Konrad Zuse

Publicado en la Revista Informática Médica. Nº 10: 35-37. Buenos Aires. Argentina

 

Konrad Zuse

El inventor de la primera computadora digital completamente programable comenzó en Berlín en el living de la casa de su padre.

La computadora programable digital fue inventada por Konrad Zuse en Berlín durante la Alemania del Tercer Reich. Nacido en 1910, hijo de un administrador postal, Zuse comenzó el desarrollo de computadoras en el living de la casa de sus padres después de graduarse de ingeniero civil en el Technische Hochschule en 1935. Hasta que comenzó la Segunda Guerra Mundial Zuse generalmente subvencionaba su propia investigación, trabajando como analista de tensión para la Henschel Aircraft Co.

En 1938 Zuse había desarrollado una notación simbólica para la aritmética binaria que luego traduciría a los disyuntores electromagnéticos con los cuales estaban construidas una serie de computadoras inicialmente llamadas Versuchsmodell (modelos experimentales). El primer modelo experimental, el V-1, que fue construido ese año, era totalmente mecánico y nunca salió de la casa de los padres de Zuse. Zuse vio a los modelos experimentales como a una serie de herramientas para ingenieros y científicos. Como un analista de tensión de materiales y preocupado con las ecuaciones aerodinámicas que se usaban para diseñar aviones, Zuse creyó que las computadoras digitales eran necesarias para los investigadores porque la matemática aplicada requerida para el avance tecnológico crecía en forma muy engorrosa. Fue enviado al ejército después del comienzo de la guerra en 1939, y muchos ingenieros como él fueron rápidamente llamados al servicio militar y asignados a proyectos de ingeniería que apoyaban el esfuerzo de guerra alemán. Zuse fue asignado a la German Aircraft Research Institute en Berlín.

De regreso en su ciudad natal continuó desarrollando la serie del Versuchmodell en la casa de sus padres y además trabajaba en el instituto donde diseñaba naves aéreas militares para la Luftwaffe. Helmut Schreyer, quien estudió ingeniería de telecomunicaciones en el Technische Hochschule cuando Zuse estaba allí, lo ayudó en el uso de disyuntores electromagnéticos para el segundo modelo experimental, el V-2. Schreyer le mostró a Zuse como estos disyuntores podían servir a su plan general para las computadoras digitales. 

Schreyer, quien luego vivió en Brasil, también aconsejó a Zuse sobre la implementación de los tubos de vacío, los cuales servían como interruptores digitales, y con el tiempo produjeron una versión del circuito “flip flop” tan útiles para la utilización de la lógica en las computadoras. El V-2 nunca fue fiable, pero una de las pocas veces que trabajó correctamente fue cuando Alfred Teichmann, un científico alemán del Aircraft Research Institute visitó a Zuse en su casa. Teichman era una autoridad en uno de los problemas del diseño en las naves aéreas: el aleteo de las alas. Inmediatamente se convenció que máquinas como la V-2 podían ayudar a los ingenieros a eliminar el aleteo resolviendo complejas ecuaciones matemáticas. 

Los problemas del aleteo habían estallado bajo sus narices y Teichmann ayudó a Zuse a conseguir dinero para el desarrollo de sus computadoras. Pero Zuse continuó trabajando en la casa de sus padres y nunca tuvo un personal estable de asistentes. Con la ayuda de Schreyer, completó la primera computadora digital programable que funcionó completamente hacia finales de 1941.

Este tercer modelo experimental fue inicialmente llamado V-3. Tenía 1400 disyuntores electromagnéticos para la memoria, 600 disyuntores para el control aritmético y 600 disyuntores para otros propósitos. Presentaba un esquema de número binario flotante y un ancho máximo de palabras de 22 bits. La capacidad de la RAM de la V-3 era de 64 palabras. Manejaba operaciones de multiplicación en tres a cinco segundos. 

El problema más frecuentemente manejado estaba dado por la evaluación de la determinante de una matriz (el cual es un método de resolver ecuaciones con varias variables desconocidas). La V-3 aparentemente fue la primera máquina en emplear un método polaco que hacía al revés la notación y donde los números preceden a los operandos matemáticos. Un polaco especialista en lógica, Jan Lukasiewicz, tiene el mérito de haber inventado esta notación en 1920, pero Zuse no sabía de la contribución de Lukasiewicz. Zuse sencillamente reinventó la rueda, así como otros científicos de EE. UU. y británicos estaban en el mismo terreno sin haber escuchado oír de Zuse.

Durante la Segunda Guerra Mundial, Zuse renombró sus primeras tres computadoras como la Z-1, Z-2 y Z-3, respectivamente, para evitar la confusión con las bombas cohete V 1 y V 2 desarrolladas por Werner Von Braun para lanzar contra Gran Bretaña. Zuse siempre intentó que sus computadoras de la serie Z tuvieran un propósito general, pero él también desarrolló por lo menos una computadora con propósito especial, una variante de la Z-3, que parece que directamente ayudó al esfuerzo de guerra alemán. 

Esta computadora de propósito especial, la S-1 ayudó a la Henschel Aircraft Company a fabricar una bomba voladora conocida como la HS-293. Zuse negó esta conexión con la HS-293. Nunca muy bien conocido ni extensamente usado como los cohetes bombas de Von Braun, el HS-293 era un avión sin tripulación, llevado en el aire por un avión bombardero.

La computadora S-1 trabajó confiablemente en la planta Henschel en Berlín entre 1942 y 1944. Medía imprecisiones en las alas y en los timones y hacía que fuera más barata la fabricación del HS-293. Los trabajadores tomaban las verdaderas dimensiones de las alas y los timones y estas medidas eran alimentadas en el S-1, el cual entonces calculaba como en el HS-293 se desviaban sus dimensiones con respecto a si las partes eran colocadas correctamente.

Zuse desarrolló un método de programación para sus computadoras que no requirieron el programador para comprender los detalles de la organización interna de la computadora. De una lista de programadores ciegos Zuse empleó a August Fast, quien llegó a ser uno de los programadores más eficientes con los que Zuse trató. Quiso sin éxito lograr fondos para la traducción al Braille de su “Ansatze einer Theorie des all-gemeinen Rechnens”, el mejor tratado teórico de Zuse. 

El pensaba que con estas copias en Braille del Ansatze podría llegar a tener una buena base de programadores ciegos para llevar adelante la tecnología en computación sin los riesgos de la conscripción militar. Zuse estaba trabajando en la computadora Z-4 cuando se enteró que Howard Aiken de la Universidad de Harvard había producido la que pareció ser la primera computadora digital programable de EE. UU., la Mark I.

En 1941 John V. Atanasoff  tuvo funcionando la primera computadora en la Universidad del Estado de Iowa, alrededor de la misma época en que Zuse estaba completando la Z-3. La máquina de Atanasoff intentaba ayudar a resolver los problemas matemáticos a los alumnos pero no era totalmente funcional como la Z-3; solamente manejaba ciertas clases de cálculos. La Mark I anunciada en 1944 fue la primera computadora programable que Zuse conoció como no originada en la sala de estar de la casa de sus padres.

El amigo de Zuse, Schreyer, había tratado por su propia cuenta producir computadoras. Schreyer le preguntó al Alto Mando Alemán a comienzos de 1942 si podía subvencionar un proyecto de desarrollo de una computadora que tomaría dos a tres años. No fue tomado en cuenta dado que pensaban que Alemania ganaría la guerra en ese tiempo no teniendo necesidad de tener tal herramienta.

Los británicos trataban de descifrar los códigos secretos alemanes con una máquina decodificadora electrónica llamada Colossus que comenzó a funcionar exitosamente en diciembre de 1943 (algunos años después que Zuse completara la Z-3). Una segunda versión mejorada llamada Colossus Mark II, entró en funcionamiento pocos días antes de la invasión a Normandía. Esta carecía de almacenamiento interno para programas, pero Zuse dijo que fácilmente podía ser adaptada par servir como una computadora digital programable, aunque era una máquina menos eficiente que la suya.

Zuse dijo que su reacción inicial al tomar conocimiento de la existencia de la Mark I de Aike fue de asombro de que tantos tubos de vacío podían ser montados para un propósito. Zuse completaba la Z-4 hacia el fin de la guerra en 1945, a pesar de los ataques aéreos aliados que dañaron su taller varias veces y lo forzaron a mover la Z-4 alrededor de Berlín en tres oportunidades y siendo completamente destruida la Z-3 el 6 de abril de 1945. Zuse salió de Berlín en marzo de 1945 desmantelando y reconstruyendo la Z-4 varias veces en los años siguientes. La cuarta generación de computadoras de Zuse fueron usadas hasta 1959. La memoria mecánica de la Z-4 tenía 16 palabras en 1947, 64 palabras en 1949 y 1024 palabras en 1950. Su largo de palabras era de 32 bits. 

La computadora podía multiplicar en un segundo y podía hallar una raíz de cuadrada en cinco segundos; el acceso a la memoria era de medio segundo. Zuse desarrolló un prototipo de idioma de programación Plankalkul en 1945, el cual en el contexto de su investigación teórica en software, sugirió que él se había anticipado y resuelto un número importante de resultados que hoy se conocen con los nombres de programación estructurada, teoría de algoritmos, metodología de programas y estructura de lenguajes de programación.

La huida de Zuse de Berlín lo llevó primero a Gottingen, una ciudad al oeste de Berlín que era famosa por sus contribuciones científicas, y después fue hacia los Alpes. Mientras iba de un lado hacia otro desmantelaba y transportaba a la Z-4.

Durante su escapada de Berlín, Zuse se encontró con Von Braun, quien había estado desarrollando los cohetes bombas en un pueblo del litoral Báltico, Peenemunde, y unos pocos meses más tarde comenzó el desarrollo de misiles para los EE. UU. Zuse dijo que el Teniente General Walter Robert Dornberger, jefe de Von Braun en Peenemunde había arreglado la evacuación del equipo y los papeles de ambos entre otros más que habían trabajado en importantes proyectos técnicos.

Dornberger aparentemente no conoció a Zuse durante el caos que había sido esa primavera y no hay evidencias que el desarrollo de Zuse y sus computadoras fueran bien conocidos por los más altos mandos del Tercer Reich, como por ejemplo el ministro de la producción de armamentos Albert Speer, quien menciona en sus memorias a Dornberger y Von Braun pero no a Zuse. 

Von Braun armó un pequeño grupo de desarrollo de computadoras en EE. UU. para apoyar la producción de proyectiles y astronaves. El consultor Forest Woody Horton, quien trabajó con Von Braun en un grupo de computación más de 50 años atrás, dijo que no recordaba a Zuse durante ese período. Por lo tanto, la tecnología de las computadoras norteamericanas, a diferencia de la tecnología de los proyectiles Americanos, no parecía estar basada en las investigaciones del Tercer Reich. 

Zuse fue llamado un “ardiente nazi” por el inglés Rex Malik quien escribió que la primera computadora en tener un uso práctico.... era un producto de un nazi ardiente, ardiente hasta el punto que fue un creyente de la solución final, quien se escondió en 1945 y no salió a la superficie hasta ser interrogado en 1948. 

Su nombre era Konrad Zuse, quien fue interrogado para que respondiera a ese cargo que se le hacía. Sin declarar si él creía en los principios del nazismo, replicó que después de la Batalla de Stalingrado, él y muchos de sus colegas creían que la guerra estaba perdida. En febrero de 1943 fue el final de esta batalla amarga para los alemanes donde casi perdieron un ejército entero. Zuse dijo que como él creyó que la guerra estaba perdida, consideró que su trabajo en computadoras podía ser valorizado por la sociedad después de la guerra, pero no justamente en Alemania.

Zuse se refugió en la villa alpina de Hinterstein, cerca de la frontera austríaca, hasta 1949. Poco tiempo después de finalizada la guerra hizo el lanzamiento de su propia fábrica de computadoras: Zuse KG. En 1948, el profesor E. Stiefel del Federal Technical Institute de Zurich fue su primer cliente ordenando una Z-4 para su laboratorio. Otro de los primeros clientes fue Leitz Optical Works, quien le compró a Zuse la siguiente computadora: la Z-5. La última de las computadoras con disyuntores electromagnéticos, la Z-11, fue construida en 1950 y todavía era usada hasta hace no muchos años en algunos lugares.

Zuse probó sin éxito en tratar de interesar a IBM y Remington en respaldar sus planes para fabricar computadoras. Un alemán amigo de Zuse le habló a Tom Watson de IBM de sus computadoras, pero después de algunas negociaciones el interés de IBM casi desapareció. 

Zuse estaba buscando una compañía o un instituto que le patrocinara el desarrollo de la tecnología de sus computadoras. Pero IBM sólo le quería comprar a Zuse las patentes sobre la tecnología existente y de ese modo adquirir royalties sobre muchos de los componentes fundamentales que fueron el basamento de futuras máquinas.

En cuanto a la Remington Rand, Zuse dijo que esa compañía inicialmente le dijo que era muy arriesgado decidirse por las computadoras digitales, y expresaron su interés por una máquina totalmente mecánica. Zuse desarrolló la serie de computadoras Z que la Remington le ayudó a comercializar en Suiza.

La compañía de Suze con el tiempo fue adquirida por Siemens AG, la cual lo retuvo como un consultor. El alto y viejo pionero de la computación a los 71 años vivía en la villa Hessian de Hunfeld. Fácilmente podía caminar de su casa hasta una escuela a la cual le habían puesto su nombre: Escuela Konrad Zuse. 

Al comentar como la tecnología de las computadoras se había desarrollado desde los años 50, Zuse observó que los lenguajes de programación se habían hecho muy complicados y seguros pero más hechos a la idiosincrasia de las máquinas que a la de la gente.

Advirtió sobre la predominancia de los teóricos por sobre la gente práctica en el desarrollo de las computadoras y dijo que las computadoras podrían llegar a ser socialmente peligrosas cuando los programas se vieran afectados por los resultados de su propia ejecución.