Ада Лавлейс: Політ на крилах математики
Юрій Травників
28.05.02
Вся її життя було апофеозом великої битви між світом емоцій і світом логіки, між суб'єктивним і об'єктивним, між поезією і математикою, між слабким здоров'ям і вибухами енергії!
Бетті Туула. Ada: The Enchantress of Numbers
Все в цьому світі з чого-небудь починалося. У тому числі й історія комп'ютерів. Що ж було першим кроком? Електронні машини, створені в середині минулого століття, або оглушливо брязкають арифмометри з його початку? Змінюються технології, однак ідеї, часто придумані давним-давно, залишаються колишніми. Як не дивно, перша комп'ютерна програма написана півтора століття тому, коли не існувало навіть слова «комп'ютер». Ще дивніше, а бути може, символічніше, що першим програмістом стала жінка. Жінка, для якої ряди чисел виявилися поетичними строфами, а сухі математичні формули - містичним явищем. Про цю жінку і піде сьогоднішня розповідь.
Народилася 10 грудня 1815 р. в Лондоні.
Донька поета лорда Байрона.
Написала першу в історії комп'ютерну програму.
Захоплення - математика.
Девіз: «Ви отримуєте від людей більше, якщо їм суперечите».
Пророкувала появу сучасних комп'ютерів як багатофункціональних машин не тільки для обчислень, але і для роботи з графікою, звуком.
Померла 27 листопада 1852 в Лондоні.
Поезія Ади Байрон
Ада Августа Байрон-Кінг, графиня Лавлейс, народилася 10 грудня 1815 р. в Англії. Ада з'явилася на світ в непересічний для консервативної манірною країни родині. Її батько, поет Джордж Ноель Гордон, лорд Байрон, залишив дружину, відправившись в революційну гарібальдійських Італію, і в сімейному колі більше не з'являвся. Так що виховання першого в світі програміста цілком лягло на тендітні плечі матері - чарівної Ганни Ізабель Мілбенк, леді Байрон. Проте дружина поета не впала в тугу і зневіру, а, знехтувавши світські пересуди, виховала дочку і дала їй можливість отримати саме передове на ті часи освіту. Дівчинка рано захопилася музикою і математикою, що не могло не радувати леді Байрон. Бо всі страхи її світу таїлися в інших сферах - у галузі літератури і поезії. Леді Байрон відчайдушно намагалася захистити доньку від фатального (це не метафора!) Впливу «втікача» батька. Від будь-якого його впливу!
Ада найнесподіванішим чином виправдала надії матері.
У початку 1828 р. у неї раптом з'явилася схильність проводити весь вільний від навчання час за закритими дверима своєї кімнати. Леді Байрон цілком закономірно запідозрила дочку в поетичному письменництві і не на жарт перелякалася. «Тінь батька» чітко і страшно замаячила на сімейному горизонті. Кілька важких вечорів Ганна Ізабель відчайдушно долала в собі материнський інстинкт на користь «широти поглядів», а потім її терпець увірвався, і вона зажадала у дочки звіту. Дванадцятирічна дівчина витягла з-під ліжка стопку паперів і, відчайдушно червоніючи від сорому, показала леді Байрон ... професійно виконані креслення літального апарату власної конструкції. Ада складала крила!
А потім сталося страшне: Ада Августа захворіла на кір. Лікувати цю важку недугу на початку XIX століття ще не вміли, дівчина стала інвалідом і провела в ліжку цілих три роки. Однак цей час не було втрачено даремно. Непохитна леді Байрон найняла найкращих викладачів Лондона, і дівчинка продовжила освіту на дому.
Період хвороби ввів у коло спілкування Ади Байрон чудового математика і містика серпня де Моргана. Де Морган, великий фахівець в езотеричної нумерології, зачарував юну Аду Августи магією чисел, звернув строгу логіку математики в чари. Чари, що визначило подальше життя майбутньої графині Лавлейс.
Леді Байрон так і не вдалося витравити поезію з серця дочки. Вона одержимо писала вірші - за допомогою математики.
Настав час, і хвороба відступила. Аду Августу Байрон чекав перший вихід у світ ...
Леді цифр
Для розуміння витоків феномену Ади Лавлейс необхідно усвідомити, що собою представляло вище суспільство Великобританії на початку далекого XIX ст. Повалений Бонапарт ще нудився на острові Святої Олени, а Європа вже залікувала військові рани і кинулася «в науку». Стали модні обговорення «риб і гадів морських», «руху небесних сфер і світив» і «поясів будови Землі», а потім, у 20-30-і рр.., Стали обов'язковою нормою, показником передовою європейською светсткості. Звичайно, вся ця джентльменська вченість сильно віддавала аматорством. Навіть самого слова «вчений» тоді ще не винайшли (термін «scientist» був введений у вжиток лише в 1836 р.). Однак не можна не визнати, що вище суспільство цілком було підготовлено до появи у його середовищі жінки-математика.
Більш того, суспільство жадало обожнювати таку жінку!
Ада Байрон викликала фурор. Струнка, вишукано-бліда (позначалися три роки ув'язнення), розумна, чудово освічена та до того ж за натурою в чималому ступені - дочка того самого Байрона! Столичні джентльмени облягали прекрасну панночку натовпами, вмить розгубивши ортодоксальну британську манірність.
Листи Ади і медаль, якою Лондонське астрономічне товариство нагородило Беббіджа в 1824 р.
І Ада не розчаровувала їх! Захопленість, посіяна в свій час де Морганом, дала рясні сходи. Краса, Математика і Містика - ось справжній портрет Ади Серпні Байрон. Звичайно, не обійшлося і без ревнивих пересудів. Хтось з дам запустив «вірні відомості» про те, що вона, мовляв, неспроста користується таким приголомшливим успіхом. Мовляв, не обійшлося тут без самого диявола!
Як реагувала на ці інсинуації Ада Байрон? Та ніяк. Тільки посміхалася світліше, що, у свою чергу, призвело до парадоксального результату: суспільство закохалося в неї ще більше. Це легко пояснити - містика в численних своїх проявах шанувалася в ті часи за таку ж науку, як і всі інші. Врешті-решт, що загадковіше - гординя Люцифера, занепалого ангела Світла, або ж теорія чисел? Де більше таємниць? Або ж міра їхньої таємничості рівновелика? ..
Клянуся дияволом, не пройде і десяти років, і я висмокчу достатньо життєвого соку з таємниць світобудови. Так, як цього не можуть зробити звичайні смертні розум і уста. Ніхто не знає, яка жахлива сила лежить ще невикористаної в моєму маленькому гнучкому істоту.
Ада Лавлейс
Дівчина негайно отримала свій перший довічний титул: вища товариство Лондона проголосило її діадемою кола.
На одному з таких світських раутів (вельми характерному для епохи - це була технологічна виставка) 17-річної Аді Байрон був представлений видатний математик, професор Кембриджа, член Королівського наукового товариства Чарлз Беббідж.
Чарлз Беббідж і його чудові машини
Чарлз Беббідж - людина, доля якого нерозривно переплелася з долею нашої героїні. Однак, щоб наблизитися до розуміння витоків математики Чарлза Беббіджа, необхідно повернутися до вже згадуваного вище персонажу - до Наполеона I Бонапарта.
Отже, Франція, 1790 Геній великого імператора реформує континентальну Європу. Ні, мова тут не про лівосторонньому русі. Згадаймо інше, набагато більш революційне нововведення: метричну систему мір і ваг. Імператор викликав до себе начальника Бюро перепису барона де Проні і дав йому завдання. Необхідно було в самі стислі терміни підготувати нові, прогресивні таблиці логарифмів.
На її честь ...
У середині 70-х рр.. нашого століття міністерство оборони США (одіозний Пентагон) офіційно затвердив назву єдиної мови програмування американських збройних сил. Мова носить назву Ada.
З недавнього часу у програмістів всього світу з'явилося своє професійне свято. Він так і називається - «День програміста» - і святкується 10 грудня. Саме в день народження Ади Лавлейс.
Барон не був сильний в математиці, але зате дуже добре уявляв собі теорію виробництва. Зокрема, те, що ми завдяки шкільного суспільствознавства іменуємо поділом праці. І, підкоряючись імператорським наказом, де Проні розробив технологію. Він розділив весь процес обчислення на три етапи: перший, яким займалися найсильніші математики, - розробка математичного забезпечення, другий - організатори обчислень на матеріалах забезпечення, третій - звичайнісінькі, рядові громадяни, «обчислювачі», здійснюють сам процес.
Вам нічого не нагадує це розподіл? Математичне (програмне) забезпечення - організація обчислень - обчислення (обробка даних). Чи потрібно згадувати, що «люди-обчислювачі» у цій системі називалися «комп'ютерами»? ..
Де Проні не пощастило. Розроблені його Бюро таблиці так і не були видані з-за війни. Однак через чотири десятки років праці де Проні опинилися на столі Беббіджа.
Англієць, вивчивши французький метод поділу математичних розрахунків, прийшов у повний захват. Потім у нього виникла ідея: а що, якщо «людей-обчислювачів» замінить машина? Адже обчислення «комп'ютерів» зовсім не складні, представляючи собою додавання і віднімання невеликих чисел. Просто їх дуже багато ...
Проект стартував в 1822 р., називався він Difference Engine і повинен був являти собою (в сучасній нам термінології) величезний, надзвичайно складний арифмометр. Однак, незважаючи на непоганий на ті часи урядове фінансування, він благополучно заглох у 1834 р., його документація осіла на складах і полицях наукових кабінетів. Причин тому було безліч; основні з них - халатність головного інженера Джозефа Клемента і втрата інтересу до проекту самого Беббіджа. Справа в тому, що вже в 1833 р. математик задумав ще більш революційний крок: змусити машину працювати під управлінням зовнішньої програми, а не замінити механічним пристроєм один процес. Цей агрегат під назвою Analytical Engine розроблявся Чарлзом Беббідж на папері в 1834 р. Це і був самий перший в світі повністю функціональний комп'ютер.
Шість місяців я розробляв проект машини більш досконалою, ніж перша. Я сам вражений обчислювальною потужністю, якій вона буде мати!
Чарлз Беббідж
Втім, не будемо загострювати увагу на деталях. Детальний опис машини Беббіджа займе дуже багато місця. Можливо, ми повернемося до Analytical Engine в наступних номерах ПЛК. У даний момент для нас важливіше те, що в 1833 р. Беббідж зустрівся з Адою Августою Байрон.
Леді і машина
На технологічній виставці Беббідж вперше публічно заявив про свою нову розробку. Природно, його мова була перенасичена математичними термінами і логічними викладками, які непідготовленому лондонському денді зрозуміти було складно. А Ада зрозуміла, і більше того - закидала Чарлза питаннями по суті проблеми. Беббідж був абсолютно зачарований даруваннями дівчата, а Аді стало, нарешті, ясно, що саме вона шукала. Одержимість юної леді математикою знайшла втілення. І яке! Відкрилася нова, незвідана можливість за допомогою математики змусити машину допомагати людині вирішувати математичні ж завдання!
Чи тільки математичні? Так, тільки. Однак чи багато в житті освіченого людства областей, в яких не фігурують математичні завдання? ..
Ада з головою занурилася у проект Беббіджа. Математика розправила крила і вознеслася. Діалог Беббіджа і Ади Августи, в особистих зустрічах і в жвавій листуванні, тривав довгі роки.
Ім'я Чарльза Беббіджа юна міс Байрон вперше почула за обіднім столом від Мері Соммервіль. Через кілька тижнів вони вперше побачилися.
Розповідаючи про двох легендарних математиків, абсолютно неможливо випустити з уваги цифри. Чарльз Беббідж в момент їхнього знайомства займав кафедру професора математики Кембриджського університету - як сер Ісаак Ньютон за півтора століття до нього.
За кілька років до вступу на посаду Беббідж закінчив опис логарифмічною машини, яка змогла б робити обчислення з точністю до N20 знака. Креслення з численними валиками і шестерінками, які наводилися в рух важелем, ліг на стіл прем'єр-міністра. У 1823 році була виплачена перша субсидія на будівництво того, що тепер вважається першим на землі комп'ютером і відоме під назвою "Аналітична машина Беббіджа". Будівництво тривало десять років, конструкція машини все більше ускладнювалася, і в 1833 році фінансування було припинено
Аді Байрон було вісімнадцять років, коли вона вперше побачила Беббіджа. Народилася вона в грудні 1815-го, отже, її знайомство з професором Кембриджського університету відбулося все в тому ж 1833 році. Так що знайомство бідного математика з легко впадає в стан ейфорії аристократкою пішло на користь і Беббіджу, і науці.
У вищому світі в той час було модно обговорювати диво-машину. Делегації великосвітських дам у шарудливих сукнях відвідували лабораторію вченого. Огастес де Морган не без гордості за ученицю так описує першу зустріч Ади з пракомпьютером: "Поки частина гостей в здивуванні дивилася на це дивовижне пристрій очима дикунів, перший раз вбачають дзеркало, міс Байрон, зовсім ще юна, змогла зрозуміти роботу машини і оцінила велике достоїнство винаходи ".
Пристрасть, яка зв'язала Аду та Беббіджа, була пристрасть до науки. Він був старший за неї на двадцять чотири роки, і їх стосунки ніколи не виходили за рамки ділового співробітництва. У 1834 році міс Байрон вийшла заміж за Двадцятидев'ятирічна Вільяма Кінга, який незабаром успадкував титул лорда Лавлейс. Ні чоловік, ні троє дітей-погодків не завадили Аді із захватом віддатися того, що вона вважала своїм покликанням. Заміжжя навіть полегшило її праці: у неї з'явився безперебійне джерело фінансування у вигляді фамільної скарбниці графів Лавлейс.
Перший лист Беббіджу "по суті" було написано 18 січня 1836, коли Ада була вагітна першою сином - Байроном Ноелем. Листування тривала до самої смерті графині.
Поки Ада на час відволіклася на свою нову сім'ю, над Беббідж збиралися хмари. Його незрозумілий агрегат вийшов з моди на батьківщині, і винахідник був змушений вирушити з проповіддю на континент. У 1842 році італійський вчений Манібера познайомився з аналітичною машиною, був у захваті і зробив перше докладний опис винаходу. Стаття була опублікована французькою, і саме Ада взялася перевести її на англійську. Пізніше Беббідж запропонував їй забезпечити текст докладними коментарями. Саме ці коментарі дають нащадкам підстави називати Аду Байрон першим програмістом планети. У числі іншого вона повідомила Беббіджу, що склала план операцій для аналітичної машини, за допомогою яких можна вирішити рівняння Бернуллі, яке виражає закон збереження енергії рідини, що рухається. "План операцій" - це чи не та сама перша у світі комп'ютерна программаN "Аналітична машина, - писала графиня, - зможе ткати алгебраїчні формули, як верстат Жаккарда може ткати квіти і листя". Другий пристрастю Ади після математики була музика. Об'єднавши свої пристрасті, перша программістка припустила, що з часом аналітична машина зможе складати музичні твори. Що ж, тепер ми в змозі оцінити її правоту і точність прогнозів.
Сучасники підозрювали Аду Лавлес у змові з Люцифером, а Чарльз Діккенс всерйоз вважав, що після її відвідин в будинку залишається шлейф з нечистої сили. Потойбічні підозри виникли не тому, що Сатана відкрив їй що-небудь на зразок секрету пороху, і не тому, що вона була диявольськи розумна. Швидше за все, лондонський світ був наляканий натиском, з яким ця жінка випрошувала під свого протеже гроші. Ада сама була не проти продемонструвати свою демонічну сутність - все-таки вона була дочкою свого батька. У посланні своєму гуру від 4 липня 1843 вона не без кокетування написала: "Мій дорогий Беббідж! Я працюю для вас як диявол (яким, можливо, я і є)". Широко відомо й інше її висловлювання про себе: "Клянуся дияволом, що не мине й 10 років, як я висмокчу деяку кількість життєвої крові з загадок Всесвіту, причому так, як цього не змогли б зробити звичайні смертні уми і губи. Ніхто не знає, які жахливі енергія і сила лежать ще не використаними в моєму маленькому гнучкому істоту ... "
Отже, вона була спочатку спонсором, а потім енергійним піар-менеджером і продюсером Чарльза Беббіджа. Але чи була вона вченим, математікомN не перебільшено її аналітичні способностіN Може бути, міфічний персонаж "Ада Байрон" з'явився тільки для того, щоб трохи оживити науково-популярні книги, на зразок "Математики теж люди (включаючи біографії семи жінок і представників різних етнічних груп ) ".
В усіх енциклопедіях, починаючи від "Британіки" і закінчуючи Великий Радянської, Августа Ада Кінг Лавлейс фігурує як англійський математик. В якості основного її наукової праці вказується переклад статті Менабріа "Елементи аналітичної машини Беббіджа" і анотація до неї. Просто Ада, на відміну від різночинця Беббіджа, стерпно знала французьку мову. Переклала лист і прославилася на весь світ. І зовсім вона не вирішила рівняння Бернуллі, незамінне в гідравліці, а всього-на-всього висловила припущення, що його можна вирішити з допомогою аналітичної машини
Ще одна пропозиція, яка зробила Ада Беббіджу, ледве не згубило його наукову кар'єру. Леді Лавлейс була впевнена, що машина вже може вирішувати цілком практичні завдання, а саме - прогнозувати безпрограшні ставки на перегонах. Однак чи то з машиною щось було не в порядку, чи то з природою, але коні наполегливо відмовлялися бігати по придуманої для них системі. Програвши свої гроші і гроші чоловіка, Ада в розпачі шукає якісь екстрені фінансові потоки, але знаходить лише групу професійних шантажистів. Від повного розорення сім'ю Лавлесов, як це не сумно, врятувала тільки раптова смерть Ади від раку. Беббідж пережив її на двадцять років, але його механічна обчислювальна машина так і не була добудована.
У 1991 році англійські вчені за кресленнями Беббіджа побудували механічну обчислювальну машину. Одна операція поділу або множення займає в неї 2-3 хвилини. Швидкодія сучасних ЕОМ складає 10 в 8-го ступеня операцій в секунду.
У 1975 році в надрах Міністерства оборони США було прийнято рішення про початок розробки універсальної мови програмування. Міністр прочитав підготовлений секретарями історичний екскурс і без коливань схвалив і сам проект, і передбачуване назву для майбутнього мови - "Пекла"
Шлюб і сім'я
Не можна сказати, що життєві інтереси Ади Серпні зациклювалися виключно на математиці та обчислювальної техніки. Так, в 1835 р. у віці 20 років Ада Августа вийшла заміж за свого давнього обожнювача Вільяма, вісімнадцятого лорда Кінга. Дійсно давнього - лорд Кінг доглядав за своєю судженою протягом 10 років. Через три роки лорду і леді Кінга було подаровано графство, а з ним і графські титули. Так наша героїня і отримала своє повне ім'я - Ада Августа Байрон-Кінг, графиня Лавлейс. До цього часу в сімействі Лавлейс було вже троє дітей.
Навряд чи граф Вільям відчував себе справжнім головою сім'ї. Незважаючи на гучний титул, правила в будинку теща, леді Байрон, в черговий раз довівши свій незламний характер. Спочатку граф ще намагався щось змінити, на чомусь наполягти, але потім по-британськи знизав плечима, вирішив, що здоров'я дорожче, і цілковито присвятив себе управління ленним володінням. Графиня Ада займалася з дітьми, захоплювалася музикою і продовжувала свій діалог з Беббідж.
Політ до сонця
Діюча модель Difference Engine знаходиться в Науковому музеї Кенсингтона. При її створенні використовувалися тільки ті технології, що були доступні за часів Беббіджа.
Ніхто не хотів субсидувати виготовлення машини Беббіджа. Проект мав на увазі велику кількість високотехнологічних деталей, які в першій половині XIX століття обійшлися б спонсоруючою стороні неймовірно дорого - у набагато більшу суму, ніж складали тоді більшість приватних станів імперії. Але держава не вирішувалося субсидувати проект, чому провиною, не в останню чергу, було заморожування першої розробки Беббіджа. Однак професор не впадав у відчай. Він виступав по всій Європі з циклом лекцій про свою машину і розповідями про чудеса науки, які стануть доступні, як тільки вона буде побудована. Ідея розбурхувала уми, здатні бачити майбутнє.
У 1842 р. видатний італійський математик Луїс Менебреа, викладач балістики Туринської артилеристської академії, опублікував фундаментальну працю про обчислювальної машині Беббіджа. Книга була написана французькою мовою, і Беббідж звернувся до Ади Серпні з проханням перевести її на мову туманного Альбіону. Графиня Лавлейс, резонно розсудивши, що її матері цілком достатньо, щоб возитися з зятем, внуками і з численним штатом домашньої прислуги, з радістю повернулася в світ математики. Ада Августа вирішила повністю присвятити себе улюбленій науці, роботі над машиною Беббіджа і її широкої популяризації.
Династія
Лавлейс (Lovelace), всупереч поширеній помилці, не має ніякого відношення до героя нравоописательной роману Семюела Річардсона «Кларисса Гарлоу» Ловласа (Ловеласу) - безсовісному спокусника жінок.
Протягом дев'яти місяців графиня працювала над текстом книги, попутно доповнивши її власними коментарями та зауваженнями. Сталося диво - ці коментарі і зауваження зробили її відомою в світі високої науки, а заразом і ввели в історію.
Вона розгледіла в машині те, про що боявся думати сам винахідник.
Суть і призначення машини зміняться від того, яку інформацію ми в неї вкладемо. Машина зможе писати музику, малювати картини і покаже науці такі шляхи, які ми ніколи і ніде не бачили.
Ада Лавлейс
Ада Августа передбачала призначення комп'ютера ще до того, як його створили. Те, що сьогодні увійшло в наше життя - багатофункціональний інструмент для вирішення величезної кількості прикладних завдань, Ада розгледіла в далеких 40-х рр.. XIX ст.! Вона сформулювала, навіщо людині потрібен комп'ютер:
Розробка і пакетна обробка будь-яких функцій ... Машина - механізм вираження будь невизначеної функції будь-якого ступеня спільності і складності.
Леді-програміст
У середині 1843 відбулася епохальна подія. 10 липня Чарлз Беббідж прочитав у черговому листі від Ади:
Я хочу ввести приклад в одне з приміток: обчислення чисел Бернуллі як приклад обчислення машиною невизначеної функції без попереднього вирішення за допомогою голови і рук людини. Я - диявол чи ангел. Я працюю подібно дияволу для Вас, Чарльз Беббідж; я просівають Вам числа Бернуллі ...
І буквально через тиждень математик одержав поштою першу в історії людства комп'ютерну програму - алгоритм, що представляє собою список операцій для обчислення тих самих чисел Бернуллі.
Фінал?
Ада Августа Байрон-Кінг, графиня Лавлейс, померла в 1852 р. від раку - у віці 37 років. Вона покоїться біля усипальниці свого батька, лорда Байрона, якого жодного разу в житті не бачила, - батька, від якого наша героїня, незважаючи на всі материнські виверти, успадкувала розуміння: жити - значить горіти!
З образом Ади Серпні зв'язана величезна кількість легенд. Частина з них, безумовно, правдива; частина, як водиться, сумнівна.
Що з того, що графиня прийшла в математику через езотерику? Що з того, що автографи леді Ади перенасичені окультизмом та містикою? Хіба це привід обважувати монітор солом'яними ляльками Вуду і влаштовувати спіритичні сеанси на Робочому столі Windows?
Що з того, що машина, яку так любила Ада, так і не була побудована при її нетривалого життя? У 30-40-х рр.. ХХ століття аналогічні Analytical Engine пристрої були, нарешті, втілені в металі, ненадовго випередивши поява електронно-обчислювальних машин.
Що з того, що захід недовгого життя Ади Серпні затьмарений безглуздими спробами створення системи для обчислення безпрограшних ставок в азартних іграх? Хіба це не було сміливо? Пошук квадратури кола - доля неспокійних і зухвалих, яким, як відомо, співаємо ми славу.
У нас є головне! Примітки графині Лавлейс до книги Луїса Менебреа займають всього 52 сторінки. За великим рахунком, це все, що залишила Ада Лавлейс для історії. Але це - автограф генія. Найчастіше 52 сторінки можуть перевернути навколишній світ до невпізнання. Задумайтеся над цими словами, коли будете працювати з вашим комп'ютером, спілкуватися по Мережі або просто перекладати «косинку».
Життя Ади Лавлейс утворює якийсь міфічний резонанс із нашим цифровим століттям: шанобливі відвідування могили Ади тепер перевершують чисельністю паломництва на могилу її батька, поета Байрона.
Брюс Стерлінг