Accumu KCG「コンピュータ博物館」構想
博物館めぐり 鉄道博物館と計算機博物館
IIJイノベーションインスティテュート
和田 英一 東京大学名誉教授
1940年頃小学校高学年になり，一人で電車に乗れるようになった私が何回も訪れたのは，万世橋の「鉄道博物館」と有楽町の「毎日プラネタリウム」であった。その「鉄道博物館」は戦後「交通博物館」に変わり，飛行機，自動車，船舶も展示されたが，2006年に閉館になり，それに代わって2007年 大宮にJR東日本の肝いりの「鉄道博物館」が開館し，賑わっている。（拙宅からは自転車で15分のところだ。）
国内に鉄道関係の博物館やテーマパークは少なくない。
2011年 名古屋のあおなみ線の先に「リニア・鉄道館」がオープンした。2012年3月の情報処理学会の大会が名古屋であったので，その機会に見学してきた。JR東海の博物館だから，東北新幹線の「はやぶさ」はまったく無視されている。
信越線の横川には，碓氷峠の区間が廃線になった1997年に「碓氷峠鉄道文化むら」が出来，いろいろな車両の1号が集っている。電気機関車の運転体験も出来る。
「青梅鉄道公園」はかなり前（1962年）からある。飯田線中部天竜の「佐久間レールパーク」は行き難いところだった。2009年に閉鎖になり，「リニア・鉄道館」に引き継がれた。
まだ訪れたことはないが，大阪には「交通科学博物館」が，北九州には「九州鉄道記念館」がある。この他私鉄の博物館も各地にある。
京都コンピュータ学院から少し西寄りの線路の向かい側には，「梅小路蒸気機関車館」があり，一部の機関車は動態保存されている。
こういう一カ所の施設だけでなく，山口線や大井川鉄道，秩父鉄道では蒸気機関車が定期的に客車列車を牽引していて人気だ。
一方，プラネタリウムは，私が子供の頃カールツアイス製のものが東京と大阪にあったが，その後五藤光学で作ったのが渋谷に出来，最近は大平貴之君の開発した高精度のものなどが各地に設置されている。
結局のところ私は運転士にも天文学者にもならず，計算機屋になったが，その計算機も誕生後既に50年を閲みし，そろそろ博物館が出来ても良さそうなのだが，まだ日本には本格的なものがない。
▼ 計算機博物館
計算機博物館については，情報処理学会の歴史特別委員会が実現に向けて検討を重ねている。同委員会は，元々は我が国の計算機の歴史書を編纂すべく組織された。歴史書はこれまで20年毎にまとめて3冊刊行された。歴史書の編纂の合い間に，計算機の写真や説明を集めたウェブサイト「バーチャルコンピュータ博物館」を運営しているが，実物博物館も作りたいとこの数年努力を続けている。その一環として2007年に「コンピュータ博物館設立の提言」をまとめた。（その草稿は私が書いた。）
同委員会は2008年度から「情報処理技術遺産」と「分散コンピュータ博物館」の認定を始めた。遺産の方は貴重な古い計算機を末長く保存して貰うためである。古い計算機は動かなくなると「ただの箱」どころか，産業廃棄物なみのじゃまもの扱いになる。場所ふさぎだし最後は廃棄されることになる。特に大型のものほどじゃまになる。
そういうことで，過去に活躍してくれた計算機たちは，よほどの思い入れがない限り消えていく。
1958年に東大物理教室の高橋研究室で作られたパラメトロン計算機PC-1は私がプログラミングを始めた思い出の計算機だが，1964年に運転を中止すると，さっそくばらばらにして廃棄されてしまった。研究室は狭いので，新しい実験や研究の場所を作らなければならなかったからだ。
しかしそれでも少しずつだが各地に古い計算機を大切にして収集し，分散博物館として認定された施設が出来つつあるのは貴重だ。
提言にも述べた通りアメリカではカリフォルニアのマウンテンビューにあるComputer History Museumがずば抜けている。イギリスではバッキンガムシャイアのブレッチェリーにあるBletchley Parkが有名である。
私はComputer History Museumには2008年，Bletchley Parkには 2004年に行ってきた。その時に撮影した写真の一部をお目にかける。
それらに比べると国内の分散博物館はものたりない。現在認定されているのは次の6カ所である。（かっこ内は認定年度）
- 京都コンピュータ学院KCG資料館（2008）
- 東京農工大学情報工学科西村コンピュータコレクション（2008）
- 東京理科大学近代科学資料館（2009）
- 東北大学サイバーサイエンスセンター展示室（2009）
- 北陸先端科学技術大学院大学 JAIST 記号処理計算機コレクション（2010）
- NTT技術史料館（NTTの歴史的なコンピュータの展示エリア）（2011）
このうち東北大学の展示室は見ていない。一番整っているのは東京理科大学である。矢頭良一の計算機を発見した内山昭氏の貴重なコレクションが中心の古い計算用具，昔の計算器や手回し計算器があり，大きいものではパラメトロン計算機FACOM 201や大阪大学で使われていた微分解析機が置いてある。「機械式計算機の会」の渡邉祐三氏がバックアップされているので，机上には保守状態のよいタイガー計算器が数台あって，使ってみることが出来る。タイガー計算の歯車の説明も展示されている。
こうして較べてみると，（海外の鉄道博物館はロンドンのTransportation Museumしか知らないが）圧倒的に面白いのは鉄道関係の博物館であり，次は英米のコンピュータ博物館で，残念ながら国内のは理科大の資料館でさえ断然見劣りがする。
▼ 鉄道博物館は面白いか
鉄道の博物館が楽しいのはなぜか。一番の理由は誰も乗り物が大好きだからで，子供の絵本に「きかんしゃトーマス」はあっても，「そろばんで遊ぼう」は見ない。言うまでもないが，鉄道は計算機よりずっと身近で，較べるのがそもそも間違いかも。
博物館に展示されると，さすがの機関車も動けず，「鉄道博物館」ではせいぜい転車台が回転するだけだ。しかし「鉄道博物館」は子供の乗り物が戸外にあるほか，運転シミュレータが何台もあり，とくに蒸気機関車D51の運転シミュレータは，実物の機関車の運転台を利用したもので，走行中は運転台もがたがた揺れるほどの凝り方である。窓外には走行に従って移動する風景が映写され，踏切を通過すると警報機の音のDoppler効果も感じる。
ヒストリーゾーンの展示車両ではボランティアが説明を担当し，表示もいちおう詳しい。食堂ありミュージアムショップありだが，私には土日に開室される図書室が魅力である。何本もの模型の列車が同時に走行する広大なジオラマには大人でも夢中になる。
そういう「鉄道博物館」ではあるが，鉄道マニアの私からみると結構不満がある。実物の車両の説明はもっとマニアックな方がいい。たとえば蒸気機関車の動輪のカウンターウエイトの理由，クランクシャフトが左右で90度ずれている理由や逆転機で回転方向が反対になる理由などなど説くべきだ。3階の展示室には3シリンダ機関車の模型があり，中央のシリンダの滑り弁を動かす弁棒の駆動法が示してある。非常に巧妙な機構なので，その説明もあればいいのに。
ついでだが，ヒストリーゾーンには，2008年度「情報処理技術遺産」に認定された座席予約機MARS-1が遺産を示す盾とともに展示されている。
聞くところによると，説明のボランティアの殆どはJRのOBだというから，マニア的に面白い説明が出来ないのも当然だ。説明ボランティアは鉄道マニアから選ぶべし。
▼ 計算機博物館は面白いか
ところで計算機博物館は鉄道博物館に匹敵するほど面白いか。アメリカのComputer History Museumは私が4年前に訪れた後，模様替えをしたようで，最近の事情は知らないが，ここはものは多いがやはり静的な展示が中心である。一方Turingがドイツ軍の暗号解読をしていたというBletchley Parkは，ColossusやBombeのレプリカがあり，暗号機ENIGMAを操作する軍服姿のドイツ兵がいたり，広い庭もあって楽しい公園だ。観光バスが何台も来ていた。ケンブリッジ大学で1949年に作られた計算機EDSACも目下レプリカ作成中であり，2015年にはBletchley Parkに展示されると聞く。マンチェスター大学の微分解析機も復刻の計画があるらしいから，それもここに展示されるのかな。
海外の計算機博物館はここではおくとして，国内のこの種の博物館は，上野の「科学博物館」と東京理科大の「近代科学資料館」が両雄だ。ロンドンのScience Museumが他の多くの展示の一部としてBabbageの階差機関No．2やAce Pilotを展示しているように，科学博物館でも展示品のほんの一部としてETLマーク4や座席予約機MARS-101を置いているので，これもしばらくおくと，理科大の資料館を論うことになる。
「近代科学資料館」は計算機博物館としては，科学博物館から借用の展示物もあったりするが，ここはやはり一流である。算木を始めとして昔からの計算器具がよく揃っており，近世の計算機器の知識があると見ていて飽きず，親しめる博物館である。2年ほど前に展示室を倍増し，展示がさらに充実した。計算機ではないが，菱田為吉の木製多面体模型もあって，多面体描画趣味の私はそこから立ち去り難い。
タイガー計算器について言えば，高校生のような入館者がハンドルをただぐるぐる回しているだけなのはどうにももったいない。「12345679×27を計算してみよう」などと手引きする人がほしい。
そのように，展示分野をほぼ網羅する資料館も説明不足の感は否めない。職員が最低限しかいないせいもあるが，学生もいるのだから，もっと内容の濃い丁寧な説明をすべきである。
▼ 計算機博物館はいかにあるべきか
私の考える計算機博物館は次のようだ。場所があれば，理科大のように中大型計算機や微分解析機を置くのはもちろん理想的である。それらが動けば文句ない。（理科大 微分解析機の復元計画が期待される。）
代表的なミニコンやパソコンは，あるにこしたことはないが，使用経験のない見学者の興味はわかない。
計算機博物館で重要な使命は，計算機の構造，機能の解説の他，計算が規則的に，すなわち機械的にできる仕掛けを平易に説明することである。それには加減算しかできなかった昔の計算器の説明，特に繰り上げ機構の解説が基本となる。
乗除算を可能にしたのは，積を置く結果レジスタに対して加算機構が左右に移動でき，各桁の加算回数の表示器がついたからで，タイガー計算器がそういう機械であるとの説明もいる。
そしてタイガー計算器を使って加減乗除算を実行し，ディジタル計算が理解し納得できるのが望ましい。昔の人はタイガー計算器で開平まで出来たから，物好きな見学者には開平の原理と手順も説明したい。（開平といえば電動計算機の開平法や塵劫記の開平法もユニークだった。）
計算機構の理解に欠かせないのが二進法の扱いである。十進二進の相互変換法や二進法による加減乗除などの説明も不可避だ。
二進法の論理がよくわかるのはリレーによる電気回路である。トランジスタ回路も説明できるとよいがトランジスタは小型になり集積度が増した結果，説明には適さなくなった。
プログラミングを理解するには，昔あったTK80のようなトレーニングキットを開発する必要があろう。あるいはシミュレータでよいかもしれない。簡単なプログラムを逐次実行してみせたい。
シミュレータでよければTuring機械の説明もできるのではないか。さらにEuclidの互除法やEratosthenesの篩のアルゴリズムに関連した話題も計算機への興味を深めるであろう。
最近はすっかり忘れられたアナログ計算機のコーナーもあると嬉しい。計算尺はいうまでもなく，面積計の使い方，計算図表の作り方も勉強になる。最初の頃の電子計算機ENIACはその “Electronic Numerical Integrator…”の名称が示すごとく，ルーツはアナログの微分解析機であった。アナログ計算機は精度を気にしなければ模型を作るのは簡単なはず。アメリカにはMeccanoという組み立てキットで微分解析機を作った人もいる。微分解析機の基本原理を理解するのは容易なので，そういうものも用意したい。
計算機への好奇心を来館者の胸に刻むには，適切な展示と解説，キュレーターやボランティアによる丁寧な説明が必須である。そういう計算機博物館はどこかにできないだろうか。
この後にあるのは，2011年4月に広島で開催された「コンピュータ歴史展」のために私が書いた「クルタ計算機」と「リレー加算回路」の説明用ポスターである。計算機博物館の展示は最低でもこの程度の説明が欲しいという見本である。
クルタ計算機
オーストリア人クルツ ヘルツシュタルク（1902〜1988）が設計した小型の機械式計算機．ヘルツシュタルクはユダヤ人の子として，ドイツの収容所に入れられ，，勾留中に設計したといわれる．出所後，1946年にリヒテンシュタインで起業し，CURTA計算機を製造販売した．
- 置数レジスタ：最上段が0，最下段が9で，ノブを上下して固定する．
- 操作ハンドル：常に定位置まで右回転する．置数レジスタの値が結果レジスタに足される．上に引き上げて回転すると，減算．
- キャリージ：引き上げると回わり，加算位置が変えられる．
- 結果レジスタ：加算の和，減算の差，乗算の積が入る．また被除数を置く．余剰が残る．
- 回転レジスタ：加算減算の回数を記録する．
- クリアレバー：結果レジスタ，回転レジスタをリセットする．
- ゼロストップ：操作ハンドルを止める位置．
- 逆転レバー：回転レジスタの増減の向きを決める．
クルタの加算機構はステップドラムで，下から歯数9枚，8枚，...，1枚，0枚を重ねたドラムがあり，加数に応じた高さに設定されている各桁の加算歯車は，ドラムの1回転で，その歯数だけ足され，回転レジスタも1進む．
減算はハンドルでドラムを引き上げ，各段を加算ドラムと入れ子の9の補数にし，加算で実現する．減算ドラムは最上段に10枚の歯が別にある．1の桁の加算歯車には，通常の歯車の上に赤で示すもう1枚の歯車が1段上にあり，1だけ多く足して10の補数を実現する．123−45は右のように45の9の補数...99954と1を足して計算する．クルタの減算は繰上げが多く発生するので，力がいるし，音もうるさいが，巧妙な設計だ．
クルタの繰上げ機構は，加算だけなので，簡単だ．下の桁の結果レジスタが9から0に変ると，繰上げピンが，繰上げレバーを押し，次の桁が繰上げ歯車を押し下げ，繰上げを記憶する．そこへスキャナが回ってきて，繰上げ歯車を1だけ進める．繰上げ歯車は戻し爪で戻される．十進法に限らず，繰上げは，桁ごとの加算と繰上げ処理の両方で生じる場合はないことに注意しよう．
キャリージを回わそうとして，持ち上げると，結果レジスタ側のピニオンの上歯車，繰上げピンなどがともに外れ，新しい位置で下ろすと，ピニオンの下歯車や繰上げレバーなどと再結合する．
クルタ計算機は1970年までに，TYPEⅠとTYPEⅡを合わせて，14万台が製造された．
リレー加算回路
リレーは電磁石で電気接点を駆動するもので，電流が流れる状態を1，流れない状態を0とする．コイルが1のとき，回路が1になるaをメイク接点；0になるbをブレイク接点；両方を合わせたcをトランスファ接点という．
電気接点の組合せで論理回路が作れる．接点xとyが直列の回路aは，両接点がともに1のときだけ1になるから，x and y である．接点xとyが並列の回路bは，一方の接点が1なら1になるから，x or y である．一番下のcは，xとyの一方が1で他方が0のときだけ1になるから，x xor y である．この回路は階段の下と上で点滅できる電灯スイッチで使う．not x はブレイク接点で実現する．
二進法1桁xとyの和は，半加算器で作る．半加算器で桁の和はx xor y，繰上げはx and y である．
下からの繰上げも入れた全加算器には，1940年頃，コンラッド ツーゼがZ3リレー計算機のために考えた回路がある．このdual rail full adderでは，繰上げを正信号Cと補信号
の2本で表わす．繰上げありは
=1，
=0，繰上げなしは=0，=1とし，出力側の
，
も同様にする．
とは，回路の左から入る．xとyでトランスファリレーが動作すると，この桁の和は，左のOutに現れ，次の桁への繰上げは右のとに現れる．V+は電源である．
この全加算器の真理値表，変数x，y，に対し，出力Out，を記述したものは，右のようである．
この回路の特徴は，各桁のxとyと，最下桁の繰上げ入力が決ると，最上桁までの和と最後の繰上げが瞬時に決ることである．何桁の加算でも，1桁の加算時間しか要しない．この回路は4回路トランスファリレー2個で実装できる．
展示のリレー加算機は，ツーゼの全加算器4段を構成してみたもので，A3，A2，A1，A0の4ビットとB3，B2，B1，B0の4ビットと下からの繰上げを足し，4ビットの和S3，S2，S1，S0と上への繰上げを計算する．図は(0011)2+(0110)2+(0)2=(01001)2を示す．スイッチは上が1，ダイオードは点灯が1である．
