Die Computerbauer

Wie sie mit Lötkolben und Zahlenspielen an die Macht kamen

Bruno Fricker

• Verlag: Books on Demand
• Jahr: 2018
• ISBN drucken: 9783746088747
• eBook-ISBN: 9783746020587
• Auflage: 2
• Thema: Informatik
• Thema: Informatik Allgemein

Unter dem ungeheuren Druck des zweiten Weltkrieges wurden die Computer erfundenen und im kalten Krieg weiterentwickelt.Der Schweizer Physiker und Computerbauer Bruno Fricker beleuchtet in seinem neuesten Band die Entwicklung des Computerbaus aus diesen Anfängen bis in die heutige Zeit.Das Buch porträtiert bedeutende Pioniere und schildert damit die Geschichte der Informatik. Als Physiker, Elektroniker und selbst Computerbauer vollzog der Autor die ganze Entwicklung aktiv mit, seit den Anfängen bis auf den heutigen Tag. Das macht die Texte lebendig und authentisch. Das Buch ist aus einem schweizerischen Blickwinkel geschrieben. Auch in der vom Krieg verschonten Schweiz wurden wichtige Beiträge geleistet. Die Eidgenössische Technische Hochschule war immer ein Hort der Avantgarde. Sie verstand es, Pioniere hervorzubringen und anzuziehen. Man spürt beim Lesen, wie stark der Autor von seinen Figuren beeinflusst wurde und wie sehr sie sein eigenes Wirken inspiriert haben. Wer heute die Digitalisierung und das Informations-Schlaraffenland der Handys und Tablets verstehen möchte und sich fragt, wie es eigentlich so weit kommen konnte, liest das spannende Buch mit großem Gewinn.

Bild 16: Bruno Fricker / Foto: Barbara Moll

Computer für Menschen

1947-2017, in dieser Zeitspanne entstand das Digitale Universum, dem dieses Buch gewidmet ist. Genau in dieser Zeitspanne durfte auch ich mein Leben verbringen, unauffällig, nicht mit den Riesen vergleichbar, auf deren Schultern heute die Welt ruht. Jedoch hatte ich immer ein waches Auge für die digitaltechnische Entwicklung, die mich seit den frühen Fünfzigerjahren in ihren Bann zog. Was ich als Zeitzeuge zu sagen habe, ist notwendigerweise fragmentarisch. Die Erinnerung wählt aus. Da ich immer auch selber Computer baute, seit 1978 von meinen Mitarbeitern auch bauen liess, weiss ich allerdings, wovon ich spreche.

Es begann in den frühen Fünfzigerjahren. Wie Konrad Zuse als Kind, hantierte auch ich gern mit Baukästen, mit Lochprofilen, Schrauben und Muttern – das Denken entwickelte sich aus den Fingerkuppen. Da gab es in unserem Dorf am schönen Zürichsee ein Radiogeschäft ums Eck, die hatten einen Kristalldetektor im Schaufenster. Ihn musste ich haben, ganz klar! Unter einem Glas war darin ein zerklüfteter Bleiglanz-Kristall. Elektronen im Stromkreis konnten die Grenzfläche zwischen Draht und Kristall nur in einer Richtung passieren, es war eine Diode. Die pulsierenden Wechselspannungen im Lang-, Mittel- und Kurzwellenbereich aus dem Antennendraht wurden gleichgerichtet. Über einem Kondensator, der mit einem Kopfhörer parallel geschaltet war, konnte die schwankende Wellenamplitude des stärksten Senders hörbar werden. Man musste die Kontaktspitze an die zerklüftete Kristalloberfläche heranführen und mit etwas Geschick die beste Stelle finden, wo der Landessender Beromünster am klarsten ertönte. Wie konnte dieser glitzernde Kristall den weit entfernten Sender aus der Luft ziehen?

Eine Wunderwelt tat sich mir auf! Autos fuhren mit einziehbaren Antennen umher, an deren Spitze eine durchsichtige Plastikkappe festgeschraubt war. Ich betrachtet deren Inneres genau und sah das Gewinde der Schraube im roten Knopf. War in dieser Spirale das Geheimnis des Radioempfangs verborgen? Lange trug ich diese Frage mit mir herum; eine ganze Reihe raffinierter Empfangsgeräte entstand. Wir sassen mit den Sendern in Zigarrenkästchen in Büschen auf Breitloo und kleinem Rigi und telefonierten miteinander. Das war mit einzigartigen Gefühlen verbunden, die allen Entdeckern vertraut sind. Ich lernte mit Kosmos-Baukästen geheimnisvoll glühende Verstärkerröhren kennen, glimmende Lampen, Widerstände und Kondensatoren, konnte Kennlinien aufnehmen und Spulen berechnen. Es wurde mir in der schulfreien Zeit nie langweilig. Vor allem die Helveticus-Jahrbücher wurden verschlungen. Themen wie Wetterstationen, Segelflieger und Drachen, chemische Experimente, Weltraumraketen und Flugzeuge, Atomexplosionen, Uhren und mathematische Tricks, auch die Eroberungen fremder Länder, kurzum die unbeschwerte boomende Technik der Fünfzigerjahre war zwischen Buchdeckeln jugendfrei zugänglich. Und dazu kamen die Bücher von Heinz Richter, schon eigentliche Lehrbücher für Zwölfjährige. Aus ihnen lernte ich Messgeräte bauen, etwa einen Geigerzähler für Gammastrahlen, den ich ins Skilager mitnahm und der mich überzeugte, dass in der Höhe die Radioaktivität anstieg. In diesen dicken Wälzern lernte man lesen. Ich verschlang alles zwischen Mickey-Mouse und hobby Magazin der Technik. Die Technikwelt war noch hausbacken und handgreiflich, verstehbar also, viel zugänglicher als die Welt der Kinder-Tablets heute. Und über dieser kindsgerechten Technikwelt tat sich bald die ganze Bildungswelt auf, die mir, zwischen Religionsunterricht und „Kraft des positiven Denkens“ die Pubertät versüsste.

Ich hatte das Privileg, in einer wunderbaren Familie mit Geschwistern und Hund behütet aufwachsen zu dürfen, mit eigenem Haus und Garten, beides war mein Technikreich. Man liess mich Hand anlegen, nichts war tabu. Ich baute Hütten, spannte Drähte, befestigte Windmesser in den Birken, entwickelte Fotos im Kellerlabor, nahm Tische für das Handwerk in Beschlag und mischte Chemikalien, dass es blitzte und knallte. Was hat sich dabei spielend verinnerlicht? Die Kenntnis der Phänomene, wie sie im Büchlein von Ambros Speiser (siehe Seite →) wunderbar beschrieben sind. Meine Eltern hatten Freude am einfallsreichen Tun, führten mich an sehr langer Leine und meinten, der Bub wird einmal Ingenieur. Sport interessierte mich kaum. So hatte ich einen kleinen, aber feinen Freundeskreis, der meine Interessen teilte.

Ein Pfarrer namens Schweingruber hat mir mehr über Weltall, Gestirne und Musik beigebracht als über den Heiland und die Bergpredigt, obgleich auch dies mein Gemüt beeinflusste. Eigentlich war er mein erster Physiklehrer. Das Göttliche spiegelte sich für ihn offensichtlich in der Natur. Wie schrieb Kant? Der gestirnte Himmel über mir und das moralische Gesetz in mir. Das heranwachsende Gemüt benötigt Kontakt mit beidem. Schweingruber war auch Organist. Anlässlich der Erweiterung unserer Orgel mit einem dritten Manual beziehungsweise Werk, gab er in der Kirche auf dem Berg eine physikalische Einführung in die Königin der Instrumente, mit Klangvorführungen. Da war es um mich geschehen. Ich begann mein elektrotechnisches Wissen mit der temperierten Stimmung (im physikalischen und psychologischen Sinne) zu kombinieren und wollte unbedingt die Klangsynthese ergründen. Da in einer grossen Orgel durch die Ausformung der Pfeifen und deren Kopplung Klänge aller Art, vom dumpfen Sinuston über farbenprächtige Instrumente bis zum berauschenden Plenum, aufgemischt werden können, stellte sich mir die Frage, wie man diese Sphärenklänge messtechnisch darstellen könnte. Also baute ich in der 5. Klasse zusammen mit dem ähnlich tickenden Mitschüler Fredy ein Oszilloskop. Dies war freilich nicht ganz einfach für uns. Das Schaltbild entnahmen wir einem Fachbuch über Kathodenstrahlröhren. Das Chassis liessen wir in der Dorfspenglerei zuschneiden, die Löcher für die Röhrensockel bohrten und feilten wir selber und löteten die passiven Komponenten auf Lötleisten zusammen. Bei der Inbetriebnahme haperte es, denn es fehlte uns eben das Oszilloskop, das wir ja gerade bauen wollten. Mit dem Voltmeter allein liessen sich zwar Arbeitspunkte und langsame Spannungsänderungen messen, nicht aber die schnellen Schwing- und Triggervorgänge, auf die es letztendlich ankam. Mit wenigen Änderungen an unserem Gerät durch einen erfahrenen Elektroniker im Radiogeschäft ums Eck lief dann unser Oszilloskop. Und wir hatten durch unsere Bastelei eine Menge gelernt. In der Schule mussten wir zum Abschluss der 6. Klasse einen Vortrag halten. Ich entschloss mich dazu, der Klasse das Oszilloskop vorzuführen. Mit einem Mikrofon konnte ich die Orgelklänge als stehende Wellen darstellen. Wie sich das Zuschalten eines Registers auf die Form der Grundwelle auswirkte und wie man aus Sinuswellen beliebige Klänge zusammensetzen konnte, wurde grafisch dargestellt begreifbar. Heute kann man ein solches Tutorial bequem im Internet abrufen. [1] Dann mussten auch Buben und Mädchen sprechen und Töne singen. Die Formen der Schallwellen liessen Geschlechtsunterschiede erkennen, da Mädchen eine höhere Grundfrequenz der Stimmritze und höher klingende Formanten im Sprechorgan haben. Sprachlaute zu sehen, nicht bloss zu hören, war ein toller Erfolg!

Selbstredend hat sich Derartiges auf die Wahl des weiteren Bildungswegs ausgewirkt. Ins Gymnasium zu wechseln kam für mich nicht in Frage, zu interessant waren die Freizeit-Experimente. Während der Sekundarschulzeit, die mir Freizeit gewährte, sann ich auf eine Berufslehre, weil ich ins richtige Leben wollte. Zum Missfallen unseres Naturkunde-Sekundarlehrers besuchte ich, zusammen mit Freund René, am Abend Physikkurse an der Volkshochschule. „Du gehörst am Abend zeitig ins Bett“, meinte er. Doch einen Notenabsturz konnte er nur im Fach Stenografie verzeichnen. Und dann fand ich sie: Eine Lehrstelle am Physikinstitut der ETH, als Physiklaborant. Ich wusste aus Büchern, was dort abging. Einstein, Scherrer, Debye, die in diesem Buch gewürdigten Gelehrten Rutishauser, Stiefel und Speiser haben dort gewirkt. Das Institut unter Professor Busch war ein Mekka der Festkörperphysik, die Halbleiter als die Grundlage der Transistor-Elektronik standen damals im Zentrum von Buschs Forschung. Wikipedia berichtet von rund 40 Dissertationen unter Busch. Viele seiner Doktoranden bekleideten dann wichtige Posten in der Industrie. Die ERMETH wurde hier gebaut, die Bauanleitung von Ambros Speiser habe ich der Instituts-Bibliothek abgeluchst. (Sie hatten mehrere Exemplare davon.) Das Haus beherbergte nicht nur unser Lehrlingslabor, es genoss Weltruf. Ich durfte als Lehrling in die legendäre Wirkungsstätte der „Riesen“ eintreten. Das Institut für Fernmeldetechnik war angegliedert. (Vergleiche Abbildung 28 im Anhang B: Gelb das Lehrlingslabor, links daneben das Institut für Fermeldetechnik, das heute noch besteht.) Ein Zyklotron und ein Mikrowellenlabor waren im Keller dieses Hauses, das den Siegeszug der Radio-Onkologie durch Linearbeschleuniger vorbereitete, die heute aus der Krebsmedizin nicht mehr wegzudenken ist. Das Haus ist heute abgerissen, man hätte es unter Schutz stellen sollen. Den Genius Loci an der Gloriastrasse zu zerstören war meines Erachtens ein Frevel. Es zeugt von wenig Respekt und Einsicht in die Bedeutung des dort herrschenden Geistes.

Damals hatte man noch grosse Hoffnungen in die Kernenergie und die Kernforschung war hoch im Kurs. Sie prägte die Energieversorgung hierzulande über Jahrzehnte und bis heute. Das Eidgenössische Institut für Reaktorforschung (EIR) entstand 1960 in Würenlingen.

Am Physik-Institut befand sich ein berühmtes Kristallzucht-Labor. Von seltenen Substanzen benötigte man Einkristalle zu deren Erforschung. Chef war ein Laborant, der das Ansehen eines Professors genoss. Er, der einer aufstrebenden Elektronikindustrie die Materialien lieferte, bezeichnete mich abwertend als Technokrat. Ihn ärgerte, dass wir Lehrlinge HiFi-Verstärker für die Belegschaft mit Transistoren bauten. Er wollte beim Abhören seiner Jazz-Sammlung auf den Klang aus Elektronenröhren nicht verzichten. Kaum als Lehrling eingetreten, fiel ich bei ihm deswegen in Ungnade. Ich habe also sein Labor gemieden und mich ganz in die junge Transistor-Elektronik vertieft. Dem Lehrlingschef, einem frisch diplomierten Physiker, gefiel dies. Er liess mir lange Leine. Ich baute als Lehrling den „Vacuum-Cadillac“, ein Ultrahochvakuum-Ionisations-Manometer mit digitaler Anzeige und automatischer Bereichswahl. Die längst geplante Elektronenorgel durfte ich fertigstellen. Ich baute einen Timer mit dezimalen Kaltkathodenröhren für das Fotolabor, ein Vierkanal-Vorsatzgerät für das Einkanal-Oszilloskop. Selbstredend verwendete ich dafür Transistoren. Der Kristallzüchter, der wie Einstein aussah, war überdies ein Philosoph. Vermutlich hatte seine Verachtung für mein Tun tiefere Wurzeln. Weil er die gesellschaftlichen Umwälzungen der Transistor-Elektronik vorausahnte, fürchtete er sich schon damals. Wie Recht er damit hatte, wird sich weisen. Heute, wo das Wort „Digitalisierung“ neu entdeckt ist, verhext es als Vexierwort immer grössere Kreise.

Ich aber sog das am Institut Gebotene auf wie ein Schwamm. Mit dem Vacuum-Cadillac nahm ich am Wettbewerb Schweizer Jugend Forscht teil. Meine Orgel traktierte der legendäre Bandleader und Hammondorgelspieler Fred Böhler im Kongresshaus am kantonalen Lehrabschluss-Ball unseres Jahrgangs. Ich stand hinter der Bühne mit dem Lötkolben bereit, um sofort einzuschreiten, falls sie versagen würde. Das durch die Kongresshauslautsprecher wunderbar verstärkte Musikinstrument jedoch hielt stand. Es wurde für tauglich befunden, die weltberühmte Paul Scherrer-Vorlesungssammlung Experimentalphysik zwecks Demonstration der Fourierschen Klangsynthese zu ergänzen. Dort, im grossen Hörsaal, wurde es vom Grossmünster-Organisten Viktor Schlatter gespielt. Der Kreis zur Orgelvorführung durch Pfarrer Schweingruber schloss sich – jedoch noch nicht ganz…

In der 3jährigen Laboranten-Lehre reifte mein Wunsch, auch Physik zu studieren. Aber da gab es noch eine Hürde zu nehmen, die Matura. Schon in der Lehrzeit begann ich die Lehrgänge der Akademikergemeinschaft zu studieren, erkannte aber, dass ein Alleingang bis zur eidgenössischen Prüfung meine Disziplin auf eine zu harte Probe stellen würde. Da kamen mir wieder meine Eltern zu Hilfe, die mir den Eintritt in die Tagesschule dieses Instituts ermöglichten. Im Klassenverband schaffte ich auch die eidgenössische Matura C, und das Physikstudium an der ETH konnte beginnen. Nun wurde die Luft deutlich dünner. In den Hörsälen sassen die Streber in der ersten Reihe, zumeist Studenten, die den direkten Weg übers Gymnasium hinter sich hatten. Ich liess mich aber nicht beirren und hatte mit meinem Rucksack beruflichen Wissens da und dort, besonders in den Praktika, auch Vorteile. In der grauen Theorie freilich musste ich kämpfen. Eifrig schrieb ich Zusammenfassungen. Diese Synopsis half über den immensen schwierigen Stoff hinweg. Tja, das Physikstudium ist halt nichts für Partygänger. Ich bestand nach zwei Jahren das Vordiplom. Am schwierigsten aber erschienen mir dann die anschliessenden theoretischen Fächer wie Quantenmechanik und numerische Mathematik, letzteres beim alten Eduard Stiefel. Leider ahnte ich damals – es gab noch kein Internet – nicht die Bedeutung des grossen Mannes für die ETH, sonst hätte ich mich mehr hineingekniet in seinen sehr abstrakten Stoff über Lie-Gruppen und Störungsrechnung. Nun kam es am Ende meines Studiums zu einer kritischen Situation: Ich ging mit scheinbar leerem Kopf in seine mündliche Abschlussprüfung. Als ich die Fragen Stiefels nicht beantworten konnte, begann ich über meine mathematische Leidenschaft, die schnelle Fouriertransformation zu sprechen. Damit traf ich offensichtlich einen Nerv, Stiefel gab mir eine unerwartet gute Note. Offensichtlich spürte er meine Leidenschaft für meine Computerbaupläne im Kinderspital, wo meine Diplomarbeit bereits Gestalt annahm. Mir nützte, dass Stiefel für den Computerbau 25 Jahre früher sein Herzblut gab. Die ETH war dank Stiefel auf dem europäischen Kontinent die erste Hochschule mit einer programmierbaren Rechenmaschine, wie damals die Computer hiessen. Vielleicht erinnerte sich Stiefel an diesen Höhepunkt in seiner Karriere, als ich ihm heissblütig meine Rechnerpläne und den Algorithmus darlegte, der nun Hirnströme in Echtzeit analysieren sollte. Es war ja noch die Zeit der Grossrechner, portable Kleinrechner mit derartiger Leistung waren ein Novum. Hinzu kam, dass Stiefel immer gern mit der Schweizer-Industrie zusammenarbeitete. Nicht nur die Grand Dixence-Staumauer, auch das zweite Jagdflugzeug-Projekt der Schweiz, die P-16 wurden u.a. von Stiefel berechnet. Die ERMETH selbst sollte bekanntlich durch die Hasler AG Bern vermarktet werden. Angewandte Mathematik eben. Meine Diplomarbeit „Beiträge zur Entwicklung eines digitalen Echtzeit-Spektral-Analysators für das Elektroenzephalogramm“ war in der Komplexität des Vorhabens durchaus mit der ERMETH vergleichbar. Unter den Fittichen des ETH-Professors Ernst Baumann und in seinem Institut für Technische Physik war das Projekt gut aufgehoben. Baumann war ein Mitstreiter bei der ERMETH und hatte Stiefel in der schwierigen Situation durch Speisers zu frühe Abwerbung durch IBM unterstützt. Ich selber blieb als diplomierter Physiker (heute Master of Science ETH in Physik genannt) noch 3 Jahre bei Professor Baumann als Doktorand. Das grosse Institut für Technische Physik zog zahlreiche Ingenieurstudenten an, die hier Semester- oder Diplomarbeiten machen konnten. Es machte mir grossen Spass, solche Arbeiten herauszugeben und die Studenten zu betreuen. Meine praktische Elektronikerfahrung kam mir zustatten. Zwei meiner Arbeiten seien hier skizziert.

1. Ansteuerung einer Klavier-Klaviatur mit 64 Zugmagneten und Tasten-Kontakten. Die damals aufkommenden Mikroprozessoren waren hierfür gut geeignet. Der Student musste ein Programm entwickeln, das über 64 Steuerleitungen jede Taste nach unten bewegen konnte. Dann musste das Programm beim Spiel durch einen Pianisten dessen Tastenspiel aufnehmen und mit möglichst geringem Speicheraufwand abspeichern. Wir stellten fest, dass 1/128-Sekunde zeitlicher Auflösung ausreicht, um selbst rasante Klavierstücke musikalisch perfekt zu reproduzieren. Diese...

Inhaltsverzeichnis

• Hinweise
• Inhaltsverzeichnis
• Vorwort
• Konrad Zuse
• Alan Turing
• John von Neumann
• Norbert Wiener
• Ambros P. Speiser
• Heinz Rutishauser
• Karl Steinbuch
• Urs Hölzle
• Traumpaar
• Steve Jobs
• Elon Musk
• Jeff Bezos
• Mark Zuckerberg
• Das Twitter-Quartett
• Homo Deus
• Computer für Menschen
• Anhang A: Keine Gravitationsanomalie
• Anhang B: Bildergalerie
• Impressum