Grundstein der Computertechnik – Teil 2 Computertechnik: Ada Lovelace und ihre Programme für die Analytical Engine

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Ada Lovelace war eine britische Mathematikerin und wird als erste Programmiererin der Geschichte angesehen. In den 1840er-Jahren erkannte sie das Potenzial der Analytical Engine, eine frühe mechanische Rechenmaschine, die von Charles Babbage entworfen wurde. Darauf basierend entwickelte sie Konzepte, die als Vorläufer moderner Computerprogramme gelten – wir beleuchten ihr Leben und Wirken.

In unserer Reihe zu den Grundsteinen der Computertechnik haben wir bereits das Leben von Charles Babbage besprochen, der von 1791 bis 1871 lebte und die Analytical Engine entwarf. Die Rechenmaschine wurde zwar nie fertig gebaut, gilt aber mittlerweile als ein direkter Vorläufer moderner Computer. Sie wäre turingfähig, also universell programmierbar gewesen, wenn man sie gebaut hätte.

In diesem Artikel wollen wir uns mit Ada Lovelace widmen, die Babbage schon als 17-Jährige kennenlernte und von den Plänen der Rechenmaschine fasziniert war. Sie beschäftigte sich intensiv mit den Entwürfen und schuf ihrerseits eine Berechnungsvorlage, die aus heutiger Sicht ein (Computer-)Programm darstellt und möglicherweise das erste der Historie war. Doch zuerst schauen wir uns die ersten Lebensjahre der Frau an, die man ruhigen Gewissens als geniale Mathematikerin bezeichnen kann.

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Kindheit und Bildung von Ada Lovelace

Ada Lovelace wurde am 10. Dezember 1815 als Augusta Ada Byron in London geboren. Ihr Vater war George Gordon Noel, besser bekannt als Lord Byron, der als Dichter ein wichtiger Vertreter der englischen Romantik war. Auch Adas Mutter, Anne Isabella Noel-Byron, war adelig und trug den Titel Baroness Wentworth. Sie verließ Lord Byron, der für ein eher lotterhaftes Leben bekannt war, zusammen mit der nur einen Monat alten Ada im Streit. Drei Monate später trennten sich Anne Isabelle Noel-Byron und Lord Byron, der kurz danach auch England verließ, auch formell. Ada lernte ihren Vater, der im April 1824 verstarb, nie persönlich kennen.

Als Kind erhielt sie, was für ihre Gesellschaftsschicht üblich war, privaten Schulunterricht, wobei Adas Mutter eine breit gefächerte Bildung wichtig war. Neben den für Mädchen üblichen Fächern Musik und Französisch sorgte Adas Mutter auch dafür, dass die Naturwissenschaften nicht zu kurz kamen. Der Mathematikprofessor Augustus De Morgan vom University College London, Fachmann für mathematische Logik, war einer von Adas wichtigen Lehrern und hat mutmaßlich die Grundlagen für Adas Verständnis und Interesse an der Logik gelegt. Ein Studium absolvierte Ada nicht, da das damals Frauen in England nicht gestattet war.

Zügelloses Interesse an Naturwissenschaft

Eigentlich ziemte sich das Verhalten von Ada zur damaligen Zeit nicht: Schon als Kind beschäftigte sie sich außerhalb des Privatunterrichts mit Naturwissenschaften oder auch Maschinen und hinterfragte aktiv alles, was im wissenschaftlichen Sinne dahinterstand. Bemerkenswert ist, dass Ada ihre Wissbegierde auch in der Öffentlichkeit nicht versteckte, obwohl sie eigentlich als eher scheu beschrieben und wegen ihres bekannten Vaters auch stets von vielen Menschen beäugt wurde. Letztlich war sie so etwas wie eine Promi-Tochter und konnte somit kein unbeobachtetes Leben führen.

Wegen ihres Elternhauses hatte Ada die Mittel und Beziehungen, regelmäßig an Informationen über neue Erfindungen und wissenschaftliche Erkenntnisse zu kommen. Sie studierte unter anderem auch Veröffentlichungen zu neuen Maschinen und erfand im Alter von 13 Jahren eine dampfbetriebene Flugmaschine. 1833, mit 17 Jahren, lernte sie schließlich Charles Babbage kennen, der damals 42 Jahre alt war und bereits an den Entwürfen seiner Analytical Engine arbeitete, deren fertige Pläne er 1837 veröffentlichte. Den Kontakt stelle die Mathematikerin Mary Somerville her, mit der Ada befreundet war. Ada beschäftigte sich mit Babbages Werken und arbeitete immer wieder mit ihm zusammen. Bevor wir mit Adas privatem Leben weitermachen, widmen wir uns nun ihrer Arbeit rund um die Mathematik und die Analytical Engine.

Analytical Engine: Lovelace erkennt Möglichkeiten

Die Analytical Engine war nur eines von vielen Projekten aus dem Bereich der Mathematik und Technik, für die sich Ada Lovelace interessierte. Durch die persönliche Beziehung zu Charles Babbage beschäftigte sie sich aber besonders intensiv mit seiner Rechenmaschine. Hierbei ist es auch bemerkenswert, dass sie die Funktionsweise der Maschine allein auf Basis der Entwürfe durchschaute und darauf basierend eigene Pläne für Lochkarten entwarf, die zur Benutzung der Maschine gedacht waren.

Der Ursprung für ihre Ideen war neben der Zusammenarbeit mit Babbage ihre Übersetzung einer Abhandlung des italienischen Mathematikers Luigi Federico Menabrea. Dieser hatte wiederum seinen Aufsatz auf Französisch geschrieben, nachdem Babbage seine Entwürfe zur Analytical Engine im Jahr 1842 an der Universität von Turin vorgestellt hatte. Babbage motivierte Ada dazu, eine eigene Abhandlung zu schreiben, was sie auch tat, indem sie die Übersetzung um viele Kommentare und eigene Formulierungen ergänzte.

Ihre erweiterte Beschreibung aus dem Jahr 1843 war mindestens doppelt so umfangreich wie die Abhandlung von Menabrea und eine Art Anleitung zur Bedienung der Analytical Engine inklusive einiger Anwendungsbeispiele. Eines davon diente in Form einer Tabelle für die Lochkarten-Anwendung der Berechnung von Bernoulli-Zahlen und ist aus heutiger Sicht ein Computerprogramm.

Lochkarten-Pläne als frühes Computerprogramm

Viele Fachleute bezeichnen die Lochkarten-Tabelle für die Bernoulli-Zahlenberechnung sogar als das historisch erste Computerprogramm, wobei der Begriff Computer freilich zu Zeiten von Babbage und Lovelace bisher nicht verwendet wurde. Babbage selbst hatte bereits zuvor Pläne entworfen, die möglicherweise den Titel des ersten Computerprogramms verdient hätten – was aber die Veröffentlichung eines solchen Programmes angeht, so geht der Siegerpreis an Ada Lovelaces Idee.

Sie erkannte auch, dass die Analytical Engine mehr als nur einzelne, festgelegte Berechnungen durchführen könnte. Sie schrieb bereits in den Kommentaren ihrer Abhandlung, dass die Analytical Engine keine Gemeinsamkeit mit schlichten Rechenmaschinen hat und Möglichkeiten andeute, die höchst interessant seien. Ada Lovelace hatte dabei auch im Sinn, dass mit der Rechenmaschine Buchstabenkombinationen und sogar Musikkompositionen entwickelt werden könnten und unterschied die rein mechanische Funktion (Zahnräder und Lochkarten) von den eigentlichen Rechenoperationen, was man heute als den Unterschied zwischen Hard- und Software interpretieren kann.

Heirat und Kinder

Wir widmen uns nun wieder der privaten Ada Lovelace und gehen dabei zurück in das Jahr 1835. Im Juli, mit 19 Jahren, heiratete Ada den gut zehn Jahre älteren William King, 8. Baron King. Ada führte daraufhin den Höflichkeitstitel Baroness King und überzeugte ihren Ehemann, der sich ebenfalls für die Mathematik begeisterte, sich in der Wissenschaftsvereinigung Royal Society aufnehmen zu lassen, die damals nur Männern zugänglich war. William King schrieb daraufhin immer wieder die in der Royal Society verfügbaren Lektüren und Neuveröffentlichungen ab, damit Ada sie zu Hause studieren konnte.

Finanzielle Sorgen hatten die Eheleute nicht – sie verfügten über Häuser und Anwesen in London, im Süden von England und in Schottland. Ihre drei Kinder Byron, Anne Isabell und Ralph Gordon wurden in den Jahren 1836 bis 1839 geboren. Noch vor der Geburt des dritten Kindes wurde William King in den höheren Adelsstand Earl of Lovelace erhoben, sodass nun auch Ada den Höflichkeitstitel Countess of Lovelace erhielt und sich die Kurzform Ada Lovelace etablierte.

Lebenskrise und Tod

Ihrer Freundin Mary Somerville schrieb Ada Lovelace, dass sie für die Betreuung der Kinder viel Zeit aufwendete und zu wenig Freiraum für ihre eigentlichen Leidenschaften, nämlich die Mathematik und die Musik, hatte. Ihre Unzufriedenheit manifestierte sich darin, dass sie in den Folgejahren einige Affären hatte und begann, bei Pferderennen zu wetten. Sie wies ein zunehmend depressives Verhalten auf, wurde magersüchtig und betäubte sich häufig mit Opium und Alkohol. Zu diesem Zeitpunkt war Ada noch keine 30 Jahre alt. In den Folgejahren besserte sich ihre Verfassung offenbar nicht nachhaltig. Ada Lovelace hatte sich unter anderem in den Kopf gesetzt, mathematisch sichere Methoden zu entwickeln, um bei Pferdewetten erfolgreich zu sein. Kurz vor ihrem 37. Geburtstag, genauer gesagt am 27. November 1852, verstarb Ada Lovelace an einem Gebärmutterhals-Karzinom, das im Vorjahr erstmals diagnostiziert worden war.

Posthume Fakten zu Ada Lovelace

Obwohl Ada ihren Vater Lord Byron nie kennengelernt und auch bis zu dessen Tod keinen Briefkontakt hatte, wurde sie auf ihren eigenen Wunsch hin neben ihrem Vater in Hucknall (Nottinghamshire, Mittelengland) beerdigt. Ehrungen und Widmungen erfuhr Ada Lovelace nach ihrem Tod in vielerlei Hinsicht, vor allem, nachdem modernen Forschern die Zusammenhänge ihrer Erkenntnisse zur Analytical Engine klar wurden. So gibt es mehrere Projekte und Förderprogramme, die vor allem Frauen und Mädchen in der Naturwissenschaft ansprechen sollen. Mehrere Straßen wurden weltweit nach ihr benannt.

Ebenso taucht Ada Lovelace oder auch ein an sie angelehnte Figuren mit dem Namen Ada immer wieder in der Populärkultur auf. Nvidia benennt die Mikroarchitekturen der GPUs traditionell nach historischen Naturwissenschaftlern wie Turing, Pascal, Curie oder auch Tesla; die aktuellen GPUs der Serie GeForce RTX 40 wurden nach Ada Lovelace benannt. Die Namen der aktuellen GPUs beginnen mit AD für Ada, so zum Beispiel beim für die GeForce RTX 4090 verwendeten AD102-301-A1-Grafikchip. (sb)

Grundstein der Computertechnik – Teil 1

Computertechnik: Die Analytical Engine und Charles Babbage

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