Analogcomputer: Programmieren mit Reglern, Röhren und Steckern
Computer sind programmierbare Maschinen, die auf Nullen und Einsen basieren? Spätestens mit der Idee des Quantenrechners dürfte diese Verallgemeinerung als überholt gelten. Aber es gibt auch noch andere Geräte, die sich dem digitalen Raum entziehen: Analogcomputer.
Bernd Ulmann hat eine beachtliche Sammlung davon – große Metallkästen mit vielen Knöpfen und Röhren sind darunter, aber auch hybride Rechner aus den 1960er Jahren und ein klitzekleines, ganz modernes Steckbrettchen. Der Mathematiker(öffnet im neuen Fenster) wohnt in der Nähe von Frankfurt am Main und unterrichtet hauptberuflich an der Hochschule für Ökonomie und Management(öffnet im neuen Fenster) Informatik. Er hat also häufig junge Menschen vor sich, die sich kaum vorstellen können, dass es eine komplett andere Herangehensweise als die algorithmische gibt.
Dabei ist Ulmann fest davon überzeugt, dass analoges Rechnen eigentlich oft intuitiver vonstattengeht. Als Beispiel nennt er das Berechnen von Minimalflächen(öffnet im neuen Fenster) : "Warum soll ich da komplexe partielle Differentialgleichungen numerisch lösen, wenn ich auch einfach einen Eimer mit ein bisschen Seifenlösung(öffnet im neuen Fenster) und einen Drahtbügel nehmen kann?"
Probleme analog zu lösen, heißt für ihn vor allem, sich von geltenden Denkmustern zu entfernen und Mathematik in der realen Welt zu verankern. So funktioniert ein Analogrechner fundamental anders als jeder übliche Computer.
Als Beispiel führt Ulmann eine Berechnung auf einem kleinen Steckbrett mit Drehreglern und einer LCD-Anzeige durch. Die Aufschrift The Analog Thing(öffnet im neuen Fenster) verrät es: Dies ist ein moderner Experimentiercomputer für analoges Rechnen.
Das Hello-World-Programm(öffnet im neuen Fenster) des Analog Thing ist die Berechnung einer Schwingungsdämpfung(öffnet im neuen Fenster) . Dazu muss man zunächst das zu simulierende System mit Differentialgleichungen beschreiben, daraus eine Computerschaltung ableiten und anschließend den Computerschaltkreis am Analogcomputer verdrahten. Das Ergebnis wird in Echtzeit auf einem Oszilloskop angezeigt.
Am nur notizblockgroßen Analog Thing hat Ulmann selbst mitgearbeitet, das Projekt soll Analogrechnen für Neulinge vereinfachen. Aber Ulmanns Lieblingsrechner sind um ein Tausendfaches größer.
Ein wunderschönes Spielzeug für Mathematiker
Schon im Eingangsbereich des Hauses steht ein graues Metallungetüm mit unverkennbarem 50er-Jahre-Charme und einem Telefunken-Chrom-Schriftzug. Regler, Räder, Knöpfe und Oszilloskop-Röhren zieren seine Front. Es ist der letzte seiner Art – und er war auch einer der ersten.
Zwei Ingenieure bei Telefunken hatten das Gerät zwischen 1953 und 1955 in ihrer Freizeit als Prototypen für den internen Gebrauch entworfen. Nachdem das Projekt bei den Ingenieuren der Geschäftskunden auf großes Interesse gestoßen war, wurde die Firma von der Nachfrage überrascht und stellte weitere ähnliche Rechner her, die jedoch alle verschollen sind.
Leider ist das Gerät defekt – was bei Hunderten verbauten Röhren kaum verwunderlich ist. "Ein Projekt für die Zeit im Ruhestand" , sagt Bernd Ulmann und zeigt uns eine weitere Telefunken-Rechenanlage, die voll funktionsfähig ist. Die RA 770(öffnet im neuen Fenster) ist bedeutend neuer, sie wurde ab 1966 gebaut. Das zeigt sich schon an ihrer farbenfrohen Gestaltung.
Live Rechnen macht Spaß
Sie bringt im Gegensatz zum Prototyp auch keine Tonne Gewicht auf die Waage und wirkt eher wie ein Arbeitsplatz für Elektrotechnik. Ein sehr teurer Arbeitsplatz: 750.000 Mark kostete der Rechner.
Steckfelder, Dutzende Knöpfe und Regler: Auch hier wird schnell klar, dass die Programmierung sich fundamental von Digitalrechnern unterscheidet. Als Bernd Ulmann ein Testprogramm startet, erscheint ein stilisiertes Auto auf der Oszilloskop-Röhre.
Es hüpft auf einem Untergrund, der sich in Echtzeit verändert. Als der RA 770 ab den 1970er Jahren im Einsatz war, gab es keinen Digitalcomputer, der die Berechnung und hochauflösende Anzeige in dieser Geschwindigkeit hätte durchführen können. Bernd Ulmann sagt: "Ich bekomme ein intuitives Gefühl dafür, wie sich das System verhält, indem ich Parameter verändere."
Der Rechner arbeitete im Forschungszentrum Jülich, wo er unter anderem dazu genutzt wurde, Kernkraftwerke für Schulungszwecke zu simulieren. Bernd Ulmann hatte Glück, dass ein Bekannter in Jülich von seiner Begeisterung für alte Analogcomputer wusste und ihn anrief, als die RA 770 verschrottet werden sollte.
"Die Computer finden mich" , sagt Ulmann und schmunzelt – inzwischen hat er ein Netzwerk an Menschen, denen es ebenso leid tut wie ihm, wenn die riesigen Geräte ausgemustert werden. Außerdem hat er den Ruf, auch mit den logistischen Herausforderungen von Abbau und Transport fertig zu werden.
Ein Rechner strapazierte jedoch auch Bernd Ulmanns Fähigkeiten bis aufs Äußerste.
Keine Baugenehmigung für Bunker
Mit ihren zweieinhalb Tonnen auf drei Quadratmetern war die EAI Pacer 700(öffnet im neuen Fenster) nicht nur zu groß für das Einfamilienhaus, sondern auch zu schwer. Die Lösung: ein Anbau mit einem Stahlbeton-Spezialboden, der verhindert, dass das Gebäude samt Maschinen den Schieferhang, auf dem es gebaut wurde, herunterrutscht.
Allein auf die Erlaubnis zu bauen, wartete Ulmann über ein Jahr, weil die Behörde zunächst mit den trockenen Worten "Wir genehmigen keine Bunker" ablehnte. Als es dann doch noch klappte, musste der Anbau um die Pacer 700 herum errichtet werden, weil sie praktisch nicht demontierbar ist.
Nun steht die letzte ihrer Art neben einem weiteren Modell(öffnet im neuen Fenster) von EAI in Ulmanns Annex und wartet auf ihre Restauration. Die kann sich noch ein Weilchen hinziehen, denn die komplexen Schaltungen sind mitunter spärlich oder gar nicht dokumentiert.
Rechnen als Raketenwissenschaft
Die Pacer 700 wurde beispielsweise eigens für das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt angefertigt und berechnete dort die Lageregelung der Rakete Ariane 1(öffnet im neuen Fenster) . Also bekommt jeder Rechner ein Reparaturlogbuch, in dem alle Arbeiten und die einzelnen Schritte der Fehlersuche verzeichnet sind. Da kommen über mehrere Jahre mitunter 100 Seiten zusammen.
Immerhin 80 Prozent der Sammlung funktionieren, schätzt Ulmann. Einige der noch ausstehenden Reparaturen wird er wohl erst in Jahrzehnten beenden können.
Derzeit konzentriert er sich nämlich darauf, seine Leidenschaft in die heutige Zeit zu führen. Mit einer Firma arbeitet er an einem analogen Einchip-Analogrechner(öffnet im neuen Fenster) . Der ist dann die physische Antithese zu den riesigen Apparaten in seinem Haus, soll aber in Zukunft die Möglichkeiten der Digitalcomputer mit der Geschwindigkeit und Effizienz des Analogcomputing vereinen.
Bis es so weit ist, wird Bernd Ulmann mit seinem Analocomputermuseum weiterhin daran arbeiten, der digitalen Monokultur ein analoges Paradigma entgegenzusetzen und die summenden, blinkenden Zeugen einer vergangenen Ära zu bewahren.