Konrad Zuse và máy tính Z3 là câu chuyện về chiếc máy tính tự động, lập trình được, dùng nhị phân, lần đầu chạy được vào ngày 12 tháng 5 năm 1941 tại Berlin. Người dựng nó là một kỹ sư xây dựng 30 tuổi, làm việc gần như một mình giữa thời chiến. Câu chuyện đáng quan tâm vì Z3 đến trước nhiều đối thủ nhưng gần như không để lại dấu vết, trong khi người em Z4 mới là cỗ máy đi tiếp vào lịch sử.

Tóm tắt nhanh

Z3 là cỗ máy gồm hơn hai nghìn rơ-le, đọc lệnh từ cuộn phim đục lỗ và tính theo hệ nhị phân. Theo nhiều cách đếm, đó là máy tính lập trình được đầu tiên thật sự chạy được. Nhưng nó bị xếp vào loại không thiết yếu, chưa từng được giao việc hằng ngày và bị bom phá huỷ cuối năm 1943. Cỗ máy kế tiếp, Z4, thoát khỏi Berlin, được ETH Zürich thuê dùng và để lại ảnh hưởng thật. Bài học: về nhất chưa đủ làm nên lịch sử, cần có người đọc, dùng và chép lại.

Diễn biến chính

1935–1936: chán những trang tính tay

Zuse tốt nghiệp kỹ sư xây dựng năm 1935, sau khi thử học cơ khí và kiến trúc rồi chuyển ngành. Ông vào nhà máy máy bay Henschel, nơi công việc là tính ứng suất cho cánh máy bay hết trang này sang trang khác. Ông ghét kiểu việc ấy đến mức năm 1936, chưa đủ một năm, ông nghỉ để dựng một cỗ máy tính.

1936–1940: từ Z1 cơ khí đến Z2

Trong phòng khách nhà bố mẹ ở Kreuzberg, với tiền của gia đình, chị gái Lieselotte và vài người bạn, Zuse làm Z1 (hoàn thành năm 1938) từ hàng chục nghìn tấm kim loại cắt bằng cưa lọng, lệnh đục lỗ trên phim 35 mm cũ. Z1 hoàn toàn cơ khí và hay kẹt. Nhật ký tháng 6 năm 1937 cho thấy ông đã nghĩ tới một “bộ não cơ khí”. Bạn ông, Helmut Schreyer, đề nghị dùng đèn điện tử; Zuse gạt đi, gọi đó là ý tưởng của kẻ say, và chọn rơ-le điện thoại vừa rẻ vừa sẵn. Chiến tranh nổ ra tháng 9 năm 1939, Zuse được cho về làm ở Henschel và năm 1940 dựng Z2. Sau buổi trình diễn Z2, viện nghiên cứu hàng không đồng ý tài trợ cho máy tiếp theo.

12/5/1941: Z3 chạy trước các nhà khoa học

Tại căn hộ kiêm xưởng ở Methfesselstraße 7, Kreuzberg, Z3 được trình diễn trước đại diện viện nghiên cứu hàng không. Máy nặng chừng một tấn, có hơn hai nghìn rơ-le, trong đó gần một nửa dùng làm bộ nhớ 64 số. Nó tính bằng dấu phẩy động nên xử lý được cả số rất lớn lẫn rất nhỏ. Một phép cộng mất chưa tới một giây, phép nhân khoảng ba giây. Việc người ta hy vọng giao cho nó là tính rung lắc cánh máy bay, một bài toán ma trận dài.

Nhưng Z3 không biết rẽ nhánh có điều kiện và chương trình nằm trên phim chứ không trong bộ nhớ. Ngày 16/6/1941, Zuse nộp đơn xin bằng sáng chế cho nguyên lý của máy. Sau đó, đề xuất làm máy đèn điện tử nhanh hơn nhiều lần bị từ chối vì “không quan trọng cho chiến tranh”, và Z3 không bao giờ vào làm việc hằng ngày.

1943–1945: bom, Z4 và chuyến chạy về phía nam

Tháng 12 năm 1943, bom Đồng Minh phá huỷ Z3; Z1 và Z2 mất khoảng một tháng sau đó. Zuse đã kịp bắt đầu Z4 từ năm 1942 theo đơn đặt hàng của Henschel. Giữa tháng 2 năm 1945, trước đà tiến của Hồng quân, ông tháo máy chuyển tới Göttingen, chạy thử cho các nhà khoa học xem khi tiếng pháo đã vọng tới, rồi theo xe tải quân đội lên vùng Allgäu, làng Hinterstein. Tại đó, không có máy chạy, ông viết Plankalkül, ngôn ngữ lập trình bậc cao đầu tiên được biết đến, có cả chương trình chơi cờ vua. Nó chỉ được in trọn vẹn năm 1972 và có trình biên dịch năm 1975.

1949–1955: Z4 đến Zürich

Năm 1949, giáo sư Eduard Stiefel của ETH Zürich tìm đến Z4. ETH thuê máy với giá 30.000 franc Thụy Sĩ trong năm năm; trước khi giao, Zuse thêm lệnh nhảy có điều kiện. Từ 1950, Z4 tính cho các dự án như đập Grande Dixence, còn Heinz Rutishauser viết sách hướng dẫn cho nó rồi sau là một trong những người tạo ra ALGOL. Công ty Zuse KG sau này làm 251 máy, rồi về tay Siemens. Năm 1967, đơn sáng chế bị toà bác toàn bộ. Zuse mất ngày 18/12/1995.

Điều còn tranh cãi hoặc cần thận trọng

  • “Máy tính đầu tiên” chỉ đúng khi kèm điều kiện: dùng số, lập trình được, tự động và chạy được. Đổi tiêu chí thì máy của Atanasoff, Colossus, ENIAC hay máy Manchester 1948 đều có thể đứng đầu một danh sách khác.
  • Z3 vạn năng là phát hiện lý thuyết của Raúl Rojas năm 1998: nếu nối cuộn phim thành vòng, Z3 về lý thuyết làm được mọi việc của máy tính hiện đại. Zuse chưa từng dùng nó theo cách đó.
  • Số liệu mỗi nguồn một kiểu: số rơ-le là hai nghìn hay hai nghìn sáu; Z3 mất năm 1943 hay 1944; Z4 được giấu trong chuồng ngựa, hầm táo hay kho thóc.
  • Giai thoại: chuyện đổi tên V3 thành Z3 để khỏi lẫn với vũ khí V, và chuyện quân Đồng Minh tưởng Z4 là tên lửa V4 chỉ là lời kể; chưa có tài liệu gốc chứng minh chuyện V4.

Vì sao câu chuyện này đáng nhớ?

Z3 và Z4 là hai cỗ máy anh em với hai số phận khác nhau. Z3 đến trước nhưng sống trong căn phòng khoá kín: ít người xem nó chạy, không ai đọc bản thiết kế, không ai chép lại, và khi bom rơi nó biến mất mà không có hậu duệ.

Z4 đến sau nhưng có người chịu bỏ tiền để dùng thật. Trong phòng máy mở ở Zürich có sinh viên, kỹ sư và người viết sách hướng dẫn, và một phần ý tưởng của Zuse đi tiếp vào các ngôn ngữ lập trình. Ý nghĩa nằm ở chỗ ấy: một ý tưởng chỉ đi xa khi được công bố, được dùng và được tranh luận công khai.

Câu hỏi thường gặp

Z3 của Konrad Zuse là gì?

Z3 là cỗ máy tính tự động dùng hơn hai nghìn rơ-le, đọc lệnh từ cuộn phim đục lỗ và tính theo nhị phân, được trình diễn ngày 12/5/1941 ở Berlin. Theo nhiều cách đếm, đó là máy tính lập trình được đầu tiên thật sự chạy được.

Z3 có phải máy tính đầu tiên của thế giới không?

Tuỳ tiêu chí. Z3 đứng đầu nếu đòi hỏi máy dùng số, lập trình được, tự động và chạy được. Nếu đổi tiêu chí, máy của Atanasoff, Colossus, ENIAC hay máy Manchester 1948 cũng có thể đứng đầu.

Vì sao Z3 ít được biết đến?

Z3 bị xếp vào loại không thiết yếu cho chiến tranh nên không được giao việc hằng ngày, chỉ vài người xem nó chạy. Máy bị bom phá năm 1943 nên không còn bản gốc; bản ở Deutsches Museum là bản sao dựng năm 1961.

Z3 khác Z4 ở điểm nào?

Z3 không biết rẽ nhánh có điều kiện. Trước khi giao Z4 cho ETH Zürich, Zuse bổ sung lệnh nhảy có điều kiện. Z4 còn sống sót qua chiến tranh, được dùng thật ở Zürich và bản gốc nay ở Deutsches Museum.

Plankalkül là gì?

Plankalkül là ngôn ngữ lập trình bậc cao đầu tiên được biết đến, do Zuse viết khi ở Hinterstein, có cả chương trình chơi cờ vua. Nó được in trọn vẹn năm 1972 và có trình biên dịch năm 1975.

Nguồn tham khảo

  • Wikipedia: các mục Z1, Z3, Z4, Plankalkül, Konrad Zuse, Helmut Schreyer
  • MacTutor (Đại học St Andrews): tiểu sử Konrad Zuse
  • Computer History Museum (CHM)
  • DPMA (Cục Sáng chế và Nhãn hiệu Đức): tư liệu về Zuse và đơn sáng chế năm 1941
  • Raúl Rojas, IEEE Annals of the History of Computing, tập 20, số 3 (1998)
  • i-programmer.info và produktion.de (bài phổ thông)

Bài viết tóm tắt từ video của kênh; nội dung mang tính giới thiệu.