ぼちクラv.1 「AND回路とは」

どうもおはニート、エリートぼっちです。
今回は回路講座でもやってみよーと思いまーす。AND回路っていうやつを紹介します。プログラミングでも使われる、論理演算子ってやつの一つです。
実際の装置を使って見ていきましょう。まずは下の装置をご覧ください。徳川の埋蔵金が入っていると言われる倉庫です。でも、どうしても倉庫のドアが開かないようです。

どうしてもドアが開かず、みんな埋蔵金を諦めてしまいました

倉庫の中にはダイヤブロックと金ブロックが眠っています
すぐそこに大金が眠ってるのに、取りに行けない…

ドアの右に施錠ボタンがあるが、押してもドアは開かない

どうしてもドアが開かない故に、埋蔵金目当てで飛行機乗ってきた人もいたがUターン。飛行機代が往復分掛かって損するだけです。次第に誰もこの倉庫に立ち寄らなくなりました。
　しかしある日、倉庫の近所に住むおじちゃんが施錠ボタンを押したらドアが開いてしまいました。おじちゃんは一気に大金持ちに。手に入れたお金は、貧しい孫の教育資金として使うそうです。下の写真がドアが開いた時の様子です。

おじちゃんがボタンを押すと、左手に見えるドアが開きました

おじちゃんはドアに入って埋蔵金を入手

でも、どうして突然ドアが開いたのでしょうか。その答えは「時間」にあります。埋蔵金目当てで倉庫にやってきた人はみんな、お昼に来ていました。一方で、おじちゃんがやってきたのは夜です。つまり、このドアは夜にしか開かないドアだったのです。
　これはどういうことなのか、図を使って見ていきましょう。

ベン図

　皆さんは中学や高校の数学の授業でこんな図を習ったことがあるんじゃないでしょうか。「AかつB」を表すベン図ってやつです。マイクラでもこの理屈を使った回路があります。それがAND回路ってやつです。この回路はどういう回路かというと、条件Aが成立し、かつ、条件Bも成立する時に、何か動作を起こすことができます。
　例えば、お家の防犯システムとしてこんなのがあったらどうでしょうか。時間が夜で、かつ、誰かが庭に侵入してきた時、警察に自動で通報をしてくれる装置です。これも立派なAND回路です。「時間が夜」を条件Aとして、「何者かによる庭への侵入」を条件Bとすると、条件AとBが同時に成立する時にのみ、警察への通報という動作を実行します。泥棒は大抵は夜に来ますから、庭に侵入したら自動で通報してくれます。ちなみに、時間が昼だったら通報はされません。条件Aの「時間が夜」が成立しないからです。お昼時まで通報されては溜まったものじゃありません。新聞屋さんが新聞をポストに入れようとしただけで警察行きになってしまいます。そのため、条件Aとして、「時間が夜」を設定しています。

埋蔵金倉庫ドアのベン図

先ほどの埋蔵金装置もこのAND回路を使っています。(おじちゃんが)ボタンを押した、かつ、時間が夜である、という2つの条件が同時に成立したため、ドアが開きました。では、他の人たちはどうしてドアが開かなかったのでしょうか。それは、ボタンを押したという条件は成立していますが、時間が夜であるという条件は非成立のため、ドアが開くという動作を実行できませんでした。
　では、実施に回路を見ていきましょう。下の写真がAND回路ってやつです。

AND回路の横写真

AND回路の正面写真

正面写真を見てみて下さい。下の方に2つのレバーがついています。左のレバーを条件Aのレバー、右のレバーを条件Bのレバーとしましょう。今はどちらのレバーもOFFになっています。

条件AとBのレバーが両方ともONにした時の様子

条件AもBも、両方のレバーを引くと、奥のランプが点灯します。これはつまり、先ほどのベン図でいうと、条件Aが成立し、かつ条件Bも成立したので、奥のランプを光らせるという動作が実行されました。ちなみに、片方のレバーしかONになっていないとどうなると思いますか？下の写真が結果です。

条件AのレバーしかONになっていないとこうなります。

条件が片方しか成立していないため、奥のランプが点灯していません。つまり、条件Aは成立しているが、条件Bが成立していないため、奥のランプを点灯するという動作を実行できません。条件BのレバーだけONのなっている場合も同様に、奥のランプはつきません。
　こんな感じなのがAND回路です。それでは、冒頭の埋蔵金倉庫の回路を見て参りましょう。それが下の写真です。

倉庫のドアの回路

先ほどと同じように、左側を条件A、右側を条件Bとしましょう。写真を見ると分かるように、条件Aは「ボタンを押した時」です。条件Bはとある機器を置いています。こいつは何かというと、夜を検知できるセンサーです。分かりやすい例で言うと、夜になると点く街灯ですかね。そういう街灯には光を検知するセンサーが仕込まれています。夜になると光を検知できなくなるので、時間が夜になったと判定され、街灯が点きます。そのセンサーに当たるものが、この機器です。下の写真を見るとよく分かります。

昼の様子

　左側の機器は光が無いことを検知できます。つまり夜を検知できます。右側は光を検知できます。つまり朝や昼、夕方を検知できます。
　埋蔵金倉庫で使っているのは左の機器です。夜になったことを検知することができます。上の写真は昼なので、夜判定機はランプが付いていません。

夜の様子

夜になると、上の写真のようにランプが点きます。このセンサーを使うことで、埋蔵金倉庫のドアを再現することができます。話をもどして、埋蔵金倉庫の回路を見ていきましょう。下の写真が実際に使っている時のものです。

条件Aと条件Bが成立した時の様子

条件Aとして「ボタンが押されており」、かつ、条件Bとして「時間が夜である」が成立しています。両方の条件が成立したため、奥にあるドアが開きました。この仕組みのおかげで、おじちゃんも一攫千金することができました。めでたしめでたし。

解説は以上！長かった…。
マイクラにはAND回路以外にもさまざまな回路があります。例えば、OR・NOT・XOR・NOR・NAND・XNOR・Tフリップフロップ・RSラッチ・IF・パルサー・タイマー・CPタイマー・カウンター・レジスター・シフトレジスター・インプなどです。こういった回路を組み合わせて装置作りをすることができます。回路を覚えると表現の幅が増え、いろんな創作をすることもできるので、興味あったらやってみてくれい。