Spielen Sie Nim!

Die alten Chinesen erfanden ein Denkspiel, bei dem man Steinchen oder Stöckchen aus mehreren Haufen wegnimmt. Seit 1901 ist es als Nim bekannt. Im April 1940 meldete der amerikanische Physiker Edward Condon einen Relaisrechner dafür zum Patent an. Von Mai bis Oktober 1940 lief „Nimatron“ auf der New Yorker Weltausstellung. Er war der erste Spielcomputer.

Sie war die größte Schau der Erde. Am 30. April 1939 öffnete die Weltausstellung in New York ihre Tore und zeigte eine friedliche Zukunft mit Stromlinien, Raketen, Fernsehern und automatischen Küchen. Als die Tore Ende Oktober schlossen, hatte die deutsche Wehrmacht gerade Polen erobert. Trotz des Krieges in Europa und in China begann am 11. Mai 1940 die zweite Saison der Ausstellung. Sie endete am 27. Oktober des Jahres.

Von den Ausstellern blieben vor allem einige Firmen in Erinnerung. Sie präsentierten ihre Produkte, aber auch futuristische Visionen. So führte der Autokonzern General Motors die Besucher in eine Stadt des Jahres 1960. Im Pavillon des Elektroriesen Westinghouse trat der Roboter Elektro auf – wir haben ihn im Blog beschrieben. 1940 gab es eine neue Attraktion: den elektrischen Automaten Nimatron. Die zweieinhalb Meter hohe und eine Tonne schwere Maschine beherrschte das Denkspiel Nim. Sie war nicht unbesiegbar, doch gewann meistens.

Grafik des Nimatron aus dem zugehörigen US-Patent.

Nim wurzelt in China und ist dort als jiǎn-shízi oder Steinewählen bekannt. Den kurzen Namen verlieh ihm der amerikanische Mathematiker Charles Bouton; sein Aufsatz über das Spiel erschien 1901. Eine Nim-Partie beginnt mit drei oder mehr Gruppen von kleineren Gegenständen, etwa Steinen, Stöckchen  oder Streichhölzern. Die beiden Spieler nehmen abwechselnd aus einer der Gruppen Objekte weg. Sieger ist, wer das letzte oder die letzten Steinchen in die Hand bekommt. Es gibt auch eine Variante, bei der der letzte Zug verliert.

Der Nimatron stellte die Objektgruppen durch vier Reihen Glühbirnen dar. In der Grafik oben sieht man sie auf der Schalttafel und auf den Seiten des Würfels. Beim Start einer Partie leuchten in jeder Reihe einige Lampen, manchmal auch nur eine. Der Besucher oder die Besucherin hat den ersten Zug. Er oder sie drückt auf den Knopf, wie es die junge Dame im Foto macht. In der zugehörigen Reihe wird eine Lampe dunkel. Durch wiederholtes Drücken lassen sich mehrere Lichter löschen.

Nun ist die Maschine dran. Nach kurzer Bedenkzeit gehen klack-klack-klack in der gleichen Reihe oder in einer anderen Glühbirnen aus. Danach darf wieder der Mensch ziehen; so läuft es weiter bis zum Ende der Spiels. Die meisten Partien entschied Nimatron für sich, die wenigen menschlichen Gewinner durften eine Münze mit der Aufschrift „Nim Champ“ nach Hause nehmen. In seinen fünfeinhalb Monaten auf der Weltausstellung soll der Automat rund 50.000 Spiele geliefert haben.

Die neun Startkombinationen des Nimatron. Der menschliche Gegner machte den ersten Zug und hätte bei klugem Spiel stets gewinnen können .

Schöpfer des Nimatron war der Physiker Edward Condon. Geboren 1902 im US-Bundesstaat New Mexico, wuchs er in Kalifornien auf. Nach Beendigung der High School arbeitete er als Journalist. Dann aber studierte er Physik, unter anderem in Göttingen und München. 1927 promovierte er; von 1928 bis 1937 lehrte er das Fach an der Universität Princeton. Danach war Condon Forschungsdirektor der Firma Westinghouse in Pittsburgh. Ab 1945 leitete er das amerikanische Eichamt NBS; 1951 ging er zum großen Glashersteller Corning.

Zu jener Zeit hatte Condon viel Ärger mit Politikern, die angebliche Kommunisten jagten. Er genoss aber stets die Unterstützung seiner Kollegen und bekleidete ehrenvolle Positionen in der Forschergemeinde. Von 1956 bis 1970 war Condon Physikprofessor in St. Louis und in Boulder im US-Staat Colorado. Von 1966 bis 1968 leitete er eine Aufsehen erregende Studie des UFO-Phänomens. Der Abschlussbericht dürfte sein bekanntestes Werk sein; er ist mittlerweile online. 1974 starb Edward Condon in Boulder.

Auf seinen Nim-Automaten kam er, als er die Schaltkreise von Geigerzählern betrachtete. Beim Bau des Nimatron verzichtete er auf Vakuumröhren; statt dessen nahm er langsame, aber betriebssichere elektromagnetische Relais. So entging ihm vermutlich die Erfindung des elektronischen Computers. Am 26. April 1940 meldete Condon zusammen mit zwei Westinghouse-Ingenieuren die Maschine für das Nim-Spiel zum Patent an. Fünf Monate später wurde es den dreien unter der Nummer 2.215.544 erteilt.

Edward Condon im Jahr 1940.

Edward Condon kannte natürlich den erwähnten Aufsatz von Charles Bouton und seine wichtigste Aussage: Bei Nim gibt es klar definierte Gewinnstrategien. Je nach Anzahl und Größe der Haufen siegt entweder der Spieler, der den ersten Zug hat, oder der mit dem zweiten Zug. Voraussetzung ist, dass der potenzielle Gewinner genau einen Algorithmus befolgt. Die Startkombinationen, die das Westinghouse-Personal auf Nimatron einstellte, ermöglichten alle einen Triumph des Menschen.

Der wusste jedoch nur selten, wo und wie oft er den Bedienknopf drücken musste. Falls er einen Fehler machte, nutzte es die Maschine gnadenlos aus und siegte mit den strategisch korrekten Schritten, die in die Relais einprogrammiert waren. Aus psychologischen Gründen enthielt die Schaltung von Nimatron ein Relais, das die Züge ein paar Sekunden verzögerte. Tests in der Firma vor dem Einsatz in New York hatten ergeben, dass eine sofortige Antwort den menschlichen Gegner gewaltig demoralisierte.

Nach der Weltausstellung gelangte Nimatron in den Besitz des Planetariums von Pittsburgh. 1942 wurde er bei einer Tagung in New York gezeigt. Seitdem ist der Automat verschollen. Zur gleichen Zeit baute der Mathematiker Raymond Redheffer ein elektrisches Nim-Gerät für seine Bachelor-Arbeit am Massachusetts Institute of Technology. Redheffer starb 2005; einige Jahre später tauchte sein Gerät aus der Vergessenheit und auf YouTube auf. 1951 lief der Nim-kundige Computer Nimrod in London und Berlin, wie in unserem Blog erwähnt.

Plastikautomat „Dr. Nim“ – in die Rinne ganz oben werden Murmeln gesetzt und rollen nach unten. (Foto Computer History Museum)

1958 erschienen gleich zwei Nim-Automaten, DEBICON in den USA und ein namenloser ungarischer Relaisrechner. Unser letztes System soll aber Dr. Nim aus den späten 1960er-Jahren sein. Der binäre Digitalcomputer – so hieß das Patent von 1965 – bewältigte das einfachste Nim mit nur einer Objektgruppe. Murmeln kullerten hindurch und betätigten das Schaltwerk. YouTube bietet einige Videos mit ihm an; in einem sehen wir die Prototypen des 2009 verstorbenen Erfinders John Godfrey. Unser Eingangsbild zeigt das Nim-Spiel der HNF-Ausstellung Computer.Gehirn von 2001/2002. Es hatte vier mal sieben Kugeln wie Nimatron.

Zum Abschluss möchten wir des Ingenieurs und Computerpioniers Wilfried de Beauclair gedenken. Er wurde am 4. April 1912 im schweizerischen Ascona geboren und studierte Maschinenbau in Darmstadt. Dort war er im Institut für Praktische Mathematik von Alwin Walther tätig; im Krieg half er Konrad Zuse beim Bau der Z4. Später arbeitete er für das Informatikwerk Stuttgart der SEL und das Posttechnische Zentralamt in Darmstadt. 1968 schrieb er das erste deutsche Fachbuch zur Computergeschichte, Rechnen mit Maschinen. Wilfried de Beauclair starb am 22. April im Alter von 108 Jahren in Ulm.

Wilfried de Beauclair (1912-2020)