Проект издательского дома «МедиаПро»
Получать дайджест новостей

Статьи

Назад к списку статей
Изобретения

Машина для фюрера. Его имя забыто. Но он создал первый в мире компьютер

Имя Конрада Цузе знакомо немногим. Пик деятельности этого немецкого инженера, создателя первого универсального программируемого компьютера, пришелся на годы нацистского режима в Германии. Рассказываем о нем, его работе и о том, как одну из его разработок перепутали с «оружием возмездия».

Побег из Берлина

Война заканчивалась, шел 1944 год. Берлин регулярно бомбили. Конрад Цузе и его друг прогуливались по улице, по обеим сторонам которой дымились свежие развалины, оставшиеся после ночного налета союзников. «Мы дошли до той точки, когда сможем контролировать и раскрывать всесильную энергию ядра атома, — сказал он пораженному Цузе. — Скоро мы сможем создавать очень большие бомбы. Есть риск, что эксперимент пойдет не так, как предполагалось, и мы взорвем всю Землю».

Так Цузе узнал о существовании атомной бомбы. Конечно, последнее утверждение звучало странно, и он не знал, откуда его друг получил такую информацию, но вскоре слухи поползли по всей стране. Их распространению способствовало и объявление Германии о создании «оружия возмездия».

Конрад Цузе был инженером и, как человек с логическим складом ума, воспринимал подобные заявления со здоровой долей скепсиса. Но учитывая, что под «вундерваффе» понимались ракеты, способные доставить боезаряд определенного веса за несколько сотен километров, он предполагал, что в руках рейха находится ядерное оружие. Это было не так. Атомной бомбы у Германии не было, а для создания баллистической ракеты, переносящей тонны обычной взрывчатки на такие расстояния, у властей не было ни средств, ни возможностей. Впрочем, тогда это никого не волновало, вся верхушка нацистской партии впала в безумие и надеялась только на чудо.

На чудо надеялся и инженер Цузе, и оно произошло, когда в двери его офиса постучался физик доктор Функ. В то время Цузе с коллегами работал над созданием устройства под названием V4 и обдумывал, каким образом выбраться из Берлина. Доктор Функ устроился в контору Цузе, но никогда не работал в ней как физик. Однако он стал незаменимым переговорщиком, спасшим Цузе, его коллектив и его творение.

Связи Функа и название устройства сыграли в этом деле основную роль. Дело в том, что «оружие возмездия» (Vergeltungswaffen) имело кодовые названия V1, V2 и V3 («Фау»). Название аппарата Цузе — V4 — означало Versuchmodell (то есть «экспериментальная модель»), но когда Функ произносил волшебные слова «Фау-4», государственным чиновникам даже не приходило в голову, что речь идет вовсе не о разработке очередной модели «оружия возмездия». Фраза «"Фау-4" нужно в целости и сохранности эвакуировать из Берлина» стала их пропуском из столицы, им удалось даже найти для V4 грузовик, хотя их не хватало даже для перевозки авиационных запчастей.

Фото: Wikipedia

Через несколько дней аппарат успешно прибыл в Гёттинген, где работы над V4 были завершены, а оттуда направился в баварскую деревушку Оберхох. По логичному стечению обстоятельств, там же оказался Вернер фон Браун и его команда, разработчик тех самых ракет «Фау», с которыми чиновники перепутали V4, он же — будущий отец американской космической программы. Цузе и фон Браун общались в течение нескольких дней, благодаря чему инженер понял, что ракетчик даже не имеет представления о том, какую роль потомки V4 смогут сыграть в освоении космоса. Через некоторое время их пути разошлись: в апреле 1945 года Цузе со своими ассистентами и устройством уехал в другую баварскую деревню — Хинтерштайн.

Инженеров приняли в Хинтерштайне холодно. За несколько дней до их прибытия в деревню ворвался отряд эсэсовцев и выгнал жителей одного дома, устроив там свою штаб-квартиру. Разумеется, от людей, прибывших на грузовике вермахта, ничего хорошего тоже не ждали. Цузе так вспоминал это время:

«Мы прибыли в Хинтерштайн в составе пестрой компании вояк. Я до сих пор помню эсэсовца, который считал, что он обязан постоянно, до самого конца произносить пафосные фразы: «Капитулировать? Пока фюрер жив — не обсуждается!» Через несколько дней фюрер совершил самоубийство, и мы вновь встретились на регистрационном пункте. Теперь это был скромный маленький человек в гражданском, регистрирующийся как "иностранный рабочий"».

До конца войны оставались считаные дни. Вскоре здесь появились французские оккупационные войска.

Первые в мире

Машина, за которую Конрад Цузе так беспокоился, позже получила название Z4. Это был один из первых в мире программируемых компьютеров, а его предшественник Z3 — вообще первый.

Все началось в 1937 году, когда Цузе заканчивал работу над прототипом двоичного калькулятора, способного считывать инструкции с перфоленты, — он получил название Z1. В отличие от современных компьютеров, устройство было полностью механическим — не электронным и даже не электрическим.

Закончив технический колледж, Цузе получил работу специалиста по расчету напряжений в берлинском авиаконструкторском бюро, где его работа заключалась в решении линейных уравнений. С помощью них вычислялась максимальная нагрузка, которую способны испытывать материалы, а также их эластичность. Даже с помощью механических калькуляторов решать в день больше шести линейных уравнений с шестью неизвестными для человека-специалиста было не под силу. А если речь шла о 25 переменных, такие расчеты могли занять целый год.

Фото: rtd-net.de

Как и многие другие, Цузе хотел механизировать изнурительный процесс решения математических уравнений. Этим он и занялся в мастерской, которую устроил в доме родителей. Первая версия устройства Цузе позволяла вводить в него двоичный код за счет металлических пластин с выпуклостями и дырками. Сначала его вводили при помощи перфорированной бумаги, потом Цузе перешел на 35-миллиметровую кинопленку, которая оказалась долговечнее и дешевле.

Законченный в 1938 году Z1 действительно мог справляться с некоторыми рутинными вычислительными задачами, но, к сожалению, часто давал сбой. Все его детали были выточены вручную, и механизм заедало. Цузе был лишен возможности сотрудничать с большой командой талантливых специалистов, как это было в американских компаниях IBM или Bell Labs.

Впрочем, Z1 доказал одну важную вещь: теоретическая логическая концепция, которую разработал Цузе, действует на практике. Его товарищ по колледжу Гельмут Шрейер, помогавший создавать машину, настаивал на том, чтобы в следующей ее версии были задействованы вакуумные радиолампы вместо механических переключателей. Реализуй они эту концепцию сразу, у них на руках оказался бы первый в мире работающий современный компьютер — интерпретирующий двоичный код, электронный и программируемый. Но Цузе и эксперты, с которыми он консультировался, пришли к заключению, что на это просто нет средств: на создание такой машины потребовалось бы две тысячи радиоламп.

Поэтому в Z2 были задействованы подержанные электромагнитные релейные переключатели, купленные в телефонной компании. Они были существенно дешевле, но, конечно, значительно медленнее ламп. В результате у Цузе получился компьютер, арифметический блок которого состоял из электромагнитных реле, но блок памяти был по-прежнему механическим — в нем использовались металлические шпеньки, позволявшие считывать программу с перфоленты.

В 1939 году Цузе начал работу над третьей моделью, которая использовала электромагнитные реле как в арифметическом блоке, так и в блоках памяти и управления. Через два года, в 1941 году, он был готов к работе, таким образом став первым в мире цифровым многофункциональным программируемым компьютером — несмотря на то, что не был способен обрабатывать команды ветвления и переходов в программе. Единственным его отличием от более поздних моделей ЭВМ было использование электромагнитных реле, а не ламп.

Война

В 1939 году Шрейер и Цузе попытались заинтересовать своей разработкой власти, однако у них ничего не получилось. Шрейер говорил о возможности создания лампового устройства, пригодного в том числе для расчетов, связанных с противовоздушной защитой. На вопрос, сколько времени уйдет на разработку такой машины, он осторожно ответил: «Около двух лет». Чиновников это рассмешило: «Какие еще два года? К тому времени мы уже войну выиграем!»

Война не закончилась ни через год, ни через два. После вторжения в СССР войска вермахта забуксовали на Восточном фронте, и вскоре в ходе боевых действий наступил перелом. В 1943 году, со вступлением в войну американцев, Берлин стали регулярно бомбить. Снаряды падали как на крупные предприятия, так и на жилые кварталы. Цузе вспоминал:

«В то время об авианалетах предупреждали по радио. Зачастую это происходило в тот момент, когда я стоял перед машиной, пытаясь заставить ее работать. И я не всегда уходил в подвал вовремя. Я до сих пор помню, как испытывал одну сложную новую программу на Z3, которая наконец заработала именно во время бомбежки».

Увы — и этого стоило ожидать — однажды бомба попала в здание, где Цузе и его товарищи устроили мастерскую. Z1, Z2 и Z3 были безвозвратно уничтожены.

Фото: Wikipedia

Чуть раньше, в 1942 году, команда Цузе начала создавать тот самый «прототип-4» — будущий Z4. Он был прямым продолжением Z3 и использовал по большей части ту же технологию, что и предыдущие модели, однако у него было несколько важных отличий. Например, память его состояла из 32-битных, а не 22-битных машинных слов с плавающей запятой. Специальный программный блок сильно облегчал процесс программирования и внесения правок в программу. Множество математических операций, таких как квадратный корень или тригонометрические функции, были реализованы на уровне системы команд.

Z4 не только сохранился, но и был востребован после войны. В 1950 году его привезли в Высшую техническую школу Цюриха для обработки сложных вычислений. В 1950-1951 годах он был единственным работающим цифровым компьютером в Европе — его конкурент Ferranity Mark 1 опоздал на полгода.

Помимо этого Цузе стал автором первого высокоуровневого языка программирования Plankalkül, который он разработал в годы создания Z4. Если не вдаваться в технические подробности, основным его достижением было то, что программист мог пользоваться высокоуровневым набором инструкций, не вдаваясь в то, каким образом работает «железо» машины, и это позволяло сосредоточиться на решении поставленной логической задачи.

Компания Цузе Zuse KG после войны выпустила множество компьютеров. Через некоторое время она стала производить транзисторные и ламповые ЭВМ, а в 1961 году создала плоттер Graphomat, позволявший делать чертежи, — незаменимую вещь для архитекторов и геологов. Он работал в связке с компьютерами серии Z.

Вселенная счисления

6 января 1945 года Конрад Цузе женился на Гизеле Брандес. Через несколько месяцев у них родился первенец, а в последующие годы — еще четверо детей. Но Цузе не был примерным семьянином, он был буквально одержим своим делом. Создатель первого универсального программируемого компьютера в мире получил на родине множество наград и почетных степеней. Он умер 18 декабря 1995 года в немецком Хюнфельде в возрасте 85 лет.

Его ранние разработки, погибшие во время бомбежек, были реконструированы. Модель Z1 Цузе восстановил сам, теперь она находится в Немецком технологическом музее в Берлине. Инженеры, работавшие с ним, воссоздали Z3 и отдали ее в Немецкий музей Мюнхена.

Часто можно встретить утверждение о том, что компьютер стал продуктом Второй мировой войны. В случае с Конрадом Цузе это не так. Z1 был создан до войны, а работа над Z3 затянулась потому, что Цузе в 1939-1940 годах призвали в армию, и он провел несколько месяцев на Восточном фронте. Деньги на его создание (как и на создание Z4) власти все-таки выделили — инженеру удалось убедить их в том, что машина будет незаменима для вычислений технических характеристик самолетов, но сделали это неохотно. По счастливой случайности то, что название четвертого экспериментального прототипа четвертой модели было схоже с кодовыми названиями ракет Вернера фон Брауна, Цузе удалось эвакуироваться из Берлина, сохранить и закончить разработку устройства.

Фото: Fabrizio Bensch / Reuters

В последние годы появляется множество работ, посвященных тому, не является ли наша Вселенная лишь комплексной имитацией, немыслимой программой. Цузе задумывался об этом гораздо раньше, еще в годы войны. «Внезапно мне пришла в голову мысль, что Вселенная могла быть зачата гигантской ЭВМ, работающей как релейный калькулятор, — а релейные калькуляторы содержат релейные цепи, — писал он в своих мемуарах. — Когда реле срабатывает, импульс проходит по цепи. Я подумал, что, вероятно, именно так движется квант света». Эта мысль накрепко укоренилась в его сознании, и через 30 лет он сформулировал теорию, получившую название «вселенная счисления».

Упоминания Цузе в современной прессе довольно редки, о нем нечасто снимают документальные фильмы за пределами Германии, а если это и происходит, его работу зачастую несправедливо называют «первым нацистским компьютером». Это утверждение не выдерживает никакой критики: первые ЭВМ Цузе были созданы практически на голом энтузиазме, да и потом нацистские функционеры не понимали ценности его работы.

Конрад Цузе никогда не был героем Сопротивления, но и не пытался стать госчиновником в нацистской Германии. Личная трагедия ученого заключается в том, что ранние его разработки были существенно более продвинутыми, чем у других пионеров, создававших ЭВМ в то время. Увы, о них за пределами страны, движущейся по пути самоуничтожения, практически никто не знал, а мировую известность его машины получили лишь через несколько лет после войны.

Автор: Михаил Карпов

Источник: lenta.ru

Подписаться на рассылку