Konrad Zuse

Konrad Zuse (22 iunie 1910 – 18 decembrie 1995) a fost un inginer civil, pionier în informatică, inventator și om de afaceri german. Cea mai mare realizare a sa a fost primul calculator programabil din lume; calculatorul controlat prin program, complet-Turing Z3 a devenit operațional în luna mai 1941. Mulțumită acestei mașinării și predecesorilor săi, Zuse a fost privit adesea ca inventatorul calculatorului modern.

Zuse a rămas în istorie pentru mașina de calcul S2, considerată a fi primul calculator controlat de proces. În 1941, a fondat una dintre cele mai timpurii afaceri de calculatoare, producând Z4, care a devenit primul calculator comercial din lume. Din 1943 până 1945, el a proiectat primul limbaj de programare de nivel înalt, Plankalkül. În 1969, Zuse a sugerat conceptul unui univers bazat pe calcule în cartea sa Rechnender Raum (Calcularea Spațiului).

Majoritatea lucrărilor sale timpurii au fost finanțate de către familia sa și din comerț dar, după anul 1939, a primit resurse de la guvernul german nazist. Din cauza celui de-al Doilea Război Mondial, Zuse a lucrat în mare parte neobservat în Regatul Unit și Statele Unite. Prima influență documentată a activității sale asupra unei companii americane a fost interesul dat de IBM patentelor lui în 1946.

Copilărie și educație

Konrad Zuse s-a născut la Berlin la 22 iunie 1910. În 1912, familia sa s-a mutat în East Prussian Braunsberg (Braunsberg, actualul Braniewo din Polonia), unde tatăl său a fost funcționar la poștă. Zuse a mers la Collegium Hosianum din Braunsburg și în 1923 familia s-a mutat în Hoyerswerda unde a promovat examenul Abitur în 1928, ceea ce îi permitea să intre la universitate.

S-a înscris la Technische Hochschule din Berlin (în prezent, Universitatea Tehnică din Berlin) și a studiat atât ingineria, cât și arhitectura, dar le-a considerat plictisitoare pe amândouă. Zuse a studiat apoi inginerie civilă, absolvind în 1935.

Carieră

După absolvire, Zuse a lucrat la Ford Motor Company utilizându-și talentele artistice pentru proiectarea reclamelor. A început ca inginer proiectant la fabrica de aeronave Henschel din Schönefeld, în apropierea Berlinului. Acest lucru a necesitat realizarea multor calcule de rutină, ceea ce lui i s-a părut absolut plictisitor, determinându-l să le facă la mașină.

Începând cu anul 1935, el a experimentat construirea unor calculatoare în apartamentul părinților săi de la Wrangelstraße 38, mutându-se cu ei în noul lor apartament de la Methfesselstraße 10, strada care ducea către Kreuzberg, Berlin. Lucrând din apartamentul părinților lui în 1936, a realizat prima sa încercare, Z1, un calculator mecanic binar de tip floating point cu o capacitate de programare limitată, citind instrucțiuni dintr-un film perforat de 35 mm.

În anul 1937, Zuse a depus două brevete care au anticipat arhitectura von Neumann. În 1938, a terminat Z1 care conținea aproape 30.000 de piese metalice și nu a funcționat niciodată bine din cauza preciziei mecanice insuficiente. La 30 ianuarie 1944, Z1 și planurile sale originale au fost distruse împreună cu apartamentul părinților săi și multe dintre clădirile vecine din cauza unui raid aerian englez lansat în cel de-Al Doilea Război Mondial.

Zuse și-a desfășurat munca în mod absolut independent de orice alți informaticieni și matematicieni de prim rang din zilele sale. Între 1936 și 1945, a fost aproape de izolare intelectuală totală.

1939-1945

În 1939, Zuse a fost chemat pentru stagiu militar, timp în care a primit resursele necesare pentru a construi, în cele din urmă, Z2. În septembrie 1940, Zuse a prezentat Z2, care ocupa câteva camere din apartamentul părinților lui, în fața Deutsche Versuchsanstalt für Luftfahrt (DVL; respectiv, Institutul German de Cercetare pentru Aviație). Z2 a fost versiunea revizuită a Z1, utilizând relee de telefon.

În 1940, guvernul german a început să îl finanțeze pe Zuse și compania sa prin intermediul Aerodynamische Versuchsanstalt (AVA, Institutul de Cercetare Aerodinamică, predecesorul DLR), care a utilizat munca sa pentru producția de bombe de tip glide (stand-off). Zuse a construit mașinile de calcul S1 și S2, care erau dispozitive cu scop special ce calculau corecții aerodinamice către aripile bombelor zburătoare controlate prin radio. S2 dispunea de un convertor analog-la-digital integrat aflat sub control programat, făcându-l primul calculator controlat de proces.

În 1941, Zuse a înființat o companie, Zuse Apparatebau (Zuse Apparatus Construction), pentru a-și produce dispozitivele, închiriind un atelier în partea opusă Methfesselstraße 7 care se întindea până la strada Belle-Alliance Straße 29 (redenumit și schimbat în Mehringdamm 84 în 1947).

În 1941, a îmbunătățit dispozitivul de bază Z2 și a construit Z3. La 12 mai 1941, Zuse a prezentat publicului Z3, construit în atelierul său. Z3 era un calculator binar de 22-biți de tip floating point cu bucle de programabilitate, dar fără salturi condiționale, cu o memorie și o unitate de calcul pe bază de relee de telefon. Releele de telefon utilizate în dispozitivele sale au fost colectate în mare din stocuri considerate deșeuri. În ciuda absenței salturilor condiționale, Z3 a fost un calculator complet Turing. Cu toate acestea, sistemul Turing-complet nu a fost niciodată luat în considerare de către Zuse (care avea în gând aplicații practice) și a fost demonstrat abia în 1998 (vezi Istoria hardware-ului computațional).

Z3, primul calculator electromecanic complet operațional, a fost finanțat parțial de guvernul german – susținut de DVL care își doreau să își vadă calculele extinse automatizate. O cerere de finanțare guvernamentală, din partea colegului său Helmut Schreyer, care l-a ajutat pe Zuse să construiască prototipul Z3 în 1938, în scopul realizării unui succesor al lui Z3 a fost refuzată deoarece nu avea importanță strategică.

În 1937, Schreyer l-a sfătuit pe Zuse să utilizeze tuburi de vacuum ca elemente de comutare; în acel moment, Zuse a considerat-o a fi o idee nebună („Schnapsidee” în propriile sale cuvinte). Atelierul lui Zuse de pe Methfesselstraße 7 (cu Z3) a fost distrus într-un raid al Forțelor Aliate la finalul anului 1943, iar apartamentul părinților săi în care erau Z1 și Z2 a fost distrus la 30 ianuarie în următorul an, în timp ce succesorul Z4, pe care Zuse a început să îl construiască în 1942 în locația nouă din Industriehof de pe Oranienstraße 6, a rămas intact.

La 3 februarie 1945, bombardamentele aeriene au cauzat distrugeri devastatoare la Luisenstadt, zona din jurul Oranienstraße, inclusiv asupra caselor vecine. Acest eveniment a oprit complet cercetarea și dezvoltarea lui Zuse. Parțial finalizat, calculatorul Z4 bazat pe releu de telefon a fost împachetat și mutat din Berlin la 14 februarie, ajungând în Göttingen aproximativ două săptămâni mai târziu.

Aceste dispozitive au contribuit la rachetele ghidate ale lui Henschel Werke Hs 293 și Hs 294 dezvoltate de armata germană între anii 1941 și 1945, acestea fiind precursoarele rachetelor de croazieră moderne. Proiectul circuitului S1 a fost predecesorul Z11 al lui Zuse. Zuse considera că aceste dispozitive fuseseră capturate de trupele sovietice în 1945.

În timp ce lucra la calculatorul său Z4, Zuse a realizat că a programa un cod de mașină integrat era prea complicat. A început să lucreze la teza lui de doctorat, care conținea cercetare fundamentală cu mult avansată față de capacitățile vremii, mai ales primul limbaj de programare de nivel înalt, Plankalkül („Plan Calculus“) și, ca un program exemplu elaborat, primul motor de șah computerizat real.

1945-1995

După bombardarea din 1945 de la Luisenstadt, a zburat de la Berlin la Allgäu. În privarea extremă din Germania postbelică, Zuse nu a fost capabil să realizeze calculatoare. În 1947, conform memoriilor pionierului german în calculatoare Heinz Billing de la Institutul de Fizică Max Planck, a avut loc o întâlnire între Alan Turing și Konrad Zuse la Göttingen. Întâlnirea a avut loc sub forma unui colocviu. Participanții au fost Womersley, Turing, Porter din Anglia și câțiva cercetători germani ca Zuse, Walther și Billing. (Pentru mai multe detalii, consultați Herbert Brunderer, Konrad Zuse und die Schweiz).

Zuse și-a reluat munca asupra Z4 abia în 1949. Urma să își prezinte calculatorul matematicianului Eduard Stiefel de la Institutul Elevețian Federal de Tehnologie din Zurich (Eidgenössische Technische Hochschule (ETH) Zürich), care a comandat mai apoi unul în 1950. În noiembrie 1949, a fost fondată Zuse KG și calculatorul Z4 a fost livrat către ETH Zurich în iulie 1950, care s-a dovedit a fi foarte fiabil.

Deoarece nu a mai putut continua dezvoltarea de hardware, el a continuat să lucreze la Plankalkül, publicând în final și câteva fragmente scurte din teza sa în anul 1948 și anul 1959; lucrarea, în integralitatea sa, nu a fost publicată până în anul 1972. Teza de doctorat a fost depusă la Universitatea din Augsburg, dar a fost refuzată din motive formale, deoarece Zuse uitase să plătească suma de 400 de mărci, contravaloare taxei de înscriere la universitate. Refuzul nu l-a deranjat.

Plankalkül a influențat puțin proiectarea ALGOL 58, dar a fost implementat în sine abia în 1975, în dizertația lui Joachim Hohmann. Heinz Rutishauser, unul dintre inventatorii ALGOL, a scris: „Prima încercare de a crea un limbaj algoritmic a fost inițiată în 1948 de către K. Zuse. Însemnările sale au fost relativ generale, dar propunerea nu a obținut niciodată considerația pe care o merita”. Au urmat alte implementări în 1998, apoi în 2000, acestea fiind realizate de către o echipă de la Free University din Berlin. Donald Knuth a sugerat un experiment de gândire: Ce s-ar fi întâmplat dacă nu ar fi avut loc bombardamentul și teza de doctorat ar fi fost publicată conform planului?

În 1956, Zuse a început să lucreze la un trasator (ploter) de mare precizie și de mari dimensiuni. Cu acesta s-au făcut demonstrații la târgul Hanover Fair din 1961, devenind cunoscut și dincolo de lumea tehnică mulțumită artei ilustrate pentru calculator a lui Frieder Nake. Alte trasatoare proiectate de Zuse includ și ZUSE Z90 și ZUSE Z9004.

În 1967, Zuse a sugerat că însuși universul funcționează în baza unui automat celular sau unei structuri computaționale similare (fizică digitală); în 1969, a publicat cartea Rechnender Raum (tradusă în engleză sub titlul Calculating Space).

În ultimii ani din viața sa, Zuse a conceptualizat și creat un automat de tip turn modular complet mecanic, extensibil, pe care l-a numit „Helixturm (turnul helix)”. Structura se bazează pe un dispozitiv de antrenare care inițiază o mișcare rotativă (de exemplu, furnizată de o manivelă) pentru asamblarea componentelor modulare din spațiul de depozitare, ridicând un turn în formă de tub; procesul este reversibil și inversarea direcției de intrare va deconstrui turnul și va depozita componentele. Muzeul Deutsches a restaurat modelul funcțional original 1:30 al lui Zuse, care poate fi extins la o înălțime de 2,7 m. Zuse intenționa ca întreaga construcție să atingă o înălțime de 120 m și o concepuse pentru a fi utilizată cu generatoare de energie eoliană și instalație de transmisie radio.

Între 1987 și 1989, Zuse a recreat Z1, suferind un infarct la mijlocul proiectului. A costat 800.000 DM (aproximativ 500.000 dolari) și a necesitat patru persoane (inclusiv Zuse) pentru a-l asambla. Finanțarea acestui proiect re-computațional a fost realizată de Siemens și un consorțiu de cinci companii.

Viața personală

Konrad Zuse s-a căsătorit cu Gisela Brandes în ianuarie 1945; la nuntă a avut o trăsură, a fost îmbrăcat în frac și Gisel a purtat un voal, Zuse acordând importanță unei „ceremonii nobile”. Fiul lor Horst, primul copil din cinci, s-a născut în noiembrie 1945.

Deși nu a devenit niciodată un membru al Partidului Nazist, nu este cunoscut pentru a fi exprimat dubii sau remușcări în ceea ce privește munca depusă pentru efortul de război al naziștilor. Mai târziu, el a sugerat că în vremuri moderne, cei mai buni oameni de știință și ingineri ar fi ales între a-și exercita munca pentru interese de afaceri sau militare mai mult sau mai puțin îndoielnice într-un târg Faustian sau nici măcar nu ar fi activat în domeniul lor.

După ce s-a pensionat, Zuse s-a concentrat asupra pasiunii sale pentru pictat.

Zuse a fost ateu.

Zuse a decedat la 18 decembrie 1995 în Hünfeld, Hesse (în apropiere de Fulda) din cauza insuficienței cardiace.

Zuse antreprenorul

Zuse a fondat una dintre cele mai timpurii companii de calculatoare: Zuse-Ingenieurbüro Hopferau. Capitalul a fost adunat în 1946 prin intermediul ETH Zurich și o opțiune IMB asupra brevetelor lui Zuse.

În 1949, Zuse a fondat o altă companie, Zuse KG în Haunetal-Neukirchen; în 1957, sediul oficial al companiei a fost mutat la Bad Hersfeld. Z4 a fost finalizat și livrat către ETH Zurich, Elveția în septembrie 1950. La acea vreme, era singurul calculator operațional din Europa continentală și al doilea calculator vândut din lume, întrecut doar de BINAC, care nu a funcționat niciodată adecvat după livrarea sa. Alte calculatoare, toate numerotate de la Z la Z43, au fost construite de Zuse și compania sa. Cele mai importante sunt Z11, care a fost vândut industriei optice și universităților, și Z22, primul calculator cu o memorie pe bază de stocare magnetică.

Până în 1967, Zuse KG a construit un număr total de 251 de calculatoare. Compania a fost vândută Siemens din cauza problemelor financiare pe care le avea.

Premii și onoruri

Zuse a primit mai multe premii pentru munca sa:

• Werner von Siemens Ring în 1964 (împreună cu Fritz Leonhardt și Walter Schottky)
• Harry H. Goode Memorial Award (Premiul Memorial Harry H. Goode) în 1965 (împreună cu George Stibitz)
• Medalia Wilhelm Exner în 1969.
• Bundesverdienstkreuz în 1972 – Marea Cruce de Merit (Great Cross of Merit)
• Premiul Computer History Museum Fellow Award (Premiul pentru Asociat al Muzeului de Istoria Informaticii) în 1999 „pentru invenția sa, primul calculator digital, electromecanic controlat de program și primul limbaj de programare de nivel înalt, Plankalkül.”

Institutul Zuse din Berlin a fost denumit astfel pentru a-l onora.

Medalia Konrad Zuse a Gesellschaft für Informatik și Medlia Konrad Zuse a Zentralverband des Deutschen Baugewerbes (Asociația Centrală pentru Construcții Germane) sunt denumite după Zuse.
O replică a Z3, precum și calculatorul Z4 original, se află la Muzeul Deutsches din Munich. Muzeul Deutsches Technikmuseum din Berlin are o expoziție dedicată lui Zuse, cu douăsprezece dintre dispozitivele sale, inclusiv o replică a Z1 și câteva dintre tablourile lui Zuse.

Zuse Anul 2010

Aniversarea a 100 de ani de la nașterea sa a fost sărbătorită cu expoziții, lecturi și ateliere.

Poșta germană DP AG a emis un timbru cu această ocazie, la 6 iunie 2010: un portret al lui Zuse, compus doar din numerele codului binar, 1 și 0, tipărite foarte mic.