Analytical Engine

Versuchsmodell der Analytical Engine

Charles Babbage, Erfinder der Analytical Engine

Die Analytical Engine (eng. analytische Maschine) ist der Entwurf einer mechanischen Rechenmaschine für allgemeine Anwendungen. Sie stammt von dem britischen Mathematikprofessor Charles Babbage (1791–1871) und stellt einen wichtigen Schritt in der Geschichte des Computers dar.

Entwurf

Babbage begann 1822 mit der Konstruktion seiner Differenzmaschine, einer mechanischen Rechenmaschine, die speziell für die Lösung polynomialer Funktionen konzipiert war. Als ihm klar wurde, dass eine viel allgemeinere Bauweise möglich wäre, entwarf er eine Analytical Engine, deren Beschreibung er 1837 veröffentlichte. Er setzte die Arbeit an dem Entwurf bis zum Ende seines Lebens fort. Es ist mittlerweile allgemein anerkannt, dass der Entwurf korrekt war und dass die Analytical Engine funktioniert hätte. Vergleichbare Computer für allgemeine Anwendungen wurden erst 100 Jahre später wirklich realisiert.

Die Analytical Engine sollte von einer Dampfmaschine angetrieben werden und wäre über 30 Meter lang und 10 Meter breit gewesen. Die Eingabe (Befehle und Daten) sollte über Lochkarten erfolgen, eine Methode, die in der damaligen Zeit der Steuerung mechanischer Webstühle diente. Für die Ausgabe waren ein Drucker, ein Kurvenplotter und eine Glocke (als Signal an den Bediener) geplant. Die Maschine sollte außerdem Zahlen in Lochkarten oder wahlweise Metallplatten stanzen können. Sie benutzte dezimale Gleitkommaarithmetik und es war Speicher für 1000 Wörter zu 50 Dezimalstellen vorgesehen (Entspricht etwa 20,7 kB). Die Recheneinheit („Mühle“ genannt) sollte in der Lage sein, die vier Grundrechenarten durchzuführen.

Die vorgesehene Programmiersprache war ähnlich den heute verwendeten Assemblersprachen strukturiert. Schleifen und bedingte Verzweigungen wären möglich gewesen, so dass das erste universell programmierbare (turingmächtige) System entstanden wäre. Drei verschiedene Arten von Lochkarten waren vorgesehen: Eine für arithmetische Operationen, eine für numerische Konstanten und eine für Lade- und Speicheroperationen, um Zahlen aus dem Speicher in die Recheneinheit und wieder zurück zu transferieren. Wahrscheinlich wären drei separate Lochkartenleser für die drei Kartenarten zum Einsatz gekommen.

Geschichte

1837 veröffentlichte Babbage die ersten Beschreibungen zu seiner Analytical Engine. Bedingt durch finanzielle und technische Probleme wurden aber nur wenige Komponenten tatsächlich gebaut.

1842 schrieb der italienische Mathematiker Federico Luigi Menabrea, der den reisenden Babbage in Italien getroffen hatte, eine Beschreibung der Analytical Engine auf französisch. Ada Lovelace übersetzte sie ins Englische. Nach einer Anfrage von Babbage, warum sie denn nicht eine eigene Abhandlung verfasst hätte, kommentierte sie ihre Übersetzung so ausführlich, dass sie die dreifache Länge des ursprünglichen Artikels einnahm. Weil sie auch einen schriftlichen Plan zur Berechnung von Bernoulli-Zahlen mit der Maschine erstellt hat, wird sie auch „erste Programmiererin“ in der Geschichte genannt.^[1]

1878 empfahl ein Komitee der British Association for the Advancement of Science, die Analytical Engine nicht zu bauen.

1910 berichtete Babbages Sohn, Henry P. Babbage, dass ein Teil der Recheneinheit und der Drucker gebaut und dazu benutzt worden wären, eine (fehlerhafte) Liste von Vielfachen von pi auszurechnen. Dies war nur ein kleiner Teil der ganzen Engine, nicht programmierbar und ohne Speicher.

Danach geriet die Maschine, deren Entwurfspläne als funktionsfähig gelten, in Vergessenheit.

1941 war die Zuse Z3 von Konrad Zuse der erste universell programmierbare Rechner, der tatsächlich gebaut wurde und funktionierte. Und erst um 1960 erreichten Computer die von Babbage für die Analytical Engine vorgesehene Rechengenauigkeit (50 Dezimalstellen sind ca. 166 Bit bzw. 20 Byte). Howard Hathaway Aiken, der 1943–44 die elektrische Rechenmaschine Mark I baute, wurde durch den Aufbau der Analytical Engine beeinflusst.

Aus Babbages Autobiografie:

Sobald eine Analytical Engine existiert, wird sie notwendigerweise der Wissenschaft die zukünftige Richtung weisen.

Weblinks

• The Analytical Engine: The First Computer
• Sketch of The Analytical Engine Invented by Charles Babbage. By L. F. Menabrea of Turin, Officer of the Military Engineers. With notes upon the Memoir by the Translator Ada Augusta, Countess of Lovelace

Einzelnachweise

1. ↑ http://www.frauen-informatik-geschichte.de/index.php?id=36