被遺忘的“數字計算機之父”

甄良

誰發明了世界上第一臺計算機？

對于這個問題，相信十有八九的人都會認為是美國：1946年，美國人摩徹利和埃卡特基制造了所謂的“世界第一臺計算機”。它叫“埃尼亞克”——一個占地170平方米、重30噸、功率174千瓦的龐然大物，雖然還不如今天的一些計算器，但它的計算速度也已經達到了人力的20萬倍。

然而鮮有人知的是，這臺計算機其實只能算世界第三，在此之前，還有兩個國家發明了計算機。

1940年，為破譯德國密碼，英國研制出了大型電子運算裝置“巨人”機，它在“二戰”中立下了汗馬功勞。

而在英國人耿耿于懷時，其實還有更郁悶的人，這就是德國人克蘭德·楚澤。他是一位工程師，出身于土木工程建筑專業，但就是這位與計算機不搭邊的“外行”制造出了世界第一臺數字計算機。

“建筑工程師”楚澤

克蘭德·楚澤于1910年6月22日生于德國維爾梅斯多夫，在東普魯士接受早期教育。東普魯士的文化傳統相當保守，為了獲得更好的發展，他進入了一所比較開放的學校，直到高中畢業。

1927年，楚澤考進了柏林工業大學，學習土木工程建筑。求學期間，楚澤需要完成許多力學功課，比如橋梁、材料強度設計等等，這些都必須由他自己動手算出結果，然而他往往一整天都算不完一道強度核算題目。

一天，在疲憊不堪地完成了作業后，楚澤突然發現，力學公式是固定不變的，他們要做的只是向這些公式中填充數據。這種單調的工作，應該可以交給機器完成。

畢業后，楚澤獲得了土木工程學士學位，在柏林一家飛機制造廠找到了工作，主要任務恰好是他最撓頭的飛機強度分析。煩瑣的計算現在變成了楚澤的主要職業，而輔助工具只有計算尺，所以他想制造一臺計算機的愿望愈發強烈。楚澤在這家工廠里只待了短短的幾個月，便辭職回家做他的“發明夢”了。

楚澤從小愛好繪畫，因此很快就學會了如何設計房屋結構和外觀。修理機器的活他也很拿手，還時常動手制作稀奇古怪的玩意兒，讓同學大吃一驚。

在黑暗中摸索

在父母的幫助下，楚澤把家中的起居室隔出一間，改造成“實驗室”兼“制造廠”，孤身一人開始了漫長的研制生涯。

楚澤生活在法西斯強權統治下的德國，且沒有相關專業背景，無從得知美國科學家研制計算機的消息，甚至沒有聽說過巴貝奇和霍列瑞斯的名字。他甚至無法得到大學或政府機構的任何資助，只有幾個朋友“贊助”了他很少的一點錢。

在黑暗中摸索幾乎用了楚澤兩年時間。他認為，計算機最重要的部分不是計算本身，而是過程和計算結果的傳送與儲存。因此，他把研究的重點放在存儲器上，設計了一種可以存儲64位數的機械裝置——數千片薄鋼板用螺栓擰在一起的笨重部件，體積約1立方米——然后與機械運算機構連接起來。

朋友們都不太懂他想干什么，只能提供有限的幫助，例如幫他用切割設備加工數以百計的金屬片，或者用手鋸在圓鋼上鋸下薄鋼板。

以這種簡陋的條件，1938年，楚澤居然完成了一臺可編程數字計算機Z-1。他花光了僅有的積蓄，還是無法買到更合適的零件。因此，Z-1計算機實際上是一臺實驗模型，雖然可以完成3×3矩陣運算過程，但始終未能投入實際使用。

霍列瑞斯博士對計算機的未來作出了許多正確的預見，為穿孔卡計算機的發展奠定了基礎，是“數據處理之父”。

程序控制第一人

在薄鋼板組裝的存儲器中，楚澤用一個在細孔中移動的針指明數字“0”或“1”。他的這種選擇，明顯是受到了萊布尼茨（他發明并完善了二進制）的啟發。這臺機器也采用了“穿孔帶”輸入程序，不過不是紙帶，而是35毫米電影膠片。數據則由一個數字鍵盤敲入，計算結果用小電燈泡顯示。

由于純機械式Z-1計算機的性能不理想，第二年，楚澤的朋友給了他一些廢棄的繼電器，楚澤用它們組裝了第二臺電磁式計算機Z-2，這臺機器可以正常工作了。這時，楚澤的工作才引起了德國飛機實驗研究所的關注，他終于得到了第一筆正式的資助。

1941年，第三臺電磁式計算機Z-3完成。它使用了2600個繼電器，用穿孔紙帶輸入，實現了二進制數程序控制。程序控制思想雖然過去也有人提倡，但楚澤是把它付諸實施的第一人。Z-3能達到每秒3～4次加法的運算速度，或者在3～5秒內完成一次乘法運算。在緊張研究的間隙里，他還寫出了世界上第一個下國際象棋的計算機程序。

1944年，美國空軍對柏林實施空襲，楚澤的住宅連同Z-3計算機一起被炸得支離破碎。一年后，在德國法西斯即將毀滅的前夕，楚澤又建造了一臺比Z-3更先進的電磁式Z-4計算機，存儲器單元也從64位擴展到1024位，龐大的繼電器幾乎占滿了一個房間。為了使機器的效率更高，楚澤甚至設計了一種編程語言Plankalkuel，這一成果也使楚澤躋身于計算機語言先驅者行列。

糧倉成了避難所

因害怕再次被炸，楚澤帶著Z-4四處轉移，最后和它一起飛往德國南部，搬到了阿爾卑斯山區的欣特斯泰因小鎮，在此繼續自己的發明研究。

然而1945年，就在盟軍攻陷法西斯德國的首都柏林后不久，兩名英國情報官得到了一個驚人的消息：欣特斯泰因小鎮的一個糧倉地窖里發現了德國研制的先進計算機。他們在攻占該鎮的法國士兵帶領下，打開了糧倉地窖大門。

地窖里面確實存放著一臺機器。情報官湊上前仔細打量，這丑丑的機器怎么看也不像是德國的“先進計算機”呀，充其量是某個印刷廠遺棄的排字機嘛！兩人互相對視著苦笑了一陣：“德軍再傻，也不會把這么重要的設備放在交通極為不便的山區啊。”楚澤的Z-4因此幸免于難。

希特勒戰敗后，楚澤輾轉流落到瑞士一個荒涼的村莊，一度轉向研究計算機軟件理論，最早提出了“程序設計”的概念。1949年，楚澤把他的Z-4計算機安裝在瑞士蘇黎士技術學院，并且一直穩定地運行到1958年。這時，美、英計算機界才相信了德國有位建筑工程師，比他們更早地研制出程序控制數字計算機這一事實。

時光之外的數字計算機之父

隨后，楚澤創辦了“楚澤計算機公司”，于1958年研制出電子管通用計算機Z-22R。但這時，距離第一臺電子管通用計算機 誕生已經過去了12年之久。但電腦史學家認為，如果楚澤不是生活在法西斯統治下的德國，他可能早就把Z型計算機系列升級為電子計算機了，世界計算機的歷史將會改寫。

事實上，早在1938年，楚澤和他的朋友就已經在考慮用2000個電子管和其他電子元件組裝新的計算機了。當他在戰后聽說美國賓夕法尼亞大學早已研制出電子管計算機的消息時，不禁感嘆地說：“我所能做的，僅僅是搖搖頭而已。”

楚澤活到85歲高齡，一直與夫人居住在富爾達附近的一幢簡樸住宅里。值得欣慰的是，如今全世界都已經承認他是“數字計算機之父”了。

楚澤幾乎被人遺忘了幾十年。他在1941年為Z-3計算機提出了專利申請，到了1967年，法官仍然拒絕受理，理由是“缺乏創造性”。直到1962年，他才被確認為計算機發明人之一，得到了8個榮譽博士頭銜以及德國大十字勛章。