Missing Link: Hallo, ENIAC – der erste programmierbare Computer vor 75 Jahren

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Der morgige Montag (15.2.) ist der Tag, an dem vor 75 Jahren der erste frei programmierbare elektronische Computer ENIAC öffentlich nach einem gediegenen Festbankett von der US-Armee vorgestellt wurde. Der für das Artilleriecorps der USA entwickelte "Electronic Numerical Integrator and Computer" wurde zuvor am 1. Februar 1946 ausgewählten Journalisten, Fotografen und Kameraleuten in einer sehr speziellen Aufmachung gezeigt. Ihre Berichte durften zur offiziellen Präsentation am 15. Februar erscheinen in den Morgenzeitungen und lösten eine Welle von Spekulationen aus, was dieses "Elektronengehirn" alles machen könnte.

ENIAC Day am 15. Februar

Der 15. Februar ist der ENIAC Day. Vom ersten programmierbaren elektronischen Rechner, dessen Existenz vor 75 Jahren bekannt gegeben wurde, sind eine Reihe von Artefakten übrig geblieben. Sie werden am ENIAC Day von Museen und Sammlern in einem Stream präsentiert oder als Videos gezeigt. Auf deutscher Seite ist das Heinz Nixdorf Museumsforum dabei, das sowohl über einige Original-Bauteile des ENIAC wie über preisgekrönte Nachbauten verfügt. Wer möchte, kann, wie von den Organisatoren zum Feiertag gefordert, seinen Computer an diesem Tag klassisch mit shutdown -q herunterfahren oder eben sein Smartphone abwürgen.

Die Geschichte von ENIAC ist keine Erfolgsgeschichte im klassischen Sinne, sondern ist von vielen Brüchen und Verwürfnissen durchzogen. Man kann sie natürlich so erzählen, wie es das Artilleriecorps der US-Armee als Auftraggeber des Rechners ENIAC in einem Stammbaum 1961 gemacht hat. Da wird ein Rechner, der eigentlich Schusstafeln für die Artillerie produzieren sollte, zum Stammvater aller Rechner. Man kann es freilich auch etwas differenzierter angehen, wie es wenig später der unlängst verstorbene Computerpionier Wilfried de Beauclair im Jahre 1968 in einer Grafik getan hat. Hier findet sich ein enormer Stammbaum wieder, von den indisch-arabischen Zahlen über Keplers Rudolfinische Tafeln und die Rechenmaschine von Schickard, von der Telegrafie zu den Flip-Flops von Eccles/Jordan bis hin zum ENIAC von John William Mauchly und John Presper Eckert geht. Danach geht die Entwicklung unverzüglich weiter. Noch während ENIAC im Bau war, konstruierten Mauchly und Eckert den EDVAC, danach den BINAC und schließlich die erfolgreiche UNIVAC.

50 Mathematikerinnen in Aberdeen

Zum Ende des Ersten Weltkrieges hatte die Außenballistik einen beachtlichen Forschungsstand erreicht. In Deutschland erfolgte die Berechnung der Flugbahn mit den Ammannschen Schusstafeln, in den USA entwickelte Gilbert Ames Bliss die nötigen Formeln. Danach wurde es zunächst ruhig. Das Ordnance Department, die Artillerieforschungsstelle der USA in Aberdeen Proving Ground, beschäftigte nur wenige Ballistiker. Die gesamte US-Armee hatte einen Personalstand von 120.000 Mann. Das änderte sich schlagartig mit dem Kriegseintritt der USA. Der Bedarf an Schusstafeln war enorm. Im Rahmen des WAVES-Project wurden rund 50 Mathematikerinnen nach Aberdeen geschickt, die dort Schusstafeln mit Tischrechnern wie dem Friden Calculator berechneten. Die schnellste Maschine in Aberdeen war ein Exemplar des von Vannevar Bush entwickelten Differentialanalysators mit 10 Recheneinheiten zur Integration von Differentialgleichungen, doch sie war fehleranfällig. Eine leistungsfähigere Variante mit 14 Recheneinheiten stand an der Moore School of Electrical Engineering der Universität von Pennsylvania und wurde sofort "rekrutiert". Diese Maschine war überdies zuverlässiger, da ein Elektroingenieur namens John Presper Eckert einige Verbesserungen vorgenommen hatte.

John Presper Eckert war ein leidenschaftlicher Bastler und Perfektionist mit einem Hang zu skurrilen Erfindungen wie dem Osculometer zur Messung der Kuss-Intensität. Sein erstes Patent erhielt er mit 21 Jahren für einen Filmprojektor. Aus einer vermögenden Familie stammend, besaß der musikalisch begabte Eckert einen Novachord-Synthesizer, "das größte Röhrengerät vor dem Bau von ENIAC". An der Moore School lernte Eckert den promovierten Physiker John William Mauchly kennen und entdeckte, dass er ebenfalls an der Arbeit mit Röhren interessiert war. Was Eckert und Mauchly diskutierten, fand das Interesse der Militärs, weil der Mathematiker und Ballistiker Herman Goldstine als Verbindungsoffizier zwischen Aberdeen Proving Ground und der Moore School fungierte. Goldstine hatte bei Gilbert Ames Bliss Ballistik studiert und unter ihm als Assistent gearbeitet. Außerdem kannte er die elektromechanischen Rechengeräte seiner Zeit. Im August 1942 verfassten Eckert und Mauchly ein streng geheimes Memorandum unter dem Titel "The Use of High-Speed Vacuum Tube Devices for Calculating". Dank der Elektronenröhren sollte der elektronische Computer 1000 Multiplikationen pro Sekunde erreichen. Der Vorschlag wurde im April 1943 abgesegnet und der Bau des "Electronic Numerical Integrator and Computer" begann am 31. Mai. Eckert übernahm die Gesamtleitung des Projektes. Er überließ nichts dem Zufall: So wurden Ratten und Mäuse angeschafft, um herauszufinden, welche Sorte von Verbindungskabeln sie nicht anknabbern. Im November 1945 wurde ENIAC mit Gesamtkosten von etwa 400.000 US-Dollar endlich fertiggestellt: Der Krieg war vorbei, das Problem der Schusstafeln weniger dringlich. Dennoch stand die militärische Nutzung im Vordergrund: ENIAC wurde bei der Berechnung von Gleichungen für die Wasserstoffbombe eingesetzt, die 1952 gezündet wurde.

"Wir saßen nicht an einem Computer, wir waren in einem Computer"

In ENIACs Gestellen und Rollschränken wurden 17.468 Röhren, 7.200 Dioden, 1.500 Relais, 70.000 Widerstände und 10.000 Kondensatoren verbaut. Das gesamte System wog 27 Tonnen und hatte eine Leistungsaufnahme von 174 Kilowatt. Einer der ersten Außenstehenden, der ENIAC bewundern durfte, war der britische Computerpionier Maurice Wilkes. In seinen Memoiren schrieb er: "ENIAC war ein Raum in einem Raum. Wir saßen nicht an einem Computer, wir waren in einem Computer." Mauchly führte die Maschine vor und Wilkes bemerkte, wie er von der Maschine in der Verganheitsform sprach. Tatsächlich hatte man mit EDVAC bereits den Nachfolger, bei dem nicht mehr mit Schaltern und Kabeln programmiert wurde, sondern mit einem Programm, das im Arbeitsspeicher des Rechners geladen wurde. Das alles war indes am ENIAC-Day vergessen, als ENIAC mit einem Festbankett der Öffentlichkeit übergeben wurde. Es lohnt sich, den kurzen rekonstruierten Film der Pressekonferenz vom 1. Februar 1946 anzusehen, der die Welt erschütterte. Eigens um die internen Rechenoperationen optisch aufzuwerten, hatte man für den ENIAC-Film Panels mit beleuchteten Ping-Pong-Bällen statt der kleinen Lämpchen installiert, die die Zahlenwerte der Flip-Flops darstellen sollten: Der erste frei programmierbare Computer war der erste Rechner mit "Blinkenlichten". Wer nachvollziehen will, wie ENIAC funktionierte findet hier die Simulation und hier die passenden Erläuterungen.

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Mit ENIAC und EDVAC wussten Mauchly und Eckert, dass sie am Beginn eines neuen Industriezeitalters standen. In ihrer Patentanmeldung vom 26. Juni 1947 heißt es: "This invention relates to methods and apparatus for performing computations involving arithmetical operations, at extremely high speeds, and with minimum use of mechanical elements, as generally so termed, and more particularly relates to the act of electrical computing machines, with particular reference to a machine utilizing electronically produced pulses to represent digits and numbers for control and programming operations, thus obviating the need for mechanically moving parts for these purposes." Seitdem die Menschheit mit Körnern das Zählen angefangen hat, habe sie nach Wegen gesucht, das Rechnen zu vereinfachen, vom Abakus bis eben zu den Computern. Mit der Einreichung des Patents entschieden sich die Erfinder gegen eine universitäre Laufbahn und für den Einstieg in die neue Industrie. Bereits der BINAC als direkter Nachfolger des ENIAC wurde von der Eckert-Mauchly Computer Corporation für den Flugzeughersteller Northrop gebaut. Umso schmerzlicher war es für die beiden angehenden Unternehmer, dass der Verbindungsoffizier Herman Goldstine ein Papier in Umlauf brachte, das das Universalgenie John von Neumann nach Gesprächen mit Mauchly und Eckert verfasst hatte. Der "First Draft of a Report on the EDVAC" brachte von Neumann die Anerkennung, die von Neumann-Architektur erfunden zu haben, zerstörte aber den Zusammenhalt der Computerpioniere. Zeit seines Lebens war Eckert erbost über den Ideenklau durch von Neumann, wie ein Interview mit Eckert zeigt.

Anerkennung, Patent-Rechtsstreit, fremder Ruhm

Die Firma von Eckert und Mauchly baute schließlich mit der UNIVAC den ersten richtigen Industrie-Computer für den harten Dauereinsatz und erzielte mit der richtigen Prognose der US-Präsidentschaftswahl von 1952 Anerkennung. Das half der Firma freilich nicht, denn auch die Kosten der UNIVAC waren schon vorher aus dem Ruder gelaufen. Sie wurde bereits 1950 von Remington Rand übernommen, wo die UNIVAC recht erfolgreich in Serie ging. Das Ungemach für die Pioniere ging weiter, als Sperry Rand als Rechtsnachfolger das US-Patent der ENIAC veröffentlichte. Hier kam es 1967 zum Rechtsstreit mit Honeywell, der 1973 entschieden wurde. Ein Richter erklärte das Patent des voll programmierbaren Computers für ungültig, weil John Presper Eckert im Jahr 1941 den Computerpionier John Vincent Atanasoff besucht und dessen ABC-Maschine besichtigt hatte. Entsprechend harsch urteilt die deutsche Wikipedia im Eintrag über ENIAC: "Der Ruhm für die Erfindung des ersten elektronischen Rechners, den Mauchly und Eckert bis dahin geteilt hatten, geht seither auf Atanasoff über." Wesentlich präziser war da Eckert selbst, wie im Jubiläumsartikel vor fünf Jahren berichtet, als er über die Flip-Flops von William Henry Eccles und Frank W. Jordan sprach: "Was mich am meisten überraschte, war die Tatsache, dass nichts wie der ENIAC da war, obwohl es alle benötigten Komponenten 10 oder sogar 15 Jahre früher schon gab. Der ENIAC hätte 10 oder 15 Jahre früher erfunden werden müssen und die echte Frage ist doch die, warum das nicht schon früher passierte."

Zum Nachruhm gehört, dass ab den 90er Jahren die Arbeit von Eckert und Mauchly, aber auch die herausragende Programmierarbeit der am Projekt beteiligten Mathematikerinnen neu gewürdigt wurden. Bis ENIAC im Oktober 1955 abgeschaltet wurde, hatte sich der raumfüllende Computer als zuverlässiges Instrument mit langen Laufzeiten erwiesen. Am Valentinstag 1996 feierte darum der US-amerikanische Vizepräsident Al Gore den 50. Geburtstag von ENIAC mit einer Rede, in der er eine Valentins-Grußkarte öffnete und ein kleiner Chip eine Melodie spielte. Die Rede selbst beschäftigte sich mit der Rolle, die der unternehmerische Erfindungsgeist in den USA ausmacht. Gore lobte die Dynamik, in der aus dem raumfüllenden ENIAC mobile Rechner wurden und schließlich die Laptops, die jedermann benutze. Er betonte die Rolle des Staates als Zündfunken-Geber für neue Ideen. Mit dem ENIAC und dem ARPANET, gefolgt vom Internet, hätten die Vereinigten Staaten Entwicklungen in Gang gesetzt, der große wirtschaftliche Erfolge bei der Kommerzialisierung der Ideen folgten. Zur Feier des Geburtstages von ENIAC veröffentlichte die US-Post vom Aberdeen Proving Ground aus mit leichter Verspätung eine Briefmarke, deren Bild via Mbone in sechs Länder kopiert wurde. Auch das gilt heute schon als betagte Technik.

(tiw)