Конрад Эрнст Отто Цузе ( нем. Konrad Ernst Otto Zuse ; 22 июня 1910 — 18 декабря 1995) — немецкий инженер-строитель, пионер в области компьютерных наук , изобретатель и бизнесмен. Его величайшим достижением стал первый в мире программируемый компьютер; функциональный программно-управляемый Тьюринг-полный Z3 вступил в строй в мае 1941 года. Благодаря этой машине и ее предшественникам Цузе некоторые считают изобретателем и отцом современного компьютера. [5] [6] [7] [8] [9] [10]
Цузе был известен вычислительной машиной S2, считающейся первым компьютером для управления 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 ( Вычислительное пространство ). [15] [16] [17]
Большая часть его ранних работ финансировалась его семьей и коммерцией, но после 1939 года он получил ресурсы от правительства нацистской Германии . [18] Из-за Второй мировой войны работа Цузе осталась в значительной степени незамеченной в Великобритании и Соединенных Штатах. Возможно, его первым задокументированным влиянием на американскую компанию был опцион IBM на его патенты в 1946 году. [19]
Конрад Цузе родился в Берлине 22 июня 1910 года. [20] 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 получил аттестат зрелости в 1928 году, что дало ему право поступить в университет. [ необходима цитата ]
Он поступил в Высшую техническую школу Берлина (ныне Технический университет Берлина ) и изучал инженерное дело и архитектуру, но находил это скучным. Затем Цузе занялся гражданским строительством, получив высшее образование в 1935 году .
После окончания университета Цузе работал в Ford Motor Company , используя свои художественные навыки в дизайне рекламы. [14] Он начал работать инженером-конструктором на авиационном заводе Henschel в Шёнефельде недалеко от Берлина . Это требовало выполнения множества рутинных вычислений вручную, что привело его к теоретизированию и планированию способа их выполнения с помощью машины. [21]
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. [22] : 418 Работая в квартире своих родителей в 1936 году, он создал свою первую попытку, Z1 , двоичный механический калькулятор с плавающей точкой с ограниченной программируемостью, считывающий инструкции с перфорированной 35-миллиметровой пленки. [14]
В 1937 году Цузе подал два патента, которые предвосхищали архитектуру фон Неймана . В 1938 году он закончил Z1, который содержал около 30 000 металлических деталей и никогда не работал как следует 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 британского авианалета во время Второй мировой войны . [22] : 426
Цузе завершил свою работу совершенно независимо от других ведущих компьютерных ученых и математиков своего времени. Между 1936 и 1945 годами он находился в почти полной интеллектуальной изоляции. [23]
В 1939 году Цузе призвали на военную службу , где ему предоставили ресурсы для постройки Z2 . [18] В сентябре 1940 года Цузе представил Z2, занимавший несколько комнат в родительской квартире, экспертам Немецкого управления авиации (DVL). [22] : 424 Z2 представлял собой переработанную версию Z1, в которой использовались телефонные реле .
В 1940 году немецкое правительство начало финансировать его и его компанию через Aerodynamische Versuchsanstalt (AVA, Аэродинамический исследовательский институт, предшественник DLR ), [24] который использовал его работу для производства планирующих бомб . Цузе построил вычислительные машины S1 и S2, которые были специальными устройствами, вычислявшими аэродинамические поправки для крыльев радиоуправляемых летающих бомб. S2 имел встроенный аналого-цифровой преобразователь под программным управлением, что делало его первым компьютером с управлением процессами. [25] : 75
В 1941 году Цузе основал компанию Zuse Apparatebau (Zuse Apparatus Construction) для производства своих машин, [26] арендовав мастерскую на противоположной стороне по адресу Метфессельштрассе 7 и протянувшуюся через квартал до Бель-Альянсштрассе 29 (переименованной и перенумерованной в Мерингдамм 84 в 1947 году). [22] : 418, 425
В 1941 году он усовершенствовал базовую машину Z2 и построил Z3 . 12 мая 1941 года Цузе представил публике Z3, построенный в его мастерской. [22] : 425 [27] Z3 был двоичным 22-битным калькулятором с плавающей точкой , программируемым с циклами, но без условных переходов, с памятью и вычислительным блоком на основе телефонных реле. Телефонные реле, используемые в его машинах, в основном собирались из списанных 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 практическое применение) и была продемонстрирована только в 1998 году (см. История вычислительного оборудования ).
Z3, первый полностью рабочий электромеханический компьютер, был частично профинансирован поддерживаемой немецким правительством DVL, которая хотела автоматизировать свои обширные вычисления. Запрос его коллеги Хельмута Шрайера , который помог Цузе построить прототип Z3 в 1938 году [28] , на государственное финансирование электронного преемника Z3 был отклонен как «стратегически неважный».
В 1937 году Шрайер посоветовал Цузе использовать электронные лампы в качестве переключающих элементов; Цузе в то время считал это «безумной идеей» ( Schnapsidee по его собственным словам). Мастерская Цузе на Метфессельштрассе 7 (вместе с Z3) была уничтожена в результате 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 [25] : 75 в новых помещениях в Индустрихофе на Ораниенштрассе 6, остался нетронутым. [22] : 428
3 февраля 1945 года воздушная бомбардировка вызвала опустошительные разрушения в Луизенштадте , районе вокруг Ораниенштрассе , включая соседние дома. [29] Это событие фактически полностью остановило исследования и разработки Цузе. Частично законченный, телефонный релейный компьютер Z4 был упакован и вывезен из Берлина 14 февраля, прибыв в Геттинген примерно через две недели. [22] : 428
Эти машины внесли свой вклад в управляемые ракеты Henschel Werke Hs 293 и Hs 294, разработанные немецкими военными в 1941-1945 годах, которые были предшественниками современных крылатых ракет . [25] : 75 [30] [31] Схема конструкции S1 была предшественницей Z11 Цузе . [25] : 75 Цузе считал, что эти машины были захвачены оккупационными советскими войсками в 1945 году. [25] : 75
Работая над своим компьютером Z4, Цузе понял, что программирование в машинном коде слишком сложно. Он начал работать над докторской диссертацией, [32] содержащей новаторские исследования, опередившие свое время на годы, [ редакционируя ] в основном первый язык программирования высокого уровня Plankalkül («Plan Calculus») и, в качестве сложного примера программы, первый настоящий компьютерный шахматный движок. [33]
После бомбардировки Луизенштадта в 1945 году он бежал из Берлина в сельский Альгой . [34] 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. [35]
В 1947 году, согласно воспоминаниям немецкого пионера компьютеров Хайнца Биллинга из Института физики Макса Планка , в Гёттингене состоялась встреча Алана Тьюринга и Конрада Цузе . [36] Встреча имела форму коллоквиума . Участниками были Уомерсли , Тьюринг, Портер из Англии и несколько немецких исследователей, таких как Цузе, Вальтер и Биллинг. (Более подробную информацию см. в Herbert Bruderer, Konrad Zuse und die Schweiz ).
Только в 1949 году Цузе смог возобновить работу над Z4. Он показал компьютер математику Эдуарду Штифелю из ETH Zurich. Они заключили сделку о предоставлении Z4 в аренду ETH. [37]
В ноябре 1949 года 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 Zurich в июле 1950 года, где он оказался очень надежным. [14] В то время это был единственный работающий цифровой компьютер в Центральной Европе, [38] и второй компьютер в мире, который был продан или предоставлен в аренду, уступая только BINAC , который так и не заработал должным образом после доставки. Другие компьютеры, все пронумерованные с литеры Z, вплоть до Z43, [39] были построены Цузе и его компанией. Среди них следует отметить Z11 , который был продан оптической промышленности и университетам, и Z22 , первый компьютер с памятью на основе магнитного хранилища. [40]
Не имея возможности заняться разработкой оборудования, он продолжил работу над Plankalkül , в конечном итоге опубликовав некоторые краткие отрывки из своей диссертации в 1948 и 1959 годах; работа в целом, однако, оставалась неопубликованной до 1972 года. [33] Кандидатская диссертация была представлена в Университете Аугсбурга , но ее отклонили, потому что Цузе забыл заплатить регистрационный взнос в размере 400 немецких марок . Отклонение его не смутило. [41]
Plankalkül немного повлиял на дизайн ALGOL 58 [42], но сам был реализован только в 1975 году в диссертации Иоахима Хохмана. [43] Хайнц Рутисхаузер , один из изобретателей ALGOL , писал: «Самая первая попытка разработать алгоритмический язык была предпринята в 1948 году К. Цузе. Его нотация была довольно общей, но предложение так и не получило должного рассмотрения». Дальнейшие реализации последовали в 1998 году, а затем в 2000 году группой из Свободного университета Берлина . Дональд Кнут предложил мысленный эксперимент : что могло бы произойти, если бы бомбардировка не произошла, и если бы докторская диссертация была опубликована, как и планировалось? [33]
В 1956 году Цузе начал работать над высокоточным крупноформатным плоттером . Он был продемонстрирован на Ганноверской ярмарке 1961 года [44] и стал хорошо известен также за пределами технического мира благодаря новаторской работе Фридера Наке в области компьютерного искусства. [45] Другие плоттеры, разработанные Цузе, включают ZUSE Z90 и ZUSE Z9004. [44]
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 (переведенную на английский как Calculating Space ). [15] [16] [17]
В период с 1989 по 1995 год Цузе задумал и создал чисто механический, расширяемый, модульный башенный автомат, который он назвал «спиральная башня» ( «Helixturm» ). Конструкция основана на зубчатом приводе, который использует вращательное движение (например, обеспечиваемое кривошипом) для сборки модульных компонентов из складского помещения, поднимая трубчатую башню; процесс обратим, и инвертирование входного направления разрушит башню и сохранит компоненты. В 2009 году Немецкий музей восстановил оригинальную функциональную модель Цузе в масштабе 1:30, которую можно было расширить до высоты 2,7 м. [47] Цузе предполагал, что вся конструкция достигнет высоты 120 м, и предполагал ее использование с ветряными электрогенераторами и радиопередающими установками. [3] [4] [48] [2]
Между 1987 и 1989 годами Цузе воссоздал Z1, получив сердечный приступ в середине проекта. Он стоил 800 000 немецких марок (примерно 500 000 долларов США) и для его сборки потребовалось четыре человека (включая Цузе). Финансирование этого ретрокомпьютерного проекта было предоставлено Siemens и консорциумом из пяти компаний. [49]
Конрад Цузе женился на Гизеле Брандес в январе 1945 года, наняв экипаж, сам одетый во фрак и цилиндр, а Гизела в свадебную вуаль, поскольку Цузе придавал большое значение «благородной церемонии». Их сын Хорст , первый из пяти детей, родился в ноябре 1945 года.
Хотя Цузе так и не стал членом нацистской партии , он, как известно, не выражал никаких сомнений или угрызений совести по поводу работы на нацистскую военную программу. Гораздо позже он предположил, что в наше время лучшим ученым и инженерам обычно приходится выбирать между выполнением своей работы для более или менее сомнительных деловых и военных интересов в фаустовской сделке или вообще не заниматься своей работой. [50]
После выхода на пенсию Цузе сосредоточился на своем хобби — живописи. [51] Свои картины он подписывал как «Kuno [von und zu] See».
Цузе был атеистом . [52] [25] : 12–13
Цузе умер 18 декабря 1995 года в Хюнфельде , Гессен (недалеко от Фульды ) от сердечной недостаточности. [53]
За свою работу Цузе получил несколько наград:
В его честь назван Институт Цузе в Берлине .
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 оригинальная Z4, находится в Немецком музее в Мюнхене. В Немецком техническом музее в Берлине есть выставка, посвященная Цузе, на которой представлены двенадцать его машин, включая реплику Z1 и несколько картин Цузе.
100-летие со дня его рождения было отмечено выставками, лекциями и семинарами. [56] [57]
Конрад Цузе широко признан в Германии как отец компьютера, а его Z1, программируемый автомат, построенный с 1936 по 1938 год, был назван первым компьютером в мире. Другие страны приписывают эту честь одному из своих собственных ученых, и были долгие и часто ожесточенные дебаты по вопросу о том, кто является истинным изобретателем компьютера.
Немецкий инженер-строитель Конрад Цузе считается изобретателем первых цифровых и программируемых компьютеров.
Существуют веские доказательства того, что [Цузе] построил первый в мире компьютер в Берлине.
Конрад Цузе получил полуофициальный титул "изобретателя современного компьютера"
Единственной проблемой было то, что прогрессивный дух в нашей школе не всегда соответствовал идеям моих родителей. Это особенно касалось религиозного обучения, которое порой даже нам, ученикам, казалось слишком просвещенным. После «Abitur» мои родители хотели пойти со мной на причастие; для них было ужасным разочарованием, когда я не ходил. Они жили в иллюзии, что я был хорошим учеником и в вопросах религии, что было не так. […] Я помню стихотворение, прочитанное одним студентом, которое произвело на меня большое впечатление. Суть стихотворения была в следующем: «По сути, ты всегда один». Я забыл имя поэта, но часто испытывал истинность этих слов в дальнейшей жизни.
[в 1949 г. профессор Штифель из ETH Zürich] был немало удивлен, когда обнаружил Z4, который уже был немного потрепан снаружи, установленным 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 с Цузе договор: Z4 должен был быть предоставлен ETH в аренду после тщательного ремонта и очистки.
{{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 MachineКак и Алан Тьюринг, Цузе получил образование в системе, которая фокусировалась на эмоциональной и философской жизни ребенка, а также на его интеллектуальной жизни, и к концу школы, как и Тьюринг, Цузе обнаружил себя в некотором роде аутсайдером — к разочарованию своих весьма консервативных родителей, он больше не верил в Бога или религию.
