Konrad Zuse – genialny malarz, który w III Rzeszy zbudował pierwszy komputer

Historię piszą zwycięzcy. Nic zatem dziwnego, że powszechnie znane są pierwsze komputery, takie jak ENIAC czy Colossus. W ich cieniu kryją się nieco mniej znani, ale nie mniej istotni pionierzy informatyki, jak niemiecki inżynier Konrad Zuse i seria zbudowanych przez niego, pionierskich komputerów, z modelem Z4 na czele.

Co łączy neutralność Szwajcarii z pierwszym komputerem? Zestawienie może wydawać się nieco karkołomne, ale związek da się znaleźć bez przesadnego naciągania tej historii. Wszystko za sprawą faktu że neutralność małego, górskiego kraju to coś więcej, niż zwykła deklaracja polityczna. Szwajcara ma siły i środki, by swojej neutralności skutecznie bronić, i podobnie było 70 lat temu.

To właśnie wówczas ruszył w Szwajcarii ambitny program budowy własnego, odrzutowego myśliwca. Choć ostatecznie maszyna o nazwie P-16 nie doczekała się produkcji seryjnej, to zapisała się w historii jako konstrukcja innowacyjna, a zarazem daleki protoplasta współczesnych, biznesowych samolotów Learjet.

Samolot P-16 wyróżniało coś jeszcze – choć prace nad nim rozpoczęto niedługo po II wojnie światowej, to w procesie projektowania maszyny wykorzystano komputer. Po latach okazało się to niezwykle szczęśliwym zbiegiem okoliczności, bo w dokumentacji P-16, zgromadzonej przez jednego z konstruktorów maszyny, znalazło się coś nietypowego, a zarazem bardzo ważnego: instrukcja obsługi komputera Z4 - pionierskiej konstrukcji, zaprojektowanej przez Konrada Zusego.

To właśnie tej maszynie przypisywane jest miano pierwszego, komercyjnego komputera, a jej poprzednikom – o nazwach od Z1 do Z3 – bywa przyznawany tytuł pierwszego (w przypadku Z3 programowalnego) komputera w ogóle. Kwestia pierwszeństwa jest jednak mocno kontrowersyjna – wiele zależy od przyjętych założeń i definicji, więc sprawę prymatu pozostawmy w tym miejscu nierozstrzygniętą, zaliczając po prostu komputery Zusego do jednych z pierwszych urządzeń tego typu.

Sam Zuse był postacią nietuzinkową. Urodzony w 1910 roku, rozdarty pomiędzy zamiłowaniem do sztuki i malarstwa, a chęcią zdobycia konkretnego zawodu, zdecydował się na inżynierię wodno-lądową. Z dyplomem w kieszeni rozpoczął jednak pracę w firmie o zdecydowanie odmiennym profilu – koncernie lotniczym Henschel.

Praca wymagała od Zusego prowadzenia znacznej ilości różnych obliczeń, których – jak wspomina jego syn, Horst – szczerze nie znosił. Postanowił ułatwić sobie życie, projektując od podstaw założenia i architekturę sprzętu, który wykona za niego wszelkie potrzebne rachunki.

Efektem tych prac było urządzenie V1, które z czasem – aby uniknąć skojarzeń ze skrzydlatymi pociskami o tej nazwie – przemianowano na Z1. Mechaniczny komputer składał się z dziesiątek tysięcy części, został wyposażony w opatentowaną przez Zusego pamięć mechaniczną, a wprowadzanie programu odbywało się za pomocą taśmy perforowanej. Dane wejściowe i wyjściowe obsługiwane były w systemie dziesiętnym, który Z1 samodzielnie zmieniał na kod binarny.

Choć Z1 działał, Zuse nie był zadowolony z jego niezawodności. Postanowił ulepszyć tę kwestię, budując kolejną wersję – komputer Z2, wykorzystujący 800 starych przekaźników telefonicznych. Kierunek zmian okazał się bardzo obiecujący, czego efektem była trzecia maszyna Zusego – komputer Z3, zbudowany w latach 1939-1941.

Był to pierwszy działający niezawodnie, swobodnie programowalny komputer z binarnym układem logicznym, działający na liczbach zmiennoprzecinkowych. Urządzenie miało około pięciu metrów długości, dwa wysokości i zaledwie 80 cm grubości, przez co przypominało gabarytami solidną meblościankę.

Od nowoczesnego komputera, korzystającego z ustalonej w 1946 roku architektury Johna von Neumanna odróżniał go jedynie brak możliwości przechowywania programu wraz z danymi w swojej pamięci (64 słowa po 22 bity). Jego twórca był przy tym przekonany, że opracowana przez niego maszyna potrafi nie tylko wykonywać dowolne obliczenia, ale byłaby w stanie rozegrać partię szachów. Problem polegał na tym, że Zuse nie był w stanie tego udowodnić (choć miał rację, co wykazano w latach 80.).

Dla swoich komputerów Zuse opracował własny język programowania, Plankalkül, a zbudowane przez niego urządzenia – choć sam twórca uznawał je za prototypy – znalazły zastosowanie w przemyśle. Zakłady Henschel wykorzystywały je do obliczeń, związanych z projektowaniem samolotów. Jednocześnie konstruktor pracował nad docelowym sprzętem, czyli przeznaczonym do produkcji seryjnej komputerem Z4. W jego przypadku ponownie zastosowano pamięć mechaniczną, złożoną z metalowych pasków.

Finalizację budowy nowego sprzętu uniemożliwił burzliwy koniec wojny – berlińskie biuro Zusego zostało zbombardowano (zniszczono wówczas także prototyp Z3), a on sam z rodziną i zdekompletowanym komputerem Z4 ewakuował się na południe. Jak wspomina jego syn, było to możliwe dzięki pomyłce – sprzęt o roboczej nazwie V4 został bowiem uznany przez wojskowych za elementy nowej broni, dzięki czemu Zuse dostał do dyspozycji wojskową ciężarówkę.

Koniec wojny oznaczał dla Zusego chwilową przerwę w pracy nad Z4. W zniszczonych Niemczech były inne priorytety, a pionier informatyki utrzymywał siebie i rodzinę dzięki powrotowi do młodzieńczej pasji – tworzył i sprzedawał drzeworyty. W wolnych chwilach nie przestawał majsterkować przy swoim komputerze, uzupełniając go o elementy wycięte z amerykańskich konserw. W 1948 maszyna została prowizorycznie naprawiona i doprowadzona do stanu względnej używalności.

Na tym etapie z komputerem Zusego zetknęli się pracownicy ETH-Zürich (Politechniki Federalnej w Zurichu). Po udowodnieniu, że sprzęt nie tylko działa, ale podaje poprawne wyniki obliczeń, Z4 trafił do Zurichu, gdzie został dokończony i rozpoczął pracę na rzecz uczelni, tworząc ze Szwajcarii – chwilowo – globalną potęgę pod względem dostępnej mocy obliczeniowej. Wykorzystywano go także w pracach nad szwajcarskim myśliwcem, co – z perspektywy lat – okazało się wyjątkowo szczęśliwym zrządzeniem losu, pozwalającym zachować dokumentację urządzenia.

Sam Zuse nie spoczął na laurach – udoskonalała swój sprzęt, tworząc m.in. narzędzia pozwalające na łatwe programowanie Z4, z w późniejszych latach założył firmę, w której powstał najprawdopodobniej pierwszy w Europie, komercyjny komputer Z5. Dużym sukcesem był także produkowany seryjnie w latach 50. komputer Z11, przeznaczony do obliczeń, związanych z podziałem gruntów.

Z czasem Konrad Zuse przekonał się do elektroniki, a jego firma zaczęła produkować komputery wykorzystujące lampy próżniowe. Niestety, stosunkowo mała firma Zusego – choć produkowała dobry sprzęt – borykała się z trudnościami, związanymi z prawami patentowymi, sytuacją finansową klientów, a także rosnącą presją ze strony konkurencji, jak choćby amerykańskiego IBM-u. W latach 60. została przejęta przez Siemensa.

Sam Konrad Zuse podjął wiele wysiłku, aby – będąc już w zaawansowanym wieku – odbudować Z1, udowodnić jego działanie i potwierdzić swój prymat w budowie komputerów.

Zajął się także swoją młodzieńczą pasją – malarstwem olejnym. Do końca życia nie porzucił jednak technologicznych zainteresowań. Jeszcze podczas prac nad komputerami zaprojektował grafomat Z64 – sterowane komputerowo urządzenie do bardzo precyzyjnych rysunków, a pod koniec życia zdobył patent na wieżę Helix – modułową instalację do produkcji prądu z wykorzystaniem energii wiatru.

Konrad Zuse zmarł w 1995 r.