Der Pionier der Lochstreifen

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1941 präsentierte Konrad Zuse den ersten programmierbaren Computer der Welt. Morgen wäre der Erfinder 100 Jahre alt geworden

Berlin. "Ich brauch das Wohnzimmer", sagte Konrad Zuse 1935 zu seinen Eltern in Berlin-Kreuzberg. Dort begann er zu werkeln und zu konstruieren - und legte die Grundlagen für die Computertechnik: Sechs Jahre später präsentierte der Ingenieur und spätere Honorarprofessor in Göttingen den ersten programmierbaren Computer Z3. Vor 100 Jahren, am 22. Juni 1910, wurde Zuse in Berlin geboren. Die Rechenleistung der Zuse-Rechenmaschine von einst passt heute locker in die Hosentasche: Der Prozessor eines Smartphones ist gut 200 Millionen Mal schneller.

Als Zuse mit seiner Arbeit begann, war Rechnen monotone Fabrikarbeit. In Rechenbüros tippten unqualifizierte Arbeiter Zahlen in Tischrechenmaschinen, addierten oder multiplizierten, ohne mitzudenken. Das wollte der frischgebackene Bauingenieur ändern. Die Idee des damals 25-Jährigen: Wenn noch die komplizierteste Ingenieursrechnung nichts anderes ist als eine Folge von Grundrechenschritten, warum dann nicht eine Maschine bauen, die Rechenrezepte, die man ihr per Lochstreifen eingibt, automatisch abarbeitet? Die Idee des programmierbaren Rechners war geboren.

Zuse kündigte seine gerade erst angetretene Stelle als Statiker bei den Henschel-Flugzeugwerken in Berlin und wurde freischaffender Computererfinder. Seine Werkstatt richtete er in der Berliner Wohnung seiner Eltern ein. Zuse war Autodidakt. Er hatte wenig Ahnung, wie die damaligen Rechenmaschinen funktionierten. Doch das war kein Nachteil: "Er ging unvoreingenommen an die Aufgabe heran", sagt der Informatiker Horst Zuse, Sohn von Konrad Zuse und Professor an der brandenburgischen Fachhochschule Lausitz. Daher sei es ihm leichtgefallen, Konventionen zu missachten.

So brach er mit der Darstellung von Zahlen mit zehn Ziffern, dem Dezimalsystem, das damals alle Rechenmaschinen nutzten. Seine erste Maschine, später Z1 genannt, rechnete nur mit zwei Ziffern, 0 und 1. Zuse war damit der erste Konstrukteur, der einen vollständig im Binärsystem arbeitenden Computer baute. Für Maschinen ist das Binärsystem ideal. Denn beide Ziffern können durch "Schalter aus" und "Schalter an" dargestellt werden. Um welche Art von Schalter, Kippschalter, Telefonrelais, Röhre oder Transistor es sich dabei handelt, ist gleichgültig. Zuse verwendete das Binärsystem aus konstruktionsbedingten Gründen: "Er wollte keine Zahnräder benutzen", sagt Horst Zuse. Die damaligen Rechenmaschinen waren voll von Zahnrädern.

Der Erfinder, der 1995 starb, wählte mit mechanischen Schaltern einfachere Grundbausteine, die seine Freunde in Handarbeit herstellen konnten: Sie bestanden aus geschlitzten Blechstreifen, in deren Schlitzen Stangen hin und her geschoben wurden. Aus Tausenden dieser Schaltbleche baute Zuse die Z1 zusammen; 1936 war sie fertig. Schalter schalteten andere Schalter ein und aus, wodurch der Automat rechnete. Das Programm der "Rechenplan", wie Zuse sagte, wurde per Lochstreifen eingegeben. Zwar rechnet heute jeder Computer im Binärsystem. Aber auf Zuse lässt sich diese Tatsache nicht zurückführen, auch wenn er der Erste war. Er arbeitete damals isoliert vom Rest der Welt in Deutschland. Unabhängig von Zuse entwickelte das britische Militär den Computer Colossus, der ab 1943 die Geheimcodes der Deutschen knackte. Colossus arbeitete ebenfalls im Binärsystem, verwendete aber keine mechanischen Schalter, sondern rund 1800 Röhren und war damit einer der ersten vollelektronischen Rechner der Welt. In den USA, an der University of Pennsylvania, entstand im Regierungsauftrag ein vollelektronischer programmierbarer Rechner, der Electronic Numerical Integrator and Computer (ENIAC), der aus rund 18 000 Röhren bestand. Er berechnete Tabellen, welche die ballistischen Flugbahnen von Artilleriegeschossen angaben; allerdings arbeitete er nicht im Binärsystem.

Zuse hatte sich ebenfalls schon auf die Elektronik zubewegt. Weil die Z1 nicht wirklich funktionierte, baute er seine nachfolgenden Maschinen mit elektromechanischen Fernmelderelais. Auch sein zweiter Computer funktionierte nicht reibungslos. Erst das Nachfolgemodell Z3 von 1941 arbeitete einwandfrei. Es gilt heute als der erste programmierbare Computer der Welt. Allerdings war die Z3 bei Weitem nicht das, was man heute unter einem Computer versteht. Außer Addieren, Multiplizieren oder Wurzelziehen, also mit Zahlen rechnen, konnte er nichts und ist daher eher mit einem programmierbaren Taschenrechner vergleichbar als mit einem PC.

Zuse war bewusst, dass Computer einmal deutlich mehr können würden als Zahlenrechnen. Er skizzierte im Geist einen universellen Rechner, der jede Gedankenarbeit, die nach einem Schema verläuft, würde ausführen können, etwa die eines Finanzbeamten. Der Computer würde Informationen kombinieren, etwa den Familienstand und die Kinderzahl eines Angestellten, und daraus Schlüsse ziehen, etwa die Steuerklasse ermitteln.

Laut Horst Zuse fehlten Zuses erstem Computer nur zwei Merkmale eines Universalrechners: erstens die Fähigkeit, bedingte Sprünge auszuführen, die den Programmablauf durch Wenn-dann-Entscheidungen beeinflussen und damit einen freien statt eines starren, vorherbestimmten Programmablaufs ermöglichen, und zweitens die sogenannte logische Einheit. Letztere ist ein zentraler Bestandteil der Prozessoren heutiger Rechner, die logische Operationen wie die UND- oder die ODER-Verknüpfung durchführt. Erst 1949 baute er den bedingten Sprung in die Z4 ein, auf Druck der ETH Zürich, die die Maschine für wissenschaftliche Rechnungen von Zuse kaufte.

Dieser Verkauf ermöglichte die Gründung der Zuse KG. Die Firma verkaufte Rechner an Universitäten und an die Industrie und baute bis 1964 mehr als 250 Computer. Dann wurde sie an die Firma Brown, Boveri & Cie. AG, Mannheim, verkauft. Die Erlöse reichten gerade, um die Schulden zu decken.

Warum wurde Zuse auch in der Nachkriegszeit, als er international nicht mehr isoliert bleiben musste, nicht zum deutschen Bill Gates? Ein Grund dürfte eine Nachlässigkeit in Fragen der Patentierung gewesen sein. Während seiner Pionierzeit war für den Verkauf seiner Maschinen die gelungene Vorführung von Prototypen entscheidend, weshalb er in die Patentierung nicht so viel Zeit investierte. Auch fehlten ihm die Geldmittel. Erst 1941 setzte er das Patent durch. Die paar Jahre Verzögerung waren entscheidend. Ein weiterer Grund: Die visionäre Kraft Zuses kannte Grenzen. So hatte er während des Krieges, als er wieder bei den Henschel-Werken arbeitete, dort die Nachbearbeitung der Flügel von Flugbomben automatisiert. Die Ergebnisse wurden von Messgeräten über den wohl ersten Analog-Digital-Wandler der Welt in einen Spezialcomputer gespeist, der nötige Korrekturen berechnete. Zuse hatte somit die Prozesssteuerung durch Computer erfunden, aber ein Patent nicht entsprechend formuliert.

Auch auf die Entwicklung der Computertechnik in akademischen Kreisen hatte er nach dem Krieg kaum Einfluss. Das wäre wohl anders gewesen, wäre er Wissenschaftler geworden. Aber: "Er war nicht der Typ, der Vorlesungen hält", sagt Horst Zuse.