В 1937 году инженер-строитель Конрад Цузе записал в своем дневнике: "Уже свыше года я рассуждаю над проблемой механического мозга. Окончательное решение пришло ко мне 19 июня 1937 года. Я пришел к мысли, что все процессы вычисления и мышления разлагаются на элементарные операции".
Результатом данного вывода явилось создание первого в мире вычислительного автомата "Zuse Z3" с программным управлением, вполне работоспособного и применявшегося на практике. окончательно устройство было готово к 1941 году, и называлось еще "V 3", что означало "3-й опытный образец".
Конрад Цузе родился 22 июня 1910 года в Берлине в семье почтового служащего. По завершению обучения в реальной гимназии он поступил в 1927 году в Берлинский технический университет, где изучал машиностроение. Разочаровавшись в выбранной специальности, Цузе перевелся на отделение архитектуры, а после очередного разочарования решил стать инженером-строителем, что и исполнилось в 1936 году.
Работа молодого специалиста была связана с производством утомительных вычислений, и он решил усилить умственные способности человека машиной. Как говорил изобретатель позднее, "я был чересчур ленив для производства расчетов".
26-летний Цузе преобразовал самую большую комнату жилища своих родителей в мастерскую. Деньги и материалы ему дали друзья. Отец Цузе отказался от блаженной жизни пенсионера и вновь устроился на работу, чтобы поддержать изыскания сына финансово.
Рвения к работе сыну хватало, Цузе уделял работе над компьютером 80 часов в неделю. Уже в 1937 году был готов первый, полностью механический, вариант вычислителя, детали которого были изготовлены вручную при посредстве единственного инструмента, электрического лобзика. В итоге точность изготовления деталей оказалась невысокой, и работа "Z1" особой надежностью не отличалась.
В это же время один эксперт объяснил Цузе, что работа над вычислительной машиной бесперспективна, поскольку уже все возможные варианты были перепробованы, и дальнейшее их развитие не имело смысла.
Но Цузе решил, что все сложности проистекают от использования десятичной системы счисления, и решил прибегнуть к посредству двоичной системы. Данная идея предлагалась и ранее, но, тем не менее, первый электронный компьютер ENIAC, созданный в США в 1945 году, все еще был десятичным.
Цузе воспользовался двузначной логикой переключательных систем создателя теории информационных систем Клода Шэннона, с реализацией элементарных логических функций И, ИЛИ, НЕ. Также, припомнив свою вычислительную работу с числами разных порядков, Цузе пришел к представлению чисел с плавающей запятой.
Далее следовало решить проблему создания механического переключательного элемента с 2 устойчивыми состояниями, и способного хранить двоичные числа и выполнять логические операции.
В итоге размышлений родилась малогабаритная и дешевая конструкция из штампованных жестяных пластинок с вырезами, в которые могли входить стальные штифты. Штифты направляли и связывали отдельные детали конструкции логического элемента, размещавшиеся между двумя стеклянными пластинами.
Отдельные логические элементы могли располагаться один над другим, а отдельные состояния элементов отличались положением стального штифта - левым или правым.
Столкнувшись с недостатками своего первого детища, Цузе решил выполнить второй вариант вычислителя на электромеханических телефонных реле. Изготовленный компьютер работал на реле, но устройство памяти Z2 осталось прежним, механическим. Вот описание Z2, со слов одного из его однокашников:
"В огромной жилой комнате стояло НЕЧТО, сооруженное из жести, деталей детского металлоконструктора, стеклянных пластинок, рычагов, шестеренок и программного валика, наподобие используемого в музыкальных автоматах, и размером с обеденный стол на 8 персон. Все это было представлено мне как первое программируемое механическое вычислительное устройство.
Но данное устройство уже не работало. Поблизости, на кухонном столе, было сооружено устройство высотой около метра и шириной порядка 60 см, в котором просматривались реле, шаговые искатели, куча проводов. Мне, как и каждому иному посетителю, было предложено выбрать любые 4-значные числа, и посредством бумаги и карандаша найти определитель 3 степени.
Далее был запущен одноякорный умформер, выбранные мною числа были введены в вычислитель посредством кнопок, и машина пущена в ход. Вычисление сопровождалось щелканьем реле, глухими стуками и вибрацией от шаговых искателей, но через минуту на ламповом индикаторе отобразился результат".
Как можно судить по описанию, на обеденном столе стоял компьютер Z1, а на кухонном - Z2.
Началась Вторая Мировая война, и Цузе был призван в Вермахт, но в 1940 году ему удалось освободиться от военной службы. По гражданской же службе пришлось, на самолетостроительном заводе Хеншель, рассчитывать параметры самолетов-снарядов. За пределами вынужденной службы он прорабатывал конструкцию следующего своего компьютера, "Zuse Z3". Компьютер явился первым применявшимся на практике и полностью программируемым вычислительным устройством в мире.
Вычислительное устройство состояло из 600 реле, плюс около 1400 реле в устройстве памяти, система счисления двоичная, форма представления чисел с плавающей запятой. В памяти можно было хранить 64 числа в 22 бита каждое. Программа вычислений хранилась на перфорированной кинопленке, а результат вычислений выводился на ламповое табло. Квадратный корень из числа извлекался за 4 секунды.
Компьютер Z3 явился первым в серии все более совершенствующихся компьютеров. Немедленно после завершения работы над Z3 Цузе приступил к созданию Z4, устройства с еще большей вычислительной мощностью, на электрическое соединение деталей которого ушло 15 км электрического провода, было произведено 20.000 паек, схема состояла из 2.000 реле. Общий вес ушедшего на постройку материала составил 2.500 кг, а затраты рабочего времени составили 100.000 часов. Компьютер был готов и работоспособен к концу войны.
На пульте управления Z4 располагались 149 кнопок и клавиш. Зашитая на перфорированной кинопленке программа позволяла производить вычисления от простейшего извлечения квадратного корня до решения систем уравнений с 10 неизвестными.
Для программирования Z4 Цузе в 1943-1945 гг разрабатывал первый в мире язык программирования высокого уровня Plankalkül – «запланированные вычисления».
Тем временем высшие власти рейха обратили внимание на разработки Цузе, но было уже поздно – советские войска стояли под Берлином. Все предшественники Z4 были уничтожены в ходе бомбардировок Берлина союзниками, и Цузе решил спасти хотя-бы свою последнюю разработку. Цузе пришлось обмануть высокопоставленного нацистского бонзу, внушив ему, что таинственная конструкция является тем самым, обещанным фюрером "вундерваффе", призванном изменить ход войны. Ему было разрешено погрузить машину в железнодорожный вагон и переправить ее в Альгой, ныне это место в Баварии.
Там изобретатель и попал, вместе со своим изобретением, в руки французских оккупационных частей. Французы охотно и обильно производили реквизиции, и эта же судьба угрожала и Z4. Спасение для Цузе и его детища пришло со стороны странного физика индийского происхождения. Физик занимался тем. что выводил шерстоносную породу коров посредством сыворотки крови овец. Также, у него была идея заменить зерновые бобами какао.
Французам индиец впаривал, что его индийские предки уже тысячи лет как владеют секретом атомного оружия (ничего удивительного, после полета Юрия Гагарина индусы заявили, что каждый йог может при желании посетить любую планету), и по секрету поведал командиру французского соединения, что является изобретателем реактивного истребителя, и, само собой, хранящейся в деревне Хинтерштейн способной производить расчеты машины. При таком богатом выборе судьба компьютера интересовала французского командира уже гораздо меньше.
Французов сменили англичане, и Цузе со своей машиной перебрался в деревушку Хопферау, в амбар площадью 60 кв. метров.
Тем временем из Америки пришли известия о возможностях применения автоматических вычислителей. В один прекрасный день 1949 года Цузе представился профессор Штифель из цюрихского Технического университета, осмотрел Z4 и взял компьютер в аренду на 5 лет. Машина оказалась настолько надежной, что швейцарцы гоняли ее ночами безо всякого присмотра. В то время это был единственный работавший в Европе компьютер, все остальные модели (также существовавшие в единичных экземплярах) принадлежали США.
В 1949 году Цузе с двумя пайщиками основал свою фирму, где продолжал разработки компьютеров серии Z. В 1956 году Цузе, совместно с математиком Теодором Фроммом, сконструировал свой первый электронный компьютер, а машина Z23 была уже полностью полупроводниковой, c 2.700 транзисторами и 7.700 диодами.
В 1967 году фирма Цузе была поглощена на 70% фирмой Сименс; полное поглощение произошло через 2 года.
