Die Wurzeln der Digitalisierung: Wie es anfing

Digitalisierung ist nicht etwa eine Erfindung des 21. Jahrhunderts – ganz im Gegenteil: Ihre Anfänge lassen sich bereits über vier Jahrhunderte früher finden, mit der Geburtsstunde des Binärcodes.

Eine der grundlegenden Voraussetzungen der Digitalisierung ist das binäre Zahlensystem. Im Dualsystem werden zur Darstellung von Zahlen nur 1 und 0 verwendet. Die Digitaltechnik basiert auf Binärcodes, also auf zwei gegensätzlichen Zuständen, um einfache Schaltungen zu bauen. Der Universalgelehrte Gottfried Wilhelm Leibniz (1646 – 1716) entwickelte Ende des 17. Jahrhunderts ein binäres Zahlensystem. Vorläufer gab es allerdings auch schon in Indien und China.

Leibniz als Urahn des Computers

Gottfried Wilhelm Leibniz (1646 – 1716) entwickelte zu Lebzeiten eine Rechenmaschine, um Multiplikationen mechanisch durchführen zu können. Außerdem erkannte er, dass sich Rechenprozesse mit Binärzahlen leichter bewerkstelligen lassen. Deswegen war er wegbereitend für die Entwicklung späterer Rechenmaschinen und Computer. Zu seinen Lebzeiten scheiterte die Umsetzung seiner Rechenmaschinen wahrscheinlich daran, dass die erforderliche Feinmechanik zu komplex für die damalige Zeit war.


Der erste Computer

Der Bauingenieur, Erfinder und Unternehmer Konrad Ernst Otto Zuse (1910 – 1995) entwickelte 1937 das „mechanische Gehirn“ Z1 für statische Berechnungen. 1941 entstand daraus Zuse Z3 und 1945 Zuse Z4. Die Rechenmaschine Z3 war der erste funktionstüchtige, vollautomatische, programmgesteuerte und frei programmierbare, in binärer Gleitkommarechnung arbeitende Rechner weltweit.


Einblicke in winzige Welten

Der Elektroingenieur Ernst August Friedrich Ruska (1906 – 1988) war ein weiterer Wegbereiter der Digitalisierung. Ruska machte sich die Tatsache zunutze, dass sich bewegende Elektronen eine kürzere Wellenlänge als Licht haben und sich aufgrund ihrer Ladung durch Magnetfelder bündeln, fokussieren und ablenken lassen wie Lichtstrahlen durch Linsen. Er erfand das Elektronenmikroskop, das eine wesentlich höhere Auflösung ermöglicht als herkömmliche Lichtmikroskope und unabdingbar für miniaturisierte Bauteile ist.

Der erste Digitalrechner

Die Z3 wurde von Konrad Zuse (1910 – 1995) zusammen mit Helmut Schreyer (1912 – 1984) gebaut und war der erste funktionierende Digitalrechner weltweit. Das Rechenwerk enthielt 600, das Speicherwerk 1.400 elektromagnetische Relais. Z3 hatte viel mit modernen Computern gemeinsam. Die Maschine arbeitete in binärer Gleitkommarechnung und hatte Ein- und Ausgabegeräte. Während des Rechenvorgangs konnte der Benutzer Eingaben machen und auch die gleichzeitige Ausführung von Operationen war möglich.

 

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