те.
14:25
я не стал вдаваться в подробности
14:26
как работают двоичные числа в этом видео.
14:28
Если вы хотите освежить в памяти это,
14:30
могу смело порекомендовать
14:31
спонсор этого видео, Brilliant.
14:33
Лучший способ чему-то научиться
14:35
делает это для себя.
14:37
Например, если вы хотите действительно длительную интуицию
14:41
о чем-то, это способ сделать это.
14:44
Блестящий взял этот принцип
14:45
и превратил его в веб-сайт и приложение.
14:49
Это точно настроенный опыт обучения.
14:52
Они бросают вас с этими проблемами
14:55
которые вы должны решить, и все это интерактивные вещи.
14:59
Когда я говорю, что это точно настроено, я имею в виду, что они дали
15:01
много думал о таких вещах, как прогрессия сложности
15:05
так что вы никогда не чувствуете, что застряли.
15:07
Если вы когда-нибудь застрянете, у них есть эти умные механизмы
15:10
за то, что вы вытащили вас из колеи, не чувствуя уныния.
15:14
В результате получается нечто невероятно приятное.
15:17
У них есть курсы по широким темам
15:18
как наука, математика, инженерия,
15:21
или вы можете глубоко погрузиться в очень конкретные вещи
15:25
как криптовалюта или квантовые вычисления,
15:29
и, конечно же, у них есть курсы по двоичным числам.
15:32
На самом деле, я использовал Бриллиант, чтобы отклеиться.
15:35
в моем орбитальном резонансном видео.
15:37
Это действительно помогло мне понять статьи, которые я читал.
15:41
Но, честно говоря, я в основном использую его для развлечения.
15:44
Знаешь, многие люди читают книгу перед сном.
15:46
Не я.
15:47
Вы можете бесплатно попробовать Brilliant.org,
15:50
без обязательств, используя мой специальный URL.
15:53
Это великолепно.org/stevemould.
15:56
Ссылка тоже есть в описании.
15:58
Так почему бы не присоединиться ко мне и 8 миллионам других людей, которые учатся всю жизнь?
16:02
зайдя сегодня на блестящий.org?
16:04
Надеюсь, вам понравилось это видео.
16:05
Если да, то не забудьте нажать подписаться.
16:07
И увидимся в следующий раз.
16:09
(жизнерадостная музыка)
