Die Geschichte der Computermaus

28.08.1998

Von der elektrischen zur taktischen Feuerleitung

Die heute an jedem Computer mit der Tastatur um die schnellste und einfachste Bedienung konkurrierende Maus droht, vor allem wegen ihrer flachen Lernkurve, als Eingabestandard von graphischen Benutzeroberflächen die Tastatur immer mehr zu verdrängen. Die Prinzipien des Zeigens und Auswählens von Texten, Bildern oder gar Räumen auf Bildflächen gelten manchmal sogar für Interaktion in virtuellen Realitäten. Die Maus als Modell oder als Standard für Interaktivität am Computer verdient schon darum eine archäologische Analyse der historischen Bedingungen ihrer Möglichkeit.

The fully augmented or command display does not tell the operator what is happening but instead tells him what to do.

Charles R.Kelley

Gegen Ende der fünfziger Jahre war es das Stanford Research Institute (SRI) in Menlo Park, Kalifornien, das interaktive Medialität für jedermann erforschte und dabei die Maus auf den Schreibtisch zauberte. Bildschirmorientierte Anwendungen von Computern durften aber keine Improvisation sein.

In einer historischen Abfolge der Computerschnittstellen hatten spätestens radarvernetzte Verteidigungssysteme, wie Whirlwind und SAGE, seit den 50er Jahren nicht mehr Fernschreiber, sondern Braunsche Röhren als Ausgabegeräte an Computer angeschlossen. Die Kathodenstrahlröhren bei Whirlwind zeigten den ersten symbolischen Kode auf dem Bildschirm: die Buchstaben T und F - T wie Target und F wie Fighter. Noch lange bevor Alan Kay bei Xerox PARC den Bildschirm in Fenster aufteilte und die ersten graphischen Benutzerschnittstellen entstanden, beschäftigte sich das Augmented Human Intellect Center des SRI mit der Manipulation von Texten am Bildschirm. Damals wie heute nannten die Forscher den Eingabemodus mit Kontrollgeräten am Bildschirm wohl aus Verlegenheit Interaktivität.

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Die Geräte der Eingabe mußten ebenso wie die entsprechenden Bildschirme nicht neu erfunden werden. Die Vorentscheidung, welche Art von Eingabegeräten und wie diese benutzt werden, war bereits gefallen. Die wichtigsten Eingabegeräte, Joystick, Lightpen und Maus, verweisen im Wettrennen am SRI mit der geringsten Fehlerrate und der höchsten Trefferquote von Texten am Bildschirm auf militärisch-strategische Dispositive.[1]

Der Lightpen, ein Gerät, das am Bildschirm einen markierten Bereich abgreift, hat seinen Vorläufer in der sogenannten Lightgun. Das Projekt Whirlwind, entwickelt ab 1945 am Massachusetts Institute of Technology für die taktische Kontrolle von Kriegsgebieten, brachte die Lightgun als Gerät zur Selektion von diskreten Symbolen auf dem Bildschirm hervor. Die Entscheidung, das Projekt Whirlwind als ein Prototyp des Nachfolgers SAGE abzuschliessen, machte aus der Lightgun ein Gerät zur taktischen Echt-Zeit-Kontrolle eines radarvernetzten Luftraums.[2]

Der Joystick, der am SRI mit der Maus konkurrierte und dann viel später bei Videospielen in den 80er Jahren zum Eingabestandard avancierte, ist nicht weniger militärisch. Er dient bis heute der Fernsteuerung von Lenkwaffen.

Die ersten fernsteuerbaren Waffen für bewegliche Punktziele plante der deutsche Ingenieur Herbert Wagner im Auftrag des Reichsluftfahrtministeriums direkt nach Kriegsausbruch 1939. Steuerknüppel lenkten seit 1942 die flugzeugartigen Gleitbomben entweder auf Sicht aus dem Cockpit des Trägerflugzeugs und mit Hilfe einer Leuchtmarkierung auf der Waffe, oder mit einer Fernsehkamera im Kopf der Bombe und durch eine Bildübertragung zum nachlenkenden Schützen.[3]

Max Kramer baute im Auftrag der Deutschen Versuchsanstalt für Luftfahrt, nachdem er eine nachlenkbare Fallbombe entwickelt hatte, an einer ferngelenkten Luftkampfrakete. Die Abfangjäger der Wehrmacht sollten die neuen Lenkraketen mit Eigenantrieb gegen die Übermacht eines alliierten Bombergeschwaders führen, ohne dabei in die gefährliche Reichweite der Bordkanonen der Bomber zu kommen. Die große Flughöhe machte die Raketen, die vom Trägerflugzeug gestartet wurden, nicht vom Boden, sondern nur vom Cockpit des Jägers aus lenkbar. Der Abfangpilot mußte mit dem Lenkknüppel (vgl. Abb.1), nach Abschuß der Rakete, nur noch zwei Dimensionen eines kartesischen Lenksystems nachkorrigieren.[4]

Abbildung 1 - Joystick im Cockpit

Der Luft-Luft-Flugkörper kam aber aufgrund der Bombardierung der Produktionsstätten durch die Alliierten nie zum effektiven Einsatz. Im Nachkrieg ging, elektronisch aufgerüstet, aus dem Lenkknüppel der Joystick hervor. Lenkwaffen, die wegen ihres Eigenantriebs von der Bahntangente nur geringfügig abweichen können und sollen, benötigen nur zweidimensionale Steuergeräte. Die dritte Raumkoordinate kommt mit dem Ziel automatisch zur Deckung.

Der Joystick der Forscher am SRI kontrollierte aber nicht eine Rakete, sondern, genauso wie die erfundene Maus, eine Markierung auf dem Bildschirm. Im Gegensatz zu der variablen Bildübertragung aus der Kamera im Kopf einer Rakete besitzt der Monitor ein feststehendes Bild in einem zweidimensionalen Koordinatensystem. Die Zeigegeräte Maus und Joystick verschieben den Cursor je nach Bewegung relativ zur aktuellen Position auf einer absoluten Fläche. Die technischen Voraussetzungen zur Steuerung von Koordinaten auf Monitoren lassen sich an der historischen Abfolge der Flugabwehrsysteme ablesen.

Mechanische und optische Flugabwehrkomponenten des Ersten Weltkrieges forderten von den Soldaten noch körperlichen und intellektuellen Einsatz. Anstrengende und fehleranfällige Bedienung von immer schwereren Geschützen hinkten bald den immer beweglicheren Zielen hinterher. Bis 1940 war es selbstverständlich, daß Flakgeschütze mit Tabellen und Handeinstellungen von einer ganzen Mannschaft bedient wurden. Servomechanische Kontrolle und Bewegungsverstärkung versprachen bessere Flugabwehrsysteme. Um die Beschleunigung und gesteigerte Beweglichkeit von Flugzielen zu Beginn des Zweiten Weltkriegs zu meistern, rüsteten die Amerikaner ihre Flakgeschütze mit elektrischen und computergestützten Steuersystemen auf.

Der junge Ingenieur David B. Parkinson an den Bell Laboratories entwickelte das erste elektrische Feuerleitsystem. Das National Defense Research Committee - Abteilung D-2, Fire-Control - beauftragte noch im gleichen Jahr die Bell Labs mit der Entwicklung und Western Electric mit der Produktion eines Prototyps. Im selben Monat der ersten Tests und kurz nach dem japanischen Bombenangriff auf Pearl Harbor erfolgte der Eintritt der USA in den Weltkrieg. Den Erfolg der Strategie zeigten die amerikanischen Flugabwehrsysteme spätestens in der Zweiten Schlacht um England, als sie die meisten V-1-Flugbomben, die sogenannten Wunderwaffen der deutschen Wehrmacht, gegen Großbritannien abschossen.[5]

Die neue Feuerleitung optimierte die Trefferrate um eine ganze Dekade durch einfachere Bedienung und rechnergestützte Feuerkraft. Aus den elektrischen Signalen der optischen Feindverfolgung - die Eingabe erfolgte über manuelle Drehbewegungen von Rädern (vgl. Abb.2) - extrapolierte ein Analogcomputer die zukünftige Position aus der 'getrackten' Bahn des Flugkörpers.

Abbildung 2 - Optische Feindverfolgung

Die relative Geschwindigkeit eines Abwehrgeschoßes war ja im Vergleich zu den Zielkörpern sehr gering. Eine Analyse und vor allem eine Vorhersage der Flugbahnen der Ziele erhöhte die Abschußquote. Dank der Prädiktionstheorien von Norbert Wiener und Claude E. Shannon bestand die Zerstörung von schnellen Flugobjekten vor allem aus der Zielverfolgung.[6]

Die Bell Laboratories haben die technische Kontrolle von Raumkoordinaten in der Luftverteidigung im Verlauf des Zweiten Weltkriegs immer weiter verbessert. Radar, das Wundermittel des Zweiten Weltkriegs für Angriff und Verteidigung, unterstützte auch die Flugabwehr in der Feindverfolgung und automatisierte das optische Tracking und die elektrische Auswertung der Flugkörperbahnen.

Die Bell Laboratories kannten mehrere Darstellungsformen in Radarsystemen, von denen zwei hier wichtig sind.[7] Das eine System war ein Verfolgungsradar. In derselben Bedienungsart mit Handrädern aus der optischen Zielverfolgung konnte der Schütze jetzt auf dem Radarschirm zwei unterschiedlich hohe Echos des gleichen Ziels aufeinander abgleichen, um den Radarstrahl direkt auf es zeigen zu lassen. Der Schütze hatte die Aufgabe, den Bahnverlauf des Flugobjekts zur Vorhersage zu glätten, indem er die Signale des Schirms aufeinander abstimmte.

Ein anderes Radarsystem, das von R.M. Page und den Naval Research Laboratories entwickelt wurde, gab die Radarechos in einer planaren Darstellung wieder. Die kartenähnliche Ansicht eines Luft- oder Bodenareals in einem zweidimensionalen Koordinatensystem half ursprünglich entweder bei der Navigation in Luftkämpfen und Bombenangriffen oder als Suchradar mit großer Reichweite und in Frühwarnsystemen. Das Suchradar der Luftverteidigung zeigt die Radarechos von Zielobjekten wie Sternschnuppen radial um das Zentrum des dunklen Schirms an. Nach dem Krieg integrierte man dieses Radarsystem in die Flugabwehr der Army und Navy zur Akquisition von möglichen Zielen.

Kurz vor dem Koreakrieg stellten die Bell Laboratories der Army ein vollintegriertes computer- und radargestütztes Flugabwehrsystem zur Verfügung.[8] Dieses System, ass manuelles, halb-manuelles und automatisches Tracking nebeneinander unterstützt, hat außer den Verfolgungsschirmen auch eine Radarkonsole zur taktischen Auswahl der gefährlichsten Ziele (vgl. Abb.3). Die weiter verbesserte Automatisierung der Verfolgung macht den Soldaten dann hauptsächlich in der taktischen Feinderfassung und in der Selektion von potentiellen Zielen nötig. Mit elektronischen Markierungen auf Radarschirmen können die Flugkörper ausgewählt und damit an das System zur Verfolgung und zum Abschuß übergeben werden.

Wichtig ist hier, daß erstens die elektronischen Markierungen, die die Auswahl der Ziele auf den zweidimensionalen Radarschirmen erleichtern, die ersten Formen des Cursors sind. Hervorzuheben ist zweitens, daß die Selektion von Zielen auf planaren Radarschirmen, genau wie bei dem Verfolgungsradar, über manuelle Handräder erfolgte. Die Technologie des Tracking und die Darstellung des Suchradars interferierten zur taktischen Selektion von feindlichen Objekten auf dem Bildschirm.

Abbildung 3 - Computer- und Radargestütztes Flugabwehrsystem

Die Amerikaner hatten die schlimmsten Verluste ihrer Flotte durch japanische Kamikaze-Angriffe noch nicht vergessen, als in den Nachkriegsjahren neue Feuerleitsysteme das Problem der taktischen Kontrolle des Luftraums auch in der Navy lösten. Die entstehenden Verteidigungssysteme ließen den befehlshabenden Offizieren, wie in der Army, nur noch eine Aufgabe übrig: die taktische Entscheidung, welche Zielobjekte als gefährlich aufzufassen sind. Nach der Entscheidung, ob ein Flugkörper eine Bedrohung darstellt, und durch eine Selektion auf dem Radarschirm mit Kontrollgeräten, lief die Verfolgung der Ziele bis zum Beschuß innerhalb der Reichweite des Kanonenfeuers vollautomatisch. Heute sind nur noch wenige Schiffe der Flotte mit manuellen Kontrollgeräte zur Zielakquisition auf Radarschirmen ausgestattet.

Die Automatisierung der klassischen Fronten Boden, Luft und Wasser läßt die einzige heutige Kriegsfront - nach einem Ausdruck von Paul Virilio - nur im orbitalem Raum verlaufen. Die Geräte im Weltall, die im wesentlichen die geographischen Mächteverhältnisse und deren krisenartige Verschiebungen überwachen und gegebenenfalls einen Eingriff koordinieren können, offenbaren den kommerzialisierten Computer und seine Kontrollgeräte als ein Abfallprodukt längst vergangener Kriegsstrategien. Den Erfindern der Maus, Douglas C. Engelbart und William K. English, haben wir es zu verdanken, daß wir solche Eingabegeräte nicht mehr an taktischen Feuerleitsystemen, sondern an jedem Computer vorfinden, mit denen wir Texte, Ikonen und anderes am Bildschirm auswählen können. William K. English, diente, kurz bevor das Stanford Research Institute sich überhaupt mit dem Verhältnis von Mensch und Maschine beschäftigte, fünf Jahre als Offizier in der U.S. Navy diente.

Die Leistung der Forscher in Menlo Park bestand also eher darin, die Technologie der Zielerfassung auf Radarschirmen und die dazu entwickelten militärischen Kontrollgeräte aus einer integrierten Geräteumgebung abzukoppeln und auf das Problem von bildschirmorientierten Computeranwendungen zu übertragen. Die Feindakquisition fand sich als Maus auf einem normalen Schreibtisch wieder. Wir dürfen uns erinnern, daß die Flakscheinwerfer des ersten Weltkrieges die strategische Funktion hatten, das Ziel zu illuminieren und die Verfolgung sowie den Beschuß einzuleiten.[9]

Die Funktion der optischen Beleuchtung bestand darin, das Ziel zum Abschuß zu erfassen. Abgesehen also von der Ersetzung des bewaffneten Auges durch die Radartechnologie, dürfen wir dann wohl heute den Cursor aus der Luftverteidigung als eine Wiederkehr des Suchscheinwerfers auf höchster taktischer Befehlsebene feiern.

Eine Erfindung der Forscher am SRI ist noch nicht erwähnt worden. Engelbart und English ergänzten ihre Kontrollgeräte noch um Druckknöpfe, deren Genealogie nicht weniger eine militärische ist. Der zweite Weltkrieg, der im Gegensatz zum ersten Weltkrieg kein Stellungskrieg war, mußte mobile Fronten schnell koordinieren. Aus diesem Grund erstellte die Nachrichtentruppe der Amerikaner 1940 ein Pflichtenheft mit den Anforderungen an eine mobile Bodenkommunikation. Wieder waren es die Bell Laboratories, die kraft ihrer Erfahrung mit zivilen Radiogeräten nun auch den besonderen militärischen Zweck von portablen Radiogeräten erfüllen sollten. Aufgrund der Wunschliste des Signal Corps führten die Bell Labs den Push-Button ein. Kurze Zeit favorisierte das Signal Corps diese Kommunikationsstrategie dann sogar als 'Push-Button-Warfare'.[10]

Über einhunderttausend Geräte mit Push-Buttons fanden dann an den Kriegsfronten in der leichten und gepanzerten Artillerie ihren Einsatz.[11] Der Push-Button, der die komplizierten Drehknöpfe an den Radios ablöste, hielt nicht nur mechanischen Schlägen unter Gefechtsbedingungen stand, er beschleunigte auch den Befehlsfluß, weil der Funker auf die Feinabstimmung von Frequenzen weder Zeit noch Aufmerksamkeit verschwenden mußte. Mit der schnellen Erlernbarkeit des Umschaltens von voreingestellten Funkfrequenzen ließen sich in der schnellen Abfolge der Kriegsproduktion, ebenso Geräteserien wie auch die Funker an der Front selber, auswechseln. Push-Buttons virtualisierten sich nicht nur als Push- und Radio-Buttons in graphischen Benutzeroberflächen, sondern sie bereicherten auch die Tastatur um die heutigen Funktionstasten (vgl. Abb.4). Die Forscher des SRI jedenfalls kombinierten den Button noch mit der Maus.

Die praktischen Buttons und die taktischen Kontrollgeräte kannten also lange vor Computeranwendern den Imperativ und die Eleganz von Geräteschnittstellen, sei es als interaktive Echt-Zeit-Kontrolle oder als graphische Oberfläche: die Anpassung an einen Befehlsfluß.

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