克蘭德·楚澤 ——數(shù)字計算機之父

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)了德國研制的先進計算機。

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)的法國士兵帶領下，打開了糧倉地窖大門。地窖里面確實存放著一臺機器。情報官湊上前仔細打量，這機器怎么看也不像是德國的“先進計算機”，充其量是某個印刷廠遺棄的排字機。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備放在交通極為不便的山區(qū)。”

過了很長時間之后，西方計算機界終于認識到，這臺貌不驚人的機器，的確是當時最先進的計算機，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。這臺機器的名稱是Z－4，它的發(fā)明人叫克蘭德·楚澤（Konrad Zuse，1910-1995），一位靠自費起家的土木建筑工程師。

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)相當保守，為了獲得更好的發(fā)展，他進入一所比較開放的學校，直到高中畢業(yè)。1927年，楚澤考進柏林工業(yè)大學，學的是土木工程建筑專業(yè)。他從小愛好繪畫，具有非常好的美術功底，因此很快就學會了如何設計房屋結構和外觀。多才多藝的楚澤興趣廣泛，修理機器的活也很拿手，時常動手制作出一些稀奇古怪的玩藝，讓班上的同學大吃一驚。

求學期間，楚澤需要完成許多力學計算的功課，諸如橋梁、材料強度設計等等，必須自己動手根據(jù)公式算出結果，往往一整天都算不完一道強度核算題目。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)，這種單調的工作，應該可以交給機器做。

1935年，楚澤獲得了土木工程學士學位，在柏林一家飛機制造廠找到了工作，主要任務恰好是他最撓頭的飛機強度分析，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的愿望愈來愈強烈，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，無從得知美國科學家研制計算機的消息，甚至沒有聽說巴貝奇和霍列瑞斯的名字。在這一點上，他遠沒有美國發(fā)明家幸運，無法得到大學或政府機構的任何資助，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，楚澤憑著頑強的毅力獨自奮斗。他認為，計算機最重要的部分不一定是計算本身，而是過程和計算結果的傳送和儲存。因此，他把研究的重點放在存儲器上，設計了一種可以存儲64位數(shù)的機械裝置——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——然后與機械運算機構連接起來。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計算機實際上是一臺實驗模型，雖然可以完成3×3矩陣運算過程，但始終未能投入實際使用。

Z－1計算機最大的貢獻是楚澤第一次采用了二進制數(shù)，在薄鋼板組裝的存儲器中，楚澤用一個在細孔中移動的針，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，計算結果用小電燈泡顯示。

由于純機械式Z－1計算機性能不理想，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Z－2， 這臺機器已經(jīng)可以正常工作。這時，他的工作引起德國飛機實驗研究所的關注，使他得到了一筆資助。 1941年，第三臺電磁式計算機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能達到每秒3～4次加法的運算速度，或者在3～5秒內完成一次乘法運算。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程序。

Z－3計算機正常工作了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更先進的電磁式Z－4計算機，存儲器單元也從64位擴展到1024位，繼電器幾乎占滿了一個房間。為了使機器的效率更高，楚澤甚至設計了一種編程語言Plankalkuel ，這一成果使楚澤也躋身于計算機語言先驅者行列。

因害怕再次被炸，楚澤把Z－4搬來搬去，四處轉移，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，楚澤輾轉流落到瑞士一個荒涼的村莊，一度轉向研究計算機軟件理論，最早提出了“程序設計”的概念。1949年，楚澤把他的Z－4計算機安裝在瑞士蘇黎士技術學院，并且一直穩(wěn)定地運行到1958年。這時，美、英計算機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，只是它已經(jīng)無法正常運作。

隨后，楚澤創(chuàng)辦了“楚澤計算機公司”，1958年研制出電子管通用計算機Z－22R，距離第一臺電子管通用計算機ENIAC誕生已經(jīng)過去了12年之久。電腦史學家認為，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型計算機系列升級為電子計算機，世界計算機的歷史將會改寫。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。當他在戰(zhàn)后聽說美國賓夕法尼亞大學早已研制出電子管計算機的消息，不禁感嘆地說：“我所能做的，僅僅是搖搖頭而已。”

早在1938年就發(fā)明了計算機的楚澤，幾乎被人遺忘了幾十年。他在1941年為Z－3計算機提出的專利申請，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，他才被確認為計算機發(fā)明人之一，得到了8個榮譽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。

20世紀60年代初，楚澤計算機公司已發(fā)展為數(shù)千員工的企業(yè)，銷售了近300臺各類計算機。1966年，他的公司被著名的西門子公司收購，楚澤擔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)承認他是“數(shù)字計算機之父”