Die großartigste Maschine, die es nie gab

Die Informatik entstand in den 30er Jahren … des 19. Jahrhunderts. John Graham-Cumming erzählt die Geschichte von Charles Babbages mechanischer, dampfbetriebener "analytischer Maschine" und wie Ada Lovelace, Mathematikerin und Tochter von Lord Byron, sich über die einfachen Rechenfähigkeiten die Zukunft der Computer voraussieht. (Aufgenommen auf der TEDxImperialCollege)

Die Maschine, über die ich
mit Ihnen sprechen werde,

nenne ich die größte Maschine,
die nie existierte.

Es war eine Maschine, die nie gebaut wurde,

und dennoch wird sie gebaut werden.

Es war eine Maschine, die entwickelt wurde,

lange bevor jemand über Computer nachdachte.

Wenn Sie irgendetwas über
die Geschichte von Computern wissen,

wissen Sie, dass in den 30ern und 40ern

einfache Computer entwickelt wurden,

die die heutige Computerrevolution starteten,

und Sie würden richtig liegen,

außer dass Sie das falsche Jahrhundert hätten.

Der erste Computer wurde tatsächlich

in den 1830ern und 1840ern entwickelt,
und nicht im 20. Jh.

Er wurde entworfen,
und Teile davon wurden zu Prototypen,

und die Teile, die gebaut wurden,

sind hier in South Kensington.

Diese Maschine wurde von diesem Mann,
Charles Babbage, gebaut.

Ich empfinde eine große Sympathie
zu Charles Babbage,

denn sein Haar ist immer
komplett zerzaust, wie hier

in jedem einzelnen Bild. (Lachen)

Er war sehr wohlhabend und irgendwie

Teil des Adels von Großbritannien,

und an einem Samstagabend in Marylebone

wären Sie, wenn Sie Teil
der Intelligenzia dieser Zeit waren,

in sein Haus eingeladen worden

zu einer Soiree.
Er lud alle ein:

Könige, den Herzog von Wellington,
viele, viele berühmte Personen --

und er hätte Ihnen eine seiner
mechanischen Maschinen gezeigt.

Ich vermisse diese Ära wirklich, wo man

auf eine Soiree gehen konnte
und einen mechanischen Computer

vorgeführt bekam. (Lachen)

Aber Babbage selbst war

am Ende des 18. Jahrhunderts geboren,

und ein ziemlich berühmter Mathematiker.

Er bekleidete den Posten,
den Newton in Cambridge innehatte,

und vor kurzem Stephen Hawking.

Er ist weniger bekannt als die beiden,

weil er diese Idee hatte,
mechanische Rechengeräte zu bauen

und niemals eines baute.

Der Grund dafür liegt darin,
dass er ein klassischer Nerd war.

Bei jeder guten Idee dachte er:

"Das ist genial, ich werde das gleich bauen.

Ich werde dafür ein Vermögen ausgeben.
Ich habe eine bessere Idee.

Ich arbeite an dem hier." (Lachen)

Er tat dies, bis Sir Robert Peel,
damals Premierminister,

ihn aus seinem Wohnsitz
in der Downing Street rausschmiss,

und in jenen Tagen bedeutete
"rausschmeißen":

"Ich wünsche Ihnen
einen guten Tag, Sir." (Lachen)

Die Sache, die er entwarf,
war dieses Ungeheuer,

die analytische Maschine. Nur um Ihnen
eine Vorstellung davon zu geben,

dies ist eine Ansicht von oben.

Jeder dieser Kreise ist ein Rädchen,
ein Stapel von Zahnrädern,

und dieses Ding ist so groß
wie eine Dampflok.

Während ich den Vortrag halte,
sollten Sie sich

diese gigantische Maschine vorstellen.
Wir hörten diese wunderbare Klänge,

so wie diese Sache geklungen haben mag.

Und ich werde Sie durch
die Architektur des Computers führen

-- deshalb heißt es Rechnerarchitektur --

und Ihnen von dieser Maschine berichten,
die ein Computer ist.

Reden wir über den Speicher.

Er ist dem Speicher
heutiger Computer sehr ähnlich,

bis darauf, dass alles aus Metall bestand,

stapelweise Zahnräder, 30 Zahnräder hoch.

Stellen Sie sich so ein Objekt
voller Zahnräder vor,

hunderte und hunderte von ihnen,

und es standen Zahlen auf ihnen.

Es ist eine dezimale Maschine.
Alles geschieht dezimal.

Er dachte über ein binäres System nach.

Das Problem daran war, dass die Maschine
so hoch gewesen wäre,

dass es lächerlich gewesen wäre.
Sie ist schon so enorm.

Er hat also einen Speicher.

Der Speicher ist dieser Teil hier.

Sie sehen es alle.

Dieses Monstrum hier ist die CPU,
der Chip, wenn Sie möchten.

Natürlich ist sie so groß.

Komplett mechanisch.
Diese ganze Maschine ist mechanisch.

Dies ist ein Bild eines Prototyps
für einen Teil der CPU,

das sich im Wissenschaftsmuseum befindet.

Die CPU konnte die vier grundlegenden
arithmetischen Funktionen ausführen --

also Addition, Multiplikation,
Subtraktion, Division --

ein ziemliches Kunststück in Metall,

aber sie konnte auch etwas,
das ein Computer

im Gegensatz zu einem Rechenautomat konnte:

Sie konnte ihren eigenen internen Speicher
betrachten und eine Entscheidung treffen.

Sie konnte das "Wenn -- dann"
für Basic-Programmierer ausführen

und das machte sie im Wesentlichen
zu einem Computer.

Sie konnte berechnen. Sie konnte
nicht nur kalkulieren. Sie konnte mehr.

Halten wir nun eine Minute inne

und denken an aktuelle Chips,
dann können wir nicht

in einen Silizium-Chip hineinschauen.
Er ist einfach so winzig.

Doch wenn ja, würden Sie etwas sehen,

was diesem sehr, sehr ähnlich ist.

Eine unglaubliche Komplexität in der CPU,

und eine unglaubliche
Regelmäßigkeit im Speicher.

Wenn Sie jemals ein Bild von einem
Elektronenmikroskop gesehen haben,

sehen Sie dies. Das alles sieht gleich aus,

dann gibt es diesen Teil hier drüben,
der so unglaublich kompliziert ist.

Dieser Zahnradmechanismus führt
dasselbe wie ein Computer aus,

aber natürlich muss man
das Ding programmieren, und klar,

Babbage verwendete
die damalige Technologie,

die in den 50ern, 60ern und 70ern
wieder auftauchen würde,

nämlich Lochkarten.
Dieses Ding hier

ist einer von drei Lochkartenlesern,

und dies ist ein Programm
im Wissenschaftsmuseum,

nicht weit von hier,
erstellt von Charles Babbage,

das sich hier befindet
-- schauen Sie es sich an --

darauf wartend,
dass die Maschine gebaut wird.

Und es gibt nicht nur eins davon,
es gibt viele von ihnen.

Er bereitete Programme vor, in der Erwartung,
dass dies passieren würde.

Sie verwendeten Lochkarten,
weil Jacquard

in Frankreich den Jacquard-Webstuhl
geschaffen hatte,

der diese unglaublichen Muster,
durch Lochkarten gesteuert, webte.

Er wendete die damalige Technologie neu an

und wie alles andere, was er tat,
nutzte er die Technologie

seiner Zeit, also Mitte des 19. Jh.,
Zahnräder, Dampf,

mechanische Geräte.
Ironischerweise im gleichen Jahr geboren

wie Charles Babbage war Michael Faraday,

der alles komplett revolutionieren sollte

mit dem Dynamo,
Transformatoren, allerlei Dingen.

Natürlich wollte Babbage
bewährte Technologie verwenden,

wie Dampf und so.

Nun brauchte er Zubehör.

Er hatte jetzt einen Computer.

Er hatte Lochkarten,
einen CPU und Speicher.

Er benötigte Zubehör.

Man kann es nicht einfach herbeizaubern.

Also zunächst einmal hatte man Ton.
Man hatte eine Glocke,

wenn also etwas schief lief -- (Lachen) --

oder die Maschine Wartung benötigte,

konnte sie eine Glocke läuten. (Lachen)

Es gibt sogar eine Anweisung
auf der Lochkarte,

die besagt: "Glocke läuten".
Stellen Sie sich dieses "Ding!" vor.

Stellen Sie sich nur mal kurz
all diese Geräusche vor:

"Klick Klack Klick Klick Klack",

Dampfmaschine, "Ding!"
(Lachen)

Natürlich benötigen Sie auch einen Drucker,
jeder braucht einen Drucker.

Dies ist eigentlich
ein Bild des Druckmechanismus

für eine andere Maschine
namens Differenzmaschine Nr. 2,

die er nie baute,
aber das Wissenschaftsmuseum

tat es in den 80ern und 90ern.

Ein völlig mechanischer Drucker.

Er druckt nur Zahlen,
weil Babbage von Zahlen besessen war,

aber er druckt auf Papier,
und er macht sogar Zeilenumbrüche.

Wenn man also ans Zeilenende kommt,
springt er so um.

Außerdem benötigt man Grafiken, richtig?

Wenn man irgendetwas mit Grafik zu tun hat,

meinte er: "Ich brauche einen Plotter.
Ich habe ein großes Stück Papier

und einen Kugelschreiber
und kann es ausdrucken. "

Also entwarf er auch einen Plotter,

und an diesem Punkt hatte er

eine ziemlich gute Maschine.

Da kommt diese Frau, Ada Lovelace.

Stellen Sie sich diese Soireen
mit all den hohen Tieren vor.

Diese Dame ist die Tochter
des verrückten, schlechten

und gefährlichen Lord Byron,

und ihre Mutter, etwas besorgt darüber,
dass sie etwas

von Lord Byrons Wahnsinn und
Schlechtigkeit geerbt haben könnte,

dachte: "Ich weiß die Lösung:
Mathematik ist die Lösung.

Wir werden ihr Mathematik beibringen.
Das wird sie beruhigen."

(Lachen) Denn natürlich

war noch nie ein Mathematiker
verrückt geworden,

also ist doch alles paletti. (Lachen)

Alles wird gut. Sie erhielt also
eine mathematische Ausbildung

und geht zu einer dieser Soireen
mit ihrer Mutter,

und Charles Babbage
holt seine Maschine raus.

Der Herzog von Wellington ist auch da,

Babbage holt die Maschine heraus
und führt sie vor,

und sie kapiert sie. Zu seinen Lebzeiten
ist sie die einzige Person,

die sagte: "Ich verstehe, wie das geht

und ich verstehe
die Zukunft dieser Maschine."

Und wir verdanken ihr eine Unmenge,
denn wir wissen

eine Menge über die Maschine,
die Babbage zu bauen plante,

ihretwegen.

Manche Leute nennen sie
den ersten Programmierer.

Das hier ist aus einem Aufsatz,
den sie übersetzte.

Dieses Programm ist
in einem bestimmten Stil geschrieben.

Es ist historisch nicht ganz exakt,
dass sie die erste Programmiererin war,

und tatsächlich tat sie
etwas viel Erstaunlicheres.

Statt nur ein Programmierer zu sein,

sah sie etwas, das Babbage nicht sah.

Babbage war völlig besessen
von Mathematik.

Er baute eine Maschine,
um Mathematik zu machen,

und Lovelace sagte: "Du könntest
mehr machen als Mathematik

auf diesem Computer."
Das machen Sie nämlich.

Jeder hier im Raum hat bereits
einen Computer bei sich,

genau jetzt, ein Handy nämlich.

Wenn Sie in das Telefon hineinschauen,
ist jedes einzelne Ding in diesem Telefon

oder Computer oder
jeder anderen Rechenmaschine

Mathematik. Es sind im Grunde alles Zahlen.

Ob Video, Text, Musik oder Sprache,
es sind alles Zahlen,

allem zugrunde laufen
mathematische Funktionen ab,

und Lovelace sagte: "Nur, weil du

mit mathematischen Funktionen
und Symbolen arbeitest,

heißt das nicht, dass diese Dinge nicht

andere Dinge in der realen Welt,
wie z. B. Musik darstellen können."

Dies war ein großer Sprung,
weil Babbage damals sagte:

"Wir könnten
erstaunliche Funktionen berechnen,

Tabellen ausdrucken und
Graphen zeichnen," (Lachen)

und Lovelace war da und sagte: "Schau,

dieses Ding könnte sogar
Musik komponieren,

wenn man ihm eine numerische Darstellung
von Musik beibringt."

Ich nenne das daher Lovelaces Sprung.

Man kann sagen, dass sie
programmierte, was sie tat,

aber das Wichtigste war:
Sie sagte, dass die Zukunft

viel, viel mehr als dies sein wird.

Heute, hundert Jahre später,
kommt dieser Kerl daher,

Alan Turing, 1936, und erfindet
den Computer ganz neu

Nun war natürlich Babbages Maschine
völlig mechanisch.

Turings Maschine war völlig theoretisch.

Beide näherten sich
aus einer mathematischen Sicht,

aber Turing erzählte uns
etwas sehr wichtiges.

Er legte die mathematischen Grundlagen

für Informatik und meinte:

"Es spielt keine Rolle,
wie man einen Computer baut."

Es spielt keine Rolle,
ob der Computer mechanisch ist,

wie der von Babbage, oder elektronisch,
wie das Computer heute sind

oder vielleicht in der Zukunft, Zellen, oder auch

wieder mechanisch, wenn wir
zur Nanotechnologie kommen.

Wir könnten zur Maschine
von Babbage zurückgehen

und sie einfach winzig machen.
All diese Dinge sind Computer.

In gewisser Weise
gibt es eine Computer-Essenz.

Das nennt man die Church-Turing-These.

Und daher gibt es plötzlich
eine Verbindung und stellt fest:

Diese von Babbage gebaute Sache
war wirklich ein Computer.

In der Tat konnte sie alles tun,
was wir heute

mit Computern tun,
nur wirklich langsam. (Lachen)

Um Ihnen eine Vorstellung zu geben,
wie langsam:

Sie hatte etwa 1 kB Speicher.

Sie verwendete Lochkarten,
die eingespeist wurden,

und lief rund 10 000 mal
langsamer als der erste ZX81.

Sie hatte ein RAM-Paket.

Sie konnten bei Bedarf einfach
zusätzlichen Speicher hinzufügen.

(Lachen) Also, wohin bringt uns das heute?

Es gibt Pläne.

Drüben in Swindon, im Archiv
des Wissenschaftsmuseums,

gibt es Hunderte von Plänen
und Tausende von Notizen

über diese Rechenmaschine
von Charles Babbage.

Eine davon ist eine Reihe von Plänen,
die wir Plan 28 nennen,

und das ist auch der Name
einer Wohltätigkeitsorganisation,

die ich mit Doron Swade gründete,
Computerwesen-Kurator

am Wissenschaftsmuseum,
und auch derjenige,

der das Projekt des Baus
der Differenzmaschine vorantrieb.

Unser Plan ist es, sie zu bauen.

Hier in South Kensington bauen wir
die analytische Maschine.

Das Projekt besteht aus mehreren Teilen.

Einer war das Einscannen
von Babbages Archiv.

Das wurde erledigt.
Der zweite ist jetzt das Studium

all dieser Pläne, um zu bestimmen,
was zu bauen ist.

Der dritte Teil ist eine Computer-Simulation
dieser Maschine,

und der letzte Teil ist, sie physisch
im Wissenschaftsmuseum zu bauen.

Nach ihrem Bau werden Sie endlich
verstehen, wie ein Computer funktioniert,

denn statt eines winzigen Chips vor Ihnen

schauen Sie dieses riesige Ding an und sagen:

"Ah, ich sehe, wie der Speicher arbeitet,
ich sehe den CPU-Betrieb,

ich höre sie arbeiten. Wahrscheinlich
rieche ich, wie sie arbeitet." (Lachen)

Aber dazwischen machen wir eine Simulation.

Babbage selbst schrieb, er sagte,

sobald die Rechenmaschine existiert,

wird sie sicherlich den künftigen
Kurs der Wissenschaft lenken.

Natürlich baute er sie nie,
denn er tüftelte immer

an neuen Plänen herum,
aber als sie gebaut wurde,

in den 1940ern Jahren, verändert das alles.

In diesem Video gebe ich Ihnen
einen kleinen Vorgeschmack,

wie es in Bewegung aussieht.

Das Video zeigt nur die Arbeit
eines Teils des CPU-Mechanismus.

Das sind nur drei Sätze von Zahnrädern,

und da kommt mehr hinzu.
Dies ist der Addiermechanismus

in Aktion, stellen Sie sich
diese gigantische Maschine vor.

Also, geben Sie mir fünf Jahre.

Noch vor 2030 haben wir es.

Vielen Dank. (Beifall)