Конрад Эрнст Отто Цузе ( нем. [ˈkɔnʁaːt ˈtsuːzə] ; 22 июня 1910 — 18 декабря 1995) — немецкий инженер-строитель , учёный-новатор в области компьютерных технологий , изобретатель и бизнесмен. Его величайшим достижением был первый в мире программируемый компьютер ; функциональный программно-управляемый Тьюринг-полный Z3 вступил в эксплуатацию в мае 1941 года. Благодаря этой машине и ее предшественникам некоторые считают Цузе изобретателем и отцом современного компьютера. [5] [6] [7] [8] [9] [10]
Цузе известен созданием вычислительной машины S2, которая считается первым компьютером для управления технологическими процессами . В 1941 году он основал одно из первых компьютерных предприятий, выпустив Z4 , который стал первым в мире коммерческим компьютером. [11] С 1943 [12] по 1945 [13] он разработал Plankalkül , первый язык программирования высокого уровня . [14] В 1969 году Цузе предложил концепцию вселенной, основанной на вычислениях, в своей книге «Rechnender Raum» ( «Вычисление пространства »). [15] [16] [17]
Большая часть его ранних работ финансировалась его семьей и торговлей, но после 1939 года ему предоставило ресурсы правительство нацистской Германии . [18] Из-за Второй мировой войны работа Цузе осталась практически незамеченной в Великобритании и США. Возможно, его первым документально подтвержденным влиянием на американскую компанию стала опцион IBM на его патенты в 1946 году .
Конрад Цузе родился в Берлине 22 июня 1910 года. [19] В 1912 году его семья переехала в Восточно-Прусский Браунсберг (ныне Бранево в Польше ), где его отец был почтовым служащим. Цузе посещал Collegium Hosianum в Браунсберге, а в 1923 году семья переехала в Хойерсверду , где он сдал аттестат зрелости в 1928 году, что дало ему право поступить в университет. [ нужна цитата ]
Он поступил в Берлинский технический университет и изучал инженерное дело и архитектуру, но находил это скучным. Затем Цузе занялся гражданским строительством , получив высшее образование в 1935 году .
После окончания учебы Цузе работал в Ford Motor Company , используя свои художественные способности в дизайне рекламы. [14] Он начал работать инженером-конструктором на авиационном заводе Henschel в Шенефельде под Берлином . Это потребовало выполнения многих рутинных вычислений вручную, что привело его к теоретизированию и планированию способа их выполнения на машине. [20]
Начиная с 1935 года, он экспериментировал с созданием компьютеров в квартире своих родителей на Врангельштрассе , 38, переехав с ними в их новую квартиру на Метфессельштрассе , 10, улице, ведущей к Кройцбергу в Берлине. [21] : 418 Работая в квартире своих родителей в 1936 году, он создал свою первую попытку, Z1 , двоичный механический калькулятор с плавающей запятой и ограниченной программируемостью, считывающий инструкции с перфорированной 35-миллиметровой пленки. [14]
В 1937 году Цузе подал два патента, предвосхищавшие архитектуру фон Неймана . В 1938 году он закончил Z1, который содержал около 30 000 металлических деталей и никогда не работал должным образом из-за недостаточной механической точности. 30 января 1944 года Z1 и его оригинальные чертежи были уничтожены вместе с квартирой его родителей и многими соседними зданиями в результате налета британской авиации во время Второй мировой войны . [21] : 426
Цузе завершил свою работу совершенно независимо от других ведущих ученых-компьютерщиков и математиков своего времени. Между 1936 и 1945 годами он находился в почти полной интеллектуальной изоляции. [22]
В 1939 году Цузе был призван на военную службу , где ему были предоставлены ресурсы для создания Z2 . [18] В сентябре 1940 года Цузе представил Z2, занимавший несколько комнат в родительской квартире, экспертам Deutsche Versuchsanstalt für Luftfahrt (DVL; Немецкий научно-исследовательский институт авиации). [21] : 424 Z2 был переработанной версией Z1, в которой использовались телефонные реле .
В 1940 году правительство Германии начало финансировать его и его компанию через Aerodynamische Versuchsanstalt (AVA, Институт аэродинамических исследований, предшественник DLR ) , [23] который использовал его работы для производства планирующих бомб . Цузе построил вычислительные машины S1 и S2, которые представляли собой устройства специального назначения, вычислявшие аэродинамические поправки к крыльям радиоуправляемых летающих бомб. S2 имел встроенный аналого-цифровой преобразователь под программным управлением, что делало его первым компьютером с управлением процессом. [24] : 75
В 1941 году Цузе основал компанию Zuse Apparatebau (Zuse Apparatus Construction) для производства своих машин, [25] арендовав мастерскую на противоположной стороне по адресу Метфессельштрассе , 7 и простирающуюся через квартал до Бель-Альянс Штрассе, 29 (переименованную и перенумерованную в Мерингдамм ). 84 в 1947 году). [21] : 418, 425
В 1941 году он усовершенствовал базовую машину Z2 и построил Z3 . 12 мая 1941 года Цузе представил публике построенный в его мастерской Z3. [21] : 425 [26] Z3 представлял собой двоичный 22-битный калькулятор с плавающей запятой , программируемый с помощью циклов, но без условных переходов, с памятью и вычислительным устройством на основе телефонных реле. Телефонные реле, используемые в его машинах, были в основном собраны из выброшенных запасов. Несмотря на отсутствие условных переходов, Z3 был полным по Тьюрингу компьютером. Однако полнота по Тьюрингу никогда не рассматривалась Цузе (который не знал о работе Тьюринга и имел в виду практические приложения) и была продемонстрирована только в 1998 году (см. Историю вычислительной техники ).
Z3, первый полностью работоспособный электромеханический компьютер, был частично профинансирован DVL, поддерживаемой правительством Германии, которая хотела автоматизировать свои обширные вычисления. Просьба его коллеги Хельмута Шрайера , который помог Цузе построить прототип Z3 в 1938 году [27] о государственном финансировании электронного преемника Z3, была отклонена как «стратегически неважная».
В 1937 году Шрейер посоветовал Цузе использовать электронные лампы в качестве переключающих элементов; Цузе в то время считал это безумной идеей ( по его собственным словам , Шнапсиди ). Мастерская Цузе на Метфессельштрассе 7 (с Z3) была разрушена во время налета союзной авиации в конце 1943 года, а родительская квартира с Z1 и Z2 30 января следующего года, тогда как преемник Z4 , который Цузе начал строить в 1942 году [24] : 75 в новых помещениях в Индустрихофе на Ораниенштрассе , 6, остались нетронутыми. [21] : 428
3 февраля 1945 года бомбардировка с воздуха вызвала разрушительные разрушения в Луизенштадте , районе вокруг Ораниенштрассе , включая соседние дома. [28] Это событие фактически полностью остановило исследования и разработки Цузе. Частично законченный компьютер Z4 на базе телефонного реле был затем упакован и перевезен из Берлина 14 февраля и прибыл в Геттинген примерно через две недели. [21] : 428
Эти машины внесли свой вклад в создание управляемых ракет Henschel Werke Hs 293 и Hs 294 , разработанных немецкими военными в период с 1941 по 1945 год и ставших предшественниками современных крылатых ракет . [24] : 75 [29] [30] Схема S1 была предшественником Zuse Z11 . [24] : 75 Цузе считал, что эти машины были захвачены советскими оккупационными войсками в 1945 году. [24] : 75
Работая над своим компьютером Z4, Цузе понял, что программирование в машинном коде слишком сложно. Он начал работать над докторской диссертацией, [31] содержащей новаторские исследования, опередившие свое время на годы, [ редакционную статью ] главным образом о первом языке программирования высокого уровня Plankalkül («Плановое исчисление») и, как тщательно продуманный пример программы, первую настоящую компьютерный шахматный движок. [32]
После бомбардировки Луизенштадта в 1945 году он бежал из Берлина в сельский район Альгой . [33] В условиях крайней нищеты послевоенной Германии Цузе не смог создавать компьютеры.
Цузе основал одну из первых компьютерных компаний: Zuse-Ingenieurbüro Hopferau . Капитал был привлечен в 1946 году через ETH Zurich и опцион IBM на патенты Цузе. [ нужна цитата ]
В 1947 году, согласно воспоминаниям немецкого пионера компьютеров Хайнца Биллинга из Физического института Макса Планка , в Гёттингене произошла встреча Алана Тьюринга и Конрада Цузе . [34] Встреча имела форму коллоквиума . Участниками были Уомерсли , Тьюринг, Портер из Англии и несколько немецких исследователей, таких как Цузе, Вальтер и Биллинг. (Подробнее см. Herbert Bruderer, Konrad Zuse und die Schweiz ).
Лишь в 1949 году Цузе смог возобновить работу над Z4. Он покажет компьютер математику Эдуарду Штифелю из ETH Zurich. Двое мужчин заключили сделку по предоставлению Z4 в аренду ETH. [35] В ноябре 1949 года была основана компания Zuse KG, а в июле 1950 года Z4 был доставлен в ETH Zurich, где он оказался очень надежным. [14]
В 1949 году Цузе основал еще одну компанию, Zuse KG, в Хаунеталь-Нойкирхене ; в 1957 году головной офис компании переехал в Бад-Херсфельд . Z4 был закончен и доставлен в ETH Цюрих, Швейцария, в 1950 году. В то время это был единственный работающий цифровой компьютер в Центральной Европе [36] и второй компьютер в мире , который продавался или давался взаймы, уступая только BINAC , который никогда не работал должным образом после поставки. Другие компьютеры, пронумерованные с начальной буквой Z, вплоть до Z43, [37] были построены Цузе и его компанией. Примечательны Z11 , который продавался оптической промышленности и университетам, и Z22 , первый компьютер с памятью на основе магнитного накопителя. [38]
Не имея возможности заняться какой-либо разработкой оборудования, он продолжил работу над Plankalkül , в конечном итоге опубликовав несколько кратких выдержек из своей диссертации в 1948 и 1959 годах; работа в целом, однако, оставалась неопубликованной до 1972 года. [32] Докторская диссертация была представлена в Аугсбургском университете , но она была отклонена, поскольку Цузе забыл заплатить вступительный взнос в университет в размере 400 немецких марок . Отказ его не смутил. [39]
Планкалкюль незначительно повлиял на конструкцию АЛГОЛА 58 [40] , но сам был реализован только в 1975 году в диссертации Иоахима Хомана. [41] Хайнц Рутисхаузер , один из изобретателей АЛГОЛА , писал: «Самая первая попытка разработать алгоритмический язык была предпринята в 1948 году К. Цузе. Его обозначения были весьма общими, но предложение так и не получило того внимания, которого оно заслуживало. " Дальнейшие реализации последовали в 1998 году, а затем в 2000 году командой Свободного университета Берлина . Дональд Кнут предложил мысленный эксперимент : что могло бы произойти, если бы бомбардировка не произошла и была бы соответственно опубликована докторская диссертация, как планировалось? [32]
В 1956 году Цузе начал работать над высокоточным широкоформатным плоттером . Он был продемонстрирован на Ганноверской ярмарке 1961 года [42] и стал широко известен за пределами технического мира благодаря новаторским работам Фридера Наке в области компьютерного искусства. [43] Другие плоттеры, разработанные Zuse, включают ZUSE Z90 и ZUSE Z9004. [42]
В 1967 году Цузе предположил, что сама Вселенная работает на клеточном автомате или подобной вычислительной структуре ( цифровая физика ); в 1969 году он опубликовал книгу Rechnender Raum (в переводе на английский как Calculating Space ). [15] [16] [17]
Между 1989 и 1995 годами Цузе разработал концепцию и создал чисто механическую, расширяемую, модульную башню-автомат, которую он назвал «спиральная башня» ( «Helixturm» ). Конструкция основана на зубчатой передаче, которая использует вращательное движение (например, обеспечиваемое кривошипом) для сборки модульных компонентов из складского помещения, поднимая трубчатую башню; процесс обратим, и изменение направления ввода приведет к разборке башни и сохранению компонентов. В 2009 году Немецкий музей восстановил оригинальную функциональную модель Цузе в масштабе 1:30, которую можно увеличить до высоты 2,7 м. [45] Цузе планировал, что вся конструкция достигнет высоты 120 м, и предполагал, что ее можно будет использовать с ветряными генераторами и установками радиопередачи. [3] [4] [46] [2]
Между 1987 и 1989 годами Цузе воссоздал Z1, в середине проекта у него случился сердечный приступ. Он стоил 800 000 немецких марок (примерно 500 000 долларов), а для его сборки потребовалось четыре человека (включая Цузе). Финансирование этого ретрокомпьютерного проекта было предоставлено Siemens и консорциумом из пяти компаний. [ нужна цитата ]
Конрад Цузе женился на Гизеле Брандес в январе 1945 года, наняв карету, сам был одет во фрак и цилиндр, а Гизела - в свадебную фату, поскольку Цузе придавал значение «благородной церемонии». Их сын Хорст , первый из пяти детей, родился в ноябре 1945 года.
Хотя Цузе так и не стал членом нацистской партии , неизвестно, чтобы он выражал какие-либо сомнения или сомнения по поводу работы на нацистские военные усилия. Много позже он предположил, что в наше время лучшим ученым и инженерам обычно приходится выбирать между тем, либо выполнять свою работу ради более или менее сомнительных деловых и военных интересов в рамках фаустовской сделки , либо вообще не заниматься своей деятельностью. [47]
После выхода на пенсию Цузе сосредоточился на своем хобби - живописи. [48] Свои картины он подписывал как «Куно [фон унд цу] Видеть».
Цузе был атеистом . [49] [24] : 12–13
Цузе умер 18 декабря 1995 года в Хюнфельде , Гессен (недалеко от Фульды ) от сердечной недостаточности. [50]
Цузе получил несколько наград за свою работу:
Институт Цузе в Берлине назван в его честь.
Медаль Конрада Цузе Gesellschaft für Informatik и медаль Конрада Цузе Zentralverband des Deutschen Baugewerbes (Центральной ассоциации немецкого строительства) названы в честь Цузе.
Реплика Z3, как и оригинальный Z4, находится в Немецком музее в Мюнхене . В Немецком техническом музее в Берлине есть выставка, посвященная Цузе, на которой представлены двенадцать его машин, в том числе копия Z1 и несколько картин Цузе.
100-летие со дня его рождения было отмечено выставками, лекциями и мастер-классами. [53] [54]
Конрад Цузе широко известен в Германии как отец компьютера, а его Z1, программируемый автомат, построенный с 1936 по 1938 год, называют первым компьютером в мире.
Другие страны оставляют эту честь за одним из своих ученых, и по вопросу о том, кто является истинным изобретателем компьютера, ведутся долгие и зачастую ожесточенные дебаты.
Немецкий инженер-строитель Конрад Цузе считается изобретателем первых цифровых и программируемых компьютеров.
Есть убедительные доказательства того, что [Цузе] построил первый в мире компьютер в Берлине.
Конрад Цузе получил полуофициальный титул «изобретатель современного компьютера».
Единственная проблема заключалась в том, что прогрессивный дух в нашей школе не всегда соответствовал представлениям моих родителей. Особенно это касалось религиозного обучения, которое временами даже нам, ученикам, казалось слишком просвещенным. После аттестата мои родители захотели пойти со мной на причастие; для них было ужасным разочарованием, когда я не пошёл. Они жили в иллюзии, что я хорошо учусь и в вопросах религии, но это было не так. […] Я помню стихотворение, представленное студентом, которое произвело на меня большое впечатление. Суть стихотворения гласила: «По сути, ты всегда один». Я забыл имя поэта, но в дальнейшей жизни часто убеждался в правдивости этих слов.
[в 1949 году профессор Штифель из ETH Zürich] был немало удивлен, когда обнаружил Z4, уже немного потрепанный снаружи, установленный в конюшне.
Тем не менее, он продиктовал Цузе простое дифференциальное уравнение, которое Цузе мог немедленно запрограммировать, продемонстрировать на машине и решить.
После этого он заключил контракт с Zuse: Z4 должен быть отдан в аренду ETH после капитального ремонта и чистки.
{{cite web}}
: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )Хорст Цузе, EPE Online, архивировано 11 мая 2009 г. из оригинала. Архивировано 28 декабря 2008 г. на Wayback Machine.{{cite web}}
: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )Хорст Цузе, EPE Online, архивировано 29 июня 2009 г. из оригинала. Архивировано 18 апреля 2010 г. на Wayback Machine.Как и Алан Тьюринг, Цузе получил образование в системе, ориентированной на эмоциональную и философскую жизнь ребенка, а также на его интеллектуальную жизнь, и в конце школы, как и Тьюринг, Цузе обнаружил себя чем-то вроде аутсайдера – к разочарованию его очень традиционные родители, он больше не верил ни в Бога, ни в религию.