Zuse Z3: Der erste Computer feiert den 75. Geburtstag

Der Zweite Weltkrieg hat massgeblich zur Entwicklung von Rechenmaschinen beigetragen. Die Siegermächte USA und England behaupten, den ersten Computer erfunden zu haben. Tatsächlich war der Deutsche Konrad Zuse mit seiner Z3 den anderen in vielem voraus. Doch die Maschine hatte auch ihre Schwächen.

Als Konrad Zuse am 12. Mai 1941 zum ersten Mal seinen neuen Computer in Berlin vor Wissenschaftlern und Vertretern der Rüstungsindustrie vorführte, hatte er Glück: Die Z3 funktionierte einwandfrei. Das war keine Selbstverständlichkeit. Mitten im Krieg hatte der 31-jährige Tüftler keinen Zugang zu allen Bauteilen, die er eigentlich benötigte, zum Beispiel genug neue Relais (elektromagnetische Schalter). So baute er in seine Maschine Relais aus alten Telefonzentralen ein, die er zuvor gereinigt und die Kontakte von Hand wieder zurecht gebogen hatte.

Platz für einen Tweet

600 dieser elektromagnetischen Schalter brauchte Konrad Zuse für das Rechenwerk der Z3, weitere 1600 Relais bildeten den Arbeitsspeicher mit einer Kapazität von 1408 Bit – Platz für gerade mal etwas mehr als einen Tweet.

Die Programme speicherte Konrad Zuse auf Filmstreifen, in die er Löcher stanzte. Ein Motor gab den Takt für die Z3 vor: 5 mal pro Sekunde rechnete seine Maschine, fast eine Milliarde mal langsamer als heutige Prozessoren. So dauerte eine Addition im Schnitt 0.8 Sekunden, eine Multiplikation 3 Sekunden.

Eine Ewigkeit für moderne Computer. Doch die Z3 war revolutionär: Sie war programmierbar und rechnete binär mit Gleitkommazahlen. Das hatte vor Konrad Zuse noch niemand geschafft, weder die Konkurrenz im britischen Geheimdienst noch die amerikanischen Wissenschaftler in Harward.

Was man mit der Z3 alles machen konnte, wusste vor 75 Jahren allerdings selbst deren Erfinder noch nicht. Erst 1997 wies der Wissenschaftler Raúl Rojas nach, dass die Z3 Turing-volländig ist. Das bedeutet: Die Maschine liess sich so programmieren, dass sie jedes Programm ausführen könnte, zu dem ein Computer theoretisch in der Lage ist. In der Praxis wäre es zwar sehr umständlich, solche Programme zu erstellen, man müsste auf viele Tricks und Kniffe zurückgreifen. Aber es wäre möglich. Im dritten Anlauf war Konrad Zuse also erfolgreich.

Der isolierte Erfinder

Denn wie der Name schon vermuten lässt, war die Z3 nicht die erste Maschine, die Konrad Zuse baute. Nach mehreren abgebrochenen Studiengängen richtete er 1934 im Wohnzimmer seiner Eltern in Berlin eine Werkstatt ein und baute dort zusammen mit Freunden die Z1, eine rein mechanische Rechenmaschine. Angetrieben wurde das Gerät durch einen Motor aus einem alten Staubsauger.

Bauteil aus Blechtsreifen Bild in Lightbox öffnen.

Bildlegende: Logikgatter aus der Z1: Damit konnte Korad Zuse eine UND-Verküpfung rein mechanisch umsetzen. E steht für Eingang, A ür Ausgang. Peter Buchmann / Robert Weiss

Der Computer funktionierte zwar wie geplant, doch er war unzuverlässig. Allzu oft verhakten sich die Schaltglieder ineinander. Obwohl die Z1 in der Praxis nicht zu gebrauchen war, ist Konrad Zuses erster Prototyp eine erstaunliche Leistung, wie der Informatiker Herbert Bruderer schreibt: Praktisch im Alleingang konzipierte er einen programmierbaren Rechner.

Dazu kommt noch, dass er anfangs keine Kenntnisse der Arbeiten anderer Wissenschaftler hatte. Vom britischen Mathematiker und Philosophen George Boole, der sich bereits im 19. Jahrhundert mit den Regeln der Logik beschäftigte, hatte er offenbar 1935 noch nie gehört. So entdeckte Konrad Zuse während der Arbeit an der Z1 noch einmal Zusammenhänge, die George Boole schon rund hundert Jahre vor ihm entdeckte.

Der Krieg machts möglich

Den Bau der ersten beiden Geräte Z1 und Z2 finanzierte Konrad Zuse noch privat. Für die nachfolgenden Computer Z3 und Z4 erhielt er Geld von der deutschen Versuchsanstalt für Luftfahrt und vom Reichsluftfahrtministerium.

Historiker sind sich nicht einig, wie nahe der Tüftler der NS-Rüstungsindustrie stand: Für die einen kam Zuse als Erfinder nicht umhin, mit dem NS-Staat zu kooperieren. Für andere wie Wilhelm Füssl, Leiter des Archivs am Deutschen Museum in München, hat Konrad Zuse immer wieder «nahe an der nationalsozialistischen Ideologie argumentiert», wie der Historiker gegenüber dem Magazin Spiegel sagte.

So stellte der Pionier etwa Überlegungen an, wie seine Maschine für die «Ahnenforschung» oder die «Systematische Rassenforschung» den Verwandtschaftsgrad zwischen zwei Personen berechnen könnte, wie ein Dokument mit seiner Handschrift beweist.

Wer hat den Computer erfunden?

Die Z3 berechnete während des Kriegs Flugzeugbauteile. Doch bereits zwei Jahre nach Inbetriebnahme wurde das historisch bedeutsame Gerät bei einem Luftangriff auf Berlin zerstört.

In einer Lagerhalle: Gehäsue einer M9 aus den 50er Jahren, hinten das Rechenwerk aus hunderten von Relais. Bild in Lightbox öffnen.

Bildlegende: Nachfolgemodell M9 aus dem Jahre 1953: Rechts Kontrolle und Ausgabe, links Rechenwerk und Speicher mit Relais-Technik, ähnlich wie in der Z3 von 1941. Peter Buchmann / Museum für Kommunikation, Bern

Nach dem Krieg wurde allmählich klar, dass der deutsche Erfinder nicht der einzige war, der an einem Computer gearbeitet hatte. Auch in den USA und Grossbritannien hatten Pioniere im Geheimen mit Unterstützung der Regierungen Computer entwickelt. Der Computer wurde also an drei Orten fast gleichzeitig erfunden. Seither streiten sich die drei Nationen, wer den Erfinder des Computers hervorgebracht hat.

Die Frage lässt sich nicht so leicht beantworten, denn sie hängt von der Definition ab, was ein Computer überhaupt ist. Die Z3 kann für sich in Anspruch nehmen, dass sie «der erste arbeitsfähige binäre Rechenautomat mit Gleitpunktrechnung» ist, wie Herbert Bruderer schreibt. Doch die Maschine hatten einen Makel: Statt mit schnellen elektronischen Bauteilen arbeitete sie mit den langsamen mechanischen.

Vereinfacht kann man es so zusammenfassen: Wenn ein Computer ein frei programmierbarer Rechner ist, dann war der Deutsche Zuse mit der Z3 der Erste. Wenn ein Computer ein elektronischer (statt mechanischer) Rechner ist, waren es die Wissenschaftler im britischen Geheimdienst mit dem Colossus. Und wenn ein Computer sowohl elektronisch als auch frei programmierbar sein muss, dann geht der Titel an die Amerikaner.