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柏林客廳裡的孤獨造物者#

藝術之家的工程小孩#

康拉德·楚澤(Konrad Zuse, 1910–1995)1910 年出生於柏林,在東普魯士的小城霍恩索察(Hoyerswerda)長大。父親是郵政官員,全家住在一棟典型中產公寓;年輕的楚澤是個愛畫畫、愛戲劇的男孩,中學時便自製過一台會報時的鐘與一台會找零的「售貨機」。他很後來才發現自己真正的天賦在工程:1935 年畢業於柏林夏洛滕堡工業大學(TH Charlottenburg)土木工程系。正是「土木工程師」這個身分解釋了他的一生:他受夠了結構計算中無數的線性方程組——「需要沉悶地計算多少小時」——便開始在腦中設計一台能自動解聯立方程的機器。

畢業後他在柏林的亨舍爾飛機廠(Henschel Flugzeugwerke)當結構計算員,晚上與週末則回到父母位於柏林克里斯托夫—里希特街的公寓,把父母的起居室、走廊與臥室讓給了自己的瘋狂。

Z1:一個人在公寓裡造電腦#

楚澤在 1936 年前後設計,1938 年完成了他的第一台機器 Z1。他的選擇在當時異常大膽又純粹:放棄十進位與齒輪,改用二進位(他從萊布尼茲的中國卦象與布爾邏輯得到啟發)、採用能表達極大極小數的「浮點表示法」、機械地用金屬薄片而非繼電器來搭邏輯閘。Z1 是一台大幅拚裝的怪物,佔了一整個客廳,由成千上萬片他自己用錫板與鋼鋸條手工鋸出的金屬片組成,運行極不穩定——但它的邏輯結構極其現代:可程式控制(用 35mm 電影片打的程式與數據)、分開的儲存與計算單位、浮點運算。

1939 年戰爭爆發,楚澤被徵召入伍,但數個月後因「戰略非必需」的理由獲准回到柏林繼續其工程研究——一個近乎荒謬的反諷:德國軍方完全沒有意識到自動計算機器的戰略級重要性,反而把這位發明家「釋放」回客廳。他短暫轉入亨舍爾的滑翔轟炸機「遙控炸彈」研究(這份工作教會了他繼電器串接),也在飛機氣動彈性研究中體會到計算壓力的沉重。

Z2、Z3:繼電器的勝利#

金屬薄片太脆弱,楚澤轉向電話交換使用的電磁繼電器。1940 年完成的 Z2 已是一台半機械半繼電器的過渡機。1941 年 5 月 12 日,全繼電器的 Z3 在柏林公寓中首次成功運轉:二進位、浮點、約 2,600 枚繼電器(其中 1,400 枚在儲存單位)、時鐘 5.33 赫茲——以現代標準慢得可笑,但它完整具備可程式化(用打孔的電影膠片)、條件分支與理論上的通用性。1941 年的 Z3 是人類歷史上第一台「可運作的可程式化圖靈完備」機器——比美國的 MARK I(1944)早了三年,比英國 Colossus 面向公眾的相似說法早得更遠。

楚澤申請專利與資金,走訪帝國部門與電信企業,得到的答覆大同小異:一種「理論上有趣」的機器;德國航空研究振興院(RIM / 空軍研究所)只願小金額資助、亥姆霍茲研究院推遲;陸軍彈道辦公室看過 Z3 後說「不必了」。1942 年他以「反覆運算求解聯立方程」的博士論文被柏林工大接受——評稿人還對自動機器是否能完全取代人工計算抱有疑慮,論文最終於 1941 年以略降格的反申(附加有批准)通過。他一邊在亨舍爾領薪水一邊造機器,戰時的德國學界從未像同期的賓州大學那樣動員起來。

Z4:一房之隔的滅亡#

1943 年,楚澤擴建中的 Z4(約 2,200 枚繼電器)藏在 Zuse KG 的新工坊中。戰時柏林的毀滅降臨:Z1 已在 1943 年 1 月的大轟炸中原型焚毀;1945 年春,整座城市在巷戰中崩塌,楚澤把 Z4 拆成碎件以牛車運出柏林,最終輾轉藏在巴伐利亞阿爾卑斯山麓、辛特斯坦的一位農家酒窖。二戰結束時,德國唯一的大部分型繼電器電腦躲過了廢墟——如同楚澤本人的一生。

戰後:孤寂的先知#

戰後盟軍控制委員會對德國的科研設施嚴加限制,楚澤的 Z4 幾乎不被相信:「他們還以為我們藏了台原子彈」。幾經曲折,1949 年 Z4 被瑞士蘇黎世聯邦理工學院(ETH)接手,持續運行到 1950 年代中後期——它成為戰後歐陸最早期的一台可用電腦。

但楚澤的更偉大之處在思想上。早在 1945 至 1946 年,他獨自在廢墟中規劃出「Plankalkül」(計畫演算)——一種完整的通用程式語言思想:明確區分程式與資料、支援階層式資料結構與記錄、包含賦值、分支、迴圈,甚至提出「程式合成」的概念。它沒有被實作、未發表完備文稿(正式論文遲至 1972 年部分刊出),但它證明:程式語言的概念不是美國的專利。1980 年代歷史學家重新發掘 Plankalkül,才知道它比 Fortran 的提出早了十年。

楚澤於 1941 年在柏林創立了世界上第一間「專以商用電腦為業」的公司——Zuse Apparatebau(1949 年重建為 Zuse KG),比埃克特與馬奇利的公司早了五年,並在 1950 年代推出世界上最早的一批德國商用機 Z11、Z22。他寫下自傳《電腦,我的生命》(Der Computer, mein Lebenswerk),封面上那行自嘲至今令人讀之鼻酸:「我比任何人更早造出可用的程式控制電腦——卻沒有人知道。」

1995 年 12 月,八十五歲的楚澤在巴伐利亞的許恩費爾多夫去世。他的一生是二十世紀科技史最大的不平之一:在納粹德國,戰爭把國家的智力資源推向火箭與炸彈,卻沒有人在正確的關鍵時刻看見一個在父母客廳裡敲打金屬片的土木工程師——他完成了一切技術上的奇蹟,卻欠時代一個願意相信他的制度。