저, 마가타 연구소에 다녀왔어요.′ 국립 나고노 대학의 부교수 사이카와 소헤이는 은사의 딸이자 지금은 자신의 제자인 니시노소노 모에가 천재 프로그래머 마가타 시키 박사와 면담했다는 이야기를 듣고 놀라움을 감출 수 없었다. 그 반응을 본 모에는 사이카와에게 어떤 제안을 하는데.
마가타 연구소가 있는 히마카지마로 세미나 여행 온 사이카와와 학생들. 세미나 학생들이 캠핑을 즐기고 있는 와중에 모에는 사이카와와 연구소를 찾았다. 연구소의 부소장인 야마네는 시키와 연락이 되지 않는다는 사실을 두 사람에게 전하고 그녀가 무사한지 확인하기 위해 15년 동안 시키의 허락 없이 열 수 없었던 시키의 방문을 열기로 결의한다.
시키의 방에서 나타난 시신에 당혹감을 감출 수 없는 사람들. 무슨 일이 일어났는지 알아보려고 하지만 현장인 방은 완전한 밀실 상태여서 의혹은 깊어져만 간다. 그러던 와중에 연구소의 소장이자 시키의 작은아버지이기도 한 신도 세이지가 시키의 여동생인 미키를 데리고 연구소로 돌아오면서 연구소는 새로운 국면을 맞이한다.
첫 번째 살인에 이어서 시키의 작은아버지이기도 한 신도 소장이 살해당해 연구소는 혼란에 빠진다. 두 사건의 범인을 알아내기 위해 다 함께 시키의 방을 수색하기 시작한다. 거기서 발견한 건 기묘한 생활 공간과 미치루라고 하는 로봇, 그리고 ′모든 것이 F가 된다′는 메시지였다.
신도 소장의 사건을 조사하는 과정에서 신도의 아내 유미코와 대화하다가 15년 전 시키가 부모님을 살해했던 자세한 내용과 시키에게 여러 명의 인격이 존재한다는 것을 알게 된 사이카와와 모에. 두 사람은 해결의 실마리를 찾아내기 위해서 시키의 생각을 추적하려고 한다. 그 과정에서 모에는 자신의 부모님이 사고당한 과거를 직면하게 된다.
사이카와는 신도가 헬리콥터를 태우고 연구소에 데려온 시키의 여동생 미키에게 질문하면서 어렸을 때부터 변함없이 독특했던 시키의 사고방식을 알게 된다. 한편 모에는 연구소 직원인 시마다의 제안으로 머릿속 상상을 들여다보는 VR 장치를 체험한다. 그러던 와중에 ′의문의 목소리′에게 질문을 받고 스스로 봉인하고 있었던 자신의 과거와 마주하게 된다.
가상 공간에서 겪은 체험을 통해 자신의 부모님이 돌아가셨을 때 사이카와가 곁에 있었다는 걸 떠올리고 진심으로 고마워하는 모에. 야마네와 직원들은 시키의 방에서 시신이 나온 이후로 에러가 발생한 연구소의 메인 시스템을 리셋한다. 정전된 연구소, 그 안에서 생각하는 사이카와는 사건 해결의 실마리를 찾아낸다.
연구소의 메인 시스템을 복구하고 섬에 경찰관들이 찾아왔지만 수사는 여전히 난항을 겪는다. 그러던 와중에 사이카와는 정보 해석과 추리, 모에는 특기인 계산 능력을 살려 서로 도우면서 진상에 다가간다. 드디어 사이카와는 시키의 방이 완전한 밀실이었다는 전제를 뒤집는 증거를 밝혀내고 범인과 대면하기로 한다.
마가타 연구소에서 겪었던 사건으로부터 시간이 흘러 사이카와와 모에는 일상생활로 돌아가려고 하고 있다. 그러던 어느 날 대학교 도서관에 있었던 사이카와에게 갑자기 시키가 찾아온다. 시키와 다시 만나고 연기에 휩싸인 듯한 기분이 든 사이카와였지만 모에와 오랜만에 단둘이 대화하면서 평소의 기분을 되찾는다. 한편 시키는…
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