1941: Konrad Zuse-ի Z3-ը` Աշխարհի առաջին էլեկտրամեխանիկական համակարգիչը

Երկրորդ համաշխարհային պատերազմի քաոսի մեջ հայտնվեց մի ուշագրավ գյուտ, որը ստեղծվեց գերմանացի ինժեներ Konrad Zuse-ի կողմից, և 1941 թվականը նշանավորվեց աշխարհում առաջին էլեկտրամեխանիկական համակարգչի՝ Z3-ի ծնունդով: Այդ գյուտը` Z3-ը, փոխեց աշխարհն այնպես, որ քչերը կարող էին պատկերացնել:

Konrad Zuse-ն տեխնոլոգիական աշխարհում տիպիկ դեմք չէր: Նա ծնվել է 1910 թվականին Գերմանիայի Բեռլին քաղաքում։ Նա ստեղծագործ էր և ուներ տարբեր հետաքրքրություններ։ Իրականում, Konrad-ը «ներսից դուրս» մշակույթի հիանալի օրինակ էր, քանի որ նա սիրում էր էսքիզներ, լուսանկարչություն, դերասանություն և նույնիսկ յուղաներկեր:

Ինչպես այդ ժամանակների բակալավրիատի շատ ուսանողներ, Konrad-ը նույնպես դժվարությամբ էր կողմնորոշվում կարիերայի հարցում: Բեռլինի տեխնիկական համալսարանում սովորելու ընթացքում (1920-ականների վերջ — 1930-ականների սկիզբ) նա մի քանի անգամ փոխեց իր մասնագիտությունը մեքենաշինությունից դեպի ճարտարապետություն, մինչև քաղաքացիական ճարտարագիտությունն ընտրելը, ինչը նրան թույլ էր տալիս համատեղել իր գեղարվեստական կողմը գիտական տաղանդի հետ:

1935-ին ավարտելով ուսումը՝ նա աշխատեց Բեռլինի ավիաընկերություններից մեկում՝ որպես նախագծող ինժեներ, բայց բավականին արագ հեռացավ իր երազանքն իրականացնելու համար: Konrad-ը ցանկանում էր կառուցել մի մեքենա, որը կարող էր ավտոմատացնել երկարատև և հոգնեցուցիչ հաշվարկները։ Նա ցանկանում էր կառուցել «մեխանիկական ուղեղ»․ մի բան, որը կարող էր հաշվարկել ամեն ինչ, և նա ի վերջո ստեղծեց այն: 1941 թվականին Konrad-ը թողարկեց Z3-ը՝ առաջին աշխատող էլեկտրամեխանիկական, ծրագրավորվող, լիովին ավտոմատ թվային համակարգիչը:

Z3-ի ստեղծման ուղղությամբ Zuse-ի աշխատանքը նշանավորվեց մի շարք նախագծերով, որոնցից յուրաքանչյուրը հիմնված էր իր նախորդների հաջողությունների և թերությունների վրա: 1936թ.-ին Konrad-ը կառուցեց Z1-ը, որը տարրական էլեկտրամեխանիկական հաշվիչի առաջին փորձն էր: Թեև այսօրվա չափանիշներով այն պարզունակ կարող է թվալ, բայց Z1-ն այդ ժամանակ ապացույցն էր այն բանի, որ մեխանիկական հաշվիչներն իրագործելի են։ Չվախենալով դրա սահմանափակումներից՝ Զուզեն շարունակեց կատարելագործել դրա դիզայնը, ինչը հանգեցրեց Z2-ի ստեղծմանը 1939 թ.-ին։

Հենց 1941 թվականին Konrad-ը հասավ իր ամենակարևոր առաջընթացին՝ ավարտելով Z3-ի աշխատանքները: Ի տարբերություն իր նախորդների, Z3-ը ներառում էր մի քանի հիմնական նորամուծություններ, որոնք էլ մղեցին այն իրական հաշվողական մեքենաների տիրույթ:

Իր հիմքում Z3-ն օգտագործում էր էլեկտրամեխանիկական ռելեներ՝ հաշվարկներ կատարելու համար: Զուտ մեխանիկական համակարգերից այս շեղումը թույլ տվեց տվյալների մշակման ավելի մեծ արագություն և արդյունավետություն: Մեքենան ի վիճակի էր կատարել բարդ թվաբանական գործողություններ և կարող էր նույնիսկ լուծել դիֆերենցիալ հավասարումներ, ինչը նախկինում անհնար էր համարվում մեխանիկական սարքի համար:

Z3-ն աշխարհի առաջին աշխատող, ծրագրավորվող, լիովին ավտոմատ թվային համակարգիչն էր։ Այն կառուցվել է 2000 ռելեներով, որն իրականացնում էր 22 բիթ բառի երկարություն, աշխատում էր մոտ 5–10 Հց ժամացույցի հաճախականությամբ, որպեսզի կատարեր հաշվարկներ, ինչը թույլ էր տալիս ավելի մեծ արագություն: Մեքենան ի վիճակի էր կատարել բարդ թվաբանական գործողություններ և կարող էր նույնիսկ լուծել դիֆերենցիալ հավասարումներ, ինչը նախկինում անհնար էր համարվում մեխանիկական սարքի համար:

Z3-ն ավարտվել է Բեռլինում 1941 թվականին: Դրա օգտագործումը նախատեսված էր գերմանական օդանավերի հետազոտական ինստիտուտի համար՝ թևերի թափահարման վիճակագրական վերլուծություններ կատարելու համար: Konrad-ը Գերմանիայի կառավարությունից ֆինանսավորում է խնդրել՝ ռելեներն ամբողջությամբ էլեկտրոնային անջատիչներով փոխարինելու համար, սակայն ֆինանսավորումը մերժվել է Երկրորդ համաշխարհային պատերազմի ժամանակ, քանի որ նման զարգացումը համարվել է «պատերազմի համար ոչ կարևոր»: Նրա աշխատանքների մեծ մասը (ներառյալ Z1, Z2 և Z3) ոչնչացվել են 1943 թվականին դաշնակիցների կողմից Բեռլինի ռմբակոծության ժամանակ։ Լիովին գործող կրկնօրինակը կառուցվել է 1960-ականներին Zuse-ի ընկերության՝ Zuse KG-ի կողմից և մշտապես ցուցադրվում է Deutsches Museum-ում:

Այս մեքենայի և նրա նախորդների շնորհիվ Konrad Zuse-ին հաճախ են առաջարկել որպես համակարգչի գյուտարար։

Նա հայտնի է հետևյալ նորամուծություններով.

• Երկուական թվային համակարգի թվերի և սխեմաների համար
• լողացող կետով թվեր և ալգորիթմներ՝ երկուական և տասնորդական համակարգերի միջև թարգմանության համար
• գումարման գործողության հետազոտական սխեմայի իրականացման համար
• Plankalkül-ի՝ առաջին ամբողջական բարձր մակարդակի հաշվողական լեզվի մշակմամբ

Zuse-ի գործընկեր Հելմուտ Շրեյերն առաջարկել է օգտագործել վակուումային խողովակներ՝ հասնելու համար նրան, ինչն այժմ անվանում ենք «ֆլիպ-ֆլոպներ»՝ երկու կայուն վիճակների միջև անցնելու կարողություն: Այն հիմնված է Բուլյան մաթեմատիկական տեսության վրա, որը շարունակում է հիմնել ծրագրավորումը, անկախ նրանից՝ դուք օգտագործում եք JavaScript լեզուն վեբ հավելվածներ ստեղծելու համար, թե կառուցում եք մեգա ալգորիթմ՝ առցանց որոնման կամ մեծ տվյալների վերլուծության համար:

Այսպիսով, այն ինչով այսօր նաև զբաղվում են Google-ը, Facebook-ը, Apple-ը և մյուսները, սկսվել է դեռ պատերազմի ժամանակաշրջանում Գերմանիայում: Բայց կա միայն մի փոքր հնարավորություն, որ Konrad-ը գիտեր, թե ինչ էր անում:

«1941 թվականին հավանաբար ոչ ոք, նույնիսկ Konrad-ը կամ հաշվողական մեքենաների մյուս գյուտարարներից մեկը, չէր կարող պատկերացնել, թե ինչպես տասնամյակներ անց նման մեքենաները կազդեն մեր առօրյա կյանքի վրա», — ասում է մեծ տվյալների պրոֆեսոր Matthias Hagen-ը Վայմարի Բաուհաուս համալսարանում: «Էլ չեմ ասում, թե որքան փոքր, հզոր և էժան կդառնան այդ սարքերը»։

Alphabet Inc.-ի (նախկին Google) գործադիր նախագահ Eric Schmidt-ը ասել է, որ այս տեխնոլոգիաները «կվերանան», և մենք այլևս դրանք չենք տեսնի, երբ դրանք ներթափանցեն մեր կյանքի բոլոր ոլորտները:

Չնայած մարտահրավերներին և դժվարություններին, Konrad Zuse-ի ժառանգությունն ապրում է Z3-ի և դրան հաջորդած անթիվ էլեկտրոնային համակարգիչների տեսքով: Նրա տեսլականն ու վճռականությունը ճանապարհ հարթեցին թվային հեղափոխության համար, որը փոխակերպեց մարդկային հասարակության գրեթե բոլոր ասպեկտները: Այսօր Z3-ը հանդես է գալիս որպես մարդկային նորարարության խորհրդանիշ և հիշեցում այն ուշագրավ առաջընթացի մասին, որին կարելի է հասնել հաստատակամության և հնարամտության շնորհիվ:

Դա ստիպում է զարմանալ, թե ինչու Konrad Zuse-ն այնքան էլ հայտնի չէ, և ինչու են նրա բեկումնային գյուտերն ու համակարգիչները հաճախ անտեսվում: Անկախ նրանից նա ստեղծել է առաջին ծրագրավորվող համակարգիչը, թե ոչ, նրա ներդրումներն անհերքելիորեն նշանակալի և մեծ էին և արժանի էին ավելի լավ ճանաչման։