50° 40′ 59.05″ N, 3° 11′ 42.43″ E
Die Geschichte der Computer lässt sich bis ins 19. Jahrhundert zu einem französischen Erfinder namens Joseph Marie Jacquard zurückverfolgen. Er war daran interessiert, die Weberei zu verbessern, und hatte so einen wesentlichen Einfluss auf die industrielle Revolution. Mit seinem Jacquard-Webstuhl war es möglich, komplizierte Webmuster herzustellen. Hierzu wurde eine Reihe von Lochkarten eingelesen, die das herzustellende Muster enthielten. Ein bisher arbeitsaufwendiger Vorgang konnte auf diese Weise mechanisiert werden.
Mit den Lochkarten wurde kontrolliert, welche Fäden über- oder untereinander lagen. So wurde das Muster in der gewebten Kleidung erzeugt. Vor Jacquards Automatisierung des Webstuhls waren nur sehr einfache Muster möglich, da die Fäden von Hand oder bestenfalls halbautomatisch angebracht wurden.
Ein Jacquard-Webstuhl war in der Lage aufwendige Muster zu erzeugen und zu wiederholen, indem die Lochkarten in einer Schleife eingelesen wurden (siehe Abbildung 12.1). Diese Technik wird auch heute noch verwendet, auch wenn Computer die Karten ersetzt haben.
Der Ort, an dem man Jacquards Technologie in Aktion sehen kann, ist das Jacquard-Museum in Roubaix, Frankreich. Das Museum besitzt eine Sammlung von 15 funktionierenden Lochkarten und elektronisch arbeitenden Webstühlen. Führungen durch das Museum finden auch auf Englisch statt. Demonstriert wird der gesamte Webprozess vom Entwurf des Musters, hin zur Übertragung auf Lochkarten bis zum Betrieb des Webstuhls.
Abbildung 12.1 In einen Jacquard-Webstuhl eingegebene Lochkarten; zur Verfügung gestellt von Justin Cormack
Die ausgestellten Webstühle stammen aus dem 18., 19. und 20. Jahrhundert. Das Museum bietet auch Weberei-Workshops an. Auch die Restauration von Webstühlen wird hier durchgeführt. Im Museum gibt es für (nahezu) alle Sinne etwas zu entdecken: den Klang der laufenden Webstühle, den Geruch der Fabrik und des Öls, praktische Ausstellungen und den Anblick dieser massiven Maschinen in Aktion.
Nach Jacquard wurde die Lochkarte in anderen Bereichen eingesetzt. Der Erfinder Herman Hollerith erfand eine Tabelliermaschine, die in der Lage war, gelochte Erfassungskarten zu lesen und statistische Informationen zu produzieren. Hierzu wurden die Löcher in den Karten durch einen einfachen elektrischen Schaltkreis erfasst. Holleriths Unternehmen führte 1890 die amerikanische Volkszählung durch und verschmolz später mit einem anderen Unternehmen, woraus dann letztendlich IBM entstand. Eine Hollerith-Tabelliermaschine ist im Computer History Museum (siehe Kapitel 86) ausgestellt.
Jacquards Webvorgang
Bei der einfachsten Form des Webens gibt es keine Muster. Zwei Fäden, der eine rechtwinklig zum anderen, werden zu einem einfarbigen Muster verkreuzt. Einer der Fäden, der sog. Kettfaden, verläuft parallel zum Webrahmen und der andere, der sog. Schussfaden, wird über und unter den Kettfaden geschoben (siehe Abbildung 12.2).
Beim Weben von Textilien wird ein Teil der Kettfäden gestreckt und angehoben, um Platz zu schaffen. Der Schussfaden wird dann durch die Lücke geschoben. Dann wird der Prozess umgekehrt: der andere Teil der Kettfäden wird angehoben und der Schussfaden wird wieder durchgeschoben.
Um ein Muster zu erzeugen, müssen ausgewählte Kettfäden angehoben werden, damit der Schussfaden entsprechend über oder unter diesen Kettfäden liegt. Vor Jacquards Webstuhl waren nur einfache Muster möglich, weil das Anheben der entsprechenden Kettfäden langsam und schwierig war. Bei Jacquards Webstuhl wurde ein einzelnes Loch in der Lochkarte einem einzelnen Kettfaden zugeordnet. Jede Karte wird verwendet, um die Oben/Unten-Position jedes Kettfadens für das Weben eines einzelnen Schussfadens festzulegen. Ist die Lochkarte in Position, können Haken in die Löcher rutschen und so die mit ihnen verknüpften Kettfäden anheben. Der Schussfaden wird dann durchgezogen und erzeugt so eine einzelne Linie des Musters. Die Maschine macht dann mit der nächsten Karte weiter. Da sich Muster meist wiederholen, arbeitet die Maschine die Lochkarten in einer Schleife ab.
Für das Erzeugen der Karten ist es erforderlich, das Muster auf einem quadratischen Papier aufzuzeichnen, so dass es als eine Menge von Bildpunkten oder Pixeln dargestellt wird. Jede Zeile entspricht einer einzelnen Lochkarte, die so gelocht wird, dass die entsprechenden Kettfäden angehoben werden. Jeder Kettfaden bestimmt dabei das Aussehen eines einzelnen Pixels (die Stelle, an der sich Kett- und Schussfaden kreuzen). Die Karten werden dann gebündelt und durchlaufen nacheinander den Webstuhl.
Die Parallelen zu modernen Computern sind offensichtlich: die Ausgabe des Webstuhl ist ein gepixeltes Bild, das Zeile für Zeile »ausgegeben wird« (wie bei einem normalen Computerbildschirm). Die Eingabe ist ein »Programm«, das in die Lochkarten gestanzt wurde. Ada Lovelace, die mit Charles Babbage an seiner Analytical Engine arbeitete, schrieb Folgendes:
- We may say most aptly that the Analytical Engine weaves algebraical patterns just as the Jacquard loom weaves flowers and leaves.
Der Jacquard-Webstuhl inspirierte auch Charles Babbage (siehe Kapitel 77), der erwogen hatte, Lochkarten zur Speicherung von Programmen für seine Analytical Engine, einen komplett mechanischen Computer, zu verwenden. In den ersten ca. 70 Jahren des 20. Jahrhunderts wurden Lochkarten als Eingabemechanismus für Computer genutzt (siehe Abbildung 12.3).
Die Website des Jacquard-Museums finden Sie unter http://madefla.50g.com/. Wenn Sie es nicht nach Roubaix schaffen, können Sie sich alternativ eine moderne Fabrik ansehen, die Jacquards Webtechnik nutzt. Im Norden Irlands bietet die Thomas Ferguson Irish Linen Company in Banbridge, County Down, eine Fabrikführung an, bei der alle Aspekte des Web-Prozesses und auch die Funktionsweise des Jacquard-Webstuhl selbst erläutert werden. Weitere Informationen erhalten Sie unter http://www.fergusonsirishlinen.com/.