Die Geburt der Programmierung

Programme gab es schon früh für Musikautomaten und Webstühle. Dazu musste man Stifte stecken und Karten lochen. In den 1830er-Jahren erfand Charles Babbage die Analytische Maschine, die mit Lochkarten rechnete. Am 20. September 1895 erhielt Otto Schäffler in Wien ein Privileg für Neuerungen an statistischen Zählmaschinen. Es betraf die erste wirklich praktikable Programmierung mit Stromkabeln.

Was wären wir ohne die Schwaben. Es gäbe keine Automobile, keine Zündkerzen, keine Motorsägen, keine Teddybären und keine Maultaschen. Was noch schöner ist: Ein richtiger Württemberger verliert seine Erfindungskraft auch dann nicht, wenn er ins katholische Ausland zieht.

Genau das tat Otto Schäffler. Geboren wurde er am 15. Oktober 1838 in Unterheimbach östlich von Heilbronn; der Vater war ein evangelischer Pfarrer. Otto ging in Blaubeuren zur Schule und begann anschließend eine Mechanikerlehre in Stuttgart. 1855 setzte er sie in Wien fort und schloss sie 1859 erfolgreich ab. Die nächsten Jahre arbeitete er in London. 1863 kehrte er nach Wien zurück; 1865 tat er sich mit einem anderen Mechaniker zusammen und startete die Firma Egger & Schäffler.

Otto Schäffler (Bildarchiv der Österreichischen Nationalbibliothek)

Sie fertigte mit großem Erfolg Schreibtelegrafen nach dem Patent von David Hughes. In den späten 1860er-Jahren machte sich Otto Schäffler selbstständig; dokumentarisch belegt sind eine „Telegraphen-Bauanstalt  und Fabrik galvanischer und elektrischer Apparate“ und eine „Werkstätte für mathematische Instrumente“. Er wurde exklusiver Telegrafen-Lieferant der Post; 1874 erfand er das Übertragungsverfahren, das später als Gray-Code bekannt wurde. 1881 rüstete er Wien mit einem Telefonnetz aus. 1883 wurde er österreichischer Untertan.

Am 31. Dezember 1890 fand in der Donaumonarchie in allen Regionen außerhalb Ungarns eine Volkszählung statt. 1891 und 1892 wurden die Resultate mit Lochkartentechnik bearbeitet; zum Einsatz kamen in Wien zweihundert Locher und zwölf Zählmaschinen. Wie das Bild beweist, waren sie aus dem System des amerikanischen Pioniers Herman Hollerith abgeleitet. Seine Geräte werteten damals die Ergebnisse des US-Census vom Juni 1890 aus. Den Nachbau eines Hollerith-Zählers im HNF zeigt unser Eingangsbild.

Patentgrafik des Hollerith-Systems: Im Zentrum erkennt man den Kartenleser. Rechts steht der Sortierer mit den Fächern für die Lochkarten.

Die Wiener Zählmaschinen stammten aus der Fabrik von Otto Schäffler. Sie bewährten sich hervorragend und verarbeiteten insgesamt 24 Millionen Karten. Im Mai 1891 schaute sich auch Kaiser Franz Joseph I. die neuen Maschinen an. Schäffler befasste sich weiter mit der Lochkartentechnik; am 20. September 1895 erhielt er ein kaiserlich-königliches Privileg mit Nummer 46/3182 für eine Erfindung auf diesem Gebiet. Moderne Patente mit dezimaler Nummerierung gab es in Österreich erst ab 1899.

Otto Schäfflers Privileg galt „Neuerungen an statistischen Zählmaschinen“; im Text findet sich ebenso die ältere Schreibweise „Zälmaschinen“. Auf der ersten Seite des Dokuments steht ein handschriftliches „geheim“, das Privileg blieb also unveröffentlicht.  Es umfasst 16 Seiten mit Schreibmaschine getippten Text und 18 Zeichnungen. Die Neuerungen des Titels bezogen sich auf das bereits bekannte Hollerith-System. Es wurde um einen sogenannten Generalumschalter erweitert.

Die Zeichnung aus dem Privileg zeigt eine Verdrahtung zum Auswerten von Lochkarten. Sie wird durch die Blechschablone rechts ersetzt. (Bild Österreichisches Patentamt)

Zum Verständnis müssen wir uns noch einmal die US-Zählmaschine ansehen. Der Bediener oder die Bedienerin legt dabei eine Karte in den Kartenleser und führt die Abtaststifte. Bei jedem Loch schließt sich ein Stromkreis. Die elektrischen Impulse lassen Zähluhren um eine Position vorrücken, außerdem öffnet sich ein Fach der Sortiermaschine. Dort wird die Karte nach dem Lesevorgang abgelegt. Die Auswahl der Uhren und Sortierfächer hängt von der internen Verdrahtung ab, die wiederum den gewünschten Auswertungsvorgang realisiert. Otto Schäffler ersetzte die festen Drähte durch flexible Kabel.

Nach 125 Jahren und ohne Kenntnis der Apparate ist es nicht leicht, seine Konstruktion zu verstehen. Offenbar dachte Schäffler an Schablonen aus Blech, die die Stromkreise von mehreren Löchern der Karte verbanden. Eine Schablonen-Gruppe stand für eine bestimmte Auswertung. In seinem Privileg nannte Schäffler ein Beispiel: „Es sei zu ermitteln, wie viele männliche und wie viele weibliche Individuen mit den in Betracht kommenden Gebrechen behaftet sind und wie viele gebrechenfrei sind…“ Dabei wurden die Krankheiten zuvor in die Karten der Einzelpersonen gelocht.

Der Generalumschalter: Das Brett zum Einstecken der Kabel saß hinter der Vorderfront. Es ist leider unbekannt, ob das Gerät tatsächlich gebaut wurde. (Bild Österreichisches Patentamt)

Der Generalumschalter gestattete nun, von einer Schablonen-Gruppe zu einer anderen zu wechseln. Durch Einstecken von Kabeln konnte man eine Auswertung abschließen und eine ganz andere beginnen. Otto Schäfflers Privileg beschrieb somit 1895 die erste praktikable Programmierung einer Datenverarbeitungsanlage. Herman Hollerith brachte erst 1906 einen Lochkarten-Tabellierer heraus, der ein Steckbrett für Kabel besaß. Danach verbreitete sich die Methode schnell und blieb für Jahrzehnte ein Standard in der Datenverarbeitung. Selbst elektronische Tabelliermaschinen wie die IBM 604 wurden so programmiert.

Otto Schäffler zog sich 1896 aus seinen Unternehmen zurück; 1897 erhielt er den Franz-Josephs-Orden. Am 31. Juli 1928 starb er in Wien; seine Grabstätte liegt im evangelischen Teil des Zentralfriedhofs. Der Vergessenheit entrissen wurde er durch die Forschungen des Computerpioniers Heinz Zemanek; er veröffentlichte 1970 den ersten Artikel über Schäffler. Wir bedanken uns herzlich bei Christina Nettek und dem Bibliothekar des Österreichischen Patentamts für den Scan des Privilegs sowie bei Stephan Schulz vom Technischen Museum Wien für das Foto unten; es zeigt einen frühen Hollerith-Tabulator mit Steckbrett.

Die erste Generation der Hollerith-Tabelliermaschinen besaß ein Steckbrett wie von Otto Schäffler entworfen. Später wanderte die Tafel nach unten an die Vorderseite des Geräts.  (Foto Technisches Museum Wien)