Konrad Zuse (1910-1995) zorlu mühendislik hesaplamalarını çözmesi için geliştirdiği otomatik hesap makineleri ile "modern bilgisayarın mucidi" unvanına hak kazanmıştır. Buna karşılık Konrad Zuse çağdaşlarının ve haleflerinin icatlarının kendininkinden eşit derecede ve hatta daha önemli olduğunu iddia ederek "bilgisayarın mucidi" unvanını alçakgönüllülükle reddetmiştir. Konrad Zuse dünyanın ilk modern bilgisayarını, ilk dijital bilgisayarını, ilk ticari bilgisayarını ve ilk programlama dilini geliştirdi. Nazilerin operasyonlarını gizlilikle yürütmesi ve de Nazilere duyulan önyargı nedeniyle Konrad Zuse gerek bir bilim adamı gerekse başardıklarıyla tıpkı Mendeyelev gibi Batı dünyasında görmezden gelinmiştir.
Konrad Zuse'un hayatı
Konrad Zuse, Amerikalılar ve İngilizler tarafından yapılan atılımlardan önce temel bilgisayar tasarımına ve yazılımına çok sayıda orijinal katkı yapmıştır. Ancak Nazi Almanyası'nda çalışan bir bilim adamı olduğundan kendisi ve fikirleri İkinci Dünya Savaşı sonrasına kadar Almanya dışında pek bilinmemiş ve bu nedenle bilgisayarın Amerika ve İngiltere'deki gelişimine katkı sağlayamamıştır.
Konrad Zuse 22 Haziran 1910'da Almanya'nın başkenti Berlin'de (Wilmersdorf) Prusyalı bir posta memuru olan Emil Wilhelm Albert Zuse ve Maria Crohn Zuse'un oğlu olarak doğdu. Küçük yaşta muhteşem bir yeteneğe sahip olduğu fark edildi. Bu yeteneği ne matematik ne de mühendislikte ancak resimdeydi. Liseden mezun olduktan sonra nasıl bir yol izleyeceğinden emin değildi. Bir gün 1927 Metropolis filmini gördü ve Metropolis gibi bir şehir inşa etmeyi hayal ederek inşaat mühendisi olmaya karar verdi.
Trafik ışıklarının yeni eklendiği Berlin'deki araç kaosunu gördüğünde "yeşil dalga" benzeri bir sistem hayal etti ancak başarısız oldu. Fotoğrafa çok ilgili olduğundan negatif bantların otomatik üretilmesini sağlayacak bir sistem tasarladı. Bunun için delikli kartları kullandı. Hatta Elliptisches Kino adında özel bir film projeksiyon sistemi dahi tasarladı. Dış Güneş Sistemi'ndeki gezegenlerin uydularına üs kurmayı hayal etti. Bu üslerde bulunacak roket filolarının her biri yüzlerce insanı taşıyacak ve ışık hızının binde biri hızda hareket ederek en yakın yıldıza bin yılda seyahat edebilecekti.
Geleceğin Metropolis şehrini hayal etmesi, otomatik fotoğraf laboratuvarını düşünmesi, eliptik sinema ve uzay projesi… Tüm bunlar Konrad Zuse'u bilgisayarın icadına hazırlayan teknik fikirlerin başlangıcıydı. 1935'te mezun olduktan sonra katıldığı Henschel uçak fabrikasında sadece 1 yıl kaldıktan sonra istifa etti çünkü tüm zamanını bilgisayarlara adamaya karar vermişti. 1945'te çalışanı Gisela Ruth Brandes ile evlendikten bir yıl sonra doğan oğlu Horst babasının yolundan giderek elektrik mühendisliği ve bilgisayar bilimi okumuştur.
1964'te şirketi Zuse KG'yi kaybetti çünkü borçlar kontrol edilemeyecek boyuta gelmişti. 1967'de bir darbe daha aldı; patent ofisi dünyanın ilk dijital bilgisayarı olan Z3'e dair başvurusunu reddetmişti ve Zuse benzersiz özelliklerle gelen Z3 için verdiği 26 yıllık savaşı kaybetmişti. Ancak emekli Zuse hala enerji ve fikir doluydu. 1970'de otobiyografini yayımladı, birçok güzel yağlı boya resmine imza attı ve ilk bilgisayarı Z1'i yeniden inşa etti. 1965'te kendisine Almanya'nın en saygın teknik ödülü Werner von Siemens Ödülü verildi. Aynı yıl George Stibitz ile Las Vegas'ta Harry Goode Anma Ödülü'nü aldı.
1969'da dijital fizik üzerine ilk kitap olan Rechnender Raum'u çıkardı. Evrenin bir tür hücresel otomat tarafından kontrol edildiğini veya bağımsız bir hesap makinesi tarafından hesaplandığını söyledi. Bu görüşü fiziksel yasaların doğadaki sürekliliği fikrine meydan okuyordu. Hücresel otomatın bilgi işlemin temeli olabileceğini düşündü ve klasik entropi görüşünün ve entropinin büyümesinin her şeyin kesin şekilde hesaplandığı bir evrende geçerli olmayacağını açıkladı.
1992'de Zuse son projesine başladı: Helix Kulesi. Bu kule tek biçimli ve tekrarlı unsurlardan inşa edilmişti ve daha kolay enerji üretimi için rüzgarı yakalamayı ele alıyordu. İlgili pervane ve rüzgar jeneratörü en tepeye yerleştirilirdi. Zuse, çok zarif bir mekanik yapı tasarlamıştı ve bunun patentini hemen 1993'te kazandı. Kulenin yüksekliği, yapı taşları ekleyerek veya çıkararak değiştirilebilirdi. Bu olağanüstü adam 18 Aralık 1995'te Almanya'nın Hünfeld kentinde kalp krizinden öldü.
Konrad Zuse, bilgisayar biliminde aşağıdaki öncü başarılarıyla biliniyor:
- Sayılar ve devreler için ikili sayı sistemini kullanması.
- İkili ve ondalık sayılar arasındaki çevrim için algoritmalar ve kayan noktalı sayılar kullanması.
- Tasarladığı özel devreler ve programlarla bilgisayarın önceden iki talimat okumasını ve talimatların gerçekleştirilip gerçekleştirilemeyeceğini önceden görmek için belleğin testini sağlaması.
- Dünyanın ilk yüksek seviyeli programlama dili (Plankalkül).
Modern bilgisayarı icat etmesi
İlk modern bilgisayar: Z1
Zuse 1934 yılında Technische Universität Berlin'deki mühendislik eğitimini tamamlarken otomatik bir hesap makinesinin yalnızca bir kontrolcü, bellek ve aritmetik birimle çalışabileceğini hayal etti. Zuse, ebeveynlerinin Berlin'deki dairesinin oturma odasına inşa ettiği, program çalıştırılabilen elektromanyetik hesap makinesi Z1 için 11 Nisan 1936'da patent başvurusunda bulundu. 30.000 parçadan oluşan Z1'i 1938'de tamamladı. İkili (binary) devrelerin tasarımını ele alan bir tür sembolik mantık geliştirmişti ve bunu Claude Shannon ile aynı zamanda bağımsız olarak yapmıştı.
Z1 dünyanın ilk serbestçe programlanabilir bilgisayarıdır ve aynı zamanda ikili tabanlı (0'lar ve 1'ler) bir hesaplama makinesidir. Bu nedenle ilk PC olarak kabul edilebilir. Ancak istikrarlı çalışmadı ve İkinci Dünya Savaşı'nda yok edildi. Zuse'un yaptığı patent başvurusu savaştan önceki çalışmalarına dair hayatta kalan tek dokümantasyonudur. Zuse ve üç ortağı 1986 ve 1989 yılları arasında Z1'in yeni bir kopyasını yapmışlardır ve bu kopya şimdi Berlin'deki Deutsche Technikmuseum'da korunur.
İlk 800 röleli bilgisayar: Z2
Ortağı Helmut Schreyer ile Z1'i tamamladıktan kısa bir süre sonra Z2 üzerinde çalışmaya başladı. Z2 makinesini 1939'da Berlin'de bitirdiler. Z1 ile aynı türde bir mekanik bellek kullanıyordu ancak aritmetik birimde ve kontrol biriminde 800 röle vardı. Z1'den 3 Hz daha hızlıydı.15 Ekim 1939'da Helmut Schreyer Z2 ile ilgili bir bildiri hazırladı (Rechnische Rechenmachine) ancak yayımlamadı. Yazısında "saniyede 10.000 işlem" yapabilecek vakumlu tüplere sahip bir bilgisayar inşa etmenin mümkün olacağını söylemişti. Bu bildiri ve Zuse ile Schreyer'in diğer fikirleri Batı'da ancak İkinci Dünya Savaşı'ndan sonra bilinir olmuştur.
1940'ta Alman hükümeti, Zuse'un çalışmalarını Aerodynamische Versuchsanstalt (Aerodinamik Araştırma Enstitüsü, aynı zamanda Alman Havacılık ve Uzay Merkezi'nin öncülü) aracılığıyla finanse etmeye başladı. Bu sırada Zuse S1 ve S2 bilgisayarlarını geliştirmişti. Bunlar radyo kontrollü uçan bombaların kanatlarında yapılacak aerodinamik düzeltmeleri hesaplamak için özel olarak üretilmiş bilgisayarlardı.
S2'nin program kontrol bölümüne entegre bir analog-dijital dönüştürücü eklenmişti. S2 böylece dünyanın ilk "işlem bilgisayarı" (program kodunu saklayan veya aynı anda birden fazla işlemi yürütebilen bilgisayar) olmuştur. Almanya bu bilgisayarlar ile günümüz güdümlü füzelerinin ataları olan Henschel Werke Hs 293 ve Hs 294'ü geliştirmiştir. Zuse, bilgisayarlarının daha sonra Sovyetler tarafından ele geçirildiğini açıkladı.
Dünyanın ilk dijital bilgisayarı: Z3
Helmut Shreyer'in işbirliği ile Berlin'de çalışmaya devam eden Zuse, 12 Mayıs 1941'de Z3 bilgisayarını tamamladı. 2400 röleye sahip dünyanın ilk Turing uyumlu tam işlevsel elektromekanik dijital bilgisayarıdır. Z3 ile film rulolarına yüklenmiş programlar çalıştırıldı. 1944'teki bombalama baskınları sırasında imha oldu. Schreyer 1941'de Technische Universität Berlin'den telekomünikasyon mühendisliği doktorasını alırken anahtar devrelerinde vakum tüplü röle kullanımı üzerine bir tez yazmıştır. Schreyer, Zuse'un mantıksal tasarımlarını elektronik devrelere dönüştürerek, 10.000 Hz anahtar frekansına ulaşan 100 vakum tüplü bir elektronik bilgisayarın basit prototipini hazırladı. Almanya dışında hiç kimsenin Z3 hakkında bilgisi olmadığı için, Zuse'un tasarımının Amerika Birleşik Devletleri veya İngiltere'de İkinci Dünya Savaşı sırasında veya sonrasında hesaplamanın gelişimi üzerinde hiçbir etkisi olmamıştır. Z3'ün bir kopyası 2012'de Münih'teki Deutsches Museum'da sergilendi.
Dünyanın ilk ticari dijital bilgisayarı: Z4
Zuse 1942'de Z4 elektromekanik bilgisayarı üzerinde çalışmaya başladı ve 1945'teki Avrupa Zafer Günü'nden kısa bir süre önce işi tamamladı. Şirketi Zuse Apparatebau tarafından yapılan Z4, dünyanın ilk ticari dijital bilgisayarıydı. Bombalamaya karşı korunması için makine önce söküldü ve sonra Berlin'den Bavyera Alpleri'ndeki bir köye taşındı. 1950'de yenilenmiş, değiştirilmiş ve Zürih'teki İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsü'ne kurulmuştur. Birkaç yıl boyunca Avrupa'daki tek elektronik dijital bilgisayar olarak kaldı ve 1955'e kadar faaliyet göstermeye devam etti. Şimdilerde Münih'teki Deutsches Museum'da korunuyor.
Z3 ile neredeyse aynı tasarımı taşıyan Z4'ü farklı kılan önemli noktalar arasında belleğinin artık 22 bit yerine 32 bit kayan noktalı sözcükleri desteklemesi vardır. Program teyplerinin delinmesini ele alan Planfertigungsteil yani program oluşturma birimi programlamayı çok daha kolay hale getirmişti. Karekök, min, max vb. gibi çeşitli matematiksel fonksiyonları destekliyordu. Sonsuzluk testi dahi yapabilen Z4, İsviçre'deki Federal Teknoloji Enstitüsü'ne taşındıktan sonra burada bir Mercedes daktiloya bağlandı.
1944 yılında Zuse ile birlikte Nazi Yüksek Komutanlığı'ndan birkaç kişi dahil aralarında kadınların olduğu 24 kişi Z4'ü geliştirmek için çalışmıştır. Bilgisayarın Sovyetler tarafından kaçırılmasını engellemek için 1945'te Berlin'den Göttingen'e taşındı. Bilgisayar tam aerodinamik mühendislerine sunulacakken düşmanın ayak sesleri duyulmaya başlamıştı bile. Z4 bu yüzden Nazi silahlı kuvvetleri Wehrmacht'ın kamyonuyla Hinterstein'a kaçırıldı. Zuse burada Wernher Von Braun ile tanışmıştır.
Dünyanın ilk programlama dili: Plankalkül
Konrad Zuse, Z4 için dünyanın ilk programlama dili olan Plankalkül'ü geliştirdi. "Üst düzey" sınıfta bir programlama diliydi. Bu konuyla ilgili en eski notlarından bazıları 1941 yılına aittir. 1945'e gelindiğinde dil epey geliştirilmişti. Gerek savaş zamanı gizliliği ve gerekse Zuse'un Z3 bilgisayarını ve ardıllarını ticarileştirme çabaları nedeniyle Plankalkül'ü geliştirdiği dönemde onunla ilgili hiçbir şey yayınlamamıştır. Zuse, 1946'da konuyla ilgili bir kitap yazdı ancak yıllar sonra İnternet'te yayımlanmak üzere düzenleninceye dek piyasaya sürülmedi. Bununla beraber 1948'de şematik birleştirici görevlere dair özet bir kağıt yayımladı ancak pek dikkat çekmedi.
Uzun yıllar boyunca bir bilgisayarı programlamanın tek yolu makine koduydu (tüm ekranı dolduran 0'lar ve 1'ler). Ancak Plankalkül ile bilgisayar programlaması sonsuza kadar değişmiştir. Programlama dilini nihayet 1972'de yayımlayabildi. Dili derleyen ilk programsa 1998'de çıktı. İlk kez ne zaman geliştirildiği düşünüldüğünde oldukça geç kalmıştı.
Bunun nedeni bir bakıma Zuse'un Nazi bağlantısıydı. Zuse bu yüzden 1950'lere kadar bilgisayar endüstrisine geri dönememiştir. 1958'de Almanya'da üretilen ilk ticari elektronik dijital bilgisayar olan Z22'yi piyasaya çıkarmıştır. Z22'de vakumlu tüpler kullanmıştı ancak bu artık teknolojinin gerisindeydi zira çoğu Amerikan bilgisayar şirketi 1957'de katı hale (solid state) geçmişti. Zuse'un şirketi Zuse KG, ilk bağımsız Alman elektronik bilgisayar şirketi oldu. Daha sonra Siemens tarafından satın alındı.