紅石電路

紅石電路是指利用《Minecraft》遊戲中的一個虛構資源紅石所創作的衍伸作品。在《Minecraft》遊戲中，紅石被設計成可以產生出與傳遞一種名為紅石的能量，具備可以製作成有如現實中的電子零件的特性，並可以利用這個資源來完成各種機械裝置及機關，還可以做出邏輯閘和電腦^[1][2]，在遊戲中，還有類似於現實世界中的導體、半導體、絕緣體的系統，甚至還可以和指令方塊合用，製作出改變遊戲體驗的系統，但不如Minecraft模組方便。紅石被認為賦予《Minecraft》遊戲深度的一個物件。由於《Minecraft》的流行，紅石電路也經常被用作於電子學與數位邏輯電路的入門教材^[3]，也使《Minecraft》成為許多研究的主題^[4][5][6]，紅石可以視為賦予《Minecraft》遊戲深度、在其他相似遊戲脫穎而出，並讓遊戲性達到飛躍的關鍵要素^[7]。

紅石

紅石是《Minecraft》遊戲中的一個虛構資源，是組成紅石電路的一個重要元素。在遊戲中，紅石是一種紅色的礦物，開採或熔炼後可獲得紅石粉^[8]，在遊戲中是利用紅石粉鋪設紅石電路或加工成其他電子元件^[9][10]。

歷史

雖然《我的世界》的第一個PC版於2009年五月中旬發布^[11]，但當時遊戲中並不包含任何可以製作機關的系統，直到2010年中發布alpha版時官方加入了紅石，起初僅是為了能讓遊戲可以做出機關^[12]，後來才許多玩家紛紛利用這個特性做出了電路或與數位邏輯^[5]。

早在2010年時，《Minecraft》的作者馬庫斯·阿列克謝·泊松（Notch）就已經有為遊戲加入可製作機關的打算。2010年1月，泊松在早期的版本加入了齒輪^[13]，但是仍在測試階段^[14]，最後由於一直無法完成此物件，後來於六月的時候移除了齒輪^[15]。在Minecraft遊戲進入下一個開發階段Alpha版發布了之後，泊松辭去工作以全身心投入《Minecraft》開發^[16]，並用從遊戲中掙來的錢組建了遊戲公司Mojang以支援《Minecraft》的進一步發展^[17][18]。2010年7月3日，泊松在一次秘密更新中加入了最初的紅石系統^[13][19][20]，加入了包括紅石礦、紅石能量傳輸（紅石粉）、紅石能量源（紅石火把）、簡單電路元件（控制桿、按鈕和壓力板）等紅石元件^[21]，此時已經可以完成簡單的邏輯閘，如相反閘^[22]，後來遊戲進入下一個開發階段Beta版之後，又陸續加入了一些紅石元件，如活塞^[23]，能接收紅石訊號推動方塊。 此時紅石系統漸漸地變得越來越完整，也開始流行於《Minecraft》文化，許多人利用此系統做出了驚人的東西，如可乘法的電算器甚至做出了電腦。正式版發布之後^[24]，遊戲不斷更新，加入了許多新的遊戲內容^[25]。在延斯·伯根斯坦(jeb)取代泊松成為遊戲的主要開發者之後^[26]，在2013年的一次更新之後加入了許多紅石物件，如比較器、一些感應元件和一些主動元件^[27]，後來還加入了能執行命令的方塊^[28]，使紅石系統更為完整，使得玩家能更容易地完成各種可程式化的機關^[29]，也間接促成自定義地圖的興起，間接導致一些沒接觸過Minecraft遊戲的人因為特定主題的自定義地圖而接觸Minecraft遊戲^[30]。

後來隨著YouTube媒體網站在《Minecraft》普及的過程中^[31]，許多YouTube頻道開始使用Minecraft的紅石介紹一些電路元件，比如七段顯示器，逐漸促使紅石又在Minecraft社群中更為流行，部分內容甚至進入流行文化。

用於用戶自訂內容

在自定義地圖中，紅石扮演重要的角色，利用紅石實現的邏輯控制，玩家可以建立新的規則、難題甚至包含有任務的自定義地圖^[30]，但早期紅石只有幾種簡單元件要非常複雜的結構才能完成某些操作，但由於自定義地圖的流行，Mojang也對紅石系統做了許多更新，比如直接比較得比較器，還有能用紅石來控制能執行命令的遊戲物件以用更簡單的方式完成更複雜的自定義地圖^[28][32]。

遊戲模組

主条目：Minecraft模組

早期Minecraft的遊戲模組都要藉由第三方軟體修改官方程式來實現遊戲修改，來建立一個與官方Minecraft完全不同的遊戲體驗^[33][35]，但在2015年9月時出現了利用紅石系統來完成不需修改官方檔案又可以達到遊戲模組的概念^[36]。但由於是利用紅石系統實現，因此需要更複雜的運算，而不如模組直接將代碼改掉而不太需要消耗太多系統資源而沒有取代Minecraft模組在社群中流行的地位^[37]。

紅石與數位邏輯

遊戲中的紅石可以製成紅石塊與紅石火把，他們可以釋放一種叫做紅石能量的能量，红石粉可以傳遞這些能量，但是這種能量傳送時會有線性衰減，但紅石火把會因為其他紅石能量輸入而熄滅^[38]。利用這個特性就可以做成數位電路^[5]，數位電路中的訊號有高電位1、低電位0、中間值x和高阻抗z，紅石塊與紅石的火把可以做為高電位1的訊號原、熄滅的紅石火把、衰減至零的紅石訊號、沒有接紅石源的可以作為低電位0^[39]，紅石線相接可以傳遞訊號也可以做出中間值x和高阻抗z，即實現三態邏輯電路^[6]。

硬體描述語言

主条目：硬體描述語言

由於Minecraft的紅石系統也可以被設計得十分複雜，因此在社群中也發展出了關於紅石電路的邏輯電路設計自動化相關工具及腳本，甚至有專門用於描述Minecraft的紅石系統的硬體描述語言^[41]，甚至也有試圖直接將描述、設計電子系統、數位電路的硬體描述語言--Verilog^[43][44]直接編譯成Minecraft物件的專案^[45]，但是這類專案發展到一半就都沒有下文了。比較知名的紅石設計者多半沒有靠這類工具就直接做出了文字顯示器，甚至還試圖將處理器、ALU、CPU還有RAM都做出來^[46]。

影響

由於Minecraft的流行，再加上紅石系統比現實數位邏輯電路來的簡單，因此Minecraft的紅石電路是讓孩子們開始電路或數位邏輯的一個途徑^[47]，經常被用作於電子學與數位邏輯電路的入門教材^[3][48][9]，甚至還有發行電路紅石實驗包使初學者能利用Minecraft的紅石概念更簡單的學習使用麵包板和電路板。有時甚至會將Minecraft作為再製作物理測試前測試電子產品的好方法^[49]。紅石系統不只是Minecraft遊戲內容，也讓許多沒接觸過電子學的人學習了數位邏輯與電子電路^[50]。

搭配模組後紅石系統可以變得更強大，紅石線路可以更簡單，因此更適合作為教學用途，例如ComputerCraftEdu專案採用了2011的ComputerCraft模組內的電腦與紅石擴充作為教育目的^[51]。

參見

•  我的世界主题

• 數位電路

參考文獻

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外部連結

• （中文） 红石电路條目，紅石電路在中文Minecraft Wiki的介紹
• （英文） Minecraft redstone on the Minecraft Forum （页面存档备份，存于互联网档案馆）
• （英文） 紅石電路維基 （页面存档备份，存于互联网档案馆）