В 1934 г. объемистые расчеты статических нагрузок в строительстве навели 24-летнего Конрада Цузе, одного из виднейших пионеров современной вычислительной техники, на “пророческую” мысль о программируемой вычислительной машине для их автоматизации.

Случай типичный — сжатые сроки и масса трудоемкой рутинной работы. В таких ситуациях часто рождаются этапные изобретения и открытия. Знаменитые создатели вычислительных машин — Чарльз Беббидж, Сергей Лебедев и др. — все начинали с огромного количества сложных расчетов.

Конрад Цузе родился 22.06.1910 в Берлине. Учился машиностроению в Technischen Hochschule Charlottenburg (ныне Technische Universität Berlin), потом, будучи способным художником, увлекся архитектурой, но в 1935 г. защитил диплом “инженер-строитель” и занялся статическими нагрузками в авиационном центре Henschel Flugzeug-Werke AG (HFW, Берлин-Шёнефельд).

При повторяющихся массовых статических расчетах инженер вносил данные на бланки с уже напечатанными формулами, а затем вычислял по готовой методике — почти программа, логично поручить это машине.

Поработав, Цузе решил стать свободным изобретателем. В 1936 г. уволился и занялся машиной, которую проектировал еще студентом, с 1934 г. Тогда же занялся параллельными вычислениями и языком программирования (Plankalkül), а с 16.07.1937 вел записи об искусственном интеллекте (Gedanken zum künstlichen Gehirn).

Цузе очень долго оставался ученым-одиночкой с минимальным доступом к мировым научным новинкам. Не имея понятия о структуре вычислительных устройств, он начал с нуля и самостоятельно разработал логику и дизайн машины.

В 1930-е мощный военно-промышленный комплекс Германии приветствовал все научно-технические разработки, полезные для экономики и производства. Однако для Цузе “сделали исключение” — специалисты сочли затею молодого инженера “дурным делом”. Тем более, что нацизм “стоял на пороге великих свершений” (известно каких) — не до “игрушек”.

В результате, всю машину он собрал сам, в доме у родителей и с их поддержкой. Помогали только друзья-студенты из Technischen Hochschule Charlottenburg (кто работой, кто деньгами), больше всех Хельмут Шраер (1912—84 гг.) сын саксонского священника. Они дружили, даже когда Шраер после войны стал профессором института военной техники в Рио-де-Жанейро (Instituto Militar de Engenharia).

Так в 1936—38 гг. появилась Z-1 (“Цет-1"/"Цузе-1”) — первая вычислительная машина, соответствовавшая понятию компьютер. Z-1 имела двоичную арифметику, память и программное управление. Она состояла более чем из 20 000 механических деталей, в основном тонких металлических пластин, вырезанных обычной пилой (и похожих на лезвия пилы) и весила 500 кг.

В 1937 г. Шраер предложил было использовать радиолампы, но Цузе их “недооценил”, считая, что “железо надежнее” (потом Шраер защитил диссертацию об электронном вычислителе). Электрическим был только приводной электродвигатель на 1000 Вт (от пылесоса), задававший тактовую частоту — 1 Гц.

Z-1 делала вычисления с плавающей точкой, при длине слова 22 бит. Операция умножения занимала около 5 с, а данные вводились с десятичной клавиатуры и автоматически переводились в двоичные. Выходные данные тоже выдавались в десятичной форме. Механическая (!) оперативная память машины состояла из 64 ячеек по 22 бит каждая. Слова записывались в виде мантиссы, экспоненты и знака (1 бит) перед числом. Арифметическое устройство управлялось небольшими программами, вводимыми с помощью перфолент, сделанных из 35 мм кинопленки.

Z-1 реализовывала все проектные функции, но ненадежно — точность полукустарного изготовления механических пластин была невысока, они часто цеплялись и заклинивали.

Она вызвала некоторый интерес, но в 1939 г. Германия начала войну и Цузе призвали в армию. Он и его друзья убеждали командование в необходимости развития компьютеров. Шраер обещал, что они разработают машину для ПВО, на что получил сардонический ответ: “Мы уже все войны выиграем, пока вы там что-то смастерите”. Все-же через полгода Цузе “полудемобилизовали”, обязав работать на авиацию. В 1940 г., снова в Henschel-HFW, он сделал специализированные устройства S1 и S2, вычислявшие аэродинамические поправки к форме крыльев радиоуправляемых ракет. В S2 был встроен аналого-цифровой программно-управляемый конвертор. S2 — первый управляющий компьютер.

В 1940 г. по заказу и при помощи HFW Цузе и Шраер выпустили следующую машину — Z-2. На этот раз с электромеханическими телефонными реле.

Z-2 работала стабильнее Z-1, но тоже осталась демонстрационным экземпляром. Однако, в Henschel-HFW ее преимущества оценили, и Цузе основал фирму Zuse Apparatebau для производства программируемых компьютеров.

В 1941 г. появилась модернизированная машина — Z-3. Помимо памяти и двоичной арифметики в ней имелись электрические схемы, сумматоры и внешняя логика. Центральное арифметическое устройство состояло из телефонных реле, но были внедрены и некоторые идеи Шраера об электронных решениях. Возможности программирования расширились, хотя условных переходов и программных циклов в Z-3 еще не было. Центр авиационных исследований Z-3 одобрил и использовал для проектирования крыльев самолетов и ракет.

Z-3 считается первым в мире компьютером — в 2011 г. машине исполнилось 70 лет.

К 1945 г. Цузе разработал и почти собрал новую Z-4. Другие машины погибли, но Z-4 он спас, увезя (на лошади) в деревню. Доделал ее он в 1949 г. по заказу швейцарского Федерального технологического института (Eidgenössische Technische Hochschule Zürich), а 12.07.1950 Z4 доставили в ETH-Цюрих, где она работала очень надежно.

В 1945/46 гг. он разработал первый в мире алгоритмический язык программирования высокого уровня — Plankalkül (“Plan Calculus”), опубликованный в 1948 г.