Ada Lovelace und die Erfindung des Computers


War die Analytical Engine zu Babbage Zeitens wirklich nur eine Utopie oder gab es womöglich echte Computer die funktioniert haben? Das herauszufinden ist nicht ganz einfach. Man muss sich damalige Zeit so ähnlich vorstellen wie im „Planet der Affen“. Das heißt, es gab zwei Wahrheiten, einmal die für das normale Volk und dann noch die eigentliche Wahrheit. Um die Fakten besser einordnen zu können zunächst ein kleiner Exkurs was ein Computer eigentlich ist.

Ein Computer ist ein Gerät, was einen Algorithmus abarbeiten kann. Dazu benötigt man die Funktion, Programmteile zu wiederholen und mit if-Schleifen woanders hinzuspringen. Dies wird als turing-Mächtigkeit bezeichnet. Eine sogenannte Piano-Roll wie sie ab dem Jahr 1900 auf vielen Jahrmärkten zu sehen war ist kein Computer. Dort wird zwar auch mittels Lochkarten ein Muster vorgegeben, allerdings läuft dieses Muster linear von Anfang bis Ende durch. Das Programm kann nicht abzweigen oder in Schleifen arbeiten. Nach der derzeitigen Forschung ist die Zuse Z3 die erste Maschine gewesen, welche turing-mächtig war. Aber ist das so korrekt?

Um einen Computer zu bauen benötigt man zwei Dinge: einmal die Hardware die mechanisch oder elektrisch realisiert werden kann. Wie primitive Computer in Hardware realisiert werden können, wird von Hobbyentwicklern demonstriert. Es gibt auf Youtube zahlreiche Videos welche mit Hilfe von Meccano mechanische Rechenmaschinen bauen oder mit Hilfe von Relais einen 4-bit Prozessor aufsetzen. Soetwas zu bauen ist erstaunlich simpel. Wenn die Bauteile vorhanden sind, kann eine Einzelperson einen vollständigen Prozessor aufbauen und braucht dafür weniger als 1 Jahr. Von der Größe her sind derartige Computer ungefähr so groß wie ein Tisch bis hin zu einem Schrank. Das zweite wichtigste Element für einen Computer ist die Software. Also einmal der Programmcode (genauer gesagt der Microcode damit die Programmiersprache implementiert werden kann) und das Wissen darüber wie man die Zahnräder / Relais miteinander verschalten muss.

In der offiziellen Geschichtsschreibung wird unterstellt, dass dieses Wissen zu Zeiten von Babbage noch nicht exisistierte. Es wird unterstellt, dass erst mit Alan Turing und John von Neumann ab den 1930’er dieses Wissen verfügbar war. Aber, wenn die Geschichtsschreibung ehrlich wäre zu sich selber würde sie zugeben, dass traditionell das höhere Wissen zu allen Zeiten kontrolliert wurde. Damit ist gemeint, dass es eine lange Tradition darin gibt, Fortschritt zu kontrollieren und zu zensieren. Nicht nur im Mittelalter gab es Klosterbibliotheken sondern auch später gab es Adelsbibliotheken und selbst in der Gegenwart ist das Wissen was wirklich wichtig ist, nicht allgemein zugänglich (Stichwort: Microsoft Sourcecode). Das heißt, es ist naiv anzunehmen, dass die frei publizierten Unterlagen aus dem Zeitalter von Babbage das vollständige Wissen wiederspiegeln was damals existierte. Vielmehr muss man davon ausgehen, dass es sehr viele Aufzeichnungen gab, die bis heute nicht offengelegt wurden.

Es gibt konkrete Indizien dafür, dass zu Babbage Zeitens der Computer nicht nur bekannt sondern auch eingesetzt wurde. Schauen wir uns beispielsweise die Logarithmentafeln aus der damaligen Zeit an. Die offizielle Version lautet, dass diese von menschlichen Computern erstellt wurden. Also von Menschen die an einem Tisch saßen und mit Rechenstäben Zahlenkollonnen aufaddiert haben und sie dann in ein Buch übertragen haben. Aber was ist, wenn das nicht die vollständige Wahrheit ist? Gehen wir einen Schritt zurück und überlegen was man benötigt um eine Logarithmentafel automatisch zu erzeugen. Man benötigt dafür eine Maschine wie die analytical Engine, also einen Computer der programmiert wird. Heute würde man ein Programm in Java schreiben, was über eine Schleife die Werte ausrechnet.

Normalerweise wird den Mathematikern und Logikern der damaligen Zeit unterstellt, dass sie soweit unmöglich schon dachten, weil der Computer noch gar nicht erfunden war. Aber, das ist die Interpretation aus unserer Zeit. Es wird als wahr angenommen, dass der Computer in den 1930’er erfunden wurde, und damit wird dann der Schluss abgeleitet, dass er früher noch nicht bekannt war. Mit Geschichtsschreibung hat das nichts zu tun, eher mit einem Vorurteil. Fragen wir doch einmal die berühmte Ada Lovelace, was sie zu der Thematik gesagt hat. Es gibt eigentlich nur eine einzige echte Quelle die zitierfähig wäre: Federico Luigi Menabrea: Sketch of The Analytical Engine. Ada Lovelace hat diesen Text übersetzt und Anmerkungen verfasst https://www.fourmilab.ch/babbage/sketch.html Das wichtigste Zitat lautet: „The power of repeating the cards, alluded to by M. Menabrea, and more fully explained in Note C., reduces to an immense extent the number of cards required.“

Ada Lovelace spricht her explizit von einer Wiederholung der Karten. Das ist das wichtigste Kriterium einer turing-mächtigen Maschine. Rückwirkend wurde in die Lovelace-Notizen häufig hineininterpretiert, dass es sich dabei um eine Vorwegnahme der Zukunft handelt. Das also Ada sich überlegt habe, was man alles mit so einer Maschine anstellen könne, wenn sie gebaut werden würde. Aber auch diese Interpretation beweist gar nichts, sondern unterstellt, dass es zur damaligen Zeit noch keine Analytical Engine gab. Bleiben wir doch einmal bei den Fakten. Das elektrische Relais wurde von Joseph Henry im Jahr 1835 erfunden. Die Firma Siemens sowie der elektrische Strom war im 19. Jahrhundert ebenfalls vorhanden. Weiterhin gab es wie Ada Lovelace zeigt auch die Vorstellung davon, was ein Computer ist. Nimmt man diese Fakten zusammen, so hätte man um 1850 sehr bequem und ohne große Anstrengung einen elektrischen Computer bauen können und auf diesem Logarithmentafeln ausrechnen.

Richtig ist, dass so ein Rechner in keiner Aufzeichnung erwähnt wird. Aber, waren die Leute damals wirklich so dumm, dass sie die Möglichkeit nicht in Betracht zogen? War es wirklich so, dass Babbage bereits beim Bau eines mechanischen Rechners gescheitert ist und das Ada Lovelace sich alles selber ausgedacht hat? Wäre es nicht viel wahrscheinlicher, dass die Technologie zum Bau von elektronischen Rechenmaschinen zwar existisierte, diese aber ähnlich wie bei der Tempel-Zauberei der Antike als Geheimwissen weitergegeben wurde. Anders formuliert: um nachzuweisen, dass Babbages Computer nicht existierte müsste man zunächst einmal nachweisen, dass es damals kein Geheimwissen gab. Das also sämtliches Wissen explizit publiziert wurde. Eine Unterstellung die weder für das 19. Jahrhundert zutrifft und für das 21. Jahrhundert auch nicht. Es bleibt noch die Frage wer solche Rechner hat bauen können. Ungebildete Bauern vom Lande wohl kaum. Wohl eher ist anzunehmen, dass die aristokratische Oberschicht der damaligen Zeit nicht nur Wissenschaft betrieben hat, sondern darüberhinaus sich auch für Algorithmen und denkende Maschine interessiert hat.

Die Annahme, dass zu Zeiten von Babbage bereits Computer existierten wird normalerweise als Steampunk bezeichnet. Um genauer zu sein, war das Dampfzeitalter damals schon lange vorbei. Die Zeit von Babbage glich eher einem Elektropunk. Das heißt, der elektrische Strom war bereits erfunden und er wurde genutzt um damit Computer anzutreiben. Interessant in diesem Zusammenhang ist noch der Name Alois Senefelder, der hat ebenfalls in dieser Epoche gelebt und die Lithographie erfunden. Er bezeichnete sein Verfahren als Stone Printing. Wäre es zu forsch, wenn man unterstellt, dass Stone-Printing eine Umschreibung war für Halbleiter-Belichtung? Auch heute noch wird selten der korrekte Ausdruck verwendet, so sprechen die Experten beispielsweise von „Wafer backen“. Gemeint ist das Belichten von ultrakleinen Strukturen mit dem Ziel Transistoren in Silizium zu erzeugen.

Die wichtigste Technologie um zu Zeiten von Babbage elektrische Computer, integrierte Schaltkreise und Computerprogramme zu entwickeln war ein Wissen generale. Also nicht nur ein bestimmtes Fachwissen wie es Alois Senefelder oder Ada Lovelace besaßen, sondern die Fähigkeit dieses Fachwissen miteinander in Beziehung zu setzen. Häufig wird unterstellt, dass diese Querverbindungen nicht existierten und es noch 100 Jahre dauerte, bis man soweit war. Fakt ist jedoch, dass das Einzelwissen zum Bau und zur Programmierung von Mikrocomputern damals existierte. Ist es so falsch anzunehmen, dass es eine zentrale Stelle gab, welche dieses Wissen in Beziehung setzte und damit verstärkte?

Die einzige Möglichkeit dass zur damaligen Zeit das Wissen nicht verknüpft wurde, wäre, wenn all diese Einzelerfinder für sich isoliert gearbeitet hätten. Es also keinerlei Austausch gab. Das heißt, Ada Lovelace wusste nicht, was ihre Kollegen machen und umgekehrt. Schaut man sich jedoch einmal die Realität des 19. Jahrhunderts an, so war das genaue Gegenteil davon der Fall. Es wurde damals die Telegraphie entwickelt, es entstanden wissenschaftliche Vereinigungen, es wurden wichtige Werke in andere Sprachen übersetzt. Es kann jedoch nicht beides gleichzeitig wahr sein: einmal ein wissenschaftlicher Austausch über alle Disziplinen hinweg und zweitens die Unmöglichkeit eines Computers, welcher das Resultat diesen Austausches war.

Wichtig ist noch auf die Technik des Mikroskops hinzuweisen. Um sehr kleine Wafer zu fertigen muss man sie betrachten können. Die Details wie weit die damaligen Forscher hinunterblicken konnten sind bekannt. Unterhalb die Auflösung des Lichtes (Abe-Limit, 200 Nanometer) konnte man erst mit Erfindung des X-Ray Teleskopes schauen. Leider ist der zeitliche Ablauf nicht ganz geklärt. Das erste Elektronen-Mikroskop wurde 1931 erfunden. Also muss das X-Ray Telescope ungefähr ab 1910 zur Verfügung gestanden haben. Das heißt, zu Zeiten von Babbage gab es nur Lichtmikrospie. Das heißt, angenommen damals wurden bereits integrierte Schaltkreise entwickelt, so waren sie vermutlich wesentlich größer als 200 nm. Vorstellbare wäre ein Technologie auf Basis des 6502-Mikrochips oder sogar besser.

Kehren wir nochmal zurück zu der Fragen, was die Wissenschaftler der damaligen Zeit wussten oder nicht wussten. Fakt ist, dass der Unterschied zwischen dem Bau eines Computer und dem Nicht-Bauens einer solchen Maschine einzig das nötige Fachwissen ist. Hat man es, gelingt das Kunststück, fehlt es so gelingt es nicht. Die Kardinalfrage lautet daher: was wussten die Wissenschaftler zu Babbage Zeitens über Rechenmaschinen? Diese Frage zu beantworten ist nicht ganz simpel. Wenn man heute dazu Untersuchungen anstellt, so gleicht die Suche eher einer archäologischen als einer Recherche. Normalerweise müsste man denken, dass das 18. Jahrhundert gut ausgeleichtet wäre, weil es damals bereits Bücher gab und sogar Ton und Bildaufzeichnungen existieren. Die Wahrheit ist jedoch, dass bis heute diese Zeit nicht erforscht wird. Im Grunde ist nicht klar, was Babbage oder andere Forscher damals schon wussten und was noch unklar war. Was man jedoch sagen kann ist, dass im 18. Jahrhundert Bildung ein Luxusgut war. Es gab damals keine öffentlichen Bibliotheken sondern es gab Salons, zu denen nur wenige Zutritt hatten. Leider können wir heute niemanden mehr fragen, der damals gelebt hat. Es gibt nur die überlieferten Schriften und biographische Erzählungen. Man sollte jedoch nicht den Fehler machen, die damalige Zeit zu unterschätzen. Also davon ausgehen, dass die Leute damals noch an Gott geblaubt haben.

NOCHMAL ZU ADA LOVELACE
Auf den einzigen Text von Ada Lovelace (Anmerkungen zu Federico Luigi Menabrea: Sketch of The Analytical Engine) wurde bereits hingewiesen. Meist wird dieser Text so interpretiert, dass Ada die Analytical Engine beschreibt. Aber was ist, wenn sie uns darin etwas ganz anderes beschreibt, und zwar eine viktorianische Chipfabrik in der integrierte Schaltkreise hergestellt wurden? In Note B heißt es dazu:

„It contains an indefinite number of the columns of discs described by M. Menabrea.“

Die übliche Übersetzung dafür lautet, dass Ada damit auf ein Rechentableu referiert, in der ein Algorithmus entwickelt wird. Aber disc kann kann auch als Wafer übersetzt werden, also eine Siliziumscheibe. In der „Note C“ heißt es dann:

„A method was devised of what was technically designated backing the cards in certain groups according to certain laws.“

Damit könnte das „Backen eines Microchips“ gemeint sein.

LITERATUR
The Computer. The Key to an instrument whereby questions in arithmetic, mensuration, … are worked with … accuracy and … speed. Invented by J. E. Fuller 1871

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