德國學(xué)者克蘭德·楚澤——數(shù)字計算機(jī)之父

Konrad Zuse“計算機(jī)之父”康拉德·楚澤,，1992

［本文為ws根據(jù)網(wǎng)絡(luò)資料編撰］

康拉德·楚澤于1910年6月22日出生于柏林,，1995年12月18日逝世于黑森州小城許恩費(fèi)爾德（Hünfeld）。

     在Z3之前,，楚澤已經(jīng)于1936年研制出他的第一臺計算機(jī)Z1,，由于Z1速度太慢,，楚澤嘗試用繼電器改善其性能,，終于在1941年制作成功了一臺通用計算機(jī)Z3，但并沒有引起德國當(dāng)局的重視,。1944年,，Z3在盟軍的一次空襲中被炸得粉身碎骨，楚澤所制造的另一臺類似的計算機(jī)Z4扔在巴伐利亞鄉(xiāng)村農(nóng)舍的地窖里無人問津,。

   人們在戰(zhàn)后才得知,，楚澤的繼電器計算機(jī)是世界上第一臺二進(jìn)制電子運(yùn)算機(jī)器。楚澤不幸生在戰(zhàn)爭時期的德國,，在很長一段時間得不到承認(rèn),。希特勒戰(zhàn)敗后，楚澤輾轉(zhuǎn)流落到瑞士的鄉(xiāng)下,，轉(zhuǎn)而研究“計算機(jī)演算”理論,。他也是通用計算機(jī)編程語言的發(fā)明者。不過直到1962年他的發(fā)明才得到認(rèn)可,，并獲得8個榮譽(yù)博士頭銜以及德國大十字勛章,。

　　2000年是楚澤誕辰100周年，為紀(jì)念這位杰出的發(fā)明家,，許恩費(fèi)爾德市宣布將由楚澤之子霍斯特·楚澤（Horst Zuse）完全按照楚澤當(dāng)年的設(shè)計方案重新制造一臺Z3電腦,。

   制成后將首先在許恩費(fèi)爾德，然后在柏林等地作現(xiàn)場表演,，向公眾展示最早的計算機(jī)是如何工作的,。最后Z3將正式落戶于許恩費(fèi)爾德市的康拉德·楚澤博物館。

 【誰發(fā)明了第一臺電子計算機(jī)？】

一直以來,，國人都被誤導(dǎo)認(rèn)為是英國人圖靈或者美國人（幾乎所有的計算機(jī)書籍第一頁緒論都會見到）馮·諾依曼發(fā)明了電子計算機(jī),。實際上這是一個謊言。現(xiàn)代電子計算機(jī)的真正發(fā)明者是德國人楚澤,。

楚澤于1936年就制作成Z1計算機(jī),，但他本人幾乎被人遺忘了幾十年。實際上,，楚澤的Z3是當(dāng)時世界上最高水平的編程語言的計算機(jī),，他的這臺機(jī)器要比美國哈佛大學(xué)的Mark I早好幾年。楚澤不幸生在戰(zhàn)爭時期的德國,，在很長一段時間得不到承認(rèn),。希特勒戰(zhàn)敗后，楚澤輾轉(zhuǎn)流落到瑞士的鄉(xiāng)下,，轉(zhuǎn)而研究“計算機(jī)演算”理論,。他也是通用計算機(jī)編程語言的發(fā)明者。不過直到1962年他的發(fā)明才得到認(rèn)可,，并獲得8個榮譽(yù)博士頭銜以及德國大十字勛章,。直到1962年，他才被確認(rèn)為計算機(jī)發(fā)明人之一,，并被稱為“計算機(jī)之父”,。楚澤生前寫過一部自傳《計算機(jī)：我的一生》（Computer: My Life）?

1945年，就在盟軍攻陷法西斯德國的首都柏林后不久,，從阿爾卑斯山區(qū)偏僻小鎮(zhèn)欣特斯泰因傳來一個驚人的消息：一個糧倉地窖里發(fā)現(xiàn)了德國研制的先進(jìn)計算機(jī),。

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　　兩名英國情報官聞訊匆匆趕到了欣特斯泰因,。在攻占該鎮(zhèn)的法國士兵帶領(lǐng)下，打開了糧倉地窖大門,。地窖里面確實存放著一臺機(jī)器,。情報官湊上前仔細(xì)打量，這機(jī)器怎么看也不像是德國的“先進(jìn)計算機(jī)”,，充其量是某個印刷廠遺棄的排字機(jī),。兩人互相對視著苦笑了一陣：“德軍再傻，也不會把這么重要的設(shè)備放在交通極為不便的山區(qū),?！?/p>

 　　過了很長時間之后，西方計算機(jī)界終于認(rèn)識到,，這臺貌不驚人的機(jī)器,，的確是當(dāng)時最先進(jìn)的電子計算機(jī)，它研制成功的時間，要比美國,、英國的同類發(fā)明更早,。

   更重大的意義還在于，它是最先采用程序控制的數(shù)字計算機(jī),。這臺機(jī)器的名稱是Z－4,，它的發(fā)明人叫克蘭德·楚澤（Konrad Zuse，1910-1995）,，一位靠自費(fèi)起家的土木建筑工程師,。

【克蘭德·楚澤傳記】

　　克蘭德·楚澤1910年6月22日生于德國維爾梅斯多夫，在東普魯士接受的早期教育,。東普魯士的文化傳統(tǒng)相當(dāng)保守,，為了獲得更好的發(fā)展，他進(jìn)入一所比較開放的學(xué)校,，直到高中畢業(yè),。1927年，楚澤考進(jìn)柏林工業(yè)大學(xué),，學(xué)的是土木工程建筑專業(yè),。他從小愛好繪畫，具有非常好的美術(shù)功底,，因此很快就學(xué)會了如何設(shè)計房屋結(jié)構(gòu)和外觀,。多才多藝的楚澤興趣廣泛,，修理機(jī)器的活也很拿手,，時常動手制作出一些稀奇古怪的玩藝，讓班上的同學(xué)大吃一驚,。

　　求學(xué)期間,，楚澤需要完成許多力學(xué)計算的功課，諸如橋梁,、材料強(qiáng)度設(shè)計等等,，必須自己動手根據(jù)公式算出結(jié)果，往往一整天都算不完一道強(qiáng)度核算題目,。一天,，在疲憊不堪完成老師布置的作業(yè)后，楚澤突然發(fā)現(xiàn),，寫在教科書里的力學(xué)公式是固定不變的,，他們要做的只是向這些公式中填充數(shù)據(jù)，這種單調(diào)的工作,，應(yīng)該可以交給機(jī)器做,。

　　1935年，楚澤獲得了土木工程學(xué)士學(xué)位，在柏林一家飛機(jī)制造廠找到了工作,，主要任務(wù)恰好是他最撓頭的飛機(jī)強(qiáng)度分析,，繁瑣的計算現(xiàn)在變成了他的主要職業(yè)，而輔助工具只有計算尺可用,。楚澤想制造一臺計算機(jī)的愿望愈來愈強(qiáng)烈,，他在這家工廠里只呆了短短的幾個月，便辭職回家做他的“發(fā)明夢”,。

　　在父母的幫助下,，他把家中的起居室隔出一間，改造成“實驗室”兼“制造廠”,，孤身一人開始了漫長的研制生涯,。楚澤生活在法西斯統(tǒng)治下的德國，無從得知美國科學(xué)家研制計算機(jī)的消息,，甚至沒有聽說巴貝奇和霍列瑞斯的名字,。在這一點上，他遠(yuǎn)沒有美國發(fā)明家幸運(yùn),，無法得到大學(xué)或政府機(jī)構(gòu)的任何資助,，只有幾個朋友“贊助”了很少的一點錢。

　　幾乎用了兩年時間在黑暗中摸索,，楚澤憑著頑強(qiáng)的毅力獨(dú)自奮斗,。他認(rèn)為，計算機(jī)最重要的部分不一定是計算本身,，而是過程和計算結(jié)果的傳送和儲存,。因此，他把研究的重點放在存儲器上,，設(shè)計了一種可以存儲64位數(shù)的機(jī)械裝置——數(shù)千片薄鋼板用螺栓擰在一起的笨重部件,，體積約1立方米——然后與機(jī)械運(yùn)算機(jī)構(gòu)連接起來。朋友們都不太懂他想干什么,，只能提供有限的幫助,，例如，幫他用切割設(shè)備加工了數(shù)以百計的金屬片,。其它的薄鋼板,，只好靠手鋸在圓鋼上一片一片鋸下來。以這種簡陋的條件,，1938年,，楚澤居然完成了一臺可編程數(shù)字計算機(jī)Z－1。

他花光了僅有的幾千馬克,，還是無法買到更合適的零件,。因此,，Z－1計算機(jī)實際上是一臺實驗?zāi)Ｐ停m然可以完成3×3矩陣運(yùn)算過程,，但始終未能投入實際使用,。

楚澤蠟像與Z1計算機(jī)的復(fù)制品 

 在Z3之前,，楚澤已經(jīng)于1936年研制出他的第一臺計算機(jī)Z1，由于Z1速度太慢,，楚澤嘗試用繼電器改善其性能,，終于在1941年制作成功了一臺通用計算機(jī)Z3，但并沒有引起德國當(dāng)局的重視,。1944年,，Z3在盟軍的一次空襲中被炸得粉身碎骨，楚澤所制造的另一臺類似的計算機(jī)Z4扔在巴伐利亞鄉(xiāng)村農(nóng)舍的地窖里無人問津,。

   人們在戰(zhàn)后才得知,，楚澤的繼電器計算機(jī)是世界上第一臺二進(jìn)制電子運(yùn)算機(jī)器。楚澤不幸生在戰(zhàn)爭時期的德國,，在很長一段時間得不到承認(rèn),。希特勒戰(zhàn)敗后，楚澤輾轉(zhuǎn)流落到瑞士的鄉(xiāng)下,，轉(zhuǎn)而研究“計算機(jī)演算”理論,。他也是通用計算機(jī)編程語言的發(fā)明者。不過直到1962年他的發(fā)明才得到認(rèn)可,，并獲得8個榮譽(yù)博士頭銜以及德國大十字勛章,。

　　2000年是楚澤誕辰100周年，為紀(jì)念這位杰出的發(fā)明家,，許恩費(fèi)爾德市宣布將由楚澤之子霍斯特·楚澤（Horst Zuse）完全按照楚澤當(dāng)年的設(shè)計方案重新制造一臺Z3電腦,。

   制成后將首先在許恩費(fèi)爾德,，然后在柏林等地作現(xiàn)場表演,，向公眾展示最早的計算機(jī)是如何工作的。最后Z3將正式落戶于許恩費(fèi)爾德市的康拉德·楚澤博物館,。

　　Z－1計算機(jī)最大的貢獻(xiàn)是楚澤第一次采用了二進(jìn)制數(shù),。

   在薄鋼板組裝的存儲器中，楚澤用一個在細(xì)孔中移動的針,，指明數(shù)字“0”或“1”,。他的這種選擇，明顯地受到萊布尼茨著作的啟發(fā),，他后來發(fā)表的研究報告,，副題就是“向萊布尼茨致敬”,。這臺機(jī)器也采用了“穿孔帶”輸入程序，不過不是紙帶,，而是35毫米電影膠片,；數(shù)據(jù)則由一個數(shù)字鍵盤敲入，計算結(jié)果用小電燈泡顯示,。由于純機(jī)械式Z－1計算機(jī)性能不理想,，第二年，楚澤的朋友給了他一些電話公司廢棄的繼電器,，楚澤用它們組裝了第二臺電磁式計算機(jī)Z－2,， 這臺機(jī)器已經(jīng)可以正常工作。這時,，他的工作引起德國飛機(jī)實驗研究所的關(guān)注,，使他得到了一筆資助。 1941年,，第三臺電磁式計算機(jī)Z－3完成,，使用了2600個繼電器，用穿孔紙帶輸入,，實現(xiàn)了二進(jìn)制數(shù)程序控制,。程序控制思想雖然過去也有人提倡，但楚澤是把它付諸實施的第一人,。Z－3能達(dá)到每秒3～4次加法的運(yùn)算速度,，或者在3～5秒內(nèi)完成一次乘法運(yùn)算。1942年,，在緊張研究的間隙里,，他寫作了世界上第一個下國際象棋的計算機(jī)程序。

　　Z－3計算機(jī)正常工作了3年,。1944年,，美國空軍對柏林實施空襲，楚澤的住宅連同Z－3計算機(jī)一起被炸得支離破碎,。在德國法西斯即將毀滅前夕,，楚澤于1945年又建造了一臺比Z－3更先進(jìn)的電磁式Z－4計算機(jī)，存儲器單元也從64位擴(kuò)展到1024位,，繼電器幾乎占滿了一個房間,。為了使機(jī)器的效率更高，楚澤甚至設(shè)計了一種編程語言Plankalkuel ,，這一成果使楚澤也躋身于計算機(jī)語言先驅(qū)者行列,。

　　因害怕再次被炸，楚澤把Z－4搬來搬去,，四處轉(zhuǎn)移,，最后帶著它飛往德國南部,，搬到了阿爾卑斯山區(qū)欣特斯泰因小鎮(zhèn)，于是才有了前面那一幕,。

　　希特勒戰(zhàn)敗后,，楚澤輾轉(zhuǎn)流落到瑞士一個荒涼的村莊，一度轉(zhuǎn)向研究計算機(jī)軟件理論,，最早提出了“程序設(shè)計”的概念,。1949年，楚澤把他的Z－4計算機(jī)安裝在瑞士蘇黎士技術(shù)學(xué)院,，并且一直穩(wěn)定地運(yùn)行到1958年,。這時，美,、英計算機(jī)界才相信德國有位建筑工程師,，比他們更早地研制出程序控制數(shù)字計算機(jī)的事實。目前,，在慕尼黑一家博物館里,，仍然存放著一臺Z－3原型機(jī)，只是它已經(jīng)無法正常運(yùn)作,。

　　隨后,，楚澤創(chuàng)辦了“楚澤計算機(jī)公司”，1958年研制出電子管通用計算機(jī)Z－22R,，距離第一臺電子管通用計算機(jī)ENIAC誕生已經(jīng)過去了12年之久,。電腦史學(xué)家認(rèn)為，如果楚澤不是生活在法西斯統(tǒng)治下的德國,，他可能早就把Z型計算機(jī)系列升級為電子計算機(jī),，世界計算機(jī)的歷史將會改寫。事實上,，早在1938年,，楚澤和他的朋友已經(jīng)在考慮用2000個電子管和其他電子元件組裝新的計算機(jī)。當(dāng)他在戰(zhàn)后聽說美國賓夕法尼亞大學(xué)早已研制出電子管計算機(jī)的消息,，不禁感嘆地說：“我所能做的,，僅僅是搖搖頭而已?！?/p>

　　早在1938年就發(fā)明了計算機(jī)的楚澤,，幾乎被人遺忘了幾十年。他在1941年為Z－3計算機(jī)提出的專利申請,，到了1967年，法官仍然拒絕受理,，理由是“缺乏創(chuàng)造性”,。直到1962年,，他才被確認(rèn)為計算機(jī)發(fā)明人之一，得到了8個榮譽(yù)博士頭銜以及德國大十字勛章,。后來,，柏林博物館還重新建造了Z－1計算機(jī)。

　　20世紀(jì)60年代初,，楚澤計算機(jī)公司已發(fā)展為數(shù)千員工的企業(yè),，銷售了近300臺各類計算機(jī)。1966年,，他的公司被著名的西門子公司收購,，楚澤擔(dān)任了西門子公司的顧問。

　　楚澤活到85歲高齡,，一直與夫人居住在富爾達(dá)附近的一幢簡樸住宅里,，于1995年12月19日逝世。值得欣慰的是,，全世界都已經(jīng)承認(rèn)他是“數(shù)字計算機(jī)之父”,。

【康拉德·楚澤與世界上首臺自由編程的計算機(jī)】

　　德國發(fā)明家康拉德·楚澤（Konrad Zuse）是走在最前面的一顆天才的創(chuàng)造明星（如圖1-12所示）。他1910年6月22日生于柏林,。20世紀(jì)30年代,，他在漢希飛機(jī)制造廠任結(jié)構(gòu)設(shè)計工程師，同時攻讀土木工程的學(xué)位,。由于工程計算量的逐年增大,。他有意于設(shè)計和制造適合工程計算的功能強(qiáng)大的計算機(jī)。經(jīng)過長期的探索研究和鍥而不舍的努力,，他發(fā)明了一系列以“Z”命名的自動計算機(jī),，并依靠它們來處理復(fù)雜的工程計算問題。為此,，楚澤獲得了半官方授予的頭銜：“現(xiàn)代計算機(jī)發(fā)明者”,。但是他對這頭銜不甚看重，當(dāng)他同時代或后輩的計算機(jī)發(fā)明家被人們描繪成趕上或超過他的發(fā)明成就而授獎時,，他的態(tài)度十分超然,。

1995年,，比爾·蓋茨拜謁了楚澤。有趣的是,，這位即將去世的計算機(jī)鼻祖為借計算機(jī)而成為世界首富的蓋茨畫了一幅肖像,。直到現(xiàn)在，蓋茨還把這肖像畫掛在辦公室里,。

　　為了設(shè)計出自動的計算機(jī),，楚澤開始從各個角度探究他設(shè)計的計算機(jī)應(yīng)具備怎樣的結(jié)構(gòu)和功能,。首先從邏輯和數(shù)學(xué)的角度分析，他認(rèn)為這臺計算機(jī)應(yīng)有程序控制與浮點運(yùn)算功能,，應(yīng)使用二進(jìn)制的數(shù)制系統(tǒng),。楚澤認(rèn)為數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)在于二進(jìn)制數(shù)的“位”的處理。但當(dāng)時他有“位”的意識,，但就是說不出“位”這個字,，只好把它作為是或否的表征。

　　其次從設(shè)計角度進(jìn)行分析,，一個大型計算項目,，無論使用計算尺還是一臺機(jī)械的加法器，楚澤認(rèn)為最為關(guān)鍵的難題是：如何用適當(dāng)?shù)姆绞奖４嬷虚g結(jié)果和在以后的計算步驟中再次使用這些中間結(jié)果,。

【世界第一臺可編程計算機(jī)】

　　Colossus并不是世界上第一臺可編程的計算機(jī),。這個榮譽(yù)應(yīng)該屬于1941年由德國工程師Konrad Zuse制造的Z3。

　　當(dāng)Zuse在1980年遇到Colossus的開發(fā)團(tuán)隊時曾經(jīng)比較過工作筆記,，結(jié)果發(fā)現(xiàn)他們的工作路線十分相似,。Z3是一臺基于二進(jìn)制浮點數(shù)和交換系統(tǒng)的計算機(jī)。它每秒可以進(jìn)行3～4次家法運(yùn)算,，而且可以在5秒鐘之內(nèi)完成一次乘法運(yùn)算,。由于當(dāng)時紙供應(yīng)不足，Z3的程序都是靠打了孔的舊電影膠片輸入,。它可以運(yùn)行一些基本的代數(shù)運(yùn)算,，包括加、減,、乘,、除和開方。

　　在研發(fā)Z3的早期,，Zuse主要使用電話續(xù)電器進(jìn)行試驗,。因為電話續(xù)電器是當(dāng)時最容易獲得的“與非裝置”。雖然Zuse也注意過真空管,，但是從穩(wěn)定性考慮,，他還是選擇了電話續(xù)電器。Z3在二戰(zhàn)中就曾大顯身手,。它并不是像許多人預(yù)料的那樣用于破譯密碼,，而是用在了數(shù)據(jù)分析上。它成功的解決了當(dāng)時飛機(jī)雙翼抖動的穩(wěn)定性問題中大量的復(fù)雜計算,。

　　不幸的是,，Z3在戰(zhàn)爭中毀于炸彈的襲擊。隨后Zuse逃到了瑞士，并造出了Z3的后續(xù)產(chǎn)品——Z4?，F(xiàn)在Z4被珍藏于慕尼黑的Deusches博物館,。

1941年,，德國發(fā)明家康拉德·楚澤（Konrad Zuse）制造出世界上第一臺能編程的計算機(jī)Z3,。這臺計算機(jī)總共設(shè)有2000個電開關(guān)，是當(dāng)時世界上最高水平的編程語言的計算機(jī),，Zuse因此也被稱為現(xiàn)代計算機(jī)發(fā)明人,。