Frauen in der Technikgeschichte Grace Hopper: Die Pionierin, die das Programmieren einfacher machte

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Grace Hopper entwickelte frühe Compiler-Systeme, prägte FLOW-MATIC und gab wichtige Impulse für COBOL. Mehrfach aus dem Ruhestand zurückgerufen, wurde die Mathematikerin zu einer prägenden Figur der frühen Computerprogrammierung.

Frauen waren in Mathematik, Informatik und Elektrotechnik lange unterrepräsentiert und wurden in der Technikgeschichte oft weniger sichtbar. Denn in früheren Zeiten war es für Frauen aus gesellschaftlichen Gründen schwierig, überhaupt eine dazu passende Ausbildung und danach einen adäquaten Job zu erlangen. Ihre Beiträge reichen jedoch weit zurück. Grace Brewster Murray Hopper, oder schlicht Grace Hopper, gehört zu den Pionierinnen, deren Arbeit die Entwicklung der Computerprogrammierung ab den 1940er-Jahren entscheidend prägte.

Aufgrund ihrer Expertise im Bereich der Programmiersprachen wurde sie sogar vom Militär aus dem Ruhestand zurückgeholt. Wir blicken auf das Leben und Wirken von Grace Hopper zurück, deren wesentlicher Beitrag in der Entwicklung früher Compiler-Systeme und in der Förderung höherer, hardwareunabhängiger Programmiersprachen lag.

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Ihr Status wird unter anderem dadurch verdeutlicht, dass sie von Kollegen und Untergebenen den Spitznamen „Amazing Grace“ erhielt, was so viel wie „wunderbare Grace“ bedeutet und gleichzeitig eine Anspielung ist. Denn „Amazing Grace“ – hier dann als „wunderbare Gnade“ oder „erstaunliche Gnade“ zu übersetzen – ist auch der Titel eines weltbekannten und vor allem in den USA sehr beliebten Kirchenliedes.

Trotz Rollenbildern zum Militär

Grace Hopper wurde am 9. Dezember 1906 als Grace Brewster Murray in New York City geboren. Mit 17 Jahren startete sie 1924 eine Ausbildung am Vassar College im New Yorker Vorort Poughkeepsie, die sie 1928 mit Abschlüssen in Mathematik und Physik abschloss. 1930 erwarb sie einen Masterabschluss in Mathematik an der Yale University in Connecticut und promovierte dort 1934 in Mathematik. Sie heiratete 1930 den Englisch-Dozenten Vincent Hopper und nahm seinen Nachnamen an. 

Zwölf Jahre, genauer gesagt von 1931 bis 1943, arbeitete sie schließlich am Vassar College als Mathematik-Dozentin, ab 1941 im Status einer Außerordentlichen Professorin. Zur damaligen Zeit war ihre Karriere eine Besonderheit, da wegen der vielen Arbeitsplätze, die durch die 1929 begonnene und bis tief in die 1930er-Jahre wirkende Große Depression weggefallen waren, Männer als Arbeitnehmer bevorzugt wurden. Frauen sollten eher das Rollenbild der Mutter und Haushaltskraft ausüben, um auf dem Arbeitsmarkt nicht zusätzlich als Konkurrentinnen aufzutreten.

Nachdem im Dezember 1941 die USA durch den japanischen Angriff auf Pearl Harbour in den Zweiten Weltkrieg hineingerissen wurden und das Land unter Schock stand, meldeten sich viele Bürger freiwillig für den Militärdienst – so auch Grace Hopper, deren Urgroßvater ein hochrangiger Navy-Offizier gewesen war. 1943 trat Hopper somit der Naval Reserve bei.

Erster Kontakt mit Computern beim Militär

Die Idee von Grace Hopper war, ihre mathematischen Kenntnisse dem Militär anzubieten. Denn komplizierte und komplexe Rechenaufgaben wurden wegen der technischen Entwicklungen rund um Themen wie Ballistik oder Flugzeugbau immer wichtiger. Auch die ersten Computer boten sich für den militärischen Einsatz an, wobei diese damals noch eher komplexe und übergroße, klassische Rechenmaschinen waren. 1944 wurde sie als Lieutenant Junior Grade eingesetzt und dem Bureau of Ships Computation Project an der Harvard University zugeteilt. Möglich wurde ihr Dienst durch das WAVES-Programm, das Frauen den Dienst in der Navy Reserve ermöglichte.

Unter anderem für die ballistischen Berechnungen von Schussbahnen für die Geschütze auf Kriegsschiffen arbeitete Hopper mit dem Computer Mark I, auch als ASCC (Automatic Sequence Controlled Calculator) bekannt, der damals noch gar nicht als Computer begriffen wurde. Vielmehr war die von Howard Aiken konzipierte Maschine ein elektromechanischer Rechner mit Relais und einem mechanischen Ablaufwerk. Sie lieferte beispielsweise für ballistische Berechnungen unzählige Daten, um Tabellen für verschiedene Gefechts-Szenarien zu erstellen.

Der Mark I wog etwa fünf Tonnen, war knapp 16 Meter lang, etwa 2,4 Meter hoch und rund 0,6 Meter tief. Er war der Computer, auf dem auch Berechnungen für das Atomwaffenprogramm der USA im Rahmen des Manhattan-Projektes durchgeführt wurden. Programmiert wird der Mark I mit Lochstreifen. Hopper arbeitete später außerdem an den Programmen für die Nachfolgemodelle Mark II und Mark III.

Die Idee zum Konzept der Programmiersprachen

Formal gesehen endete die Tätigkeit von Grace Hopper für die US-Marine bereits nach zwei Jahren, also 1946, wobei sie danach weiterhin zur Reserve des Militärs gehörte. Sie arbeitete zudem bis 1949 in den Laboren der Harvard University und forschte im Bereich der Computer sowie deren Programmierung. Dabei entstand dann gegen Ende der 1940er-Jahre eine wegweisende Idee, die Grace Hopper zur Mutter der Programmiersprachen machte. Computer wurden damals meist mit maschinennahen Codes und gerätespezifischen Befehlen programmiert.

Grace Hopper hingegen hatte den Einfall, wiederkehrende binäre Programmteile über verständlichere Befehle einzugeben. Diese Befehle, also das, was wir heute als Programmiersprache kennen, werden dann von einem Programm – dem sogenannten Compiler – auf dem Computer verarbeitet und untersucht, um sie dann in binäre, für den Computer verständliche Befehlsfolgen umzusetzen. Die Fertigstellung des ersten Compilers mit dem Namen A-0 gelang Grace Hopper nicht an der Harvard University, sondern bei ihrer neuen Arbeitsstelle Remington Rand, bei der sie ab 1949 arbeitete. Die Firma war zuvor unter dem Namen Eckert-Mauchly Computer Corporation bekannt und von den IT-Pionieren J. Presper Eckert und John Mauchly gegründet worden. Remington Rand übernahm das Unternehmen kurz nach Hoppers Eintritt. Dort entwickelte sie ab 1951 das System A-0, das häufig als erster Compiler bezeichnet wird. Technisch handelte es sich eher um ein frühes Compiler-, Linker- und Ladesystem. Eine funktionsfähige Version entstand um 1952.

Eine weitere wichtige Entwicklung war FLOW-MATIC. Die Sprache gehörte zu den ersten englischsprachigen Programmiersprachen für die Geschäftsdatenverarbeitung und wurde maßgeblich von Hoppers Team entwickelt. FLOW-MATIC wurde 1957 fertiggestellt und war für UNIVAC-Systeme vorgesehen. Obwohl nun das Programmieren deutlich einfacher wurde, da man englischsprachige Befehle wie „Compare“ nutzen konnte, war erst das erfolgreiche sowjetische Satellitenprogramm Sputnik einer der Katalysatoren, damit in den USA Programmiersprachen und Compiler sowie damit einhergehend das Fachgebiet der Informatik an Bedeutung gewannen. Denn der Sputnik-Erfolg setzte die USA unter Druck, im Bereich der Weltraumtechnik Fortschritte zu machen, wofür die Programmierung von Computern essenziell wichtig war.

COBOL – universell und ein Arbeitsgarant für Grace Hopper

Nachdem sich erste Programmiersprachen etabliert hatten und auch IBM mit Fortran eine Programmiersprache für die Computer des Unternehmens anbot, hatte Grace Hopper eine weitere wegweisende Idee. Jede Programmiersprache war damals noch auf ein bestimmtes Computermodell abgestimmt, auch aus Vermarktungsgründen, um Nutzer an einen Hersteller zu binden. Grace Hopper konnte aber ihre Beziehungen zum Militär nutzen und von universellen Programmiersprachen überzeugen, die sie entwickeln wollte.

Da das Militär im Gegensatz zu Unternehmen oder normalen Forschern ständig neue Hardware anschaffen musste, um den technischen Vorsprung gegenüber anderen Staaten zu behalten, wäre eine universelle Programmiersprache Gold wert. Unter anderem aus den Bemühungen von Grace Hopper entstand Ende der 1950er-Jahre die Programmiersprache COBOL, die selbst heute noch verwendet wird. An der Entwicklung von COBOL war Hopper nicht allein beteiligt. Die Sprache wurde ab 1959 unter Federführung eines CODASYL-Komitees entwickelt. Hopper brachte jedoch ihre Erfahrungen mit FLOW-MATIC und ihre Vorstellungen von maschinenunabhängigen, englischsprachigen Programmiersprachen in die Entwicklung ein. Trotzdem ist „Amazing Grace“ auch mit ihrem daraus entstandenen Spitznamen „Grandma COBOL“ bekannt geworden und war für das COBOL-Projekt auch wieder für das Militär tätig.

Im Jahr 1966 wurde Grace Hopper zunächst in den Ruhestand versetzt, aber nicht einmal ein Jahr später wurde die damals 61‑Jährige wieder reaktiviert. Ihre Kenntnisse rund um Computer und Programmierung waren einfach zu wertvoll, zudem gab es ein Problem: Die COBOL-Programme liefen je nach Hardware am Ende doch anders als gewünscht. Es entstanden daher viele verschiedene COBOL-Varianten, sodass der eigentliche Vorteil, die Universalität, verloren ging. Grace Hopper half bei der Lösung dieses Problems. Am Ende blieb Grace Hopper nach mehrfachen Reaktivierungen beinahe 20 Jahre bei der US-Navy. Sie stieg dabei bis zum Rang Rear Admiral (Lower Half) auf.

Ruhestand, Tod und Auszeichnungen

In den endgültigen Ruhestand ging Grace Hopper im Jahr 1986 im Alter von 79 Jahren. Sie hatte aber weiterhin noch viel Energie und beriet in den folgenden Jahren die Digital Equipment Corporation. Mit 85 Jahren verstarb sie in der Nacht vom 31. Dezember 1991 auf den 1. Januar 1992 im Schlaf in Arlington (Virginia), wo sie auf dem bekannten Nationalfriedhof mit allen militärischen Ehren beerdigt wurde.

Was Grace Hopper nicht mehr erlebte, war, dass das befürchtete Millennium-Chaos ausblieb. Zur Jahrtausendwende gab es große Sorgen, da unzählige Computer COBOL als Programmiersprache nutzten und es bei COBOL nur zwei Ziffern für Jahresdaten gibt. In vielen älteren COBOL-Anwendungen wurden Jahreszahlen nur zweistellig gespeichert. Das war keine Vorgabe der Sprache, sondern eine historische Designentscheidung, die bei der Umstellung auf das Jahr 2000 zu Problemen führen konnte.

Grace Hopper kann man als ausgezeichnet im wahrsten Sinne des Wortes beschreiben, denn es gibt mehr als 90 Auszeichnungen für sie, allein über 40 Ehrendoktorwürden. Wir haben einige besonders erwähnenswerte Auszeichnungen zusammengefasst, so beispielsweise den „Computer Sciences Man of the Year“-Award, den sie 1969 bekam, sowie die National Medal of Technology, die sie 1991 erhielt. Die British Computer Society ernannte sie 1973 als erste Frau überhaupt zum „Distinguished Fellow“. Der 1996 fertiggestellte Zerstörer Hopper ist das historisch zweite Schiff der US‑Navy, das nach einer ehemals im Militärdienst stehenden Frau benannt wurde. Es gibt einen Asteroiden mit der Nummer 5773, der nach Grace Hopper benannt wurde. Last but not least: Der KI-Branchenprimus Nvidia baute 2023 den Supercomputer DGX GH200, der 256 miteinander verbundene Superchips der Bauart „Grace Hopper“ nutzt. Am 9. Dezember 2026 können wir den 120. Geburtstag der Programmiersprachen-Koryphäe feiern. (sb)

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