Kdyby se narodil v USA, možná by ho dnes znal celý svět. Možná ne, to už se nedozvíme; faktem však zůstává, že Konrad Zuse byl výjimečný člověk.

Mezi jehož největší úspěchy patří tvorba jednoho z prvních volně programovatelných počítačů a vymyšlení prvního vysokoúrovňového programovacího jazyka.

Meziválečné dětství

Konrad Ernst Otto Zuse strávil dětství v éře, která Evropě nepřála. Když se narodil 22. června 1910 v imperiálním Německu v Berlíně, první světová válka byla za rohem. O dva roky později se jeho rodina, včetně Zuseovi sestry Lieselotte, přestěhovala do Braunsbergu ve východním Prusku, kde byl jeho otec (Emil Wilhelm Albert Zuse) zaměstnán jako poštovní úředník. Jeho matka (Maria Crohn Zuse) pracovala ve veřejné správě.

Socha Konrada Zuse v Bad Hersfeldu. Zdroj: Wikimedia, Profiler 1888, CC BY-SA 3.0

Braunsberg, kam Zuse nastoupil na humanitní Collegium Hosianum, je dnes mimochodem známé jako Braniewo. Jde o historické město v Polsku s asi 18 tisíci obyvateli; založil ho ve 13. století Řád německých rytířů, a je zřejmě pojmenován po olomouckém acribiskupovi a německém šlechtici Brunovi ze Schauenburku, který doprovázel Přemysla Otakara II. V křižáckých výpravách proti baltským Prusům a sloužil jako pravá ruka českému králi. Jde o krásné, historické město. Ale zpátky k Zuseovi.

Jeho rodina vydržela v Braunsbergu 11 let, přečkala zde tedy první světovou válku a první poválečné roky. Poté se přestěhovala i se Zusem do Hoyerswerdy, hornolužického města v Sasku poblíž Chotěbuzi. V roce 1928, tedy ve svých osmnácti, zde úspěšně složil německou maturitní zkoušku – Abitur.

Zrodila se myšlenka

Ve Výmarské republice zůstal a přihlásil se na Technische Hochshchule Berlin (dnes Technická univerzita Berlín) a věnoval se inženýrství a architektuře. Podle vlastních slov ho ale obojí nudilo, a začal proto studovat stavební inženýrství. V roce 1935 v oboru úspěšně graduoval.

Předválečných domů v Německu moc nezbylo, ale v tomto domě ve vesnici Haunetal Zuse pracoval a vyráběl počítače v letech 1949 až 1957. Fotografie je z roku 2010. Zdroj: Berthold Wagner, CC BY-SA 3.0

Když pak hledal zaměstnání, měl oproti dalším talentovaným kolegům z technických oborů jednu výraznou výhodu: Od malička projevoval umělecké nadání (zřejmě i proto studoval nejprve na humanitním gymnáziu), a uměl velmi dobře malovat.

Z přednášky jeho syna Horsta Zuse se dozvídáme, že své znalosti uplatnil při práci pro automobilku Ford, kde navrhoval reklamní materiály. O něco později začal pracovat jako designový inženýr pro leteckou společnost Henschel, kde musel často provádět rutinní, ale nutné kalkulace ručně – a právě v tu dobu ho napadla neobvyklá myšlenka.

Stroj, jenž by je počítal za něj.

Izolovaný vizionář

V roce 1935 začal na konceptu pracovat. V bytě svých rodičů na Wrangelstraße 38 a později na Methfesselstraße 10 v Berlíně experimentoval, přemýšlel, testoval – zkrátka, vynalézal. V roce 1936 vznikl Z1, binární mechanický kalkulátor s limitovanou programovatelností, který četl instrukce z prodírkovaného 35 mm filmu. Relativně prosté, ale vize něčeho většího už Konradu Zuseovi proudila geniálním mozkem a inspirace Z1 byla znát v celém zbytku jeho tvorby.

Zuse Z1, v rekonstrukci, na které pracoval sám Konrad Zuse. Zdroj: Hyde Flippo pro German Way

V roce 1937 představil dva zcela revoluční patenty, které předběhly dobu: Předpověděly vznik Von Neumannovy architektury, základní schéma programovatelného počítače s jednou sběrnicí a naprostý základ digitální éry.

To navíc není vše – v patentech mimo jiné i předložil ideu paměti programu, která je přímo uložena v počítači – dvanáct let před sestrojením EDVACu, na kterém se John von Neumann podílel a který je široce považován za první moderní binární počítač s ukládacím programem. (Neplést s ENIACem – to byl sice turingovsky úplný počítač, nicméně pracoval na dosti odlišném konceptu, a hlavně v desetinné soustavě,)

Zuse v té době pracoval v podstatě osamoceně, jeho vynálezy nebyly ovlivněny jinými počítačovými vědci a matematiky té éry. Jak se Německo ocitlo v intelektuální izolaci nástupem nacistů k moci, Zuse musel vynalézat na vlastní pěst.

Další snímek, rekonstruovaný Z1 se nachází v Technikmuseum Berlin. Zdroj: ComputerGeek, CC BY-SA 3.0

Léta války a práce pro nacisty

Jenže pak přišlo to, čeho se Evropa obávala roky. S prvními údery druhé světové války byl Zuse povolán do vojenské služby. Zuse bojovat nechtěl, a nacistická válečná mašinerie projevila zájem o jeho nesporné technické nadání a vynalézavost. Finanční prostředky na další vývoj zprvu nedostal, přesto však začal pracovat na prototypu Z2: elektromechanického počítače dokončeného v roce 1940. Šlo o vylepšení jeho Z1, stroj ale fungoval výrazně lépe. Vážil přes 300 kilogramů.

Svůj inovovaný vynález představil odborníkům z Deutsche Versuchsanstalt für Luftfahrt (DVL) – pseudo-předchůdce dnešního Německého střediska pro letectví a kosmonautiku. Zaujal je natolik, že do jeho práce peníze investovali.

V roce 1940 do něj zároveň německá vláda vložila další prostředky, slibovala si využití jeho práce pro vojenské účely. To se také stalo, jeho vynálezy pomohly nacistům ve vývoji a vylepšování sofistikovaných, rádiem řízených protilodních střel jako Henschel Hs 293.

Druhá socha Konrada Zuse se nachází v Hünfeldu. Zdroj: Public Domain

Zuse k tomuto účelu postavil počítače S1 a S2, jejichž hlavním (a jediným) účelem bylo provádět korekce úhlu křídel rádiem ovládaných bomb. Šlo o inovativní stroje a S2 bylo zřejmě prvním zařízením, které disponovalo A/D převodníkem. Jejich osud známý není, sám Zuse se domnívá, že skončil v rukou sovětů.

Během války mimochodem přišel o Z1 i jeho originální náčrty, zničily je britské nálety.

Z3: Počítačová revoluce

Po Z2 a jeho práci pro Henschel sice německá vláda zřejmě pořád pochybovala o smysluplnosti počítačů pro vojenské účely, ale nakonec se rozhodla Zuse financovat a jako tajný projekt začal vznikat nástupce ambiciózní Z2. V roce 1941 Zuse představil stroj, který lze s klidem nazvat zcela revolučním: Z3. První funkční, plně programovatelný počítač měl 2 600 relé a do paměti šlo uložit až 64 slov o délce 22 bitů. Jeho spotřeba byla 4 000 wattů a vážil kolem jedné tuny. Pracoval v binární soustavě a jako většina vynálezů Zuse s čísly s plovoucí desetinnou čárkou. I tady Zuse využíval děrovaný film.

Dokončen byl 12. května 1941 a nacistická vláda ho využila pro statickou analýzu vibrací křídel letadel. Do každodenního použití ale nebyl nikdy uveden, neboť nebyl válečnou mašinérií považován za klíčový a další financování (Zuse chtěl z části mechanický Z3 převést do elektronické podoby) mu poté bylo zamítnuto.

Konrad Zuse u Z3, který opět pomáhal rekonstruovat on sám. Zdroj: Deutsches Museum

V čem byl ale Z3 tak speciální, jiný, a v čem byl první? Byl programovatelný, turingovský úplný, a jedinečně využíval děrovanou filmovou pásku. Nebyl plně elektrický, ale elektromechanický.

Jak můžete vědět díky dalším z našich neznámých velikánů, první programovatelný počítač navrhl Charles Babbage a Ada Lovelace: Analytical Engine. Stroj z roku 1830 se ale počítačům podobal jen vzdáleně.

Z3 používal binární soustavu – což práci zjednodušovalo – a především měl program uložený na externí pásce. Zatímco ENIAC musel být při výměně programu ručně přenastaven skrze propojovací pole, u Z3 se „jednoduše“ vyměnila páska. Šlo také zřejmě o první počítač, který měl praktickou instrukční sadu pro stavební inženýry. Zuse byl především praktický člověk: Nešlo mu tolik o teorie, ale o reálně funkční a užitečný stroj.

Z praktického hlediska se Z3 stále lišil od současných počítačů, ale z teoretické perspektivy nebyl příliš odlišný od moderních výpočetních zařízení. Jediné, co mu chybělo, byly podmíněné skoky; větvení programu bylo pouze teoretické, nikoli praktické.

Další snímek Z3. Zdroj: Deutsches Museum

Z4 a konec války

Zuse i v posledních letech války pracoval pro nacisty. V Berlíně pokračoval ve vývoji Z4, vylepšené varianty Z3, a Zuse byl i se strojem v února 1945 transportován do Göttingenu – nacisté se obávali pádu zařízení do rukou sovětů. Poté, neboť fronta se již blížila, byl opět transportován, tentokrát do Hintersteinu v jižním Bavorsku. Zde v zabezpečeném bunkru pracoval s Wernherem von Braunem, dalším geniálním vědcem, pozdějším architektem rakety Saturn V, která pomohla NASA vyhrát vesmírné závody. Z2 i Z3 mezitím podlehly dalšímu bombardování Německa.

Z4 byl mimochodem dokončen, a šlo o první počítač, který byl skutečně komerčně prodán a využíván, chvíli se ocitl v Curychu na Spolkové vysoké technické škole (ETH Zurich). Po několik let šlo také o jediný funkční počítač v kontinentální Evropě.

Ještě před koncem války začal Zuse pracoval na své doktorské práci, kde představil první vysokoúrovňový programovací jazyk světa, Plankalkül. Zuse si uvědomoval, že strojový kód je pro praktickou aplikaci zbytečně složitý, a jeho Plankalkül měl tento problém řešit. Za tímto účelem dokonce představil poměrně komplexní šachový program, opět jako jeden z prvních na světě.

Z4 válku přežil, a dnes je k vidění v Deutsches Museum v Mnichově. Zdroj: Deutsches Museum, Clemens Pfeiffer, CC BY 2.5

Konec války Zuse přečkal ve zdraví a v Německu zůstal; pracovat na počítačích mohl jen omezeně, neboť celá bývalá říše byla ještě několik let zcela zdevastovaná. Spojenci navíc stavbu dalších počítačů civilistům po nějakou dobu neumožňovali.

Malé možnosti poválečného Německa

V roce 1947 se podle Heinze Billinga (o němž jsme také psali a který po válce pracoval na vlastních počítačích) měl setkat s dalším výjimečným mozkem, Alanem Turingem, ve Fyzikálním institutu Maxe Plancka.

Ve vynalézání a budování Zuse pokračoval v rámci vlastní společnosti Zuse KG. Představil Z11, který se využíval na některých univerzitách, nebo Z22, první počítač s magnetickým paměťovým úložištěm.

Když v roce 1948 dokončil svou doktorskou diplomovou práci, představil ji na Augsburské univerzitě; tam ji údajně zamítli z formálních důvodů, protože Zuse zapomněl zaplatit poplatek 400 marek jako zápisné. Zuse to nijak netrápilo, ostatně, jak sám popisoval – byl veskrze praktickým člověkem.

Pamětní deska v Methfesselstraße v berlínském Kreuzbergu, kde Zuse vynalézal. Zdroj: Axel Mauruszat

Ve zchudlém, zničeném Německu nebyl o Zuseho práci takový zájem, jaký by vzbudil kupříkladu ve Spojeném království nebo v USA; a spousta jeho nápadů tak zůstala nerealizovaná nebo stále stranou, a až později se koncepty projevily po nezávislém vývoji v amerických počítačích. Jen IBM v roce 1946 projevilo o jeho patenty zájem. Několik ocenění, primárně v Německu, kde je přeci jen o něco známější, ale dostal až dlouho po válce. V roce 1964 obdržel Werner von Siemens Ring, o dva roky později Harry H. Goode Memorial Award, poté Wilhelm Exner Medal v roce 1969 a Bundersverdienstkreuz (Záslužný řád Spolkové republiky Německo) v roce 1972.

Dnes už má však alespoň své vlastní muzeum v Hünfeldu.

Průkopník, na něhož se zapomnělo

Zuse byl výjimečný a neobvyklý vynálezce, který ve faktické intelektuální izolaci dokázal sám přijít na myšlenky, které na další desítky let definovaly počítačový svět. Vytvořil pokročilý, moderní výpočetní stroj dřív, než v USA vznikl ENIAC, vymyslel vůbec první vysokoúrovňový programovací jazyk a dokázal si představit praktickou implementaci von Neumannovy architektury předtím, než vůbec vznikla.

Jeho životní dílo a poselství trochu hatí jedno: Ačkoli Zuse nikdy nebyl členem nacistické strany a ideologicky nevyjádřil žádnou podporu jejich myšlenkám, z jeho práce nacisté těžili a Zuse mohl vynalézat i díky jejich finančním prostředkům. Takový byl ale osud velké části německých vědců narozených před druhou světovou válkou. NASA by mohla vyprávět.

Z31, Zuseův počítač s bubnovou magnetickou pamětí v Techniksmuseum. Zdroj: Hugi van Meijeren, CC BY 3.0

Se svou manželkou Giselou Brandes měl pět dětí (jeho syn Horst místy přednáší o životě a díle svého otce) a v důchodu se věnoval svému dětskému zájmu: Malování.

Konrad Zuse zemřel v 85 letech 19 prosince 1995 v Hünfeldu na srdeční zástavu. Ke konci života se necítil doceňován, a považoval se za vynálezce prvního praktického počítače. O takovém titulu lze dlouze spekulovat – a skutečně, podle toho, jak takový počítač definujeme, je kandidátu vícero. Těžko říct jen o jednom jediném člověku, že právě on stvořil koncept moderních počítačů.

Nechme ale striktní objektivitu pro jednou spát, a vzdejme posmrtný hold výjimečnému muži, a dopřejme mu označení, které se mu za života nedostávalo: Konrad Zuse, německý inženýr, vynálezce prvního volně programovatelného počítače.

Foto: Se souhlasem Deutsches Museum

Zdroj: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10

Další Neznámí velikáni:

• Norman Abramson, otec bezdrátových sítí
• Fernando J. Corbató, průkopník multitaskingu
• Robert Noyce, vynálezce integrovaného obvodu
• Ada Lovelace, žena, jež předběhla muže
• Lawrence Roberts, otec internetu
• Heinz Billing, pionýr vývoje počítačů
• Douglas C. Engelbart, vynálezce první počítačové myši
• Hedy Lamarr, smyslná kráska s podceňovanou inteligencí
• France Elizabeth Allen, průkopnice paralelních výpočtů
• William Higinbotham, tvůrce první videohry a jaderných zbraní
• Martin Marty Cooper, vizionář mobilního světa