Heldinnen der Informatik

Eine wichtige Informatik-Erfindung nennen, die von einer Frau stammt? Da kommt selten eine Antwort. Und doch belegen die Gewinnerinnen zahlreicher Auszeichnungen, wie etwa des berühmten Turing-Awards: Zentrale Erfindungen in der Informatik stammen von Frauen. Wir stellen sechs von ihnen vor.

Ada Lovelace (1815-1852): Die erste Programmiererin

Ada Lovelace ist 17, als sie auf eine Soirée des Erfinders Charles Babbage eingeladen wird. Es ist der Anfang einer Freundschaft zwischen ihr und dem 41-Jährigen Gastgeber, die bis zu ihrem frühen Tod mit 36 Jahren andauern wird.

In der adeligen Gesellschaft Englands ist Ada Lovelace vor allem bekannt als Tochter des gefeierten Dichters George Byron, den sie selbst gar nicht gekannt hat. Die Mutter trennte sich kurz nach der Geburt von ihrem exzentrischen Mann. Aus Angst, dass ihre Tochter den gleichen Weg beschreiten könnte wie der Vater, unternimmt die Mutter alles, um das logische Denken von Ada zu stärken. Die zierliche junge Frau kommt so zu einer exzellenten Ausbildung in Mathematik – und das in einer Zeit, in der Frauen in England noch nicht studieren können.

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Bildlegende: Ada Byron King Countess of Lovelace (1815-1852) Die erste Programmiererin. Wikipedia

Charles Babbage ist berüchtigt für seine ausgefallenen Erfindungen, darunter eine mechanische Rechenmaschine, die so kompliziert ist, dass ihm Zeit seines Lebens die Mittel fehlen, um sie zu bauen. Später faszinieren ihn die ersten automatisierten Webstühle, die mit Hilfe von Lochkarten gesteuert werden. Babbage will seine Rechenmaschine ebenfalls mit Lochkarten steuern. Während er daran arbeitet, tauscht er sich mit Ada aus. So entsteht nach Jahren der Entwurf zu einem programmierbaren Computer, ein rein mechanisches Gerät, das bis heute ebenfalls nie gebaut wurde.

Als einige der wenigen Zeitgenossen versteht Ada, wie diese Maschine funktioniert. Sie entwirft ein Programm zur Berechnung einer speziellen Zahlenreihe, der Bernoulli-Zahlen. Es ist umstritten, ob dieses Computer-Programm als das erste betrachtet werden kann, sicher ist jedoch: Ada Lovelace hat noch vor dem Erfinder Babbage verstanden, dass es sich bei diesem Computer nicht um ein gewöhnliches Gerät handelt, sondern um ein ganz spezielles: Eine universelle Maschine, die für jeden Zweck eingesetzt werden kann, für die sie programmiert wurde. Damit lassen sich nicht nur Zahlen verarbeiten sondern alles, was einer Logik unterliegt: Komponieren von Musik zum Beispiel, wie Lovelace schreibt. Heute ist es beispielsweise möglich, mit einem so gennanten «Arpeggiator» auf Basis eines Akkords einzelnen Töne herauszulösen und auf einem Synthesizer oder Computer abzuspielen.

Grace Hopper (1906-1992): Die Erfinderin des Compilers

Mehr als hundert Jahre nach Babbages Erfindung im August 1944 meldet sich Grace Hopper freiwillig zur US Marine. Die Mathematikerin traf diese Entscheidung unter dem Einfluss von Pearl Harbour (1941) und dem Eintritt der USA in den zweiten Weltkrieg. Sie gab dafür ihre Stelle als Professorin auf und trennte sich von ihrem Mann.

Hopper wird in ein geheimes Labor beordert, wo sie am «Harvard MARK 1» arbeitet, dem ersten programmierbaren Computer. Howard Aiken, der geistige Vater dieser riesigen elektromechanischen Rechenmaschine, drückt ihr zur Begrüssung die Memoiren von Charles Babbage in die Hand: Der Aufbau seiner Maschine ist stark durch die Arbeiten von Babbage geprägt.

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Bildlegende: Admiral Grace Hopper (1906-1992) Programmierte den ersten Compiler und war massgeblich daran beteiligt, die Programmiersprache COBOL zu entwickeln. Wikipedia

Grace Hopper muss die Programmierung der Maschine übernehmen, während sich ihre männlichen Kameraden auf die Aufgabe stürzen, die sie damals für die wichtigere halten: die Entwicklung der Hardware. Programmieren gilt hingegen als notwendiges Übel, als eine repetitive Arbeit, die man am besten den Frauen überlässt.

Doch Hopper begreift schnell, welches Potenzial in der neuen Technologie steckt und welche wichtige Rolle die Software dabei spielt. Ein Schwäche der «Mark 1»: Die Programmierung ist viel zu kompliziert, es braucht tatsächlich eine studierte Mathematikerin wie Hopper dazu. Doch genau das will sie ändern: Anstelle von abstrakten Codes sollen Menschen mit einer natürlichen Sprache wie Englisch mit der Maschine kommunizieren können. Hopper entwickelt dazu 1952 den ersten Compiler – ein Programm, das menschliche Sprache in Befehle für die Maschine übersetzen kann. Compiler sind bis heute ein zentrales Werkzeug bei der Programmierung.

Grace Hopper dient bis ins hohe Alter im Rang eines Admirals und wird erst mit 80 Jahren aus dem Dienst entlassen, wie sie 1986 in der Letterman Show erzählt. Sie war bekannt für ihren Humor und ihre Fähigkeit, mit mit Menschen aus allen gesellschaftlichen Schichten umgehen zu können. Dank ihr spricht man heute auch von «Bugs» (engl. Käfer, Insekt), wenn Programmierfehler und andere Probleme in Computern auftreten. Ihre Arbeitskollegen fanden 1947 eine Motte in einem Computer, worauf Grace Hopper nur trocken bemerkte, jetzt müssten sie das System «debuggen», also «entkäfern».

Hedy Lamarr (1914-2000) : Das Frequenzsprung-Verfahren

Der zweite Weltkrieg beeinflusst auch die Entscheidungen des Hollywood Filmstars Hedy Lamarr. Die gebürtige Österreicherin hat bereits mit 25 Jahren bei Ausbruch des Krieges ein bewegtes Leben hinter sich: Noch als Minderjährige war sie in einen Skandal um einen Nacktauftritt im Film «Ekstase» verwickelt. Es folgte die Ehe mit dem tyrannischen Waffenhändler Fritz Mandl und die Flucht vor ihrem Gatten nach Amerika – angeblich indem sie einer Bediensteten ein Schlafmittel ins Getränk mischt. Doch all den Klatschgeschichten zum Trotz vertrieb Lamarr sich die Zeit viel lieber zu Hause mit Erfindungen als sich auf Hollywood-Parties zu amüsieren.

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Bildlegende: Hedy Lamarr (1914-2000) Gefeierter Filmstar - und die Erfinderin des Frequenzsprungverfahrens. Wikipedia

Von Lamarr wird gesagt, dass sie während dem zweiten Weltkrieg Nazi-Deutschland verabscheute; die Angriffe der Deutschen auf zivile Schiffe im Atlantik schockieren sie. Sie will die Alliierten mit einer ihrer Erfindungen unterstützen, einer Funkfernsteuerung für Torpedos. Zwar kann man ein Torpedo von einem Schiff aus mittels Radiowellen steuern, doch ein Gegner kann diese Verbindung ohne Aufwand stören. Lamarr will das Problem lösen, indem sie Sender und Empfänger permanent die Frequenz ändern lässt, scheinbar zufällig. Die Synchronisation von Sender und Empfänger ist dabei die grosse Herausforderung.

1940 trifft Lamarr in Hollywood den Filmkomponisten George Antheil. Auch er hat eine ungewöhnliche Biografie: Avant-Garde Komponist in Paris, Journalist und Kolumnist für bekannte amerikanische Zeitschriften - und auch er ein Erfinder. Sie erzählt ihm von der Torpedo-Steuerung und Antheil ist fasziniert. Um das Problem der Synchronisation zu lösen, greift er auf seine Erfahrungen mit Klavierautomaten zurück. In seiner berühmtesten Komposition «Ballet Mécanique» hat er vier automatische Pianos eingesetzt, die er mit Lochkarten steuert. Auch diese Technik war von den automatischen Webstühlen des 19. Jahrhunderts inspiriert. Antheil und Lamarr arbeiten während eines Jahres intensiv an ihrer Erfindung und bekommen 1942 ein Patent auf ihr Frequenzsprungverfahren.

Während des Krieges zeigt die amerikanische Marine jedoch kein Interesse an der Idee. Erst in der Kuba-Krise 1962 kommt das Verfahren von Hedy Lamarr zum Einsatz – doch da ist das Patent bereits abgelaufen, Lamarr konnte die Früchte ihrer Arbeit nie ernten. Erst 1997 erhielt sie von der US-amerikanischen Electronic Frontier Foundation eine Ehrung für ihre Arbeit. Heute ist das Frequenzsprungverfahren eine etablierte Technologie, die zum Beispiel in WLAN-Netzwerken oder bei Bluetooth-Verbindungen Verwendung findet.

Barbara Liskov (*1939): Wichtige Standards der Objektorientierten Programmierung

Während des Zweiten Weltkrieges hat die amerikanische Waffenindustrie grossen Bedarf an Mathematikerinnen. Viele Waffensysteme auf komplexen Berechnungen, und die Männer sind an der Front. Nach dem Krieg wird es für Frauen fast unmöglich, eine Stelle als Mathematikerinnen zu finden, gefragt sind Programmiererinnen. Diese Erfahrung macht 1961 auch Barbara Liskov. Wohl oder übel nimmt sie nach dem Mathematikstudium eine Stelle in der Software-Entwicklung an. Ihre Aufgabe: Die Fehler in langen, verschlungenen Computerprogrammen zu suchen. Zu ihrer eigenen Überraschung gefällt ihr diese Arbeit.

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Bildlegende: Barbara Liskov (*1939) Entwickelte wesentliche Konzepte der Objektorientierten Programmierung, etwa das Liskovsche Substitutionsprinzip. Kenneth C. Zirkel / Wikipedia

Die 60er-Jahre, das sind die Anfänge des Computerzeitalters, die amerikanische Regierung vergibt die ersten grossen Aufträge, etwa für ein Flugüberwachungssystem. Doch der jungen Disziplin Informatik fehlt es am Wissen und an der Erfahrung, wie man grosse Systeme strukturiert und fehlerfrei programmiert. Die Probleme sind so gravierend, dass die Regierung von einer Softwarekrise spricht. Schnell versteht Liskov die Schwächen der damaligen Programmiersprachen. Ein Beispiel: Um Speicherplatz zu sparen ist es damals üblich, dass ein Programm sich selber abändert. Diese Praxis macht es aber fast unmöglich, Fehler in einem Programm zu finden.

Liskov macht es sich zur Aufgabe, den Programmierern bessere Werkzeuge zur Verfügung zu stellen. Wichtigstes Werkzeug: die Programmiersprache. Sie geht zurück in die Forschung und experimentiert mit neuen Konzepten, die heute zum Standard jeder objektorientierten Programmiersprache gehören.

Wie stark ihre Ideen heute in der Programmierung verbreitet sind, zeigt folgende Anekdote: Nachdem Liskov 2008 den Turing-Award erhielt, die höchste Auszeichnung in der Informatik, beschwert sich ein junger Mann in einem Online-Forum. Er frage sich, warum diese Frau eine Auszeichnung für Dinge bekomme, die doch jeder wisse. Offenbar war ihm nicht klar, das auch Programmierkonzepte erst erfunden werden müssen. Liskov meint dazu lachend: «Obwohl diese Bemerkung nicht positiv gemeint war, nehme ich sie als Kompliment an.» Von ihr erhielt die objektorientierte Programmierung unter anderem das «Liskovsche Substitutionsprinzip» sowie die Programmiersprachen «CLU» und «Argus».

Karen Spärck Jones (1935-2007): Herrin der Wortwerte

Karen Spärck Jones ist die Tochter einer Norwegerin und eines Engländers. Der Familie gelingt 1940 die Flucht aus Norwegen nach England, wo Karen aufwächst. Sie studiert in Cambridge Geschichte, später Philosophie, wo sie sich mit Wittgensteins Analyse der Sprache beschäftigt.

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Bildlegende: Karen Spärck Jones (1935-2007) Eine Pionierin der Computer-Linguistik, die eine Formel zur Gewichtung von Worten erfand. Wikipedia

Für Karen Spärck Jones steht Sprache über allem, ist sie ein wichtigeres Medium als Bild oder Film. Sie findet Bilder und Video seien überbewertet. «Es ist zwar schön, sie anzuschauen aber was benützt man, wenn man über Bilder sprechen will? Worte.» meint sie in ihrem letzten Interview trocken.

In den 60er-Jahren forscht die Philosophin in Cambridge auch an einer Methode, wie man Information aus Texten extrahieren kann. Sie setzt auf ein statistisches Verfahren und publiziert 1972 eine Formel, mit der der Wert eines Wortes berechnet werden kann. Für diese Anwendung interessiert sich zu der Zeit niemand, auch die Bibliotheken nicht. Erst 20 Jahre später meldet sich ein junger Unternehmer bei ihrem Mann und erkundigt sich nach der Publikation Es ist Mike Burrows, einer der Gründer der ersten grossen Internet Suchmaschine «Alta Vista». Die Formel von der Sprachphilosophin wird seither in jeder Internet-Suchmaschine verwendet.

Radia Perlman (*1951): Spanning-Tree-Protocol

Radia Perlman wächst im konservativen Amerika der 50er-Jahre auf und trotzdem sind Programmiererinnen für sie nichts Aussergewöhnliches: Ihre Mutter arbeitet als Software-Entwicklerin. Als Kind kann sich Radia für vieles begeistern. Sie spielt Klavier, komponiert, schreibt und: Sie mag nichts so sehr wie die Herausforderung eines Rätsels. Doch Perlman hat auch Abneigungen: «Hätte ich mehr über Computer gewusst, als ich jung war, dann hätte ich gesagt, dass ich so ziemlich alles machen werde, so lange es nichts mit Computer zu tun hat», sagt sie in einem Vortrag. Etwa gleich viel Begeisterung hat sie für Technik übrig: «Ich hasse Technik, ich habe kein Smartphone und ich mag keine Gadgets.» Aber Rätsel, die können sie zur Technik locken.

In den 70er-Jahren studiert Perlman Mathematik am MIT und tritt danach eine Stelle bei Digital Equipment an. Computer sind in den 80er Jahren bereits vernetzt, das Netzwerk bleibt jedoch meist auf ein Gebäude beschränkt. Perlman bekommt von ihrem Vorgesetzten den Auftrag, eine Lösung zu erarbeiten, wie man mehrere isolierte Netzwerke koppeln kann. Das erfährt sie an einem Freitag. Danach ist ihr Vorgesetzter für eine Woche weg.

Portrait von Radia Perlman mit ihrem Buch. Bild in Lightbox öffnen.

Bildlegende: Radia Perlman (*1951) Entwickelte das Spanning-Tree-Protokoll, die Basis jeder Netzwerk-Bridge. Wikipedia

Schon vor Perlman haben sich zahlreiche Informatiker den Kopf zerbrochen, wie man den Datenverkehr über mehrere Netzwerke regeln kann. Radia Perlman findet bereits am darauf folgenden Dienstag eine Lösung – das Spanning-Tree-Protocol. «Spanning heisst 'alle sind erreichbar' und Tree bedeutet 'keine sinnlosen Schlaufen'» erklärt sie später. Perlman beschreibt ihren Algorithmus in einem Dokument und überlässt dieses den Programmierern zur Umsetzung, die ein paar Monate in Anspruch nimmt. Ihr Ansatz ist so einfach und so klar formuliert, dass keiner der Programmierer je nachfragen muss. Ihre Lösung spiegelt ihre Einstellung zur Technik wieder: Jeder soll Technik bedienen können ohne sie zu verstehen und Technik soll ohne menschliches Zutun Fehler beheben und sich selber konfigurieren. Das sei nirgends so wichtig wie bei Netzwerken, denn anders als bei einem Computer könne man das Internet nicht einfach neu starten, wenn ein Fehler auftrete, erklärt sie.

An jenem Dienstag bleibt Radia Perlman noch ein Problem: Was soll sie in den drei Tagen machen, bis ihr Vorgesetzter zurückkommt? Sie beschliesst, ein Gedicht zu schreiben, das ihren Algorithmus zusammenfasst. Denn schliesslich, erinnert sie sich in einem Interview lächelnd, gehört zu jedem Algorithmus auch ein Algoreim. Ihr Sohn hat daraus eine vertonte Version komponiert – und Perlman begleitet ihre Tochter auf dem Klavier, wie sie den vertonten Reim singt.

In unserer vernetzten Welt ist Perlmans Lösung allgegenwärtig, weshalb sie sich den Übernamen «Mutter des Internets» eingehandelt hat. Sie selbst kann mit dieser Bezeichnung nichts anfangen, denn am Erfolg des Internets seien unzählige Leute beteiligt und sie denke meistens nicht in Gender-Kategorien, wie sie in einem anderen Interview sagt.

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