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. О нем, его работе и о том, как одну из его разработок перепутали с «оружием возмездия», рассказывает «Лента.ру».

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.

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.

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.

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.

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.