Konradas Cūzė ir jo kompiuteriai. HOT.LT News. History of computing. Early era

Autoportretas

Konradas Cūzė (vok. Konrad Zuse, 1910–1995) – vokiečių inžinierius, neoficialus pirmojo šiuolaikinius principus turinčio kompiuterio sukūrėjas, pirmosios algoritminės kalbos autorius, skaitmeninės visatos idėjos pradininkas. Ir nors pasaulyje mažai žinomas, Vokietijoje jis vadinamas der Vater des Computers („kompiuterių tėvu“). Apie jį pasakojama dokumentiniame seriale „The Machine that Changed the World“ (1992), kuriame yra ir pokalbiai su juo pačiu.

Gimė 1910 m. birželio 22 d. Berlyne. Vėliau su šeima persikėlė į Saksonijos šiaurės miestelį Hoyerswerda. Dar mokykloje parodė sugebėjimus sukonstruodamas veikiantį monetų keitimo automato modelį (šokolado išdavimo automatą, duodantį gražą). Studijavo architektūrą ir civilinę inžineriją Berlyno technikos universitete (tada Technische Hochschule Berlin-Charlottenburg – Berlyno-Šarlotenburgo aukštesnioji technikos mokykla), kurį baigė 1935 m. Pradėjo dirbti konstruktoriumi Henschel'io lėktuvų statybos kompanijoje Dessau mieste, tačiau jau po metų ją paliko, kad galėtų kurti skaičiavimo mašinas. Ta idėja jam buvo kilusi dar studentavimo metais.

Be kompiuterių, K. Cūzė sukūrė ir keletą specializuotų skaičiuotuvų: S1 ir S2 buvo naudojami aviacijoje tiksliam detalių dydžiui nustatyti. Kompiuteris L1 buvo skirtas logikos uždaviniams spręsti, tačiau liko tik eksperimentiniu modeliu.

Gyvenimo pabaigoje užsiėmė savo pomėgiu, - tapyba. Mirė 1995 m. gruodžio 18 d. Hünfeld'e, netoli Fuldos. Jam skirti du muziejai: Hünfeld'e ir Hoyerswerda (kur jis su tėvais gyveno 1923-28 m.).

Kad palengvintų nuobodžius inžinierinius skaičiavimus, K. Cūzė sukūrė keletą automatizuotų skaičiuotuvų. Pagrindinė sudėtingų skaičiavimų problema yra tarpinių rezultatų išsaugojimas. Todėl pagal K. Cūzę, automatinis skaičiuotuvas privalo turėti tris pagrindines dalis: valdymo modulį, atmintį ir procesorių, atliekantį aritmetinius veiksmus.

Palikęs Henschel’io kompaniją jis kompiuterį V1 (vėliau pervadintą į Z1) kūrė namie ant virtuvės stalo. Jis išsiplėtė iki 1x1,5 m dydžio ir buvo mechaninis.

1936 m. K. Cūzė pagamino Z1, pirmąjį dvejetainę aritmetiką naudojantį kompiuterį (visi ankstesni mechaniniai skaičiuotuvai dirbo su dešimtaine aritmetika). Jis buvo sukurtas už savo lėšas ir įrengtas ant svetainės stalo tėvų name. Jo atmintį sudarė tūstantis plonų metalinių plokštelių su įpjovomis.
Z1 of Konrad Zuse

K. Cūzė panaudojo Z1, kad ištirtų pagrindines skaičiavimo technikos ypatybes: slankaus kablelio aritmetiką, didelės talpos atmintį ir aritmetikos modulius su „taip-ne“ (1 ir 0) reikšmėmis. Z1 programavimo galimybė buvo ribota ir atliekama naudojant klaviatūrą. Įvedimas buvo iš „popierinio“ perfojuostų skaitytuvą, tik Zuse naudojo seną 35 mm juostelę. Z1 skaičiavimo rezultatus pateikdavo lempinėje panelėje.
Z1 veikė nepatikimai ir buvo labai lėta. Ji turėjo 9 instrukcijas ir kiekvienai reikėjo kelių ciklų, o vienas ciklas truko apie sekundę. 1987-1989 m., finansuojant „Siemens“, K. Cūzė atkūrė Z1.

1939 m. pagamintas visiškai funkcionuojantis elektro-mechaninis Z2 modelis; jame jau panaudotos relės (ankstyviausias jų panaudojimas kompiuteriams). Tačiau jo atmintis liko mechaninė. Ir nors jis buvo spartesnis už Z1 (per sekundę atlikdavo 5 ciklus, taigi per sekundę teatlikdavo vieną sudėties veiksmą), taip pat veikė nepatikimai. Tačiau, laimei, jam veikiant puikiai per pristatymą lėktuvų kūrėjui Alfred Teichmann'ui, 1940 m. jis gavo AVA (Aerodinamikos tyrimų instituto) paramą. Jos dėka 1941 m. sukūrė ir Z3 – jau visiškai automatinį programuojamą skaitmeninį kompiuterį. Tik po 5 mėnesių pasirodė Mark I ir net po 10 metų – UNIVAC.

Tuo metu K. Cūzė tapo filmo apie King Kongą faną - taip, taip. Tos plaukuotos milžiniškos beždžionės, kuri užlipo į Empire State dangoraižį ir buvo nušauta biplanų! Jis su draugais įkūrė King Koongo klubąir sukurti sceninę filmo versiją. K Cūzė tikėjosi gauti Kongo vaidmenį, tačiau galiausiai jis atiteko dar stambesniam vyrui – H. Schreyer’iui. Spektaklis kelias savaites buvo rodomas Berlyno teatre, kur H. Schreyer’is blaškėsi scenoje daužydamas papjė mašė dangoraižius ir galiausiai buvo nušaunamas žaislinių lėktuvėlių.
Ką tai turi bendro su kompiuterija?
Ogi tą, kad kad H. Schreyer’is buvo inžinierius ir jiedu su K. Cūze per repeticijas be perstojo kalbėjo apie kompiuterius. H. Schreyer’is pasiūlė naudoti vožtuvus (elektronines lempas) kaip logikos perjungimo elementą. O tai reiškė, kad galima sukurti kompiuterį naudodami bet kokią technologiją, tinkančią vožtuvams (sklendėms) įgyvendinti.
Lempos buvo greiti perjungikliai, tačiau jos buvo brangūs ir K. Cuzės ribotam biudžetui nepasiekiamos. Tačiau jiedu suprato, kad jiems priklauso ateitis. H. Schreyer’is panaudojo šias idėjas savo daktaro disertacijoje 1938 m., nors K. Cūzė buvo privestas grįžti prie relių.

Z3 turėjo 64 mašininių žodžių atmintį. Programoms ir duomenims užrašyti buvo naudojamos panaudotos kino juostos – mat tuo metu Vokietijoje buvo popieriaus trūkumas. Šis kompiuteris jau tenkino beveik visus šiuolaikinio kompiuterio principus, kuriuoso tik po kelių metų, 1946 m., apibrėžė Džonas fon Neimanas. Išimtis tebuvo – į vidinę atmintį dar nebuvo įrašomos programos. Z3 modelis buvo pirmasis, naudotas praktiniams uždaviniams spręsti – lėktuvo sparno projektavimui. 1961 m. Z3 buvo atkurtas dėl patento tikslų ir demonstracijai. 1998 m. buvo įrodyta, kad Z3 tenkina Tiuringo sąlygas. Z4 of Konrad Zuse

Nacistinė Vokietijos vyriausybė neparėmė K. Cūzės tyrimų; jis buvo 1939 m. paimtas į kariuomenę eiliniu kareiviu. Jo sukurti modeliai buvo sunaikinti karo metu. Buvo suniokota ir jo 1940 m. įsteigta įmonė „Zuse Apparatabeu“, pirmoji kompiuterių kompanija, kurio dirbo apie 20 žmonių. K. Cūzė slapta kariniu automobiliu į Šveicariją išvežė nebaigtą Z4 modelį, paslėpęs jį arklidėse prie kelio į Ciurichą. Jį užbaigė Ciuricho Federalinio politechnikos instituto (ETH Zürich) Taikomosios matematikos skyriuje, kur jis buvo naudojamas iki pat 1955 m. Jo mechaninė atmintis buvo 512 32-bitinių žodžių apimties sparta - 3 sek daugybos veiksmui. Programų ir duomenų užrašymui buvo naudojamos perfokortos. Z4 turėjo santykinį adresavimą ir vykdymo išsišakojimą.

Po Stalingrado mūšio K. Cūzė suprato, kad karas pralaimėtas ir ieškojo, kur paslėpti Z4 (labiau norėjosi, kad jį rastų amerikiečiai, o ne rusai). Jį paslėpė Hintersteino kaimelyje Alpėse. Po karo jis gražintas į Ciurichą, kur jį 1950 m. įsigijo matematikas Eduard Stiefel’is. Dabar jis Miuncheno Vokiečių muziejuje. Vėliau 1957 m. K. Cūzė sugrįžo į Vokietiją.

Jo veikla buvo beveik nežinoma kitose šalyse. Vos ne pirmasis dokumentuotas jo viešas „apsireiškimas“ buvo, kai 1946 m. IBM optavo jo patentus. Iš to gautos lėšos bei Ciuricho ETH parama leido jam įsteigti kompaniją „Zuse-Ingenieurbüro Hopferau“. 1949 m. jis įsteigė ir kitą kompaniją „Zuse KG“, kuri gamino ir pardavinėjo jo kompiuterius. Tuo metu Z4 buvo užbaigtas ir perduotas Ciuricho ETH. Tai buvo pirmasis pasaulyje parduotas kompiuteris ir pirmasis veikiantis kompiuteris Europoje. Viso buvo pagamintas 251 kompiuteris. Reikia atkreipti dėmesį į Z22, kuris turėjo magnetinę atmintį. Įmonė veikė iki 1967 m., kai dėl kilusių finansinių sunkumų, ji buvo parduota „Siemens“. K. Cūzė įsidarbino „Siemens“ kompanijoje konsultantu.

K. Cūzė apie 1946 m. sukūrė ir pirmąją algoritminę kalbą, kurią vadino „Plankalkül“ (formali sistema planavimui). Ją naudojo savo kompiuterio programoms užrašyti. Su ja parašė net pirmąją šachmatų žaidimo programą. Ši kalba turėjo masyvus ir įrašus (struktūras). Priskyrimo sakiniai leido kintamiesiems priskirti reikšmes. Tiesa, kalba teturėjo grynai teorinį reikšmę, nes niekada nebuvo, jam gyvam esant, įdiegta. Pirmoji publikacija apie ją pasirodė tik 1972 m. Realizuota buvo tik 2000 m.

1967 m. jis pasiūlė „Skaičiuojančios erdvės“ (Rechnender Raum) koncepciją (skaičiavimais paremtos visatos modelį). Pagal ją, visata palaikoma kompiuterių tinklo. 1969 m. jis tokiu pavadinimu išleido ir knygą. Joje nurodė ląstelių automatus kaip galimą šių skaičiavimų terpę. Jis parodė, kad įprasta entropijos didėjimo samprata deterministinėje skaitmeninėje visatoje neturi prasmės.

Įdomiausia, kad ši koncepcija neprieštarauja nei Dž. Belo^*) teoremai, nes, kaip pats Dž. Belas nurodė, ji netaikoma deterministinėms visatoms. Panašiai ji neprieštarauja ir Heizenbergo neapibrėžtumo principui, nes pagal Cūzės koncepciją, Visatos stebėtojas pats yra determinuoto proceso dalis. Tad nėra neužginčijamų paneigimų, kad esatis tėra tik skaičiavimo procesas.

Už nuopelnus vystant automatizuotus skaičiavimus 1965 m. gavo Hario M. Gudo (Harry M. Goode) atminimo premiją, medalį ir 2000 JAV dolerių, kuriuos skyrė „Computer Society“ (Kompiuterių draugija).

1985 m. K. Cūzė tapo pirmuoju Vokietijos „Informatikos draugijos“ (Gessellschaft für Informatik) garbės nariu. Nuo 1987 m. ši draugija ėmė skirti „Konrado Cūzės medalį“, kuris šiuo metu yra žinomiausias ir skiriamas už nuopelnus informatikos srityje.

1995 m. apdovanotas „Kryžiaus už nuopelnus Vokietijos Federacinei Respublikai“ ordinu.
2003 m. ZDF kanalas jį paskelbė iškiliausiu iš bet kada gyvenusių vokiečių.
Keletas miestų turi jo vardu pavadintas gatves.

^*) Džonas Belas (John Stewart Bell, 1928-1990) – airių fizikas, išgarsėjęs svarbia kvantinei fizikai Belo teorema (apie slaptų parametrų teorijas), tapusia pagrindu eksperimentiniam EPR paradokso tyrinėjimui (plačiau žr. >>>>> ). 1960 m. jis pradėjo dirbti CERN’e ir nors darbavosi išimtinai el. dalelių teorijos ir greitintuvo kūrimo srityse, rado laiko asmeniniam domėjiuisi kvantinės teorijos pagrindais. Kai jau buvo palikęs CERN, 1964 m. parašė straipsnį „Apie Einšteino-Podolskio-Roseno paradoksą“, kuriame pateikė vadinamąją Belo teoremą, iš kurios seka, kad kvantinė mechanika nesuderinama su lokaliomis paslėptų kintamųjų teorijomis.
Kartu su R. Jackivu aprašė ir išnagrinėjo barionų chiralinę anomaliją. Jis nebuvo pirmas, suabejojęs Kopenhagos kvantinės teorijos interpretacija, tačiau buvo pirmuoju, išdrįsusiu sulaužyti tabu dėl šios interpretacijos siūlomo pasaulio vaizdo.