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Gottfried Wilhelm Leibniz : Der erste Informatiker

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Deutscher Universalgelehrter: Gottfried Wilhelm Leibniz (1646 bis 1716) Bild: ddp/Bearbeitung F.A.Z.

Wie der deutsche Universalgelehrte einst den Computer erdachte. Und was daraus bis heute folgt. Ein Gastbeitrag.

          5 Min.

          Mancher, der den Namen Gottfried Wilhelm Leibniz hört, mag an einen herausragenden Juristen, Historiker, Philosophen und Diplomaten denken. Viele kennen ihn zudem als an einen der bedeutendsten Mathematiker aller Zeiten. Tatsächlich hat dieses Universalgenie, dessen Geburtstag sich in diesem Jahr zum 375. Mal jährt, noch mehr vollbracht: Er legte praktische und theoretische Grundlagen aller modernen Rechner.

          Doch der Reihe nach: Die Konstruktion von Automaten begann bereits in der Antike. Das Antikythera-Getriebe (eine Art astronomischer Rechenmaschine) entstand vor mehr als 2000 Jahren. Die wohl erste programmierbare Maschine der Welt (das automatische Puppentheater des Heron von Alexandria) stammt aus dem 1. Jahrhundert. Ihre Energiequelle war ein fallendes Gewicht, das eine um die Stifte eines drehbaren Zylinders gewickelte Schnur zog. Komplexe Befehlssequenzen, die mehrere Minuten lang Türen und Puppen steuerten, wurden durch komplexe Umwicklungen kodiert.

          Binäre Arithmetik

          Doch viele Aspekte der modernen Informatik lassen sich tatsächlich auf Leibniz zurückführen. Im Jahr 1673 erdachte er mit dem sogenannten Schrittzähler die erste Maschine, die alle vier Grundrechenarten ausführen konnte. Dieser wies hinaus über Wilhelm Schickards zahnradbasierte Rechenmaschine aus dem Jahr 1623 und Blaise Pascals überlegene Pascaline aus dem Jahr 1642. Das ist bedeutender, als es auf den ersten Blick vielleicht erscheinen mag, denn: Wer die Grundrechenarten beherrscht, vermag jede beliebige numerische Berechnung auszuführen – der österreichische Mathematiker Kurt Gödel kodierte ein Vierteljahrtausend später mithilfe der Grundrechenarten sogar beliebige formale Systeme und Rechenprozesse.

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          Der Schrittzähler war darüber hinaus der erste Rechner mit internem Speicher. Das sogenannte Leibniz-Rad speicherte den Multiplikanden einer Multiplikation. Es zählte während der Rechnung mit, wie viele Additionen zur Ausführung einer gegebenen Multiplikation bereits ausgeführt wurden. Solche internen Variablen sind heute natürlich unabdingbar in der Informatik.

          Inspiriert vom antiken binären chinesischen I Ching dokumentierte Leibniz auch die binäre Arithmetik, die in praktisch allen modernen Rechenmaschinen Anwendung findet. Ein Rechner, der nur mit 0 und 1 als Elementarsymbolen arbeitet, ist leichter zu bauen als ein Dezimalrechner, der alle Ziffern von 0 bis 9 verwendet. Es sollte jedoch erwähnt werden, dass Zahlendarstellungen im Dualsystem an sich sehr viel älter sind und bis ins alte Ägypten zurückreichen. Der algorithmische Aspekt des dualen Rechnens ist indes relativ jung.

          Im Jahr 1679 beschrieb Leibniz tatsächlich die Grundprinzipien binärer Computer. Er stellte binäre Zahlen mithilfe von Murmeln dar, die durch Lochkarten gesteuert wurden. Dabei legte er wesentlich das Funktionsprinzip elektronischer Rechner dar, in denen die Schwerkraft und die Bewegung der Murmeln allerdings durch elektrische Schaltungen ersetzt werden.

          Universelle Sprache

          All dies umfasst noch nicht seine gesamte Leistung als Vordenker der Informatik. Im Jahr 1686 schuf Leibniz seine formale Algebra des Denkens, welche aus deduktiver Sicht äquivalent ist zur viel späteren sogenannten Booleschen Algebra aus dem Jahr 1847. Dabei werden die Wahrheitswerte 0 und 1 durch Elementaroperationen wie „und“ oder „oder“ zu bisweilen sehr komplexen Ausdrücken verknüpft. Dies legte wiederum den Grundstein für die erste formale Sprache (1879) von Gottlob Frege und damit letztlich auch für die theoretische Informatik. Bertrand Russell schrieb, dass Leibniz das Gebiet der formalen Logik „in einer Weise vorantrieb, wie sie seit Aristoteles nicht mehr gesehen ward“.

          Doch was trieb Leibniz eigentlich an? Zeit seines Lebens verfolgte er das ehrgeizige Projekt, alle möglichen Fragen durch Berechnungen zu klären. Inspiriert durch den Gelehrten Ramon Llull aus dem 13. Jahrhundert, entwickelte er höchst einflussreiche Ideen zu einer universellen Sprache und einem allgemeinen Kalkül für Schlussfolgerungen (Characteristica Universalis & Calculus Ratiocinator). Der KI-Pionier Norbert Wiener meinte einst: „In der Tat ist die allgemeine Idee einer Rechenmaschine nichts anderes als eine Mechanisierung des Leibniz’schen Kalküls Ratiocinator.“

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