Niemand hat das hier geplant
Wenige Tage vor dem Fest sieht das Labor unseres Lehrstuhls für Privatsphäre und Sicherheit in Informationssystemen aus wie ein Schreibwarenladen, in dem jemand die Regale umgeworfen hat: Stifte in jeder Stärke, Papier in Stapeln, und mittendrin ein Plotter (eine Maschine, die mit einem echten Stift zeichnet), der seit Tagen kaum stillsteht. Mehr als sechzig Blätter müssen noch gezeichnet werden, und die Liste wird nicht kürzer – täglich kommen neue Muster herein. Ob wir rechtzeitig fertig werden? Das wird knapp. Wie wird aus einer Maschine, die eigentlich fast nichts kann, ein ganzes Labor voller Muster?
„Eine Maschine, die fast nichts kann – und trotzdem vierzig Meter Linie pro Blatt.“
Drei Befehle, vierzig Meter Linie
Ein Stiftplotter ist die einfachste Maschine, die zeichnen kann. Ein Arm hält einen Stift, zwei Motoren schieben ihn übers Papier, dazu kann sie den Stift senken und heben. Das ist alles.
Und doch zieht sie eine einzige Linie, die sich so faltet und wendet, dass sie am Ende eine ganze Fläche füllt – nahezu lückenlos, ohne sich je zu kreuzen, ohne abzusetzen, wie ein Gartenschlauch, den man in immer engeren Schleifen auslegt, bis kein Fleck mehr frei bleibt. Vierzig Meter, eine halbe Stunde, ein Blatt. Niemand hat diese Linie entworfen. Jemand hat nur eine Regel hingeschrieben und nachgesehen, was passiert.
Das ist der Kern von allem hier: Man kennt die Regel vollständig und kann das Ergebnis trotzdem nicht in einem Satz vorhersagen. Man muss es entstehen lassen und dann hinsehen.
Programmieren, ohne zu programmieren
Stell dir eine Schildkröte vor, die einen Stift hält. Du darfst ihr nur wenige Dinge sagen: geh ein Stück vor, dreh dich um so und so viele Grad, mach einen Bogen – und: wiederhole das.
Sag ihr „geh vor, dreh dich um 90 Grad“ und wiederhole es: Nach vier Schritten steht sie wieder am Start, ein Quadrat ist geschlossen. Mit 60 Grad schließt sich nach sechs Schritten ein Sechseck. Bei solchen runden Winkeln beißt sich die Linie irgendwann in den eigenen Schwanz – es entsteht eine fertige Form.
Und dann der Bruch: nicht 60, nicht 90, sondern 137,5 Grad – ein krummer Winkel, der sich nie sauber in einen vollen Kreis teilen lässt. Genau deshalb schließt sich nie etwas: Die Schildkröte dreht und dreht und landet bei jedem Schritt auf einer neuen, freien Stelle. Lässt man sie lange genug laufen, liegt da auf einmal eine Sonnenblume.
Dieser krumme Winkel ist kein Zufall. Es ist genau der Winkel, mit dem eine echte Sonnenblume ihre Kerne setzt, der Tannenzapfen seine Schuppen, die Pflanze ihre Blätter – so, dass sich nichts gegenseitig verdeckt und kein Platz verschenkt wird. Die Pflanze hat keine Geometrie gelernt. Sie folgt einer Regel. Botaniker nennen diese Anordnung Phyllotaxis: die Art, wie Pflanzen Blätter, Kerne und Schuppen auf engstem Raum verteilen, ohne dass sich etwas gegenseitig verdeckt.
Im Generator tippt man dafür keine einzige Zeile Code. Profis schreiben sonst Zeile um Zeile in einer Programmiersprache; hier zieht man stattdessen ein paar Bausteine zusammen – vor, dreh, wiederhole –, ändert eine Zahl und sieht nach. Das Denken dahinter ist dasselbe.
„137,5 Grad – genau der Winkel, mit dem die Sonnenblume ihre Kerne setzt.“
Wie die Natur packt
Andere Muster funktionieren wie die Natur selbst. Eines füllt eine Form, indem es gierig immer kleinere Kreise in jede noch freie Lücke setzt – erst die großen, dann immer winzigere, bis kaum noch Platz bleibt. Das Ergebnis sieht aus wie Seifenblasen in der Spüle, wie Zellen unter dem Mikroskop, wie Kiesel in einem Flussbett. Kein Wunder: Die packen sich nach demselben Prinzip.
Wieder ein anderes lässt die Linien einem unsichtbaren Wind folgen, sodass das ganze Blatt zu strömen scheint. Und wo zwei fast gleiche Scharen feiner Linien sich überlagern, taucht plötzlich eine große, ruhige Welle auf, die in keiner der beiden steckt – sie entsteht erst dazwischen.
Als die Maschine singen sollte
Eine Idee hat es nie auf die Webseite geschafft – und das, obwohl sie im wahrsten Sinne des Wortes spannend klingt. Sie ist trotzdem die schönste und dreht alles um: Es geht nicht mehr ums Muster, sondern um den Klang.
Ein Plotter bewegt seinen Stift mit zwei Motoren – einer für links und rechts, einer für hoch und runter. Jeder Motor summt, und zwar umso höher, je schneller seine Achse gerade fährt. Damit singt die Maschine, während sie zeichnet. Eine waagrechte Linie? Nur ein Motor klingt. Ein Kreis? Beide Motoren wechseln sich ab, und der Ton wandert in Stereo von einem Lautsprecher zum anderen, im Kreis herum. Ein Zickzack? Ein Zittern, ein Brummen. Man hört, was der Stift gerade tut.
Daraus wurde ein kleiner Takt-Baukasten, und eine der Versionen hieß tatsächlich „Plotter-Schlagzeug“. Die Beatbox war am Ende mehr Lärm als Musik und wurde wieder eingepackt. Aber der Gedanke – eine Zeichenmaschine als Instrument – war zu schön, um ihn nicht wenigstens hier zu erwähnen.
„Ein Kreis klingt anders als eine Gerade. Man hört, was der Stift gerade tut.“
Hundertneunzehn Versuche
Hinter jeder Runde liegt ein Friedhof verworfener Ideen. Allein für die letzte Runde sind über hundert kleine Versuche entstanden und wieder verworfen worden: Muster, die sich wie Zellkulturen ausbreiten, unmögliche Parkettierungen, Klangfiguren aus der Physik, Stadtpläne, Sternkarten, ganze 3D-Szenen aus lauter Strichen. Wer die Sammlung sieht, fragt sich zu Recht: Was war das denn alles bloß?
Das gehört dazu. Das meiste, was beim Ausprobieren entsteht, ist nichts – ein Feld, das nur beschäftigt aussieht. Würfeln ist ein Weg: ziellos und neugierig, bis etwas aufblitzt, das einen festhält.
Vier Runden, sechs Wochen
Gewachsen ist das alles in vier Runden über sechs Wochen. Jede brachte eine neue Art, ein Muster zu erzeugen: erst einfarbig, dann zweifarbig, dann das Programmieren mit Bausteinen, zuletzt der Dialog – da zeichnest du eine Geste, und die Maschine antwortet mit ihrer eigenen.
Jede Runde war ein Ringen um genau eine neue Variante. In der zweiten etwa kam die zweite Farbe dazu, ohne dass sich ein einziges altes Muster verschieben durfte – wer in Runde eins etwas gespeichert hatte, sollte es unverändert wiederfinden.
Und dann das Problem, mit dem dieser Text begann: Über die Webseite sind Hunderte Muster hereingekommen. Jedes soll als echter Stiftzug aufs Papier, mit einem kleinen Abholcode daneben. Niemand will dafür Hunderte Dateien von Hand einzeln öffnen, prüfen, den Code einfügen und an den Plotter schicken. Das wären Tage.
Hunderte Muster, eine Person, ein Plotter
Genau dafür sind KI-Coding-Werkzeuge gut: Man baut sich sein Werkzeug selbst, genau für diesen einen Fall. In ein paar Gesprächen zwischen Mensch und Maschine ist so eine kleine Fabrik entstanden, die die eingehenden Muster abholt, jedes nachzeichnet, die Linien für den Stift optimiert, den Abholcode hineinstempelt und alles in die richtige Reihenfolge bringt – nach Papierformat und Stiftfarbe gebündelt, damit man nicht ständig umrüsten muss.
Aber – und das ist der Punkt – die Maschine entscheidet nicht allein. Vor jedem Blatt erscheint eine Vorschau und ein kleines Menü: plotten, überspringen oder ganz aussortieren. Nach jedem Blatt die Frage: Ergebnis in Ordnung? Sagt man ja, hakt das Werkzeug den Plot ab und macht beim nächsten Mal genau dort weiter. Das Mechanische übernimmt der Computer, die Qualitätskontrolle bleibt beim Menschen. So lässt sich der Stapel überhaupt bewältigen.
Für Technik-Interessierte: was in der kleinen Fabrik steckt
Vom Klick zur reproduzierbaren Datei. Die Verarbeitung läuft in drei Stufen. Zuerst werden alle Einsendungen eingesammelt und ihr Zustand auf dem Server festgeschrieben – welche Runde, welcher Platz –, damit von außen niemand tricksen kann. Dann zeichnet ein Programm jedes Muster ohne sichtbares Fenster nach (headless). Das ist der heikle Teil, denn die Muster entstehen in genau derselben Browser-Technik, die auch der Besucher sieht – die muss man exakt nachstellen. Zwei Kniffe sorgen dafür, dass wirklich derselbe Strich herauskommt: Der Zufall im Generator ist gar keiner – aus demselben Startwert folgt überall dieselbe Linie. Und geladen wird nicht die aktuelle, sondern die zum Muster gehörende, eingefrorene Version des Generators. Selbst die kleine Beschriftung schickt der Editor als fertiges Bild mit, weil Schrift auf jedem Rechner ein wenig anders gerendert wird. So ist der Plot am Ende Punkt für Punkt die Vorschau, die gespeichert wurde.
Stiftwege optimieren. Bevor gezeichnet wird, räumt das Werkzeug
vpype die Linien auf: Enden, die fast aufeinanderliegen, werden zu einer
durchgehenden Linie verschmolzen (Toleranz 0,3 mm, eine halbe Stiftbreite – sieht man
nicht, spart aber fast ein Fünftel der Bewegungen, bei denen der Stift abhebt und neu
ansetzt). Die Reihenfolge wird so sortiert, dass der Stift möglichst kurze Leerwege fährt,
und winzige Zacken werden geglättet. Zum Schluss kommt der Abholcode in einer Schrift aus
einzelnen Stiftstrichen daneben, und alles wird nach Papierformat und Stiftfarbe
gebündelt – damit man nicht ständig Blatt und Stift wechseln muss.
Am Plotter abarbeiten. Am Plotter selbst läuft ein kleines Programm, das Buch führt: vor jedem Blatt ein Menü ([P]lot · [S]kip · [E]xclude), nach jedem Blatt die Frage, ob es gut geworden ist. Was erledigt ist, merkt es sich so, dass auch frisch eingegangene Muster den Stapel nicht durcheinanderbringen. Zweifarbige Muster laufen in zwei Durchgängen mit Stiftwechsel; das Terminal zeigt die nächste Farbe als Block an. Die feinen Einstellungen der Maschine – wie tief der Stift sinkt, wie schnell er fährt – bleiben nur auf dem Rechner am Plotter und werden von Updates nicht überschrieben.
„Niemand will Hunderte Dateien von Hand öffnen. Also baut man sich das Werkzeug, das es für einen tut.“
Bis zum Jubiläum am 26. Juni läuft der Plotter jetzt ohne Unterbrechung durch, Blatt für Blatt, und die Stiftsammlung wächst. Ob wir alle rechtzeitig fertig bekommen? Das wird knapp – wir tun unser Bestes. An dem Tag steht die Maschine dann live am Stand: Du kannst am Laptop selbst ein Muster erzeugen und zusehen, wie dein eigenes Motiv geplottet wird – oder ansonsten einfach vor Ort zuschauen.
Und genau darum geht es hier. Hinter jedem dieser Blätter steckt nichts als eine einfache Regel und ein bisschen Neugier – und aus beidem entsteht etwas, das niemand vorhergesehen hat. Dieses Spielen mit Regeln ist schon Programmieren; ob man dabei würfelt, an Reglern dreht oder sich mit KI das passende Werkzeug baut, ist am Ende dasselbe: Informatik zum Anfassen. Der Plotter macht sie erlebbar – man sieht und hört, wie aus einer Regel ein echter Strich wird, und nimmt das fertige Muster am Ende in der Hand mit nach Hause.
Das Fest ist an einem Abend vorbei. Das Blatt an der Wand bleibt.
Selbst eines machen
Im Browser ein Muster würfeln oder gezielt bauen, kostenlos plotten lassen, am 26. Juni abholen. Wer mag, schaut dem Plotter am Stand direkt über die Schulter.