Wie der Name schon vermuten lässt, ist die „Difference Engine“ ein seltsam schwer zu beschreibendes Objekt. Man könnte damit beginnen, sich die Seite einer großen Krippe mit Ständern vorzustellen, die von kleinen Metallrädern – oder besser gesagt, Spulen – umringt sind, aber es ist besser, das Ding selbst zu sehen.
Gut entstaubt und mit allen Messingbeschlägen poliert, steht es in der ersten Galerie der Ausstellung „Information Age“ im National Museum of American History. Obwohl eine verstärkte Stimme auf die Bedeutung der Maschine in der Geschichte der Wissenschaft hinweist, zieht sie nur selten Menschen an. Dennoch ist die Difference Engine zweifellos ein Bindeglied zu hochkarätiger intellektueller Erregung und zu einem erstaunlichen Mann, den die britische Regierung kürzlich mit einer eigenen Briefmarke geehrt hat. Er ist Charles Babbage, der Mann, der vor mehr als 150 Jahren das heutige Computerzeitalter zum ersten Mal erahnte und sich bemühte, es zu erreichen.
Die Difference Engine ist eine Rechenmaschine. Sie erstellt numerische Tabellen mit einer mathematischen Technik, die als Differenzmethode bekannt ist. Heute würden solche Tabellen – wie sie oft in der Navigation und Astronomie verwendet werden – elektronisch berechnet und gespeichert. Vor fast anderthalb Jahrhunderten erledigte die Difference Engine die gleiche Arbeit, allerdings langsam und mechanisch.
Zwei Schweden, Georg Scheutz und sein Sohn Edvard, bauten die Maschine des Smithsonian im Jahr 1853. Jede ihrer langen Wellen hält Scheiben, und jede Scheibe hat Räder mit zehn Zähnen, die den Markierungen auf den Scheiben entsprechen. Ein Wissenschaftler konnte die Scheiben mit bekannten Zahlen, ungerade oder gerade, einstellen, eine Kurbel drehen und durch Ablesen auf jeder Welle das Ergebnis einer Berechnung finden. Dieser besondere „Motor“ konnte auch seine Antworten ausdrucken. Sie wurde an ein Observatorium in Albany, New York, verkauft und 1963 an das Smithsonian übergeben.
Die Scheutzes hatten kein Interesse an ansprechendem Design. Ihr Gerät funktionierte aber gut, denn sie hatten die Konzepte eines der brillantesten Köpfe des 19. Jahrhunderts praktisch umgesetzt. Jahrhunderts. Der Erfinder und Philosoph Babbage hatte bereits 1822 einen Prototyp der originalen Differenzmaschine gebaut und sie dann immer weiter verfeinert, ohne sie jemals ganz fertigzustellen. Er unterstützte mit Begeisterung die Arbeit seiner Freunde Georg und Edvard Scheutz. Doch in den Jahren, die sie für die Fertigstellung ihrer Maschine brauchten, tüftelte der Erfinder an einem mechanischen Gerät, das weit über das Rechnen hinausgehen sollte. Es würde die Daten, die es produzierte, tatsächlich speichern und dann die Informationen wiederverwenden, um weitere hinzuzufügen. Babbage beschrieb diesen Prozess als „die Maschine, die ihren eigenen Schwanz frisst“.
Was er voraussah, war ein primitiver Computer. Wie sein Biograf Anthony Hyman schrieb, „arbeitete Babbage allein, dem zeitgenössischen Denken weit voraus. Er musste nicht nur die Entwürfe ausarbeiten, sondern auch die Konzepte, die Technik und sogar die Werkzeuge zur Herstellung der Teile entwickeln. Er steht allein da: die große Urgestalt des Rechnens.“
Charles Babbage wurde 1791 in eine wohlhabende und vermögende Familie in Devonshire geboren. Er besuchte eine gute Schule und machte sich dann auf den Weg nach Cambridge, ohne zu wissen, was ihn dort erwartete, außer der Warnung, dass es ein schlechter Ort sei, um Wein zu kaufen. Von Natur aus brillant in Mathematik, stellte er fest, dass seine Mathematikprofessoren tatsächlich weniger wussten als er.
Klar ein Genie, scheint Charles auch ein charmanter junger Mann gewesen zu sein, erfüllt von einer jugendlichen Entschlossenheit, den Mathematikunterricht in Cambridge zu verbessern. Mit seinem engen Freund John Herschel, dem Sohn des berühmten Astronomen William Herschel, half Babbage bei der Gründung der Analytical Society.
Wie die Lunar Society zu Zeiten von Josiah Wedgwood und Erasmus Darwin (Großvater von Charles), zwei Generationen zuvor, versammelten sich die „Analyticals“ in lärmender Geselligkeit, um unter anderem die Herstellung von Stoffen aus Baumwolle und Wolle und die Eisenschmieden und Stahlwerke zu diskutieren, die damals Englands grüne Midlands füllten. Ihr Ziel war es, zu berechnen, wie die Wissenschaft die fortschreitende industrielle Revolution am besten mit neuen Techniken, besseren Werkzeugen und genauerer Planung unterstützen könnte.
Lange bevor er nach Cambridge ging, ersann Babbage einen Weg, auf dem Wasser zu laufen. „Mein Plan“, schrieb er, „war, an jedem Fuß zwei Bretter zu befestigen, die durch Scharniere eng miteinander verbunden waren, die wiederum an der Schuhsohle befestigt waren.“ Die Sache hatte gut genug funktioniert, damit der junge Charles bei Ebbe flussabwärts schwimmen konnte. Aber etwas ging schief, und er musste um sein Leben schwimmen.
Er verließ Cambridge, besessen von der Idee, Maschinen einzusetzen, um zeitraubende mathematische Berechnungen zu beschleunigen. So wurde die Idee einer Differenzmaschine geboren. Charles schwebte auch eine Maschine vor, die mehr Nachkommastellen verarbeiten konnte, um den Prozess des „Tragens“ und „Borgens“ zu beschleunigen.“
„Er war immer der große Verbesserer“, sagt Peggy Kidwell, Kuratorin der Scheutz Difference Engine am Smithsonian. Kidwell, Co-Autorin von „Landmarks in Digital Computing“, glaubt, dass Babbage ständig von dem Drang getrieben wurde, nicht nur seine Maschine zu verbessern, sondern auch die Lebensqualität im 19. Jahrhundert. Jahrhunderts zu verbessern. Als Beispiele nennt sie seine Experimente mit dem Druck von Tabellen in verschiedenen Farben auf verschiedenfarbigem Papier (schwarzer Druck auf weißem Papier war anstrengend für die Augen). Im Jahr 1826 ließ er eine Seite mit Tabellen in 13 verschiedenen Farben auf 151 verschiedenen Papierfarben drucken.
Vor allem aber suchte er unermüdlich nach Wegen, die mörderische Plackerei aus der Fabrikarbeit herauszunehmen. Messgeräte, zum Beispiel, würden automatisch das hirnlose Zählen einiger sich wiederholender Vorgänge in einer Mühle übernehmen. Er erfand eine Stechuhr zum Einstempeln; misstrauische Arbeiter nannten sie „Tell-Tale“. Er entwarf ein Gerät zur Aufzeichnung der Richtung von Erschütterungen in erdbebengefährdeten Gebieten, eine Farbwalze für den Druck und, vielleicht an die „Wasserschuhe“ aus seiner Kindheit denkend, eine Idee für ein Wasserflugzeug.
Er versuchte, die Regierung dazu zu bringen, die traditionellen Werte von Pfund, Schilling und Pence durch ein Dezimalsystem zu ersetzen. Er kam ungefähr so weit, wie amerikanische Wissenschaftler heute, nachdem sie jahrelang vergeblich um die Einführung des metrischen Systems gebeten hatten. Dennoch übernahmen die Briten den von ihm vorgeschlagenen Zwei-Schilling-Stück oder Florin, wodurch zehn Florins einem Pfund Sterling entsprachen.
Babbage hat die erweiterte Differenzmaschine, die er „Analytical Engine“ zu nennen begann, nie ganz fertiggestellt, aber Teile des Originals liefen reibungslos in Displays und brachten ihm immer mehr Aufmerksamkeit. „Nun, Mr. Babbage“, sagte eine Frau, nachdem sie seine Erklärung dazu gehört hatte, „es gibt nur eine Sache, die ich wissen möchte. Wenn Sie die Frage falsch eingeben, wird die Antwort dann richtig herauskommen?“ Die Menschen lernten schließlich, dass ein Computer nicht schlauer ist als sein Programmierer. Wie das Sprichwort sagt: „Garbage in, garbage out.“
Babbage war ein großartiger Gastgeber. Der Herzog von Wellington kam zu Besuch. Charles Dickens auch. Babbage fachsimpelte mit Sir Charles Wheatstone, dem Erfinder der Wheatstone-Brücke zur Messung des elektrischen Widerstands; mit Joseph Whitworth, dessen Gewehrkanonen mit sechseckigen Bohrungen von den Konföderierten Staaten von Amerika gekauft und mit tödlicher Genauigkeit auf unglückliche Unionstruppen eingesetzt wurden; mit Isambard Kingdom Brunel, dem Erbauer des riesigen Eisenschiffs Great Eastern (Smithsonian, November 1994).
Vor allem aber war da Augusta Ada Byron, die Tochter des Dichters. Sie war eine brillante und schöne Frau, die Byron nach seiner Halbschwester, die auch seine Geliebte war, „Augusta“ genannt hatte. Obwohl Augusta Ada ihre Tochter war, hat Lady Byron dem Mädchen nie verziehen, dass es den gleichen Namen trug wie die Frau, die sie verachtete.
Ada war begabt in Mathematik und eine der wenigen Menschen, die verstehen und erklären konnten, was es mit Babbages Erfindungen auf sich hatte. Es war eine keusche Affäre – Ada war mit dem Earl of Lovelace verheiratet. Aber sie widmete sich jahrelang Babbage, schrieb Erklärungen zu seinen Errungenschaften und Träumen und bewunderte ihn sowohl mit professioneller als auch mit kindlicher Hingabe. Sie schrieb einige seiner Notizen so gut auf, dass er sie unter ihrem Namenszug veröffentlichen wollte. Sie lehnte ab. Doch als er einen Teil ihres Textes umschrieb – nur ein oder zwei Wörter änderte – stellte sie klar, dass niemand jemals einen Byron umschreibt.
Wie eine Reihe von Viktorianern wurde auch Ada opiumsüchtig. Während ihres grausamen Krebstodes versteckte ihre Mutter das Opium, das sie damals zur Linderung der Schmerzen nahm, damit Ada noch mehr leiden – und bereuen – würde. Ihr Tod ließ Babbage ohne die Frau zurück, die Anthony Hyman als „seine geliebte Interpretin“ beschreibt. Seine Pläne sahen ein Lochkartensystem vor, das die Funktionen der noch theoretischen Maschine steuern sollte. Die Idee mit den Karten hatte er von einem berühmten französischen Webstuhl, der in den frühen 1800er Jahren von Joseph Marie Jacquard eingeführt wurde und der ausgewählte Karten verwendete, um das Weben von mehrfarbigen Mustern zu automatisieren. Es war Ada, die am besten ausdrücken konnte, was das Kartensystem für Charles‘ Maschine leisten würde: „Wir können am treffendsten sagen, dass die Analytical Engine algebraische Muster webt, so wie der Jacquard-Webstuhl Blumen und Blätter webt.“
Obwohl Babbages Ideen zur Informationsspeicherung nur in seinen voluminösen Plänen existieren, schoben sich seine Konzepte immer näher an unser Computerzeitalter. Ein Kartensystem war entscheidend für die frühesten elektronischen Computer, Geräte, die nach dem Zweiten Weltkrieg einen ganzen Raum füllten.
Die Scheutz Difference Engine verbindet uns auch mit den frühen Tagen des Smithsonian. Joseph Henry, der erste Sekretär der Institution, besuchte Babbage 1837 und schrieb: „Er hat, vielleicht mehr als jeder andere Mann, der je gelebt hat, die Kluft zwischen Wissenschaft und praktischer Mechanik verkleinert.“ Eine milde Einschätzung. Wenn man Babbage heute beurteilt, wo Computer um uns herum schwirren und eine Lebenserfahrung ermöglichen, die von der Raumfahrt bis zum Internet reicht, fällt es schwer, diesen Propheten des 19. Jahrhunderts nicht mit fassungsloser Ehrfurcht zu betrachten.