Wie Ada Lovelace das Computing ein Jahrhundert vor seiner Existenz erdachte
1843 schrieb Ada Lovelace das, was heute als das erste veröffentlichte Computerprogramm gilt – für eine Maschine, die nie gebaut wurde, in dem Jahrhundert, das eine solche Maschine überhaupt erst denkbar machte.
Im Jahr 1837 begann der englische Mathematiker Charles Babbage mit dem Entwurf dessen, was er die Analytische Maschine nannte – ein mechanisches Gerät, das mit Dampf betrieben und durch Lochkarten aus der Textilindustrie gesteuert wurde und in der Lage war, jede ihm aufgetragene Berechnung auszuführen. Es war nicht die erste Rechenmaschine, die er vorgeschlagen hatte; ein früherer Entwurf, die Differenzmaschine, konnte nur feste mathematische Tabellen berechnen. Die Analytische Maschine war anders: universell einsetzbar, programmierbar, in der Lage, verschiedene Anweisungen zu erhalten und unterschiedliche Ergebnisse zu produzieren. Babbage erhielt nie die Finanzierung, um sie vollständig zu bauen.
Ada Lovelace, Mathematikerin und einziges legitimes Kind des Dichters Lord Byron, übersetzte 1843 einen Artikel eines italienischen Ingenieurs über die Analytische Maschine und fügte eigene Anmerkungen hinzu – die dreimal länger waren als der Originalartikel. Darin findet sich eine Schritt-für-Schritt-Methode für die Maschine zur Berechnung von Bernoulli-Zahlen, einer in der Mathematik verwendeten Zahlenfolge. Computerhistoriker betrachten dies heute als den ersten veröffentlichten Algorithmus, der für einen Allzweckcomputer geschrieben wurde, eine Beschreibung von Software, die geschrieben wurde, bevor es Hardware gab, die sie ausführen konnte. Lovelace schrieb auch, vorausschauender als Babbage selbst, dass eine solche Maschine eines Tages mehr als nur Zahlen manipulieren könnte – Musik, Bilder, Symbole jeglicher Art – eine Idee, die erst über ein Jahrhundert später verwirklicht werden sollte.
Nichts davon geschieht isoliert von seiner Zeit. Die Industrielle Revolution, die grob von der Mitte des 18. bis zur Mitte des 19. Jahrhunderts in Großbritannien und Europa stattfand, machte die Analytische Maschine überhaupt erst denkbar: Präzisionsmetallbearbeitung, Dampfkraft und eine Wirtschaft, die zunehmend mit der Vorstellung vertraut war, dass eine Maschine Arbeit erledigen konnte, die früher ein Raum voller Menschen von Hand erledigte. Babbages Ambitionen waren in diesem Sinne ganz die seines Jahrhunderts – technisch verfrüht, aber nicht fehl am Platz.
Woher die Lochkarten kamen
Babbage hat die Lochkarte nicht erfunden. Er entlehnte sie direkt aus der Textilindustrie, von einem Webstuhl, der 1801 in Lyon vom Weber Joseph-Marie Jacquard vorgeführt wurde. Dieser Webstuhl verwendete eine Kette von Lochkarten, um zu steuern, welche Fäden ein mechanischer Webstuhl hob – so konnte ein einziger Webstuhl aufwendige Muster weben, ohne dass ein erfahrener Bediener jeden Durchgang von Hand steuern musste. Babbage passte dieselbe Idee an, um Berechnungen anstelle von Stoff zu steuern: Karten speisten sowohl die Zahlen als auch die Anweisungen, was damit zu tun war, in die Analytische Maschine ein, wobei ein zweites, wiederholbares Kartendeck die Maschine zurückschicken konnte, um frühere Anweisungen wiederzuverwenden – dieselbe Grundidee, die heute hinter einer Schleife in der Software steckt. Lovelace stellte die Verbindung in ihren eigenen Notizen explizit her und schrieb, dass die Analytische Maschine „algebraische Muster webt, genau wie der Jacquard-Webstuhl Blumen und Blätter webt.“ Sogar die beiden Hauptteile der Maschine entlehnten ihre Namen von den Mühlen der damaligen Zeit: Babbage nannte den Teil, der Zahlen speicherte, den „Store“ und den Teil, der auf sie einwirkte, die „Mill“ – direkte Vorfahren dessen, was ein moderner Computer als Speicher und Prozessor bezeichnet.
Der Beweis des Designs, anderthalb Jahrhunderte später
Babbage erhielt nie die Finanzierung, um die Analytische Maschine fertigzustellen, und über ein Jahrhundert lang blieb es eine offene Frage, ob seine Entwürfe überhaupt funktioniert hätten oder ob die Ingenieurskunst der viktorianischen Ära einfach zu unpräzise war, um das zu bauen, was er gezeichnet hatte. 1985 machte sich das Londoner Science Museum daran, diese Frage direkt zu beantworten, indem es eine Version von Babbages früherer, einfacherer Maschine – der Differenzmaschine Nr. 2 – streng nach seinen eigenen Zeichnungen von 1847-49 baute, wobei nur Fertigungstoleranzen verwendet wurden, die zu seinen Lebzeiten erreichbar gewesen wären. Der Rechenteil wurde 1991 fertiggestellt, rechtzeitig zum zweihundertsten Geburtstag von Babbage; ein von ihm ebenfalls entworfener Druckmechanismus wurde 2002 hinzugefügt. Er funktionierte. Die fertige Maschine, 8.000 Teile und fünf Tonnen schwer, läuft noch heute im Science Museum in London – und schließt damit eine Frage, die seit den 1830er Jahren offen war: nicht, ob Babbage ein Visionär war, sondern ob seine Ingenieurskunst tatsächlich fundiert war.
Drei Blickwinkel, eine Bibliothek
Diese Geschichte erstreckt sich zufällig über drei der zwölf WonderBooks-Bibliotheken gleichzeitig – die Person, die Maschine und die Ära erhalten jeweils ihre eigene illustrierte Erzählung, und sie können in beliebiger Reihenfolge oder einzeln gelesen werden.
Häufig gestellte Fragen
Hat Ada Lovelace jemals einen funktionierenden Computer gebaut?
Nein – weder Lovelace noch Babbage bauten die Analytische Maschine zu ihren Lebzeiten; sie existierte nur als Zeichnungen und Notizen. Was Lovelace hervorbrachte, war der Algorithmus: eine detaillierte, Schritt-für-Schritt-Methode für die Maschine zur Berechnung einer Zahlenfolge, geschrieben Jahre bevor es eine Maschine gab, die sie ausführen konnte.
Wurde Babbages Analytische Maschine jemals tatsächlich gebaut?
Die Analytische Maschine selbst wurde weder im 19. Jahrhundert noch danach gebaut. Was das Londoner Science Museum 1991 fertigstellte, war Babbages frühere und einfachere Differenzmaschine Nr. 2, streng nach seinen eigenen Zeichnungen gebaut – ein Beweis dafür, dass seine mechanischen Entwürfe funktioniert hätten, obwohl dies nicht jedes Detail der ehrgeizigeren Analytischen Maschine bestätigt.
Warum wird Ada Lovelace als die erste Computerprogrammiererin bezeichnet?
Ihre Notizen von 1843 zur Analytischen Maschine enthalten eine detaillierte Methode zur Berechnung von Bernoulli-Zahlen, einer realen mathematischen Zahlenfolge, geschrieben als präzise Abfolge von Operationen, die die Maschine ausführen sollte. Computerhistoriker erkennen dies als den ersten veröffentlichten Algorithmus an, der für eine Allzweck-Rechenmaschine geschrieben wurde, obwohl die Maschine, die ihn ausführen sollte, noch nicht existierte.