Конрад Цузе: Компьютерлер әкесі және алғашқы бағдарламаланатын машинаның авторы

Кіріспе

Неміс компьютерлік ғалымы және инженері (1910–1995)

Конрад Эрнст Отто Цузе (; 22 маусым 1910 – 18 желтоқсан 1995) – неміс инженер-құрылысшысы, компьютерлік ғылымның пионері, өнертапқыш және кәсіпкер. Оның ең маңызды жетістігі – әлемдегі алғашқы бағдарламаланатын компьютер; функционалды бағдарламамен басқарылатын, Тьюринг толық Z3 машинасы 1941 жылдың мамыр айында жұмыс істей бастады. Осы машинаның және оның алдыңғы үлгілерінің арқасында Цузе кейбір адамдар үшін қазіргі заманғы компьютердің ойластырушысы және әкесі саналады. Цузе S2 есептеу машинасымен танымал, ол алғашқы процесті басқару компьютері деп есептеледі. 1941 жылы ол әлемдегі алғашқы коммерциялық компьютер болып табылатын Z4 компьютерін жасап, ең алғашқы компьютерлік бизнеске негіз салды. 1943–1945 жылдары ол бірінші жоғары деңгейлі бағдарламалау тілін – Plankalkül-ді құрастырды. Екінші дүниежүзілік соғыс салдарынан Цузенің жұмысы Ұлыбритания мен АҚШ-та көп назарсыз қалды. Оның АҚШ компаниясына тигізген алғашқы әсері 1946 жылы IBM компаниясының оның патенттеріне алған опциясы болуы мүмкін.

Ерте өмір және білім

Конрад Цузе 1910 жылғы 22 маусымда Берлинде дүниеге келді. 1912 жылы оның отбасы Шығыс Пруссияның Браунсберг қаласына (қазіргі Польшадағы Браниево) көшіп барды, онда оның әкесі пошта кызметкері болып жұмыс істеді. Цузе Браунсбергтегі Collegium Hosianum мектебіне оқуға түсті, ал 1923 жылы отбасы Хойерсвердаға көшіп барды, онда ол 1928 жылы Abitur емтиханын тапсырып, университетке түсуге мүмкіндік алды. Ол Берлин техникалық университетіне оқуға түсіп, инженерлік және архитектура салаларын зерттеді, бірақ оларды жалықтырып тапты. Цузе содан кейін азаматтық инженерия мамандығын таңдап, 1935 жылы бітірді. Ол Берлинге жақын Шенефельдтегі "Хеншель" ұшақ зауытында конструктор-инженер болып жұмыс істей бастады. Бұл көптеген күнделікті есептеулерді қолмен орындауды қажет етті, бұл оны машина арқылы оларды жасаудың жолын іздеуге және жоспарлауға итермеледі. 1935 жылдан бастап ол ата-анасының пәтерінде, 38-ші номерлі үйінде компьютерлер құрастырумен тәжірибе жасады, содан кейін олармен бірге Кройцбергке, Берлинге қарайтын көшедегі 10-шы номерлі жаңа пәтерге көшіп барды.

1939-1945 жылдар

1939 жылы Цузе әскери қызметке шақырылды, онда оған Z2 құрастыру үшін қажетті ресурстар берілді, ол планерлік бомбалар өндірісінде оның жұмысын пайдаланды. Цузе S1 және S2 есептеу машиналарын жасады, бұл радиобақылаудағы ұшатын бомбалардың қанаттарына аэродинамикалық түзетулерді есептейтін арнайы мақсаттағы құрылғылар болды. S2 бағдарламалық басқарумен интеграцияланған аналогтық-цифрлық түрлендіргішті қамтыды, бұл оны алғашқы процесспен басқарылатын компьютер етті. Ол қарсы беттегі шеберхананы жалға алды, ол блок бойынша 29-ға дейін созылды (1947 жылы қайта аталды және Mehringdamm 84 ретінде нөмірленді). Z3 – 22 биттік екілік қозғалмалы нүктелі калькулятор, циклдармен бағдарламаланатын, бірақ шартты секірулерсіз, жадымен және телефондық релелерге негізделген есептеу блогымен. Оның машиналарында қолданылған телефондық релелер көбінесе қолдан шығарылған қордан жиналды. Шартты секірулердің болмауына қарамастан, Z3 – толыққанды Тьюринг машинасы болды. Алайда, Цузе ешқашан Тьюрингтің толықтығын қарастырмады (Тьюрингтің жұмысынан хабарсыз және практикалық қолданымдарды ойда ұстаған), және бұл тек 1998 жылы дәлелденді (Компьютерлік жабдықтың тарихына қараңыз). Z3 – алғашқы толыққанды жұмыс істейтін электромеханикалық компьютер, оның қаржыландыруының бір бөлігі Германия үкіметі қолдаған DVL-ден түсті, олар кең ауқымды есептеулерін автоматтандыруды қалады. Цузеге 1938 жылы Z3 прототипін құруға көмектескен әріптесі Хельмут Шрайердің Z3-тің электрондық мұрагері үшін мемлекеттік қаржыландыру туралы өтініші «стратегиялық маңызды емес» деп қабылданбады. 1937 жылы Шрайер Цузеге вакуумдық түтіктерді коммутациялық элементтер ретінде пайдалануға кеңес берді; Цузе бұл кезде оны ақымақ идея деп санады (өз сөздерімен айтқанда, «Schnapsidee»). Цузедің 7 нөмірлі шеберханасы (Z3-мен бірге) 1943 жылдың соңында одақтас әуе шабуылы кезінде қирады, ал келесі жылдың 30 қаңтарында Z1 және Z2 орналасқан ата-анасының пәтері қирады, ал 1942 жылы Цузе құрастыруды бастаған Z4 мұрагері сақталды. S1 схемасының дизайны Цузедің Z11 машинасына алғыкөз болды. Оның ішінде өз уақытынан жылдар бұрын жасалған жаңа зерттеулер бар, ең бастысы – бірінші жоғары деңгейдегі бағдарламалау тілі, italic=no ("Plan Calculus") және, мысал ретінде, алғашқы компьютерлік шахмат машинасы.

In 1939, Zuse was called to military service, where he was given the resources to ultimately build the Z2. which used his work for the production of glide bombs. Zuse built the S1 and S2 computing machines, which were special purpose devices which computed aerodynamic corrections to the wings of radio controlled flying bombs. The S2 featured an integrated analog to digital converter under program control, making it the first process controlled computer. renting a workshop on the opposite side in italic=no 7 and stretching through the block to italic=no italic=no 29 (renamed and renumbered as Mehringdamm 84 in 1947). The Z3 was a binary 22 bit floating point calculator featuring programmability with loops but without conditional jumps, with memory and a calculation unit based on telephone relays. The telephone relays used in his machines were largely collected from discarded stock. Despite the absence of conditional jumps, the Z3 was a Turing complete computer. However, Turing completeness was never considered by Zuse (who was unaware of Turing's work and had practical applications in mind) and only demonstrated in 1998 (see History of computing hardware). The Z3, the first fully operational electromechanical computer, was partially financed by German government supported DVL, which wanted their extensive calculations automated. A request by his co worker Helmut Schreyer—who had helped Zuse build the Z3 prototype in 1938—for government funding for an electronic successor to the Z3 was denied as "strategically unimportant". In 1937, Schreyer had advised Zuse to use vacuum tubes as switching elements; Zuse at this time considered it a crazy idea (Schnapsidee in his own words). Zuse's workshop on italic=no 7 (with the Z3) was destroyed in an Allied Air raid in late 1943 and the parental flat with Z1 and Z2 on 30 January the following year, whereas the successor Z4, which Zuse had begun constructing in 1942 The circuit design of the S1 was the predecessor of Zuse's Z11. containing groundbreaking research years ahead of its time, mainly the first high level programming language, italic=no ("Plan Calculus") and, as an elaborate example program, the first real computer chess engine.

1945 1995 жылдар

1945 жылы Луизенштадт бомбаға ұшырағаннан кейін ол Берлиннен ауылдық Аллгой аймағына қашып кетті. Соғыстан кейінгі Германияның өте қиын жағдайында Цузе компьютерлер құра алмайды. Цузе ең алғашқы компьютерлік компаниялардың бірін құрды: *курсив=no*. 1946 жылы Цюрихтің ЭТХ-і және Цузе патенттеріне байланысты IBM-нің опциясы арқылы капитал тартылды. 1947 жылы, неміс компьютер саласының пионері Хайнц Биллингтің Макс Планк физика институтындағы естеліктеріне сәйкес, Геттингенде Алан Тьюринг пен Конрад Цузе кездесті. Кездесу коллоквиум түрінде өтті. Англиядан келген Вомерсли, Тьюринг, Портер және Цузе, Вальтер және Биллинг сияқты бірнеше неміс зерттеушілері қатысты. (Толықрақ мәліметтерді Herbert Bruderer, Konrad Zuse und die Schweiz еңбегінен қараңыз). 1949 жылы ғана Цузе Z4 жобасын қайта бастады. Ол компьютерді Цюрихтегі ЭТХ математигі Эдуард Стифельге көрсетті. Екеуі Z4 құрылғысын ЭТХ-қа беру туралы келісімге келді. 1949 жылдың қарашасында Цузе Хаунеталь-Нойкирхенде тағы бір компанияны – Zuse KG құрды; 1957 жылы компанияның бас кеңсесі Бад-Херсфельдке көшірілді. Z4 1950 жылдың шілдесінде Цюрихтегі ЭТХ-қа аяқталды және жеткізілді, онда ол өте сенімді болып шықты және әлемде сатылған немесе жалға алынған екінші компьютер болды, одан бұрын тек BINAC ғана болды, бірақ ол жеткізілгеннен кейін дұрыс жұмыс істемеді. Цузе және оның компаниясы Z43-ке дейін саналған басқа да компьютерлерді жасады. Z11, оптикалық өнеркәсіпке және университеттерге сатылған, және магниттік жадқа негізделген алғашқы компьютер Z22 ерекшеленеді. Ол аппараттық құралдарды дамыта алмады, сондықтан *курсив=no* бойынша жұмысын жалғастырды, нәтижесінде 1948 және 1959 жылдары диссертациясының қысқаша үзінділерін жариялады; алайда, жұмыстың толық нұсқасы 1972 жылға дейін жарияланбады. *курсив=no* ALGOL 58 дизайнына сәл әсер етті, бірақ ол тек 1975 жылы Иоахим Хоманның диссертациясында іске асырылды. ALGOL-дың ойлап тапқандарының бірі Хайнц Рутишаузер былай деп жазды: "Алгоритмдік тілді жасауға жасалған алғашқы әрекет 1948 жылы К. Цуземен жасалды. Оның жазбалары өте жалпы болды, бірақ бұл ұсыныс лайықты назар аударған жоқ." 1998 және 2000 жылдары Берлиндегі еркін университет тобы оны одан әрі дамытты. Дональд Кнут бір ой-эксперимент ұсынды: егер бомбалау болмағанда және докторлық диссертация жоспарланғандай жарияланғанда не болар еді? Оның жұмысы Фридер Наке жасаған компьютерлік өнердің арқасында техникалық саладан тыс жерлерде де танымал болды. Цузе жасаған басқа да сызғыштарға ZUSE Z90 және ZUSE Z9004 жатады. 1967 жылы Цузе ғаламның өзі жасушалық автоматта немесе ұқсас есептеу құрылымында (цифрлық физика) жұмыс істейтінін болжады; 1969 жылы ол "Rechnender Raum" кітабын жариялады (ағылшын тіліне "Calculating Space" деп аударылған).

After the 1945 Luisenstadt bombing, he fled from Berlin to the rural Allgäu. In the extreme deprivation of post war Germany Zuse was unable to build computers. Zuse founded one of the earliest computer companies: the italic=no. Capital was raised in 1946 through ETH Zurich and an IBM option on Zuse's patents. In 1947, according to the memoirs of the German computer pioneer Heinz Billing from the Max Planck Institute for Physics, there was a meeting between Alan Turing and Konrad Zuse in Göttingen. The encounter had the form of a colloquium. Participants were Womersley, Turing, Porter from England and a few German researchers like Zuse, Walther, and Billing. (For more details see Herbert Bruderer, Konrad Zuse und die Schweiz). It was not until 1949 that Zuse was able to resume work on the Z4. He would show the computer to the mathematician Eduard Stiefel of the ETH Zurich. The two men settled a deal to lend the Z4 to the ETH. In November 1949, Zuse founded another company, Zuse KG, in Haunetal Neukirchen; in 1957, the company's head office moved to Bad Hersfeld. The Z4 was finished and delivered to the ETH Zurich in July 1950, where it proved very reliable. and the second computer in the world to be sold or loaned, beaten only by the BINAC, which never worked properly after it was delivered. Other computers, all numbered with a leading Z, up to Z43, were built by Zuse and his company. Notable are the Z11, which was sold to the optics industry and to universities, and the Z22, the first computer with a memory based on magnetic storage. Unable to do any hardware development, he continued working on italic=no, eventually publishing some brief excerpts of his thesis in 1948 and 1959; the work in its entirety, however, remained unpublished until 1972.

italic=no slightly influenced the design of ALGOL 58 but was itself implemented only in 1975 in a dissertation by Joachim Hohmann. Heinz Rutishauser, one of the inventors of ALGOL, wrote: "The very first attempt to devise an algorithmic language was undertaken in 1948 by K. Zuse. His notation was quite general, but the proposal never attained the consideration it deserved." Further implementations followed in 1998 and then in 2000 by a team from the Free University of Berlin. Donald Knuth suggested a thought experiment: What might have happened had the bombing not taken place, and had the PhD thesis accordingly been published as planned? and became well known also outside of the technical world thanks to Frieder Nake's pioneering computer art work. Other plotters designed by Zuse include the ZUSE Z90 and ZUSE Z9004.]] In 1967, Zuse suggested that the universe itself is running on a cellular automaton or similar computational structure (digital physics); in 1969, he published the book Rechnender Raum (translated into English as Calculating Space).

Жеке өмір

Конрад Зузе 1945 жылғы қаңтарда Гизела Брандеске үйленді, ол өзі фрак пен цилиндр киіп, Гизеламен бірге неке қию рәсімін өткізді, себебі Зузе "торжестволық рәсімге" мән берді. Олардың бес баласының ағасы Хорст 1945 жылғы қарашада дүниеге келді. Зузе нацистік партияға мүше болмағанмен, нацистік соғыс машинасына жұмыс істеуге қатысты ешқандай күмән немесе ой-пікір білдірмегені белгілі. Кейін ол қазіргі замандағы ең жақсы ғалымдар мен инженерлер көбінесе күмәнді бизнес және әскери мүдделер үшін жұмыс істеуге, яғни Фауст айтысына бара жатады немесе өз мамандықтарынан бас тартады деп айтты. Ол суреттерін "Куньо [фон унд цу] Зе" деп қол қойған. Зузе атеист болған.