Zuse Z3 Wie vor 80 Jahren in Berlin der Computer erfunden wurde

Weil sich Konrad Zuse in seinem Job als Statiker langweilte, entwickelte er im Wohnzimmer seiner Eltern ein »mechanisches Gehirn«. Die Erfindung sollte die Welt verändern.
Ein Nachbau des Zuse Z3 in Berlin

Ein Nachbau des Zuse Z3 in Berlin

Foto: Paul Zinken / dpa

An Wagemut hat es Konrad Zuse nicht gefehlt. Als Statiker hatte er eine feste Anstellung bei den Henschel Flugzeugwerken in Berlin, was Anfang der Dreißigerjahre in Deutschland keine Selbstverständlichkeit war. Doch die immer wiederkehrenden Berechnungen langweilten den studierten Maschinenbauer und Bauingenieur so sehr, dass er 1935 den Sprung in die Selbstständigkeit wagte.

Im Wohnzimmer seiner Eltern entwickelte er eine Rechenmaschine, die die langwierigen Berechnungen der Statiker automatisch erledigen sollte. Es war der Vorläufer des ersten funktionsfähigen Digitalrechners weltweit. Dieser erste funktionsfähige Rechner, die Z3, wurde vor genau 80 Jahren – am 12. Mai 1941 – erstmals in Betrieb genommen. Doch der Reihe nach:

Zuse wollte nicht weniger als ein »mechanisches Gehirn« entwerfen. Konzeptionell betrat der 25-Jährige dabei Neuland. Die Maschine sollte das Binärsystem verwenden, also mit »Null« und »Eins« beziehungsweise den Zuständen »wahr« und »falsch« rechnen. Für die Realisierung der Ablaufsteuerung wollte Zuse dann die Aussagen der binären Logik verwenden. Dieses Verfahren bildete später die Grundlage des Digitalzeitalters.

Z1: »Die meiste Zeit verklemmt«

Um die Statikberechnungen anzugehen, hatte sich Zuse vorgenommen, mit einem kompakten Speicher für 16 Zahlen zu arbeiten. Bei den ersten Konstruktionen griff er dabei auf eine Erfahrung aus seiner Jugend zurück. Mit dem Metallbaukasten der Firma Stabil hatte er nach seinem Abitur einen komplexen Kohleverladekran zusammengebaut, wofür er die Ehrenurkunde der Firma erhielt.

Der erste Entwurf für Zuses Rechner, die Z1 aus dem Jahr 1938, bestand aus übereinanderliegenden Blechstreifen. »Die Z1 war jedoch die meiste Zeit verklemmt«, schreibt der Berliner Informatiker und Historiker Ralf Bülow in einem Blogeintrag des weltgrößte Computermuseums, dem Heinz Nixdorf MuseumsForum  in Paderborn, zum Z3-Jubiläum.

Z2: Vorbild für die Flatterforschung

In einem zweiten Anlauf nahm Zuse von einer rein mechanischen Lösung Abstand. Rund zweihundert elektromagnetische Relais sollten nun die Rechenarbeit übernehmen. Die Z2 funktionierte etwas besser als die Z1, war aber für einen kommerziellen Einsatz noch nicht zuverlässig genug. Sie weckte aber immerhin das Interesse von Alfred Teichmann, der Abteilungsleiter im Institut für Festigkeit der Deutschen Versuchsanstalt für Luftfahrt (DVL) war.

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Historische Rechner: Von der Rechenmechanik zum Supercomputer

Foto: FRANK HORMANN/ Associated Press

Teichmann beschäftigte sich im Institut am Flugplatz Johannisthal im Berliner Stadtteil Adlershof vor allem mit dem Phänomen des Flatterns. »So nannten die Luftfahrtexperten seit den 1920er-Jahren die rhythmischen Verdrehungen von Flügeln und Leitwerk, die bei bestimmten Geschwindigkeiten auftreten konnten. Im schlimmsten Fall stürzte das Flugzeug ab«, schreibt Bülow.

Die Ingenieure des DVL versuchten das Flattern durch konstruktive Änderungen in den Griff zu bekommen. Dazu wurden beispielsweise eingebaute Gewichte in den Tragflächen verschoben, um den Schwerpunkt zu verändern. »Dazu musste aber sehr viel gerechnet werden.« Als nun Teichmann die Z2 sah, habe er die Möglichkeiten für die Flatterforschung erkannt. Zuse wurde mit dem Bau eines größeren Rechners beauftragt.

Z3: Von der deutschen Kriegswirtschaft ignoriert

Zuse benötigte dann noch einmal ein Jahr, um die Z3 zu entwickeln. Ihm gelang der große Wurf, obwohl er weitgehend von der deutschen Kriegswirtschaft ignoriert wurde. Die Z3 ist in die Computergeschichte als erster frei programmierbarer und programmgesteuerter Rechenautomat eingegangen.

Der erste Testlauf fand vor achtzig Jahren statt, am 12. Mai 1941 in der Methfesselstraße 7 in Berlin-Kreuzberg. Dort hatte Zuse die Werkstatt seines Ingenieurbüros eingerichtet. »Im Rechen- und Speicherwerk der Z3 steckten 2000 Relais; für die Ein- und Ausgabe der Zahlen gab es ein kleines Schaltpult, die Programmierung erfolgte mit gelochten Filmstreifen«, schreibt Bülow. »Wenn man die Verwendung elektromagnetischer Technik zulässt, dann war die Z3 der erste funktionsfähige Computer.«

Richtig zum Einsatz kam die Z3 aber nie. Sie wurde zwar mehrfach vorgeführt, wurde dann aber 1943 bei einem Bombenangriff zerstört. Der erste auf Röhrentechnik basierte Computer, der von John Mauchly und John Presper Eckert in den USA entwickelte ENIAC, wurde aber erst 1946 fertiggestellt.

Der »Electrical Numerical Integrator And Calculator« (ENIAC) sollte – wie der Name nahelegt – die »numerische Integration« beschleunigen, also die Berechnung einer Fläche unter einer Kurve im Koordinatensystem. Dabei ging es nicht um eine abstrakte mathematische Fingerübung. Vielmehr sollte den Soldaten der US-Army im Zweiten Weltkrieg ganz konkret dabei geholfen werden, schnell die Flugbahnen der Artilleriegeschosse zu berechnen.

Die US-Army konnte im Zweiten Weltkrieg allerdings nicht mehr vom ENIAC profitieren, denn die Maschine wurde erst nach Kriegsende fertiggestellt. Mit dem aufziehenden Kalten Krieg änderte sich dann der Verwendungszweck des Rechenmonstrums: Der ENIAC wurde von US-Wissenschaftlern in Los Alamos verwendet, um die Zerstörungskraft der ersten Wasserstoffbombe zu berechnen.

Ein 1:1-Modell des ENIAC ist unter anderen im HNF in Paderborn zu bestaunen. Ein funktionsfähiger Nachbau der Z3  befindet sich im Deutschen Museum in München. Außerdem ist im Deutschen Technikmuseum in Berlin  ein Nachbau zu sehen, den der Sohn des Computerpioniers, Horst Zuse, 2010 zum 100. Geburtstag seines Vaters gebaut hatte.

Christoph Dernbach, dpa