Вычислительное пространство Конрада Цузе

Автор: Иван Васильев

Своя компания

Создав "Zuse KG", Цузе и здесь был пионером, ведь его компания была первой в Германии, ставшей заниматься производством компьютеров. Вначале персонал "Zuse KG" состоял из пяти человек, а размещалась компания в бывшей почтовой станции небольшой деревушки Неукирхен с населением примерно 800 жителей. Первым заказом для "Zuse KG" стала доработка компьютера Z4, который находился примерно в пятистах километрах, в альпийском селении Хопферау. Z4 являлся заказом Высшей технической школы в Цюрихе (ETHZ), и это была большая удача для Конрада Цузе, потому что иначе у гениального немца вряд ли бы в обозримом будущем нашлась приличная сумма для бизнес-старта. За восстановленный компьютер Z4 представители ETHZ заплатили 40 тысяч швейцарских франков — этой суммы хватило, чтобы компания "Zuse KG" начала свое существование. Однако подлинные трудности ждали Цузе и его соратников впереди. Экономика ФРГ была основательно разрушена, в чем немалая "заслуга" принадлежала союзной авиации. Достаточно сказать, что послевоенный уровень развития немецуой экономики достигал менее 20% по сравнению с аналогичным уровнем 1939 г. В этих тяжелейших условиях компании (не только германские, но и европейские, которые тоже немало пострадали от военных действий) не могли позволить себе покупку дорогостоящих по тем временам компьютеров. Не случайно Z4 был куплен швейцарской стороной, которая во время Второй мировой войны была нейтральной. Вплоть до 1955 г. единственным исключением стал заказ компьютера немецкой компанией "Leitz" из Ветцлара. Так появился Z5 — большой релейный компьютер, проданный за 300 тысяч дойчмарок. Несомненно, продажа второго компьютера в сложных экономических условиях не только поддержала на плаву "Zuse KG", но также дала стимул Цузе и служащим его компании к дальнейшей упорной работе. Z5 представлял собой модернизированный вариант Z4, в котором использовался новый на тот момент тип реле. Наверное, никого не удивит тот факт, что именно Z5 стал первым коммерческим компьютером в Европе. Стоит также отметить, что и само правительство ФРГ не имело возможности и средств для развития компьютерной индустрии. Исключением стал компьютер G1, который был собран в Геттингене для исследовательских нужд. Лишь в 1955 г. DFG (Deutsche Forschungsgemeinschaft — "немецкий центральный орган содействия исследованиям") выделил деньги на установку компьютеров в университетах. Таким образом, только после 1955 г. для "Zuse KG" началась полноценная работа по сборке и реализации компьютеров серии Z. Появились Z11, Z22, Z23, Z25, Z31... Приблизительно за 20 лет своего существования "Zuse KG" реализовала 251 собранный компьютер на общую сумму 100 миллионов дойчмарок. Создавались не только компьютеры, но и периферия для них. Так появился "Графомат" (Graphomat Z64) — плоттер, контролируемый с помощью перфоленты, перфокарты либо напрямую с компьютеров Z25 или Z43. Использовался Graphomat Z64 для нужд геодезии, кораблестроения, текстильной индустрии, метеорологии и при проектировании дорог. Плоттер рисовал точки, кривые и пояснительные символы. Исполнен Graphomat Z64 был на транзисторах и работал с максимальной скоростью 22,5 мм в секунду с точностью +/- 0.05 мм. Всего было продано 110 "Графоматов" на внутреннем рынке и 18 — на внешнем. Однако после 1961 г. у фирмы Конрада Цузе начались достаточно серьезные проблемы финансового плана. Связано это было со многими причинами, которые, слившись воедино, привели к поглощению "Zuse KG" компанией "Siemens AG" в 1967 г. Логотип "Zuse KG" прекратил официальное существование два года спустя. Если более подробно останавливаться на проблемах, подстерегших фирму Цузе, то здесь стоит сказать, что фактический крах достаточно успешного предприятия был обусловлен не только растущим влиянием других компьютерных компаний (IBM, в частности). Сказался и плохой менеджмент, и слабое желание заказчиков платить отдельно приличную сумму за программное обеспечение (разработка которого обходилась "Zuse KG" очень и очень недешево), и запутанная ситуация с патентами (она разрешилась лишь в 1967 г.).

Язык программирования Plankalkül

В общем-то, исчезновение "Zuse KG" не означало фиаско самого Конрада Цузе, хотя он тяжело переживал потерю компании, куда вложил столько сил и души. Однако впереди у именитого инженера было еще много приятных и увлекательных моментов. Как, например, полная публикация языка программирования Plankalkül. Работу по созданию программной части к своим компьютерам Конрад Цузе начал еще в 1942 г. Он задумался над решением задачи по написанию более мощного и гибкого средства программирования, нежели ввода задач на перфокарте. Таким образом, Цузе "разделил" компьютер на две части, то, что сейчас называется hardware и software. И появился алгоритмический (символический, как тогда было принято называть) язык Plankalkül. Цузе соединил в его названии слова "Kalkül" ("вычисление") и "plan" ("план"), поскольку рассматривал компьютерную программу как план. В 1946 г. финальная версия Plankalkül была завершена, но в дальнейшем Цузе пришлось почти все время уделять своей новой компании. Лишь в 1972 г. было опубликовано наиболее полное описание Plankalkül. Безусловно, Plankalkül можно считать первым высокоуровневым языком программирования в истории. Однако развития и признания Plankalkul не получил, уступив место таким языкам, как Fortran (появился в 1957 г.), COBOL (1959 г.), ALGOL 60 (1960 г.), LISP 2 (1966 г.) и ALGOL 68 (1968 г.). Характерными чертами Plankalkül являлись:

• свободная переносимость (т.е. независимость от архитектуры и набора команд конкретной ЭВМ)
• операторы условия (кроме ELSE)
• циклы (повторение операторов)
• подпрограммы
• отсутствие рекурсии
• работа с массивами и подмассивами
• сложный синтаксис

Если взять самый простой пример с операторами, то можно привести ставшее уже хрестоматийным выражение V1 = V2 => R1. Здесь сравниваются переменные (V1 и V2). Если они идентичны, то значение "true" записывается в R1. В противном случае итоговое значение будет "false". Кстати, оператор присваивания (=>) хотели на Цюрихской конференции по Алголу ("ALGOL 60 GAMM-committee") сделать стандартом для данного языка. Однако предложение европейской группы было заблокировано, как несложно догадаться, американской группой, которая, блюдя узкие интересы своего рынка, не хотела, чтобы американские компьютеры имели проблемы с неизвестным оператором. Так в Алголе появился иной оператор присваивания — :=. Используя Plankalkül, были написаны разные алгоритмы, включая алгоритмы для игры в шахматы (любопытно, что Цузе полагал, что где-то в конце ХХ в. компьютер, благодаря специальной программе, будет в силах обыгрывать любого самого сильного шахматиста на Земле, — так оно, в общем, и вышло). А вот компилятор для языка был создан лишь в 2000 г. (силами Свободного Берлинского университета), т.е. спустя пять лет после смерти создателя Plankalkül. В общем, в какой-то мере желание Цузе сбылось, его Plankalkül "спустя время вернулся к жизни словно спящая красавица" (именно такое пожелание высказал Цузе в 1957 г. на одной из читанных им лекций).

Компьютер, книги и картины

Вплоть до своей смерти 18 декабря 1995 г. (г. Хюнфелд) этот великий немец не терял времени понапрасну: занимался реконструкцией (с 1986 по 1989 гг.) своего самого первого компьютера Z1, уничтоженного в ходе Второй мировой войны, писал книги, а также рисовал картины, что у него получалось очень и очень недурно. В 1969 г. Конрад Цузе выпустил книгу "Rechnender Raum" ("Вычислительное пространство"); переведенная на английский язык, она вышла год спустя под названием "Calculating Space". В этой книге Цузе излагал мысли о том, что физические процессы — это суть вычисления, а наша Вселенная есть ничто иное, как "cellular automation" (CA), т.е. "клеточный автомат". Понятие CA ввел Джон фон Нейман. Под СА понимается некая математическая модель в виде однородной сетки из клеток, работающих параллельно. Все изменения клеток происходят синхронно в дискретные моменты времени, но лишь после вычисления нового состояния каждой клетки. Для конца 70-х такой взгляд на Вселенную был новаторским, зато сейчас идея вычисляющей себя саму Вселенной никого не пугает, находя логичное место в теориях ученых, работающих в области квантовой механики. Чтобы убедиться в этом, достаточно почитать работы Сета Ллойда, который прямо заявляет, что "даже если Вселенная не является обычным компьютером, то она, все же, может вычислять". К сожалению, сегодня книга Цузе малознакома (если не сказать — незнакома совсем) даже самым дотошным исследователям и специалистам. В 1970 г. было опубликовано первое издание автобиографии Конрада Цузе. Спустя 23 года ее перевели на английский язык. Что касается рисования, то при жизни у Конрада Цузе прошло немалое количество выставок его картин. Некоторые полотна Цузе продал. Кстати, в 1964-1970 гг. он использовал псевдоним Kuno See, как художник, чтобы избежать малейшей ассоциации с теряющей самостоятельность компанией "Zuse KG". При жизни Конрад Цузе получил много почестей и наград. Он был почетным доктором и профессором многих университетов Европы. В честь Конрада Цузе названы десятки улиц и площадей в разных городах Германии, две школы (в городе Хюнфелд, в частности, почетным жителем которого Цузе являлся). В сентябре 1999 г. имя Конрада Цузе было торжественно внесено в Центр Компьютерной Истории (Калифорния, США). Конрад Цузе прожил полную открытий и свершений жизнь. Он был далек от суетной обыденности, самостоятельно и в короткие сроки преодолевая такие серьезные проблемы, решение которых потребовало бы от иных не одной человеческой жизни. Конрад Цузе является истинным примером служения своему любимому делу. * О жизни и работе Конрада Цузе в 1936-1949 гг. читайте статью "Четыре компьютера Конрада Цузе":