康拉德·楚泽的康拉德·祖塞——数字计算机之父
两名英国情报官员闻讯赶到欣特尔斯坦。在攻占该镇的法国士兵的带领下,粮仓地窖的门被打开了。地窖里确实存放着一台机器。情报官俯下身子,仔细看了看。这台机器在德国看起来并不像一台“先进的计算机”。充其量就是一个印刷厂废弃的排字机。两人苦笑着对视了一会儿:“德国人再笨,也不会把这么重要的装备放在一个交通极其不便的山区。”
过了很久,西方计算机界终于意识到,这台不起眼的机器确实是当时最先进的计算机,而且比美英同类发明研制成功的时间还要早;更重要的是,它是第一台采用程序控制的数字计算机。这台机器的名字叫Z-4,它的发明者是康拉德·楚泽(康拉德·楚泽,1910-1995),一个自己创业的土木建筑工程师。康拉德·祖塞1910 6月22日出生于德国威尔姆斯多佛,在东普鲁士接受早期教育。东普鲁士的文化传统相当保守。为了得到更好的发展,他进入了一个相对开放的学校,直到高中毕业。65438-0927,楚泽考入柏林工业大学,土木建筑专业。他从小热爱绘画,有非常好的艺术功底,所以很快就学会了如何设计房子的结构和外观。多才多艺的楚泽兴趣广泛,还很会修机器。他经常开始做一些奇怪的事情,让他的同学感到惊讶。
学习期间,楚泽需要完成很多力学计算作业,如桥梁和材料强度设计等。他不得不自己根据公式算出结果,经常一整天都做不完一道强度核算题。有一天,楚泽做完老师布置的作业后,突然发现课本上写的力学公式都是固定的,自己要做的就是在这些公式里填入数据。这种单调的工作应该交给机器去做。
1935年,楚泽拿到了土木工程学士学位,在柏林的一家飞机厂找到了工作。他的主要任务恰好是他最挠飞机的强度分析。繁琐的计算现在成了他的主要职业,只有计算尺作为辅助工具。楚泽造电脑的愿望越来越强烈。他在这家工厂只呆了几个月,就辞职回家做他的“发明梦”。
康拉德·楚泽和Z1
在父母的帮助下,他把家里的一个客厅隔出来,改造成了“实验室”和“制造工厂”,独自开始了漫长的科研生涯。楚泽生活在法西斯统治下的德国,他无从得知美国科学家已经研制出计算机的消息,甚至没有听说过巴贝奇和霍拉修斯的名字。在这一点上,他远不如一个美国发明家幸运,得不到任何大学或政府机构的资助。只有几个朋友“赞助”了一点钱。
在黑暗中摸索了差不多两年,楚泽以顽强的毅力独自奋斗。他认为,计算机最重要的部分不一定是计算本身,而是过程和计算结果的传输和存储。于是,他着眼于记忆,设计了一个可以存储64位数的机械装置——数千块用螺栓固定在一起的薄钢板,体积约为1立方米——然后与机械运算机构连接。朋友不太明白他想做什么,只能提供有限的帮助,比如帮他用切割设备加工几百块金属。其他薄钢板必须用手锯在圆钢上一块一块地锯掉。在这个简单的条件下,1938年,楚泽实际上完成了一台可编程数字计算机Z-1。他只花了几千马克,还是买不到更合适的零件。因此,Z-1计算机实际上是一个实验模型。虽然可以完成3×3的矩阵运算过程,但一直没有投入实际使用。Z-1计算机最大的贡献是楚泽首次采用二进制数。在薄钢板组装的存储器中,楚泽用一根在细孔中移动的针指示数字“0”或“1”。他的选择显然受到了莱布尼茨作品的启发,他后来的研究报告副标题是“向莱布尼茨致敬”。这台机器也使用“穿孔带”输入程序,但不是纸带,而是35 mm胶片;数据由数字键盘输入,计算结果由小灯泡显示。由于纯机械的Z-1计算机性能不理想,第二年,楚泽的朋友送给他一些电话公司废弃的继电器,楚泽用它们组装了第二台电磁计算机Z-2,一直正常工作。这时,他的工作引起了德国飞机实验研究所的注意,他获得了一笔资助。1941年,第三台电磁计算机Z-3完成,采用2600继电器,用穿孔纸带输入,实现二进制数程序控制。虽然过去也提倡过程序控制的思想,但付诸实践的却是楚泽第一人。Z-3可以达到每秒3 ~ 4次加法的运算速度,或者在3 ~ 5秒内完成一次乘法运算。从65438年到0942年,在紧张研究的间歇,他编写了世界上第一个下棋的计算机程序。
Z-3电脑正常工作了3年。1944年,美国空军对柏林进行空袭,楚泽的房子连同Z-3电脑一起被炸成碎片。在德国法西斯即将灭亡的前夕,楚泽在1945建造了一台比Z-3更先进的电磁Z-4计算机。存储单元也从64位扩展到1024位,继电器几乎占满了一个房间。为了让机器效率更高,楚泽甚至设计了一种编程语言Plankalkuel,这让楚泽跻身计算机语言先驱之列。
因为害怕再次被轰炸,楚泽把Z-4搬来搬去,搬来搬去,最后飞到了德国南部,搬到了阿尔卑斯山区的欣特尔斯坦镇,于是就出现了之前的场景。
希特勒战败后,楚泽流浪到瑞士一个荒凉的村庄,一度转向计算机软件理论的研究,并首次提出了“编程”的概念。从1949开始,楚泽在瑞士苏黎世理工学院安装了他的Z-4计算机,一直稳定运行到1958。这时,美国和英国的计算机界相信了一个事实:德国的一位建筑工程师比他们更早地研制出了程控数字计算机。目前,一架Z-3原型机仍存放在慕尼黑的一家博物馆里,但已经无法正常工作。
随后,楚泽创办了“楚泽计算机公司”,并于1958年研制出电子管通用计算机Z-22R,这是第一台电子管通用计算机诞生后的12年。计算机历史学家认为,如果楚泽没有生活在法西斯统治下的德国,他可能会将Z型计算机系列升级为电子计算机,世界计算机的历史将被改写。其实早在1938,楚泽和他的朋友们就已经在考虑用2000个电子管和其他电子元件组装一台新电脑了。战后,当他听说宾夕法尼亚大学已经研制出电子管计算机时,不禁感叹:“我能做的只有摇头。”
早在1938就发明了计算机的楚泽,几十年来几乎被人遗忘。他在1941中提出了Z-3计算机的专利申请,但在1967中,法官仍以“缺乏创造性”为由不予受理。直到1962,他才被公认为计算机发明者之一,并获得了8个荣誉博士学位和德国大十字勋章。后来,柏林博物馆重建了Z-1计算机。
60年代初,楚泽电脑公司已经发展成为一个拥有数千名员工的企业,销售了近300台各种型号的电脑。1966年,他的公司被著名的西门子公司收购,楚泽担任西门子公司的顾问。
楚泽活到了85岁,和妻子住在富尔达附近的简易房子里。他死于1995 12 19。谢天谢地,全世界都公认他是“数字计算机之父”。“谁发明了电脑?”这不是三言两语能回答的问题。
众所周知,计算机是一种非常复杂的机器,由许多零部件组成。计算机系统甚至更复杂。它不仅包括组成机器的硬件,还包括指导机器操作的软件。事实上,每个元素、组件或软件系统都可以视为独立的创造和发明。人们早就认识到,计算机的发明者不应该是一个天才,而是一大批在计算机发展的漫长道路上行进的天才。他们是计算机史上发明创造的耀眼明星。
德国发明家康拉德·楚泽是一位才华横溢的创意之星(如图1-12)。他于1910年6月22日出生于柏林。20世纪30年代,他在韩熙飞机制造厂担任结构设计工程师,攻读土木工程学位。由于工程计算量逐年增加。他对设计和制造适用于工程计算的功能强大的计算机感兴趣。经过长期的探索和坚持不懈的努力,他发明了一系列名为“Z”的自动计算机,并依靠它们来处理复杂的工程计算问题。为此,楚泽获得了半官方的称号:“现代计算机的发明者”。但是,他并没有太在意这个标题。当他同时代或后来的计算机发明家被描绘成赶上或超过他的发明成果并颁奖时,他的态度非常超然。
为了设计一台自动化的计算机,楚泽开始从各个角度探索他设计的计算机的结构和功能。首先,从逻辑和数学的角度,他认为这台计算机应该具有程序控制和浮点运算功能,应该使用二进制数系统。楚泽认为,数据处理的基础在于对二进制数“位”的处理。但当时他有“位”的意识,却说不出“位”这个字,只能把它当作是或不是的标志。
其次,从设计的角度来看,无论是在大型计算项目中使用计算尺还是机械加法器,楚泽认为最关键的问题是如何将中间结果以合适的方式保存下来,并在后续的计算步骤中重用。巨像并不是世界上第一台可编程计算机。这个荣誉应该属于德国工程师康拉德·楚泽在1941制造的Z3。
Zuse在1980遇到Colossus的开发团队时,对比了工作笔记,发现他们的工作路线非常相似。Z3是基于二进制浮点数和交换系统的计算机。每秒可进行3 ~ 4次加法运算,5秒内可完成一次乘法运算。由于当时纸张短缺,Z3的程序都是用打孔的老胶片输入的。它可以运行一些基本的代数运算,包括加、减、乘、除和平方根。
Zuse在研发Z3的早期,主要是用电话继电器做实验。因为电话中继器是当时最容易接触到的NAND设备。虽然Zuse也关注真空管,但为了稳定,他选择了电话中继器。Z3在二战中发挥了巨大作用。它不是像很多人预期的那样用来破译密码,而是用于数据分析。成功解决了当时飞机机翼抖动稳定性问题中的大量复杂计算。
可惜Z3在战争中被炸弹摧毁了。然后Zuse逃到瑞士,做了Z3-Z4的后续产品。现在Z4被珍藏在慕尼黑的Deusches博物馆。1941年,德国发明家康拉德·楚泽制造了世界上第一台可编程计算机Z3。这台计算机共有2000个电气开关,是当时世界上编程语言最高的计算机,所以祖泽也被称为现代计算机的发明者之一。
霍斯特·楚泽教授是康拉德·楚泽的儿子。
康拉德·楚泽于1910年6月22日出生于柏林,于1995年2月8日死于黑森州的小镇亨菲尔德。在Z3之前,楚泽已经在1936年研制出了他的第一台计算机Z1。由于Z1的速度太慢,钢板结构太复杂,容易出故障,楚泽试图利用老式电话的继电器来提高其性能,最终在1941做出了通用计算机Z3,但并没有引起德国当局的重视。1944年,Z3在盟军的一次空袭中被炸成碎片,而另一台由楚泽制造的类似电脑Z4则无人问津地放在巴伐利亚州一个农村农舍的地窖里。战后人们才知道,楚泽的中继计算机是世界上第一台二进制电子运算机。可惜楚泽出生在战争时期的德国,很长一段时间都不被认可。希特勒战败后,楚泽搬到瑞士乡下,转而研究“计算机微积分”理论。他也是通用计算机编程语言的发明者。但直到1962他的发明才被认可,获得了8个荣誉博士学位和德国大十字勋章。(右图:“计算机之父”康拉德·楚泽,1992,摄于舍恩菲尔德,图片来源:图片联盟/德新社。)
2010是楚泽诞辰100周年。为了纪念这位杰出的发明家,休恩菲尔德市宣布,楚泽的儿子霍斯特·祖泽(Horst Zuse)将按照楚泽的设计方案重新制造一台Z3电脑。制作完成后,它将在舍恩菲尔德现场表演,然后在柏林和其他地方向公众展示最早的计算机是如何工作的。最后,Z3将正式入驻舍恩菲尔德的康拉德·楚泽博物馆。
霍斯特·楚泽将独立完成Z3的组装工作,据说已经有几家赞助商表示愿意提供资金。