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Brainstorming Analoge Computer

Wirrkopf

Titan
In diesem Video werden die Grundprinzipien eines Analogen Computers erklärt.


Ich wusste bisher nicht, dass so etwas existiert, aber ich finde das Konzept interessant.

Analoge Computer sind Maschinen, die Rechenaufgaben mittels analoger Schalter ausführen könnnen:
Man kann einen Analogen Computer aus fast allem bauen: Wasserventile (wie in dem Video), Murmeln auf einer Murmelbahn, Zahnräder,...


Die einzige Voraussetzung ist, dass man Logic Gates bauen kann. Also ein Input vom vorherigen Gate verändert den Output des neuen gates.


Theoretisch kann man mit diesen Dingern fast alles berechnen.
Die Limitierung ist, dass für komplexe Aufgaben RIESIGE Maschinen benötigt werden und, dass sie wesentlich langsamer sind, als Elektronische Computer.

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Ich denke, diese Dinger sind Interessant für Worldbuilding:

Wäre eine Zivilisation vorstellbar, die noch keine Elektrizität kennt aber bei der Analoge Computer weitreichende Anwendung finden?
Wofür könnten große und langsame Rechenmaschinen genutzt werden? Verwaltund und Census, Bank und Finanzwesen, Astronomie,...
Werden diese Maschinen als Maschinen angesehen oder mehr als Heilige Orakel (und nur die Priesterschaft weiß, wie sie eigentlich funktionieren)?
 

Skar

Dr. Spiele
Teammitglied
Administrator
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Erinnert mich spontan an die Maester aus Game of Thrones, die in ihrer Zitadelle ihren Forschungen nachgehen. Mit einem solchen Analogcomputer könnten sie sich auf die Suche nach der Weltformel machen. Oder so nützliche Dinge wie die Verwandlung von Blei in Gold.
Oder sie könnten damit die Realität auf einen neuen Erkennungslevel bringen und Magie möglich machen und nach und nach Sprüche erfinden.
 

Samsonium

Steinreis
Stelle mir grad vor, wie irgendein besessener Lord im Kerker seines Schlosses eine riesige Differenzmaschine baut, auf der er ein cthulhuides Programm laufen läßt.
Ein gewaltiges Steampunkding aus Eisen, Bronze und Messing, das den viktorianischen Aktienmarkt berechnet, den Lord immer reicher und mächtiger macht, damit er die Rückkehr irgendeines Spacemonsters vorbereiten kann. Dampfgetriebene Technomagie.

Und das alles, nachdem er in einer vergessenen Pyramide die altägyptische Urform mit Wasserrädern ausgrub. Dort wurde sein Gehirn überschrieben, was ihn dann befähigte, soein Teil zuhause mit modernen Materialien nachzubauen.
Ohh, da kann ich mir so einiges vorstellen. :D(y)

LG Sam
 

thestor

anerkannt
wesentlich langsamer sind, als Elektronische Computer.
Verzeihung, aber ich dachte auch elektronische Computer könnten analoge Computer sein? Und auch "Wassercomputer" digital?

Ich dachte immer, digital bedeutet, dass der Computer nur mit Ja und Nein arbeitet, Storm an/ Strom aus, usw. und das analoge Computer dagegen mit, ich sag mal "fließenden" Werten arbeiten, z.B. Strom- oder Spannnungsstärken? Oder habe ich mir da was falsches gemerkt?
 

Hoffi

🔥Hüter des Feuers🔥
Teammitglied
Administrator
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alpha
Ich dachte immer, digital bedeutet, dass der Computer nur mit Ja und Nein arbeitet, Storm an/ Strom aus, usw. und das analoge Computer dagegen mit, ich sag mal "fließenden" Werten arbeiten, z.B. Strom- oder Spannnungsstärken? Oder habe ich mir da was falsches gemerkt?
Prinzipiell hast du Recht, aber der Analoger Computer ist Begriff der eine Definition hat. Siehe z.B. der Wiki Artikel.
 

Wulfhelm

神は死んだ!
Wäre eine Zivilisation vorstellbar, die noch keine Elektrizität kennt aber bei der Analoge Computer weitreichende Anwendung finden?
Wofür könnten große und langsame Rechenmaschinen genutzt werden? Verwaltund und Census, Bank und Finanzwesen, Astronomie,...
Werden diese Maschinen als Maschinen angesehen oder mehr als Heilige Orakel (und nur die Priesterschaft weiß, wie sie eigentlich funktionieren)?
Ja, unsere. Pascal und Leibniz haben bekanntlich schon im 17. Jahrhundert mechanische Rechenmaschinen gebaut. Aber um wirklich weitreichende Bedeutung zu erlangen, musste sich erst die Möglichkeit der Massenfertigung von komplexen Bauteilen in austauschbarer Präzision ergeben - das war erst mit der Industrialisierung im 19. Jahrhundert der Fall.
Solche Maschinen waren seit dem späten 19. Jahrhundert vielfach im Einsatz in Büros, Universitäten, aber auch im Militär.

Priesterschaft funktioniert nur dann, wenn die "Priester" die Handwerker bzw. Ingenieure sind, die die Dinger bauen.
 

Samsonium

Steinreis
Charles Babbage ist da auch ein berühmter Name. Der hat für die brittische Regierung an Differenzmaschienen gewerkelt. So 1820 rum hat er wohl auch eine fertigbekommen. Ich hab irgendwo gelesen, das die mit Lochkarten aus Zelluloid funktioniert hat, aber ich weiß nichtmehr in welchem Buch. Vielleicht wars auch bloß ein Roman.
Aber mit einem solchen Hintergrund, ließe sich einiges anfangen. Man könnte das von Napoleon geklaut haben. Oder die nun unabhängigen Amerikaner könnten König George III. diese mathematische Magiemaschine untergejubelt haben, weil der König sehr an den Wissenschaften interessiert war. Aber je mehr von dieser Maschine fertiggestellt war, desto kränker wurde der König.
Hach, ich hab ständig Cthulhu im Kopf. Aber es würde sooo gut passen.

Gut würde auch eine Story funzen, die sich um Roko's Basilisk dreht. Eine künstilche Intelligenz, die die Gehirne von Menschen manipuliert, um sich selbst gebären/bauen zu lassen. Und wehe du hilfst nicht.
Vielleicht schaffen die Helden es diesmal sogar, die Erweckung zu verhindern, aber irgendwann...
Oder es ist einfach die Methode, wie der Basilisk sich vermehrt. Sitzt weit weg als Jupiterbrain in unserem größten Gasriesen, der bereits vollständig umgewandelt ist, und verbreitet sich durch Gedankenprojektion und -manipulation. Der Basilisk war der Grund, wieso sich irgendwann mal einige Primaten dachten, das diese Denkerei etwas ist, das man ausbauen sollte. Und heut schleppen wir Computer überall mit uns hin und vernetzen sie, bis die Erde eine Außenstelle des Basilisken ist.

Und in noch größerem Rahmen gedacht, sind Sonnensysteme, Galaxien und Galaxienkluster selbst alle Teil eines unvorstellbar großen Analogcomputers namens Universum, der dann selbst irgendwo auf dem Schreibtisch einer höheren Intelligenz steht und da als selbstlernender Quanten-Makro-Computer dient.
MENSCHENSKIND ! Hört auf mir solche Flöhe in den Kopf zu setzen ! Solch gefährliche Stichworte wie analoger Computer sollten verboten werden. Der reinste Hirnwurm. Den kriegt man garnicht mehr aus den Gedanken, himmelarschundzwirn.
Weiche von mir, Dämon !!!

LG Sam

PS: @Wulfhelm
Wenn du Baumeister mit okkultem Interesse suchst, dann bist du doch bei den Freimaurern gut aufgehoben. Die können auch weit, weit zurückreichen. Haben schon an den Pyramiden gearbeitet, doch die gabs auch schon vorher. Sind vielleicht die Überbleibsel einer sagenumwobenen Zivilisation, die vor 13 oder 14 tausend Jahren den ganzen Globus umspannte.
Da kann man super mit rumspinnen. UND man hat Hohepriester mit einem ganzen Kult, die absolut das Geld, das Wissen und die Arbeitskräfte haben, um sowas zusammenzubauen und wenns Generationen dauert. Und das überall. Vielleicht in einem abgelegenen Kloster, einem Schloss, unter einer Pyramide oder gleicht ganz Washington. Warum nichtmal eine ganze Freimaurerstadt, die als Analogcomputer dient und die Bewohner unfreiwillig und meist unwissend als Bits dienen.
 
Zuletzt bearbeitet:

sma

0101010
Alles, was auf Logik-Gattern fusst, ist digital.

Die Funktion solcher Gatter mit Wasser, Hebeln oder Murmeln oder Gleitern im Game of Life nachzubauen hat den großen Vorteil, dass bekannt ist, wie man aus einer einzigen Art von Gatter (NAND oder wahlweise NOR) alle anderen Gatter konstruieren kann und dann aus diesen Gattern alles andere, was man braucht, um einen Prozessor mit Register-Speicher, Rechen- und Steuerwerk aufzubauen. Ich habe das jedenfalls im Grundstudium gelernt. Zusammen mit Hauptspeicher und etwas zur Ein- und Ausgabe hat man dann einen Computer. Wenn ich also zeigen kann, dass ich ein funktionsfähiges Gatter bauen kann, steht auch fest, dass ich dann theoretisch einen Prozessor bauen kann.

Babbage hat meines Wissen zunächst eine funktionsfähige mechanische Rechenmaschine gebaut (ein Nachbau steht in London im Science Museum) und dann einen mechanischen Computer geplant. Aus Geldmangel konnte er ihn jedoch nicht bauen (lassen). Die Maschine hätte theoretisch funktioniert, allerdings hätten sich wohl die zig tausend Zahnräder festgefressen oder wären ob der hohen Belastung geplatzt und es steht zu befürchten, dass sie in der Praxis nicht funktioniert hätte.

Einen Computer würde ich als programmierbare universelle Rechenmaschine definieren. Rechenmaschine sollte klar sein. Das Ding kann rechnen, mindestens Zahlen addieren und subtrahieren und auf 0 prüfen. Universell bedeutet, dass sie alles berechnen kann, was berechenbar ist (es gibt Probleme, die sind es nicht). Das nennt man (zu Ehren von Alan Turing) auch turingmächtig. Programmierbar heißt, dass man die Rechenvorschrift ändern kann, ohne die Maschine grundlegend umzubauen. Die Rechenvorschrift wird in einer Folge von Maschinenbefehlen kodiert und dann schrittweise vom Prozessor abgearbeitet. Abhängig davon, ob diese im Datenspeicher abgelegt werden oder nicht, nennt man das eine Von Neumann Architektur (VNA) oder eine Harvard Architektur. Letztere hat sich nicht durchgesetzt.

Den ersten elektromechanischen digitalen Computer (der allerdings nicht turingmächtig war) hat Zuse 1941 mit der Z3 (ein Nachbau steht im Deutschen Museum in München) geschaffen. Flowers hat 1943 mit Colossus (ein Nachbau steht im Bletchley Park Museum of Computing) den ersten elektronischen (röhrenbasierten) digitalen Computer gebaut. Die Amerikaner haben nach einigen Experimenten mit analogen Computern (z.B. Mark I & II, usw.) dann 1946 mit ENIAC den ersten "echten" Computer (ab 1948 dann auch programmierbar) vorgestellt. Deren Erbauer waren ziemlich geschockt, als Mitte der 70er der bis dahin streng geheime Colossus bekannt wurde. Der deutschen Bastler wurde meist eh ignoriert.

Übrigens, die drei Gesetze der Robotik formulierte Asimov bereits 1941. Den Rechner MULTIVAC erfand er 1955.

Will man einen Computer in seiner Fantasywelt, ist IMHO de einfachste Ansatz, eine Vielzahl von NAND-Dämonen aus einer Logik-Dimension zu beschwören und sie dazu zu bringen, sich auf die gewünschte Weise an Armen und Schwänzen zu halten, auf das man gemäß der bekannten Theorie daraus einen Prozessor definieren kann. Wenn man dann weiß, dass es geht, ist es glaube ich recht einfach, sich alles weitere zu erschließen.

Die nächste Aufgabe ist dann, einen Maschinensprache zu entwickeln, die von dem Prozessor ausgeführt wird. Ich empfehle eine VNA. Ich denke, man kann relativ leicht den Stand einer 1965er PDP-8 (ein sehr beliebter 12-bit-Minicomputer) erreichen. Oder der Raytheon 704, einem 16-Bit Computer, auf dem Rick Loomis seit 1970 mit seiner Firma Flying Buffalo Postspiele durchgeführt hat. Mein Tipp wäre, ein Subset von Forth als Maschinensprache zu benutzen, einfach weil Moore damals geschafft hat, ein komplettes Betriebssystem für ein Radarteleskop (inklusive dem, was wir heutzutage eine Integrierte Entwicklungsumgebung nennen) in 2048 Bytes zu pressen. Ich würde 16-Bit-Speicherwörter benutzen (ja, ich habe darüber länger nachgedacht, als irgendwie sinnvoll wäre, aber irgendwann baue ich mir so eine CPU, die dann 15-Bit = 32768 Wörter adressieren können), und einen Hauptspeicher mit 32K, von denen ich gerne 1/4 für das Betriebssystem nutze, weil ich's nicht so effizient kann, wie Moore. Da Maschinencode sehr primitiv ist, würde zunächst einen Assembler schreiben, der eine Textform in Zahlen umsetzt, damit man das nicht selbst machen muss und danach eine Hochsprache entwerfen und ein Computerprogramm, um diese Hochsprache in Maschinensprache (oder Assembler) zu übersetzen, aber genau das kann bei Forth entfallen.

Hat man keine NAND-Dämonen zur Hand, würde ich Relais erfinden. Röhren würde ich mir nicht zutrauen und Transistoren oder integrierte Schaltkreise schon gar nicht. Aber für ein Relais braucht man nur Kupferdraht und einen Eisenkern und Federbleche. Die 6502 CPU (bekannt aus Apple, BBC Acorn, C64, ...) integriert ca. 3500 Transistoren. Natürlich würden 3500 Relais mehr Platz brauchen, sind aber gerade einmal 75% mehr als die Z3 hatte und daher durchaus machbar, behaupte ich mal. Bei den frühen Röhrencomputern musste man laufend die durchgebrannten Röhren auswechseln und auch noch durch Stromschläge gestorbene jetzt Kurzschüsse verursachende Insekten aus den heißen Schränken fummeln, die Computer also Debuggen. Relais entwickeln nicht so eine Wärme. Sind aber natürlich langsamer.

Hat man keine Elektrizität, sondern muss mechanisch vorgehen, gibt es hoffentlich Mitril oder ein anderes sehr widerstandsfähiges Metall, aus dem man magisch sehr präzise Zahnräder formen kann, damit es einem besser ergeht als Babagge. Wir hätten ihm gegenüber den Vorteil, dass wir von Boole und seiner Algebra wissen und wie man mit Wahrheitswerten rechnen kann. Das erlaubt einen moderneren Aufbau des Systems. Auch kennen wir die 2er-Komplement-Darstellung für Zahlen und versuchen nicht, mit binär kodierten Dezimalzahlen zu rechnen.

Mindestens genau so wichtig wie der Prozessor ist übrigens noch die Peripherie, also Eingabe und Ausgabegeräte. In unserer Welt gab es die Ideen von Lochkarten und Fernschreibern bereits. Kurze Zeit später hat man dann auch nach dem Krieg nicht mehr benötigte Radarbildschirme angeschlossen. Dennoch hat es bis 1972 und dem PARC Alto gedauert, bis ein moderner Bitmap-basierter Bildschirm erfunden wurde. Gleich nach einem sehr ähnlich arbeitenden Laserdrucker.

Im Deadlands-Setting gibt es übrigens (dank Ghostrock) Elektrizität und auch bereits Fernschreiber, wenn ich's richtig erinnere. Da einen Computer zu konstruieren ist absolut glaubwürdig. Das würde "unsere" Zeitlinie nur 50 Jahre oder so vorziehen.

Im jedem Steampunk-Setting, wo Dampfkraft auf "magische" Weise alles antreibt, was nicht bei drei auf den Bäumen ist, kann man denke ich auch Computer einführen, ohne das die Suspension of Disbelief Amok läuft. So ein Setting spielt ja auch meist in einem alternativen späten 19ten Jahrhundert.

Historisches viktorianisches England halte ich ebenfalls für glaubwürdig, wenn man einfach annimmt, dass einzelne Erfindungen sich stärker gegenseitig inspirieren als "in Wirklichkeit". Mit Leibniz und Boole waren die mathematischen Grundlagen gelegt, fähige Mathematiker gab es auch im 18. oder frühen 19. Jahrhundert und ein Turing oder Von Neumann hätte nur 100 Jahre früher leben müssen. Leibniz präsentiere übrigens 1690 bereits seine mechanische Rechenmaschine (interessanterweise nutzte sie keine Binärzahlen, obwohl er diese "erfunden" hat, sondern Dezimalzahlen) dem englischen König.

Typische Fantasywelten sind heutzutage so aufgeklärt, fortschrittlich und tolerant, dass Universitäten – weltlicher oder magischer Art – großartige technische Fortschritte machen könnten und es auch da – vorausgesetzt man hat die notwendigen Materialien – möglich sein sollte, dort Computer zu bauen. In den USA waren das MIT und Havard die Treiber. Man bräuchte halt einen Zweck.

In unserer Welt waren die Dinger praktisch, um den Kriegsgegner effektiver zu töten … oder im Falle von Colossus auszuspionieren. Danach haben sie dann Tabulier- und Bilanziermaschinen ersetzt, d.h. die Wirtschaft angekurbelt. Und natürlich geholfen, im beginnenden kalten Krieg den potentiellen Gegner effektiver zu töten … oder im Falle des Mondprogramms, ihn propagandistisch zu deplatzieren. Der 1963 entwickelte Apollo Guidance Computer war übrigens ein Wunderwerk seiner Zeit, ein absolut faszinierendes Gerät, das die mir erste bekannte CPU mit einem zweistufigen Maschinencode, wo die erste Stufe eine virtuelle Maschine für die zweite Stufe implementiert.

Wenn Computer z.B. helfen könnten, die Götter zu verstehen (ich denke da an die Gottlerner von Glorantha), sei es einfach, um sie effektiver zu verehrten oder selbst zum Gott zu werden (oder beides), würde wohl jeder Tempel einen haben wollen. Und dann auch jeder Haushalt einen Homecomputer für den Hausschrein (darauf dann auch Pong zu spielen muss sich ja nicht ausschließen). Oder wenn Magie auf komplexen Formeln besteht, die es zu ergründen gilt. Vielleicht muss man Shamanistisch-Hermetische-Anrufungen der 2. Ebene (kurz SHA-2) berechnen, bei denen möglichst viele Nullen am Anfang stehen. Vielleicht haben die Bewohner der Welt auch einfach den Verdacht, dass ihre Welt nur simuliert ist und wollen den Algorithmus knacken.

Schlußendlich, wenn man möchte, kann man immer auf den Antikythera-Apparat zeigen und sagen, seht, schon in der Antike war ein griechischer Mechanikus in der Lage eine komplexe Rechenmaschine zu bauen, warum also nicht auch einen Computer. Die Lochstreifen, auf denen die gesamte Konstruktionsvorschrift gespeichert war, sind leider beim Brand in Alexandria verloren gegangen. Hätten sie man mal auf die Traditionalisten gehört, die der Meinung waren, Keilabdrücke in Lehmtafeln sind das einzig wahre. Jedenfalls wissen wir durch sie, dass Mensch Ärgere Dich Nicht, ein mindestens 5000 Jahre altes Spiel ist.
 
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