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楚泽与楚泽论题（2）

已有 4534 次阅读 2010-4-29 09:37 |个人分类:学术论文|系统分类:论文交流| 楚泽, 楚泽论题, 数字电子计算机

科技发明问题往往涉及到发明权的问题，而且，诸如此类的话题，也会引起国与国、人与人、事与事的关系。这些都是科学史家的课题，譬如，莱布尼茨和牛顿发明微积分的发明权，便是科学史上的一个悲剧性的公案。而这篇博文也要涉及一点计算机问世的先后的问题。也就是所谓的发明权的问题。楚泽的工作要比英美人的工作要早，应该说英美人不知道他的工作。楚泽甚至没有听说过巴贝奇（Charles Babbage，1791~1871）和霍列瑞斯（Herman Hollerith，1860~1929）这些英美前辈的名字，也许他是学土木工程的，隔行如隔山。

按理说，19世纪计算机的基本原理在巴贝奇时代就已经解决，所以有人称巴贝奇是“计算机之父”。他设计过的计算机器有差分机、分析机和第二个差分机。其中第二个差分机在1849年设计出来却在有生之年只实现了很小一部分。这台机器可以进行相当复杂的数学计算，具有31位精度，蒸汽机驱动。可是巴贝奇之所以失败的关键是后面的一大堆逻辑开关问题。而这些问题是在20世纪解决的，可在19世纪却未能解决。是他提出了带有程序控制并完全自动的计算机的“梦想”。由于这个思想超越了当时的计算可能性，未能实现。

第一台真正的程序控制的通用机电式计算机分别由楚泽和美国的艾肯（Howard Aiken，1900~1973）等人完成。楚泽的工作要早于美国人。但当时美国人并不知道楚泽的工作。楚泽花了两年时间完成了Z-1型计算机，它全是用机械元件组成，而这也是它不能顺利满足工作要求的原因。在Z-1型计算机研制城后，楚泽由马上研制了下一个方案，其中线路元件采用了电磁继电器，这就是Z-2型计算机。二战爆发，楚泽这种“单干户”的主动精神和自己的财力在战争期间都是无法实现的。首先，他被要求服兵役，但由于“走后门”的关系，他又回到了原来的飞机制造厂工作，完成了一种特殊的计算机S-1，用于优化空投炸弹时的机翼抖动稳定性。其次，战火连绵使得楚泽的工作结晶受到破坏。例如，Z-3 计算机正常工作了3年后，1944 年，美国空军对柏林实施空袭，楚泽的住宅连同Z-3 计算机一起被炸得支离破碎。

Z-3计算机完成于1941年。这台全用电磁继电器制成的机器乃是世界上第一台程序控制计算机。工作程序由八道穿孔的普通电影胶卷提供。机器执行八种指令，包括四则运算（其中有五种乘法指令）和求平方根。全部运算都采用浮点二进制。机器字长22个二进位；14位数码和1位符号。加法时间0.3秒，乘法4~5秒。整机使用2600个继电器，其中600个用于运算器。用继电器做的存储器容量是64个字。1945年楚泽在Z-3型机的基础上改进为Z-4型。那是纳粹德国战败前夕，为了避免Z-4重蹈Z-3的覆辙，楚泽便带着他的Z-4型计算机躲进了瑞士和德国交界处的欣特斯泰因（Hinterstein）的一个小村子。继续完善他的Z-4型计算机。

纳粹德国战败后，从瑞士山区欣特斯泰因某偏僻小镇传来惊人的消息：在地窖里发现了德国研制的先进计算机。两名英国情报官闻讯赶到当地，可怎么看那台机器也不像是德国的“先进计算机”，顶多也就是某个印刷厂遗弃的排字机而已。这就是英国人不识货。殊不知，这便是大名鼎鼎的Z-4计算机。1945年楚泽带着研制成功的Z-4型计算机成立了一家小公司——楚泽计算机公司（Zuse-Apparatebau）。当时，在欧洲仅有这家公司生产计算机。这一型号的计算机由于可靠性高，一直用到1959年。1950~1954年用于瑞士综合技术学院，1955年到1958年用于法国国防部。这时，美、英计算机界才相信德国有位建筑工程师，比他们更早地研制出程序控制数字计算机的事实。

早在1938 年，楚泽和他的朋友已经在考虑用2000 个电子管和其他电子元件组装新的计算机。当他在战后听说美国宾夕法尼亚大学早已研制出电子管计算机的消息，不禁感叹地说：“我所能做的，仅仅是摇摇头而已。”甚至他在1941年为Z-3计算机提出的专利申请，到了1967 年，法官仍然拒绝受理，理由是“缺乏创造性”。直到1962 年，他才被确认为计算机发明人之一。大概这就是战败国工程技术人员的命运使然。后来经过专家们对楚泽研究记录和手稿与英美工程技术人员的比对，这才认识到楚泽是计算机领域是先驱之一。因而才授予他如此之多的荣誉。可是楚泽的贡献并不仅在于此，而是他提出的一个极具想象力的论题——楚泽论题！而且这个论题对21世纪的理论工作有着相当大的影响。