Ada Lovelace:数学家、计算机科学家和梦想家©Getty Images

Ada Lovelace:数学家、计算机科学家和幻想家

在她出生的周年纪念日,我们纪念科学史上最重要的女性之一,并庆祝第一位计算机科学家艾达·洛夫莱斯的生活和工作。

一旦你了解了Ada Lovelace(1815-1852)以及她的生活和工作,你就很难不或多或少地对她着迷。她真是个了不起的女人;毫无疑问,她是科学史上最重要的女性之一。

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她出生于1815年,是拜伦勋爵和拜伦夫人的女儿,两人结婚才一年,艾达才五周大,拜伦夫人就离开了她的勋爵,从此再也没见过他。他们最终分手,拜伦于1824年去世。

艾达出生时,她的父母非常贫穷;分居的原因之一是拜伦夫人再也无法忍受法警经常敲门,有时甚至在前屋露营的压力。

但是,奇怪的是,拜伦选择了贫困;他有一种奇怪的,近乎神经质的信念,他不应该从他的诗歌中赚钱,尽管他在这方面非常成功,他的诗歌都是畅销书。

例如,有一次,他送给出版商约翰·默里一千几尼作为礼物,这笔钱在19世纪初价值约10万英镑。我不认为现在很多作家会这么做。

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当艾达还是个女孩时,她的母亲继承了一大笔财产,在拜伦夫人的余生中,她是英国最富有的妇女之一,例如,她在英格兰北部拥有许多煤矿。

拜伦夫人自己也有个想法,就是如果她不好好教育艾达,艾达的思想,就像拜伦夫人认为的那样,会像拜伦勋爵一样走向毁灭。

拜伦夫人相信,如果她能驯服艾达的想象力,就能防止艾达重蹈拜伦自我放纵的覆辙。

拜伦夫人开始用数学来驯服艾达的想象力,她认为如果她能安排艾达首先接受数学教育,驯服女孩的想象力将是成功的。

具有讽刺意味的是,实际上发生的事情是,艾达深深地爱上了数学。虽然她从未成为一名伟大的数学家——我的研究表明,按照现代标准,她达到了大约一名大学三年级毕业生的水平——但对于19世纪初的女孩来说,这并不是一个微不足道的壮举,她在家里接受家庭教师和家庭教师的教育,这些家庭教师和家庭教师经常更换,因为拜伦夫人和其他大多数人一样,倾向于和他们闹翻。

小时候的Lovelace©Getty Images
小时候的Lovelace©Getty Images

艾达最终形成了一种个人哲学,用她自己的话来说,她称之为“诗学”。

她从未准确地定义过她所说的是什么,但很明显,艾达将诗学视为科学与想象的动态结合。因此,拜伦夫人非但没有打消艾达的想象力,反而成功地把它变成了别的东西。

后人应该感激艾达的想象力变成了另一种东西。正是这一点,真正解释了我个人对Ada Lovelace的痴迷,这源于她的专业才华,尽管我当然也希望能见到她。

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不幸的是,洛夫蕾丝伯爵夫人奥古斯塔·阿达·金(Augusta Ada King)的生命短暂:她于1815年12月10日出生,1852年11月27日死于一种不幸而悲惨的非常痛苦的子宫癌,当时唯一能减轻她的痛苦的缓和药是鸦片酊。

这是一种白兰地和吗啡的混合物,口服效果有限,大部分被胃酸分解:皮下注射器将于1853年发明,也就是她去世一年后。

艾达在这36年里做了很多事。

洛夫蕾丝和巴贝奇

她最初是由那些家庭女教师和家庭教师教育的,时间长短与拜伦夫人雇用的时间相同。然后,当艾达只有17岁时,1833年6月5日晚上,她遇到了一个男人,他可以说是她最重要的朋友。

他的名字叫查尔斯·巴贝奇。他比她大24岁,在与他交谈后,她很快就对他建造一台称为“差异引擎”的计算机器的计划着迷了。尽管巴贝奇从未完成过这项工作,但其目的是自动计算数学表格而不出错。

在当今世界,我们可以在计算机、手机、手表和许多其他设备上即时进行计算,因此我们并不认为精确计算特别重要。也许更重要的是,我们完全正确地认为这是一笔已完成的交易,事实确实如此。

但在艾达和巴贝奇的时代,情况显然不是这样。然后,复杂的计算只能通过参考对数或三角函数表来完成,除非想进行计算的人愿意花几个小时在最复杂的心算上。

因此,这些数学表格在19世纪是一种重要的消费品。具有讽刺意味的是,这些文件是由被称为“计算机”的职员编写的:人们普遍没有意识到,今天如此频繁地使用的这个词实际上意味着一台计算机在18和19世纪。

查尔斯·巴贝奇©盖蒂图片
查尔斯·巴贝奇©盖蒂图片

这些职员非常擅长心算,老实说,他们工作中最值得注意的一个方面就是他们经常做对。

但问题是,即使他们大部分时间都做对了,他们有时也会犯错误,这导致了可怕的情况,人们永远不知道错误可能在哪里。

巴贝奇最亲密的朋友之一、天文学家威廉·赫歇尔(William Herschel)的儿子、数学家约翰·赫歇尔(John Herschel)曾观察到,出现在数学表格中的错误的问题在于,正如他所说,它们就像“海中的沉没岩石”:你永远不知道它们何时会出现。

1821年夏天,巴贝奇本人在德文郡街5号巴贝奇当时的伦敦住宅与赫歇尔合作,为伦敦天文学会(现称为皇家天文学会)的伦敦办事处开展一些志愿工作。

那年夏天,巴贝奇和赫歇尔加入了一个委员会,负责向天文学会提供可用于编制数学表格的计算。

巴贝奇和赫歇尔正在检查其他人的工作,他们毫不奇怪地发现,这份工作非常辛苦,而且很充实。一个重要的问题是,当他们发现一个错误,或认为自己有错误时,他们无法知道自己是否可能在工作中犯了错误,或者电脑键盘是否有问题:正如巴贝奇后来回忆的那样:

赫歇尔先生和我被天文学会任命为一个委员会,负责获取某些计算结果。我们首先商定了正确的公式,然后使用两台独立的计算机将其简化为数字,我们自己比较了手稿的结果。

第一次,我的朋友赫歇尔(Herschel)带来了两台计算机的计算结果,我们开始了冗长的验证过程。过了一段时间,出现了许多不一致的地方,有一段时间,这些不一致的地方是如此之多,以至于我大声说:“我真希望这些计算是用蒸汽进行的!””

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这是巴贝奇的一次顿悟,他用余生的大部分时间试图建造一台蒸汽驱动的计算机,而这台计算机恰恰可以做到这一点。

幸运的是,他非常富有:当他的银行家父亲本杰明·巴贝奇(Benjamin Babbage)于1827年去世时,本杰明在1827年给他的独生子留下了价值约10万英镑的财富,相当于今天的1000万英镑。

这一遗产使查尔斯·巴贝奇的余生在经济上有了保障。巴贝奇把自己的大部分钱都花在了他的计算机野心上,尽管他意识到自己永远都不可能有足够的钱来制造他所设计的最雄心勃勃的计算机。

这被称为分析引擎,是一个非常了不起的想法。巴贝奇的计划非常详细,尽管目前仍有争议,他的计划是否为机器在现代转世中实现留下了足够的信息。他的计划正在由一个现代团队进行研究,以确定今天是否可以建造一台分析引擎。

但毫无疑问,分析机是世界上第一台数字计算机,它拥有存储器、处理器、存储器、子路由功能以及现代数字计算机的所有其他基本功能。

问题之一是巴贝奇放弃了差分引擎的工作——英国政府为此支付了17000英镑,这大约相当于两艘大型海军军舰的成本。

事实上,今天大家都知道巴贝奇能够确实完成了这台机器。巴贝奇在2000年成功地完成了一个现代项目,建造了一个全尺寸的差分机,以及与之配套的印刷装置,机器的计算部分在1991年完成。

在博物馆馆长多伦·斯瓦德(Doron Swade)的领导下,这一现代项目注意不使用巴贝奇本人无法使用的任何材料或精度水平。

Doron Swade与完整的打印机制©Getty Images
Doron Swade与完整的打印机制©Getty Images

但是巴贝奇确实放弃了他在差分引擎上的工作,尽管他没有放弃斯瓦德和他的团队制造的设备计划,他称之为差分引擎二号。

他放弃了差分机,因为他爱上了制造比分析机更复杂的机器的想法。

1842年11月11日,巴贝奇与英国首相罗伯特·皮尔爵士会面,告诉皮尔,他放弃了差分引擎,因为分析引擎更有趣、更有用。当然,这并没有给皮尔留下深刻印象,更不用说让他想把更多的钱预付给巴贝奇了。

正如他在采访中向巴贝奇指出的那样,巴贝奇得到了17000英镑,用于建造一台他尚未完成的机器,现在他想从政府那里得到更多,但没有任何关于分析引擎也将完成的保证。

巴贝奇对金融、外交和政府等事务的态度,最终是艾达本人相信自己能够对他的工作做出实质性的、可能是决定性的贡献的原因。

她知道他在设计和规划机器方面是个天才,但她也知道他在与有影响力的人打交道方面是毫无希望的,事实上,用现代术语来说,他就是产品的销售人员。

举个例子,有一个非常成功的组织——苹果公司(Apple),史蒂夫·沃兹尼亚克(Steve Wozniak)在某种程度上是幕后的研究人员,而已故的史蒂夫·乔布斯(Steve Jobs)则走出去销售产品。巴贝奇迫切需要一个史蒂夫·乔布斯,但不幸的是,他没有意识到这一点。

第一位计算机程序员

如果你想找到一个谦逊的男人,并意识到女性可以为她们的成功做出贡献,那么19世纪晚期并不是一个好时代。

如今,我们想当然地认为,女性在许多任务上与男性一样熟练,女性在各种组织中都扮演着重要角色,不仅在前台,而且在后台。

但是巴贝奇对女人的态度是最可笑和最老派的,甚至对他的密友艾达也是如此。用他自己的话来说,他从来没有把她看作是他作品的“诠释者”,意思是他很高兴她能写一些关于他想做的事情的文章,但她帮助他实现这一切的想法对他来说是一种诅咒。

Ada尽了最大努力,她写的一篇关于分析引擎的精彩文章被认为是合理的最重要的文件之一斯瓦德称之为计算机的“史前史”。

Ada Lovelace于1840年出版©Getty Images
Ada Lovelace于1840年出版©Getty Images

Ada的文章在计算机历史联谊会上被称为她的“笔记”,其可读性非常强,并为分析引擎及其潜力提供了许多她自己的见解。

很明显,Ada Lovelace将分析引擎视为一台通用机器,它不仅可以用于数学计算,还可以用于广泛的其他功能,甚至如她所见,可以作曲。

当然,这正是我们今天使用计算机的方式,而巴贝奇没有接受Ada在1843年8月14日给他的一封超过2000字的信中提出的一个非常重要的建议,这是一个悲剧,她主动提出成为这台机器的公众形象,并与有影响力的人讨论巴贝奇的计划和融资需求。

第二天,即1843年8月15日,巴贝奇简洁地拒绝了她的提议,计算机的进化不得不等待一个世纪才最终发生。

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奇怪的是,即使在阿达的帮助被拒绝后,她仍然和巴贝奇保持着友好的关系,而巴贝奇在她生病的时候给予了她很大的帮助,成为了她遗嘱的执行人,尽管拜伦夫人从来都不怎么喜欢巴贝奇,最后还是禁止他在阿达病重期间探望她。

查尔斯和艾达:电脑最有激情的伙伴关系詹姆斯·埃辛格(James Essinger)的作品现在出版了(16.99英镑,历史出版社)。

詹姆斯·艾辛格(James Essinger)的《查尔斯与艾达》(Charles and Ada)现已出版(16.99英镑,历史出版社)。