Naar de computer: gegevens machinaal opslaan en verwerken

De enorme groei van handel en industrie gedurende de 19de eeuw had veel onverwachte bijwerkingen. Eén daarvan was de ongekend grote aanwas van administratieve gegevens die moesten worden verwerkt en bewaard. Het handmatig beheren van al die informatie bleek monnikenwerk en in toenemende mate duurde het gewoon te lang. Er moest een machinaal alternatief komen. Dat besefte ook Herman Hollerith, die meewerkte aan de evaluatie van de Amerikaanse volkstelling van 1880. Toen hij bijna letterlijk verdronk in een papierberg, werd zijn missie hem duidelijk.

Amerikaanse advertentie uit 1884 voor leer/werk-opleidingen in de administratieve sector. De vraag naar personeel in deze sector was enorm. 

Herman Hollerith en de volkstelling van 1880

In 1880 werd er, zoals gebruikelijk bij het begin van een nieuw decennium, een volkstelling (census) gehouden in de Verenigde Staten. Een regelmatige telling van de bevolking was onder meer nodig om de grote van het Huis van Afgevaardigden te kunnen bepalen.

Deze telling bracht de jonge Amerikaanse technicus met Duitse wortels Herman Hollerith (1860-1929) zijn allereerste baan: het handmatig tellen en ordenen van informatie die de volkstelling had opgeleverd. Hij was bepaald niet de enige met deze baan, maar toch bleek het een bijna onmogelijke taak. Pas zeven jaar later was men klaar.

Al lang voor die tijd begreep Hollerith dat de situatie onhoudbaar was geworden. Zeker omdat er voor de volkstelling van 1890 een veelvoud aan gegevens werd verwacht. Aangezien hij een man was met een technische opleiding, besloot hij zelf op zoek te gaan naar een mogelijkheid om de gegevens machinaal te ordenen. Een idee dat later bekend kwam te staan als automatisering.

Links: Herman Hollerith rond 1888 (foto C.M. Bell). Rechts: Holleriths eigen censusformulier van de volkstelling van 1880.

De binaire code

Bij het binaire of tweetallige systeem worden alle gegevens teruggebracht tot een rijtje van de cijfers 0 en 1. Andere tekens zijn er niet. De moderne computer werkt met dit systeem en ook alle voorlopers van de computer waren erop gebaseerd. Kennis daarover bestond al zeker sinds 1820, toen de Britse wiskundige Charles Babbage aan de slag ging om als eerste een mechanische automatische rekenmachine te ontwerpen. 

Zo begreep ook Hollerith dat hij een binaire code nodig had voor de opslag van gegevens. Hij besloot dit vorm te geven door middel van gaatjes in papier. 'Er is een gaatje of er is geen gaatje' is immers ook een binaire code. En dat was informatie die een machine kon registreren. De gaatjes stonden binnen dit kader voor de 1 en het ontbreken van een gaatje stond voor de 0.

Naar verluid kwam Hollerith op dit idee toen hij een buschauffeur zijn kaartje zag knippen.

Toepassing van het binaire systeem op de volkstelling

In eerste instantie was Hollerith echter bezig een oplossing te zoeken voor de volkstelling en daarbij was vooral sprake van vraag en antwoord. Daar paste hij de binaire code op aan. Een bepaalde reeks van gaten op bepaalde plaatsen vormde aldus de code voor een bepaald antwoord op de corresponderende vraag. Bij veel vragen waren er maar twee antwoorden mogelijk (bijvoorbeeld 'ja' of 'nee' en 'man' of 'vrouw') en kon men toe met slechts één gat voor een van beide antwoorden. Bij vragen waar meerdere antwoorden mogelijk waren moesten langere codes worden bedacht voor sommige antwoorden.

De eerste machine

Het eerste systeem waarop Hollerith zijn idee uitvoerde was een machine die werkte met een papieren band met gaten. De band liep over een trommel waarbij een elektronisch contact de gaten registreerde en telde. Dit systeem leek dus enigszins op dat van draaiorgels.

Een nadeel aan de strook papier was echter dat hierdoor de gegevens van bepaalde personen niet verder uitgesorteerd konden worden. Daarom ging Hollerith op zoek naar een alternatief voor de papierrol. 

Ponskaarten

De ponskaart als zodanig was al uitgevonden. Verantwoordelijk daarvoor was de fransman Joseph Jacquard die in 1805 het weefgetouw uitvond. Een belangrijke uitvinding die het weven van stoffen beduidend sneller en gemakkelijker deed verlopen. Dit weefgetouw werkte met ponskaarten, die het mogelijk maakten om ingewikkelde patronen te weven.

In deze kaarten van karton waren op een dusdanige manier gaten 'geponst' dat ze door metalen pinnen konden worden afgelezen.

Dat dit systeem uitstekende mogelijkheden bood voor het opzetten van machinaal rekenwerk, had rekenmachinepionier Charles Babbage zich ook al bedacht. Hij en zijn latere protegé Ada Lovelace, die het programmeren uitvond, hadden ook ponskaarten op het oog voor het aansturen van de door hun ontworpen rekenmachines. Deze machines werden in de 19de eeuw helaas nooit gebouwd, maar latere reconstructies hebben aangetoond dat ze wel zouden hebben gewerkt.

Toen Hollerith door iemand werd gewezen op Jacquards ponskaarten, begreep hij echter uit eigen beweging dat deze zeer geschikt waren voor zijn doel. Wat is er immers beter te sorteren dan een kaart.

De afmeting die uiteindelijk werd gekozen was dezelfde als die van een Amerikaanse dollar. Zo konden namelijk dezelfde bewaardozen voor de ponskaarten worden gebruikt.

Ponskaart behorende bij Holleriths machine uit 1895.

De tabelleermachine, de eerste ponskaartmachine

Feitelijk moesten er twee machines worden bedacht: eentje om de gaatjes in de kaarten de ponsen en eentje om de gegevens af te lezen, te tellen en te ordenen. Aanvankelijk concentreerde Hollerith zich op de laatste en bedacht hij voor het ponsen van de kaarten een handponser.

De ponskaartmachine kreeg uiteindelijk een pers die in één keer alle 135 gaten/niet gaten in de kaart kon lezen. De verwerking van de gegevens was elektrisch: koperen pinnen staken door de gaten heen en maakten elektrisch contact met een onderliggende bak waar kwik in zat. Wijzerplaten gaven ondertussen de tabelgegevens van elke kaart aan. Op basis hiervan werd de machine ook wel een tabelleermachine genoemd (in het Engels: tabulating machine).

In 1884 kreeg Hollerith zijn eerste patent. In 1885 kreeg hij een eerste grote order. Nog niet van het censusbureau, want dat had nog vijf jaar te gaan tot de nieuwe volkstelling, maar van de Amerikaanse marine die veel brood zag in zijn vinding.

Omdat er nu orders waren, kwam er in 1896 ook een eigen bedrijf. Dat werd de Tabulating Machine Company (TMC). De exploitatie van de ponskaartmachine liep hierna niet slecht. Verschillende bedrijven waren geïnteresseerd. Toch verwierf het nog geen algemene bekendheid.

De elektrische tabelleermachine in gebruik bij de volkstelling van 1890. Illustratie uit het tijdschrift Scientific American. De toekijkende man lijkt Hollerith zelf.

De volkstelling van 1890

Het censusbureau dat de volkstellingen organiseerde, had ondertussen ook begrepen dat automatisering van de gegevens voor de telling van 1890 noodzakelijk was. Zonder dat zou de tijd die nodig was om alle gegevens te verwerken waarschijnlijk 12 jaar zijn. In een tijdperk waarin de ene na de andere nieuwe uitvinding op de markt kwam, moest er echter ook hiervoor een oplossing mogelijk zijn.

Om zeker te weten de beste methode te vinden, schreef het bureau een wedstrijd uit. Er werden drie machines ingestuurd, waaronder uiteraard de ponskaartmachine van Hollerith. Alle machines werden op de proef gesteld en moesten een zekere hoeveelheid data verwerken. Dat bleek de ponskaartmachine verreweg het snelste te kunnen.

Daarmee bereikte Herman Hollerith het doel waar alles om begonnen was: zijn machine zou gebruikt worden voor de volkstelling van 1890.

Sorteermachine en pantograaf

Ondertussen zag Hollerith kans twee nieuwe machines uit te vinden, die het werk nog verder zouden vergemakkelijken. Dat waren een sorteermachine en een zogeheten pantograaf.

De sorteermachine was een apparaat waarmee ook een bepaalde combinatie van gegevens geteld konden worden. Dit werkte met een systeem van relais. Met behulp van schakelaars kon men selecteren op bepaalde kenmerken als geslacht, huwelijkse staat of beroep. Kaarten die aan de gekozen criteria voldeden werden in een aparte bak gedeponeerd.

De pantograaf was een automatische ponsmachine die de handponser verving. Ook dat scheelde weer veel tijd.

Pantograaf rond 1900.

Succes

De machines van Hollerith waren een daverend succes. Er konden 6 miljoen mensen per dag worden geteld. De verwerking van alle gegevens van de volkstelling duurde twee in plaats van twaalf jaar en de besparing op de kosten bedroeg 5  miljoen dollar. Hierna stroomde de orders van over de hele wereld binnen. Tenslotte waren in die volkstellingen in die jaren in veel landen gebruikelijk. 

In 1924 zou TMC overigens zijn naam veranderen. Hun machines konden ondertussen heel wat meer dan alleen 'tabulating' en men was bezig de wereld hier goed mee te veroveren. De nieuwe naam werd daarom International Business Machines, kortweg IBM.

Een medewerkster gebruikt ponskaarten bij de Amerikaanse volkstelling van 1910. Het is duidelijk dat de machines alweer veel zijn veranderd.

Bronnen

• Meidenbauer J. (red.) - 'Het grote boek van uitvindingen en ontdekkingen.' Lisse 2004
• Jack Challoner (Red.) – '1001 uitvindingen die onze wereld veranderd hebben.' Kerkdriel 2010
• Wikipedia (nl.wikipedia.org) – 'Herman Hollerith' (7-11-2013) / 'Charles Babbage' (20-2-2019)
• Hart-Davis A. (red.) – 'Wetenschap, de grote ontdekkingen. 1700-1890. De industriële revolutie I.' 2010 

Afbeeldingen

• Tabelleermachine: Wikimedia / "Scientific American" magazine, Aug. 30, 1890.
• Overige: Wikimedia (commons.wikimedia.org)