Geschichte & Kultur

Der erste Computer: Charles Babbages Analytical Engine

Der moderne Computer entstand aus der dringenden Notwendigkeit nach dem Zweiten Weltkrieg, sich der Herausforderung des Nationalsozialismus  durch Innovation zu stellen. Die erste Iteration des Computers, wie wir ihn heute verstehen, erfolgte jedoch viel früher, als in den 1830er Jahren ein Erfinder namens Charles Babbage ein Gerät namens Analytical Engine entwarf.

 

Wer war Charles Babbage? 

Charles Babbage (1791–1871) wurde 1791 als Sohn eines englischen Bankiers und seiner Frau geboren und war schon in jungen Jahren von Mathematik fasziniert. Er brachte sich selbst Algebra bei und las viel über kontinentale Mathematik. Als er 1811 nach Cambridge ging, um zu studieren, stellte er fest, dass seine Lehrer die neue mathematische Landschaft nicht beherrschten und dass er tatsächlich bereits mehr wusste als sie. Infolgedessen machte er sich selbständig, um 1812 die Analytical Society zu gründen, die dazu beitragen sollte, das Gebiet der Mathematik in Großbritannien zu verändern. Er wurde 1816 Mitglied der Royal Society und war Mitbegründer mehrerer anderer Gesellschaften. Zu einem bestimmten Zeitpunkt war er Lucasian Professor für Mathematik in Cambridge, obwohl er dies niederlegte, um an seinen Motoren zu arbeiten. Als Erfinder war er führend in der britischen Technologie und half beim Aufbau des modernen britischen Postdienstes, eines Kuhfängers für Züge und anderer Werkzeuge.

 

Die Differenz-Engine

Babbage war Gründungsmitglied der britischen Royal Astronomical Society und sah bald Möglichkeiten für Innovationen in diesem Bereich. Astronomen mussten langwierige, schwierige und zeitaufwändige Berechnungen durchführen, die mit Fehlern behaftet sein konnten. Wenn diese Tabellen in Situationen mit hohen Einsätzen verwendet werden, z. B. für Navigationslogarithmen, können sich die Fehler als schwerwiegend erweisen. Als Reaktion darauf hoffte Babbage, ein automatisches Gerät zu entwickeln, das fehlerfreie Tabellen erzeugen würde. 1822 schrieb er an den Präsidenten der Gesellschaft, Sir Humphry Davy (1778–1829), um diese Hoffnung auszudrücken. Darauf folgte ein Artikel über die „Theoretischen Prinzipien von Maschinen zur Berechnung von Tabellen“, der 1823 die erste Goldmedaille der Gesellschaft gewann. Babbage hatte beschlossen, eine „Differenzmaschine“ zu bauen.

Als Babbage sich an die britische Regierung wandte, um eine Finanzierung zu erhalten, gaben sie ihm einen der weltweit ersten staatlichen Zuschüsse für Technologie. Babbage gab dieses Geld aus, um einen der besten Maschinisten einzustellen, die er für die Herstellung der Teile finden konnte: Joseph Clement (1779–1844). Und es würde viele Teile geben: 25.000 waren geplant.

Im Jahr 1830 beschloss Babbage, umzuziehen und eine Werkstatt zu schaffen, die gegen Feuer in einem staubfreien Bereich auf seinem eigenen Grundstück immun war. Der Bau wurde 1833 eingestellt, als Clement sich weigerte, ohne Vorauszahlung fortzufahren. Babbage war jedoch kein Politiker; Ihm fehlte die Fähigkeit, die Beziehungen zu aufeinanderfolgenden Regierungen zu glätten, und stattdessen entfremdete er die Menschen mit seinem ungeduldigen Verhalten. Zu diesem Zeitpunkt hatte die Regierung 17.500 Pfund ausgegeben, es kamen keine mehr, und Babbage hatte nur ein Siebtel der Recheneinheit fertig. Aber selbst in diesem reduzierten und fast hoffnungslosen Zustand war die Maschine auf dem neuesten Stand der Welttechnologie.

 

Differenz-Engine # 2

Babbage würde nicht so schnell aufgeben. In einer Welt, in der Berechnungen normalerweise nicht mehr als sechsstellig waren, wollte Babbage über 20 produzieren, und der resultierende Motor 2 würde nur 8.000 Teile benötigen. Seine Difference Engine verwendete Dezimalzahlen (0–9) – anstelle der binären „Bits“, die der deutsche Gottfried von Leibniz (1646–1716) bevorzugte – und sie wurden auf Zahnrädern / Rädern angegeben, die miteinander verbunden waren, um Berechnungen aufzubauen. Die Engine wurde jedoch entwickelt, um mehr als nur einen Abakus nachzuahmen: Sie konnte komplexe Probleme mithilfe einer Reihe von Berechnungen bearbeiten und Ergebnisse für die spätere Verwendung in sich selbst speichern sowie das Ergebnis auf eine Metallausgabe stempeln. Obwohl es immer noch nur einen Vorgang gleichzeitig ausführen konnte, war es weit über jedes andere Computergerät hinaus, das die Welt jemals gesehen hatte. Unglücklicherweise für Babbage hat er die Difference Engine nie fertiggestellt. Ohne weitere staatliche Zuschüsse ging ihm die Finanzierung aus.

1854 verwendete ein schwedischer Drucker namens George Scheutz (1785–1873) die Ideen von Babbage, um eine funktionierende Maschine zu schaffen, die Tabellen mit großer Genauigkeit herstellte. Sie hatten jedoch Sicherheitsmerkmale ausgelassen und es kam zu einem Ausfall, und folglich konnte die Maschine keine Auswirkungen haben. 1991 erstellten Forscher des Londoner Science Museum, in dem Babbages Aufzeichnungen und Versuche aufbewahrt wurden, nach sechsjähriger Arbeit eine Difference Engine 2 zum ursprünglichen Design. DE2 verwendete rund 4.000 Teile und wog etwas mehr als drei Tonnen. Der passende Drucker wurde im Jahr 2000 fertiggestellt und hatte wieder so viele Teile, obwohl ein etwas geringeres Gewicht von 2,5 Tonnen. Noch wichtiger ist, dass es funktioniert hat.

 

Die analytische Engine

Zu seinen Lebzeiten wurde Babbage vorgeworfen, er interessiere sich mehr für die Theorie und den neuesten Stand der Innovation als für die Herstellung der Tische, für deren Erstellung die Regierung ihn bezahlte. Das war nicht gerade unfair, denn als die Finanzierung für die Difference Engine aufgebraucht war, hatte Babbage eine neue Idee: die Analytical Engine. Dies war ein gewaltiger Schritt über die Difference Engine hinaus: Es war ein Allzweckgerät, das viele verschiedene Probleme berechnen konnte. Es sollte digital, automatisch, mechanisch sein und von variablen Programmen gesteuert werden. Kurz gesagt, es würde jede von Ihnen gewünschte Berechnung lösen. Es wäre der erste Computer.

Die Analytical Engine bestand aus vier Teilen:

  • Eine Mühle, in der die Berechnungen durchgeführt wurden (im Wesentlichen die CPU)
  • Der Speicher, in dem die Informationen aufgezeichnet wurden (im Wesentlichen der Speicher)
  • Der Leser, der die Eingabe von Daten mit Lochkarten ermöglichen würde (im Wesentlichen die Tastatur)
  • Der Drucker

Die Lochkarten wurden nach dem Vorbild der für den Jacquard-Webstuhl entwickelten entwickelt  und ermöglichen der Maschine eine größere Flexibilität als alles, was jemals für Berechnungen erfunden wurde. Babbage hatte große Ambitionen für das Gerät, und der Laden sollte 1.050-stellige Nummern enthalten. Es hätte eine eingebaute Fähigkeit, Daten abzuwägen und Anweisungen bei Bedarf außer Betrieb zu setzen. Es würde dampfbetrieben sein, aus Messing bestehen und einen geschulten Bediener / Fahrer erfordern.

Babbage wurde von Ada Lovelace (1815–1852) unterstützt, der Tochter des britischen Dichters Lord Byron und einer der wenigen Frauen dieser Zeit mit einer Ausbildung in Mathematik. Babbage bewunderte ihre veröffentlichte Übersetzung eines französischen Artikels über Babbages Werk, der ihre umfangreichen Notizen enthielt, sehr.

Der Motor war jenseits dessen, was Babbage sich leisten konnte und was Technologie dann produzieren könnte, aber die Regierung war über Babbage verärgert und es gab keine Finanzierung. Babbage arbeitete weiter an dem Projekt, bis er 1871 starb. Nach vielen Berichten sollte ein verbitterter Mann, der der Meinung war, dass mehr öffentliche Mittel für den Fortschritt der Wissenschaft verwendet werden sollten. Es ist vielleicht noch nicht fertig, aber die Analytical Engine war ein Durchbruch in der Vorstellungskraft, wenn nicht sogar in der Praktikabilität. Babbages Motoren wurden vergessen, und die Anhänger mussten kämpfen, um ihn gut angesehen zu halten. Einige Pressevertreter fanden es leichter, sich zu verspotten. Als im 20. Jahrhundert Computer erfunden wurden, verwendeten die Erfinder keine Pläne oder Ideen von Babbage, und erst in den siebziger Jahren wurde seine Arbeit vollständig verstanden.

 

Computer heute

Es hat über ein Jahrhundert gedauert, aber moderne Computer haben die Leistung der Analytical Engine übertroffen. Jetzt haben Experten ein Programm erstellt, das die Fähigkeiten der Engine nachbildet , sodass Sie es selbst ausprobieren können .

 

Quellen und weiterführende Literatur

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