Arithmeum Bonn: Der Supercomputer des 19. Jahrhunderts
Eine mechanische Maschine, die nicht nur addieren und subtrahieren, sondern auch automatisch multiplizieren kann: Das war auf der nationalen Industrie- und Agrarausstellung in Paris 1849 preisverdächtig. Konsequenterweise erhielt der Erfinder des Apparates, ein Uhrmacher namens Timoléon Maurel gemeinsam mit Jean Jayet, die Goldmedaille(öffnet im neuen Fenster).
Die Juroren beeindruckte vor allem die unerhörte Geschwindigkeit, mit der die Aurithmaurel getaufte Maschine arbeitete. Bei älteren Modellen musste eine Kurbel genauso oft gedreht werden wie der kleinere Multiplikator – also acht Drehungen für eine Rechnung wie 9*8.
Bei der Arithmaurel reichte die Einstellung eines kleinen Zeigers auf den Wert und bereits nach einer Drehung war das Ergebnis ablesbar. Um diesen Fortschritt sichtbar zu machen, verglichen die Juroren die Rechenzeiten mit vorherigen Maschinen: Der erste Benchmark für Computer war erfunden. Wie auch heutige Supercomputer war die originale Arithmaurel nur sehr begrenzt im Alltag einsetzbar, sie war aber faszinierend schnell. Das lag daran, dass das mechanische Werk des Prototyps außerordentlich komplex und daher aufwendig zu produzieren war. Wie die meisten Rechenmaschinen vor ihr blieb sie trotz Goldmedaille ein Kuriosum.
In Bonn können Hunderte dieser frühen Computer in der Ausstellung des Arithmeums(öffnet im neuen Fenster) bewundert werden. Das Museum widmet sich der Geschichte des Rechnens unter mehreren Aspekten. Am aufsehenerregendsten sind sicherlich die Maschinen, von denen die Einrichtung über 10.000 hat. Die schönsten und interessantesten sind auf drei Etagen zu sehen – und manche Nachbauten sowie originale historische Rechner dürfen sogar ausprobiert werden.
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Bei einer Führung werden aber auch Exponate erklärt, deren Funktion sich nicht auf den ersten oder zweiten Blick erschließt.
So gibt es den Automaten(öffnet im neuen Fenster) des Mathematikprofessors Giovanni Poleni, der einer Standuhr ähnelt – er war die erste autonom rechnende Maschine. An der Frontseite muss ein Stift eingesteckt werden, im Inneren klappt Museumsdirektorin Ina Prinz für unsere Demonstration die Sprossen eines damals neuartigen Zahnrades mit verstellbarer Zähneanzahl aus. Von Gewichten angetrieben, beginnt die Maschine ratternd mit ihrer Arbeit.
Sie braucht wesentlich länger für die Aufgabe als ein Mensch mit Kopfrechnen, trotzdem löste ihre Vorstellung 1709 Angst aus. Ina Prinz zitiert eine zeitgenössische Einschätzung: "Rechnen ist eine genuin menschliche Eigenschaft. Wenn das eine Maschine können sollte, dann ist der Homunculus(öffnet im neuen Fenster) nicht mehr weit!" Die "Standuhr" im Museum ist ein Nachbau, das Original wurde auf spektakuläre Weise vernichtet.
Leidenschaft und Leibniz
Ina Prinz erklärt: "Poleni wollte eigentlich nur beweisen, dass automatisches Rechnen geht. Er war mit der mechanischen Umsetzung allerdings nicht zufrieden. Immer wieder hakte und klemmte der Apparat. Als er dann auch noch von der Existenz einer viel besseren – und hübscheren – Maschine erfuhr, verbrannte er sein Werk in einem Wutanfall."
Das Schicksal der Poleni ist nicht einzigartig: Viele frühe Maschinen, die sich meist in den Schatzkammern der adligen Oberschicht befanden, sind im Laufe der Jahrhunderte verloren gegangen.
Ina Prinz legt deshalb als Leiterin des Museums bei Restauration und Nachbau auch selbst Hand an. Das geht so weit, dass sie für eine Maschine die Verfahren der Emaillierung erlernte, weil niemand mehr ohne weiteres die winzigen Schilder auf einer Maschine von Johann Jakob Sauter(öffnet im neuen Fenster) aus dem Jahr 1796 reproduzieren konnte.
Dieses uhrwerkliche Meisterwerk, dessen Aussehen sich als barock verzierte Torte aus Messing beschreiben ließe, findet sich nun als funktionsfähiges Replikat im Arithmeum. Wie die meisten Rechenmaschinen vor dem Ende des 19. Jahrhunderts war sie eher eine bewundernswerte Kostbarkeit denn ein täglich eingesetztes Arbeitsmittel.
Als Maschine gilt für Ina Prinz nur ein Apparat, der den Zehnerübertrag automatisch ausführt, das heißt, dass beispielsweise bei der Addition 99+1 die 100 in der Ergebnisanzeige erscheint. Das Arithmeum zeigt aber auch das Rechnen ohne Maschinen.
Das Volk rechnete anders
Die alltäglichen Rechenhilfsmittel von Händlern und ihren Kunden lassen sich spielerisch erleben. So können beispielsweise Zählsteine, Rechentische mit Rechenpfennigen und einfache Hilfen zur Multiplikation wie die Napier-Stäbe(öffnet im neuen Fenster) angesehen und ausprobiert werden. Der heute noch gebräuchliche Begriff des Bankrotts hat seine Wurzeln in dieser mittelalterlichen Zeit. War der Geldwechsler zahlungsunfähig, wurde sein Tisch – die banca – zerstört: banca rotta(öffnet im neuen Fenster).
Der berühmte Universalgelehrte Leibniz(öffnet im neuen Fenster) ist in der Ausstellung unter anderem mit der ersten funktionsfähigen Maschine(öffnet im neuen Fenster) für alle vier Grundrechenarten vertreten. Ihre Konstruktion dauerte 40 Jahre und verschlang die immense Summe von 20.000 Gulden. Ina Prinz führt das unter anderem darauf zurück, dass der rastlose Leibniz sich nur gelegentlich um den Fortgang der Konstruktion kümmerte und etliche Uhrmacher der damaligen Zeit damit beschäftigte.
Verbürgt ist ein Zitat von ihm, das seine Motivation erklärt: "Es ist unwürdig, die Zeit von hervorragenden Leuten mit knechtischen Rechenarbeiten zu verschwenden, weil bei Einsatz einer Maschine auch der Einfältigste die Ergebnisse sicher hinschreiben kann." Bis in die 1990er Jahre hielten sich in der Fachwelt Zweifel daran, dass das Gerät überhaupt wie vorgesehen arbeiten würde. Zu groß waren die Hürden bei der Produktion in der damaligen Zeit.
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Trotzdem lieferte Leibniz gleich zwei fundamentale Beiträge zum maschinellen Rechnen, die die Jahrhunderte überstehen sollten: das Staffelwalzenprinzip(öffnet im neuen Fenster), das bis zum Niedergang der mechanischen Rechner Bestand hatte, und die Popularisierung der Binärzahlen in der Rechentechnik. Letztere kamen erst mit dem Aufkommen der digitalen Computer umfassend zum Einsatz.
Historischer Buchbestand wird digitalisiert
Auch von diesen besitzt das Arithmeum inzwischen eine beachtliche Sammlung – sie ist aber in einem Schaudepot in der Nähe des Museums untergebracht und wird nur im Rahmen von Führungen gezeigt. Überhaupt sind einige Sammelgebiete des Arithmeums nur schlecht in öffentlichen Ausstellungen zu zeigen: Tausende historische Bücher(öffnet im neuen Fenster), darunter Exemplare aus der Frühzeit des Buchdrucks, können nicht ständig in Vitrinen dem Licht ausgesetzt werden. Sie sind wesentlich anfälliger für Umgebungseinflüsse als die Maschinen. Um sie trotzdem dem Publikum zugänglich zu machen, werden sie nach und nach digitalisiert. Sie lassen sich an Kiosken im Museum und zeitweise einzeln hinter Glas bestaunen.
Die anfangs erwähnte Rechenmaschine von Timoléon Maurel wurde in aufwendiger Kleinarbeit im Arithmeum wiederhergestellt und ist nun wieder dort zu sehen. Nachdem die Arbeiten abgeschlossen waren, ließen die Museumsdirektorin Ina Prinz und der Restaurierungsexperte Patrick Rocca den damaligen Benchmark noch einmal durchlaufen. Die erneuerte Maschine unterbot das Resultat von 1849 um zwei Sekunden.
Auch sie teilte allerdings das Schicksal ihrer Vorgänger: Weil sie zu komplex war, konnte sie niemals zuverlässig in größerer Stückzahl gefertigt werden. Sie spornte jedoch einen Konkurrenten an, dessen Mechanismus als Blaupause für die meisten Rechenmaschinen bis zu ihrem Verschwinden im 20. Jahrhundert dienen sollte.
Ein ehrgeiziger Franzose verhilft der Rechenmaschine zum Durchbruch
Charles Xavier Thomas de Colmar(öffnet im neuen Fenster) als ambitioniert zu bezeichnen, wäre wohl eine starke Untertreibung. Schon einige Jahre nach seinem Eintritt in die französische Armee 1809 hatte er es zum Generalinspekteur für die Versorgung der Truppen in Spanien gebracht, im Anschluss an seinen Dienst gründete er mehrere Feuerversicherungen, die ihn endgültig zum wohlhabenden Mann machten. Das reichte ihm aber nicht: Er wollte Anerkennung.
Eine Goldmedaille hatte er bereits in den 1820ern mit einer selbst entworfenen Maschine errungen, die Société d'encouragement pour l'industrie nationale zollte seinem Erstlingswerk Respekt.
Als Thomas de Colmar von der medaillengekrönten Aurithmaurel erfuhr, machte er sich an die Arbeit, deren Ruhm zu übertreffen und die Komplexität ihrer Konstruktion zu reduzieren. Er sah die praktische Möglichkeit, Berechnungen seiner Versicherungsunternehmen zu optimieren. Mit dem Arithmometer gelang es ihm, noch zwei Titel der Ehrenlegion zu erringen, weitere folgten. Da er Exemplare der Maschine großzügig an hochrangige Persönlichkeiten wie den Papst und Königshäuser verschickte, verliehen sie ihm im Gegenzug etliche Orden.
Thomas de Colmar mag sich an seiner Sammlung an Auszeichnungen(öffnet im neuen Fenster) erfreut haben, die Goldmedaille der Weltausstellung blieb ihm aber versagt. Obwohl er seinen eigenen Arithmometer-Supercomputer(öffnet im neuen Fenster) – eine klaviergroße Rechenmaschine mit unerhörten 30 Stellen für die Anzeige einer Quintillion – 1855 präsentierte, reichte es nur für eine ehrenhafte Erwähnung(öffnet im neuen Fenster) der Juroren.
Kommerziell schlug sich sein Arithmometer besser. Mit rund 2.000 Exemplaren ist es die erste in Massenproduktion gefertigte Rechenmaschine. Eine Sonderausstellung(öffnet im neuen Fenster) im Arithmeum widmet sich derzeit den Arithmometern, unter anderem ist der Apparat für Papst Pius IX. zu sehen.
Wechselnde Kunstschauen(öffnet im neuen Fenster) mit einem Schwerpunkt auf abstrakten, geometrisch geprägten Werken ergänzen die technischen Ausstellungsstücke ästhetisch.
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Wer die allererste Maschine baute und warum sie jahrhundertelang im Schatten der berühmten Pascaline(öffnet im neuen Fenster) blieb, wie die letzten mechanischen Rechner versuchten, mit der Elektronik zu konkurrieren, und viele andere interessante Geschichten wollen wir im Rahmen dieses Artikels nicht verraten – zu lohnenswert ist ein realer Besuch des Arithmeums in Bonn.
Der Eintrittspreis von 3 Euro ist nicht hoch, aber nach unserem Ausflug würden wir unbedingt zu einer Führung raten – diese ist zwar um einiges teurer, aber sie erklärt in 60 bis 90 Minuten viel mehr, als man allein durch die Beschilderung der Exponate erfährt, außerdem kann so unter fachkundiger Anleitung einiges ausprobiert werden.
Wer den Weg nach Bonn scheut, kann aber auch auf der Seite des Museums stöbern oder sich auf Youtube(öffnet im neuen Fenster) die Funktionsweise einiger Maschinen und die Restaurierung(öffnet im neuen Fenster) der Arithmaurel ansehen.
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