03.12 德国工业4.0之父——康拉德.楚泽 (Konrad Zuse)

当提起德国科学家

人们总会率先想起爱因斯坦

但有谁会知道,还有一位德国人

为比尔•盖茨奠定了计算机大厦之基石

被德国授予联邦十字勋章

在“最伟大的德国人”评选中位列第15位

他就是

康拉德•楚泽(Konrad Zuse)

德国工业4.0之父——康拉德.楚泽 (Konrad Zuse)

康拉德•楚泽(Konrad Zuse)


一、计算机与德国工业4.0之父

德国掀起了第四代工业革命——工业4.0。

工业自动化是德国启动工业4.0的重要前提之一。

目前在德国和国际制造业中,

广泛采用的“嵌入式系统”,

正是将机械或电气部件完全嵌入到受控器件内部,

是一种特定应用设计的专用计算机系统。

德国工业4.0之父——康拉德.楚泽 (Konrad Zuse)

当被问及是谁发明了计算机?

一般人会说,是美国人摩彻利和埃卡特基

他们在1946年发明了,

名为“埃尼亚克(ENIAC)”的计算机

其实,这是误解

早于他们5年前,在1941年,

楚泽(Zuse)就在他的小公寓里完成了Z3制造,

这是世界上第一台程序控制的、

可用二进制浮点计算,

并自由编程的计算机。

即使在今天,

所有电脑基本都是基于Zuse的设计原则。

德国工业4.0之父——康拉德.楚泽 (Konrad Zuse)


二、童年:一个具有法国胡格诺精神的普鲁士人后裔

1910年6月22日,

康拉德•楚泽出生于柏林一幢普通的公寓楼里。

父亲Emil Zuse是普鲁士人,

一名普通的公职人员。

在他父亲40年的公职生涯中,

没有请过一天病假。

母亲Maria Zuse是父亲的外甥女,

出生于普通的工匠人家,

在柏林为人家缝缝补补为生。

母亲勤劳、坚韧与豁达的性格,

深深影响了年幼的楚泽。

德国工业4.0之父——康拉德.楚泽 (Konrad Zuse)

康拉德•楚泽的母亲与父亲,Maria & Emil Zuse

在楚泽自传《计算机——我的人生》中,他对自己这一生对发明和创造的执着与热情是这样描述的:“从我的姓Zuse可以推断,我的祖先应该是法国的胡格诺教徒,从法国迁移到德国。虽然这没有确凿的证据,但是在我一生中,我都能明显感受到存在于我内心的‘胡格诺’精神。胡格诺教徒不是革命者,但他们勇敢地捍卫自己的信仰,绝不向任何势力妥协。”


三、学生时代:在科学与政治之间挣扎

楚泽的中学时代,

在霍耶斯韦达(Hoyerswerda)度过。

14岁时,楚泽发明了“自动售橘子机”

也许是世界上第一台投币贩卖机。

距离霍耶斯韦达不远是一座现代褐煤矿,

这让年轻的楚泽产生了第一个自动化技术想法

1928年,18岁的楚泽高中毕业时,

他制造了一台煤炭装载起重机,

并为他赢得了该煤矿公司的荣誉证书。

德国工业4.0之父——康拉德.楚泽 (Konrad Zuse)

坐落于霍耶斯韦达(Hoyerswerda)的楚泽计算机博物馆

大学时期的楚泽曾三换专业。

在柏林工业大学,楚泽起先就读机械工程专业,

工程制图课对线的厚度、位置、形状尺寸,

都做了严格标准

这让楚泽每天疲于填写繁琐的各类行政表格,

无法施展他的创造与发明天赋。

楚泽选择改学城市建筑,

然而新专业再次让他失望,

课堂上根本没有如何建造奇妙大厦的技术性讨论,

只有枯燥的术语解释。

于是他又换了一次专业,改学土木工程。

土木工程似乎是工程师与艺术家的完美结合。

在大学实习期间,楚泽看到柏林主干道交通红绿灯设计不尽合理,经常造成交通拥堵,因而提出了交通主干道红绿灯同步设计的方案,却未被采纳。现在我们都知道,世界上所有城市的主干道的红绿灯基本都采用同步设计。

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坐落于霍耶斯韦达(Hoyerswerda)的楚泽计算机博物馆


四、Z1: 编程计算机早期雏形

1935年大学毕业之后,

楚泽在柏林一家飞机制造厂Werke AG工作,

主要从事飞行静力学的计算分析工作。

德国工业4.0之父——康拉德.楚泽 (Konrad Zuse)

康拉德•楚泽(1935年)

单调繁琐的工作

让他产生了制造一台能自动处理运算的机器的念头,

为了实现他的“发明梦”,

不久后他辞职回家,

在他父母的公寓中设立了一个发明家工作坊。

并用了两年时间,

完成了第一台纯机械数字计算机Z 1,

这台计算机可以进行有限的编程。

德国工业4.0之父——康拉德.楚泽 (Konrad Zuse)

展示于柏林德国技术博物馆的复制版Z1

不过在二战期间物资缺乏,

由于零部件的缺陷,

这台机器的性能不够理想,运算精确度不高。

该计算机最大的贡献是第一次采用了二进制。

在薄钢板组装的存储器中,

楚泽用一个在细孔中移动的针,

指明数字“0”或“1”。

德国工业4.0之父——康拉德.楚泽 (Konrad Zuse)

Zuse于1936年发布的二元开关元件专利图。Z1则是基于这些组件。


五、开启数字化时代:Z3 世界上第一台可编程计算机

二战期间楚泽两次被征召入伍,

通过大学以及飞机制造厂的朋友的帮助,

他得以“因有其他重要工作”为理由,

免服兵役,并再次回到飞机厂工作。

在那里他研发了专门用于处理气体动力学的、

复杂计算的机器S 1和S 2。

S 1被用于优化空投炸弹时的机翼抖动稳定性,

而S 2在战争结束前一直未被投入使用。

1940年他得到德国空气动力实验研究所的资助,

利用电话继电器制造了第二台计算机Z 2。

同年,他成立了“楚泽工程设备制造公司”,生产可编程的计算机。这可能是世界上第一家电脑公司,也是当时唯一被允许在德国开发计算机的公司。到1944年时,公司已经雇佣了20名员工。

1941年,楚泽工程设备制造公司完成了Z 3。这是一台全自动的以二进制浮点计算来工作的计算机,它的存储器和中心计算元件都是由2600个电话继电器构成,用穿孔纸带输入,运算可以由程序来控制。Z 3被认为是世界上第一台能良好运转的计算机。

楚泽工程设备制造公司在1945年二战空袭中与Z3一起被炸毁。不过之前他就把已经完成了一部分的Z 4转移到了安全的地方——阿尔卑斯山区。在1941至1945年间,他还设计了一种编程语言“Plankalkül”,这被公认为世界上第一个普适性编程语言

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于慕尼黑德意志博物馆展出的复制版Z3


六、Z4:世界首台商用计算机

1945年1月,

楚泽与妻子吉塞拉在柏林结婚,

他们共生有5个孩子,

长子霍斯特•楚泽(Horst Zuse)现为计算机专业教授。

由于柏林连续不断的空袭轰炸,

婚后楚泽全家逃至阿尔高山区欣特斯坦(Hinterstein)镇。

德国工业4.0之父——康拉德.楚泽 (Konrad Zuse)

1950年楚泽公司举办的Z4出租仪式

楚泽将尚未完工的Z4拆解并用军用卡车带到那里,藏在一家面包店的地窖中。Z4成为德国计算机行业的基石,1950年楚泽将Z4租给苏黎世联邦理工学院五年(租金:每年1万瑞士法郎)。当时这是欧洲唯一实用的程控计算机,也是全球首个商用计算机。

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慕尼黑德意志博物馆展出的Z4原型机

德国工业4.0之父——康拉德.楚泽 (Konrad Zuse)

Z4的电子继电器

德国工业4.0之父——康拉德.楚泽 (Konrad Zuse)

楚泽计算机与早期电脑对比


七、楚泽公司(Zuse KG):商业生产计算机

二战结束后,楚泽于1949年,

在巴伐利亚南部小镇诺伊科欣(Neukirchen),

成立楚泽公司Zuse KG。

德国工业4.0之父——康拉德.楚泽 (Konrad Zuse)

位于巴伐利亚南部小镇诺伊科欣(Neukirchen)的楚泽公司Zuse KG(摄于2010年)

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楚泽公司Logo

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楚泽公司产品册

苏黎世联邦理工学院慷慨的租赁协议,

为楚泽公司发展提供了可能。

楚泽公司制造的计算机类型名称

总是由一个Z和一个序列号组成。

德国莱卡照相机使用Z5计算镜头偏差率。

Z11的技术目前仍应用于眼镜行业。

德国工业4.0之父——康拉德.楚泽 (Konrad Zuse)

1953年Z5计算机运送到德国莱卡公司

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Z11原型机

1955年楚泽公司生产了第一台电子集成管计算机Z22,在1957年Z22开发工作完成。作为世界第一台系列生产的计算机,从1958年开始楚泽公司共售出55台Z22。到柏林大学和亚琛学术机构。德国蔡司(Zeiss)光学仪器公司就是楚泽公司早期客户之一。

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展示于柏林技术博物馆的Z22原型机

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Z22的管装模块

德国工业4.0之父——康拉德.楚泽 (Konrad Zuse)

Z22的鼓形存储器

至1967年,楚泽公司一共制造了251台电脑。

期间Zuse还开发了世界第一台绘图仪“Graphomat Z64”。

德国工业4.0之父——康拉德.楚泽 (Konrad Zuse)

世界第一台绘图仪“Graphomat Z64”

然而公司的快速增长也拖垮了公司,

银行只愿意以高利率为他未知的电脑业务提供贷款,

也不存在国家研究经费。

当Z25交货延迟时,楚泽公司面临破产。

1964年,康拉德•楚泽以公司合作伙伴身份离开公司。

最初楚泽公司由德国曼海姆的BBC接管,

1967年被德国西门子公司收购。

楚泽仍担任西门子公司的计算机技术顾问。


八、《计算空间》:数字物理学的理论奠击

在1945/1946年,

当楚泽在欣特斯坦(Hinterstein)逗留期间,

第一次认识到,

宇宙本身可以被认为是一个巨大的计算机。

楚泽公司被西门子收购之后,

他将数字计算理论扩展到物理宇宙学,

并开始撰写《计算空间》。

德国工业4.0之父——康拉德.楚泽 (Konrad Zuse)

《计算空间》原版书封面

1969年,《计算空间》一书发表,

立即引起当时学术界关注,

其中他假定自然法遵循不连续的规则,

并且宇宙中的整个事件是巨大的细胞自动机,

后被称为宇宙细胞自动机理论,

被斯蒂芬•沃尔夫勒姆(Stephen Wolfram)应用于宇宙学研究。

楚泽也因此成为数字物理学/数字哲学的奠基人之一,

该理论认为,

宇宙可以用确定性或概率性计算机程序的输出来描述。

德国工业4.0之父——康拉德.楚泽 (Konrad Zuse)

《计算空间》第44页图表


九、康拉德•楚泽的艺术创作

从小就喜欢绘画的康拉德•楚泽,

退休以后楚泽全身心投入了他的兴趣——绘画当中。

德国工业4.0之父——康拉德.楚泽 (Konrad Zuse)

德国工业4.0之父——康拉德.楚泽 (Konrad Zuse)

德国工业4.0之父——康拉德.楚泽 (Konrad Zuse)

1962年以来,他一共创作了100多幅油画作品。

他曾以库诺•泽(Kuno See)的笔名,

创作了一些抽象画以及同时代的名人的肖像。

德国工业4.0之父——康拉德.楚泽 (Konrad Zuse)

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德国工业4.0之父——康拉德.楚泽 (Konrad Zuse)

在1994年汉诺威信息及通信技术博览会(CeBIT)上

他还送给比尔•盖茨一幅自己替他画的肖像画。

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康拉德•楚泽创作的比尔•盖茨肖像画


十、发明家、艺术家、平凡的人

楚泽活到85岁高龄,

一直与夫人居住在德国黑森州小城许恩费尔德(Hünfeld)

一幢简朴住宅里,

于1995年12月18日逝世。

德国工业4.0之父——康拉德.楚泽 (Konrad Zuse)

作为世界数学会议的一部分,

计算历史国际会议于

1998年8月14-16日在德国中部帕德博恩举行。

该会议汇集了来自世界各地的知名计算机专家。

在最后的小组讨论会上,

关于谁发明了计算机?

专家压倒性地肯定了康拉德•楚泽

在计算机开发方面的成就。

1999年,他被追授予

美国Palo Alto计算机博物馆历史中心研究员,

也是楚泽是“数字计算机之父”在美国得到认可。

德国工业4.0之父——康拉德.楚泽 (Konrad Zuse)

2006年,他度过余生的小城

许恩费尔德被命名为康拉德•楚泽市。

他一生执着追求自己的梦想,

热衷于发明创造,

却始终保持一颗平常心。

他曾说到:

“电脑像人类一样并不可怕,

更为可怕的是人类像电脑一样。”


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