Percy Ludgate, der unbekannte Computerpionier

Der Engländer Charles Babbage war im 19. Jahrhundert der Erste, der eine digitale Rechenvorrichtung mit einer Programmsteuerung verbinden wollte. Seine „Analytical Engine“ wurde nie gebaut. Der irische Büroangestellte Percy Ludgate beschrieb 1909 eine programmierbare „Analytical Machine“. Auch sie blieb unrealisiert. Über Ludgates Leben und Werk ist nur wenig bekannt; er starb 1922 mit 39 Jahren.

Auf dem einzigen Foto, das von ihm vorliegt, mag er 35 oder etwas älter sein. Er hat glattes Haar und einen Schnurrbart, den Kopf stützt ein auffällig hoher Kragen. So etwas trug man in den späten 1910er-Jahren im Britischen Empire. Der Mann im Bild wirkt wie der perfekte Büroangestellte und heißt Percy Ludgate.

Geboren wurde er am 2. August 1883 im Süden Irlands, im Städtchen Skibbereen. Der Vater war bis 1876 Soldat gewesen. Die Ludgates zogen dann nach Dublin, wo Percy zur Schule ging. Anschließend bemühte er sich vergeblich um eine Bürostelle im Staatsdienst; seine Gesundheit spielte nicht mit. Er arbeitete schließlich jahrelang in einer Getreidehandlung; im Ersten Weltkrieg befasste er sich mit der Futterversorgung der Kavallerie. Später bildete er sich weiter und war als Wirtschaftsprüfer tätig. Am 16. Oktober 1922 starb Percy Ludgate in Dublin an einer Lungenentzündung.

Percy Ludgate. (Foto Brian Randell)

Einen schriftlichen Nachlass gibt es nicht. Erhalten ist nur ein Artikel von ihm, der im April 1909 in den Scientific Proceedings of the Royal Dublin Society erschien. Er trägt den Titel „Über eine mögliche Analytische Maschine“ und füllt fünfzehn Seiten. Die Analytical Machine erinnert natürlich an die Analytical Engine, den Entwurf des Mathematikers Charles Babbage für einen riesigen mechanischen Computer. Auch Percy Ludgate schwebte ein programmgesteuerter Digitalrechner vor. Er kam von selbst darauf, von Charles Babbage erfuhr er erst im Laufe seiner Arbeiten.

Das Gerät sollte etwa 65 Zentimeter lang, 60 Zentimeter breit und 50 Zentimeter hoch werden. Die Eingabe erfolgte über einen Lochstreifen mit codierten Zahlen und Befehlen, das sogenannte Formel-Papier. Es enthielt das jeweilige Programm. Ludgates Maschine besaß eine Tastatur, um Lochstreifen zu perforieren; eine Tastenreihe gab eine Zahl ein, eine zweite eine Rechenanweisung. Am Ende des Programms wurde das Resultat ausgedruckt oder in einen Lochstreifen eingeprägt.

Ein wichtiges Element der Analytischen Maschine war der Arbeitsspeicher. Er umfasste zwei Reihen von je 192 Fächern, die in drehbaren Ringen saßen. Die Ringe rotierten um dieselbe Achse, wie in der Rekonstruktion zu sehen. Jedes Fach nahm zwanzig Stäbe auf, die eine Mechanik auf zehn unterschiedliche Positionen setzte. Auf diese Weise speicherten sie eine Dezimalzahl mit maximal zwanzig Ziffern. Außerdem enthielt das Fach einen weiteren Stab mit zwei Positionen, der das Vorzeichen der Zahl ausdrückte.

Ludgates Computer führte keine echte Multiplikation aus, sondern rechnete mit diskreten Logarithmen. Anders als die normalen nehmen sie ganzzahlige Werte an. Die Maschine suchte zu zwei Ziffern Indexzahlen heraus und addierte sie. Die Summe war eine weitere Indexzahl, sie ergab das Produkt der Ziffern. Die Indizes lagen in einem Festwertspeicher. Auch für die Division fand Ludgate ein neuartiges Verfahren. Es lief auf eine konvergierende Zahlenfolge hinaus. Für ihre Berechnung erfand Ludgate das, was heute Subroutine heißt.

Die Analyische Maschine sollte einen Elektromotor erhalten, der die zentrale Achse auf drei Umdrehungen pro Sekunde brachte. Das entspräche einer Taktrate von drei Hertz. Nach Schätzung von Percy Ludgate würde eine Addition drei Sekunden und eine Multiplikation zehn Sekunden beanspruchen. Eine Division könnte bis zu neunzig Sekunden dauern. Der irische Büroangestellte opferte sechs Jahre lang seine Freizeit dem Entwurf dieser Maschine und fertige viele Zeichnungen an. Leider sind sie bis auf eine verschollen.

1914 erwähnte Percy Ludgate ein zweites Rechengerät, eine Differenzmaschine.

Über Ludgates Ideen berichteten noch 1909 die Wissenschaftszeitschrift „Nature“ und die technischen Fachblätter „Engineering“ und „English Mechanic“. 1914 verfasste der Ire einen zweiten Aufsatz zu mathematischen Maschinen; er stand im Begleitbuch einer Ausstellung in Edinburgh über John Napier. Der kurze Text beschrieb die Differenzmaschine und die Analytische Maschine von Charles Babbage. Am Ende erwähnte Ludgate, dass er ebenfalls eine Differenzmaschine entworfen hätte; von ihr wissen wir jedoch keine Einzelheiten.

Nach seinem Tod geriet Ludgate völlig in Vergessenheit. Erst in den frühen 1970er-Jahren wurde er vom britischen Informatiker und IT-Historiker Brian Randell wiederentdeckt. In jüngster Zeit stellte Brian Coghlan in Dublin weitere Forschungen (Achtung: Dicke Datei!) an. Was wohl nur Analog-Fans wissen: Ludgates eigenartige Logarithmen wurden – sicher in Unkenntnis seines Artikels – in einem Rechenschieber realisiert, dem Faber-Castell 366 System Schumacher. Hier und hier steht mehr zu ihm.

Zum Abschluss bringen wir in voller Länge den Bericht des zitierten „English Mechanic“. Er erschien in der Ausgabe vom 3. September 1909 und enthält eine Zeichnung, die von Percy Ludgate stammen könnte. Der Artikel erschien zuvor in der Zeitschrift „Engineering“. Er behandelt vor allem das Multiplikationsverfahren der Analytischen Maschine. Wir bedanken uns herzlich bei Eric Hutton für den Scan des Artikels und empfehlen seine Internetseite www.englishmechanic.com. Professor Brian Randell danken wir für das Ludgate-Foto. Jade Ward von der Bibliothek der Universität Leeds fand die Urfassung in „Engineering“.