Nie pasowała do epoki, w której przyszło jej żyć. Wywoływała skandale obyczajowe i przegrywała duże sumy na wyścigach konnych. Widziała więcej niż współcześni jej wynalazcy, których wyprzedzała pomysłowością. Poznajcie Adę Lovelace, pierwszą programistkę w historii.
W tamtych czasach nie było równouprawnienia. Ada Lovelace nie mogła więc należeć do Towarzystwa Królewskiego w Londynie, gdyż członkostwo w brytyjskiej akademii nauk było zarezerwowane dla mężczyzn. Dlatego zapisała tam męża, który brał udział w posiedzeniach oraz przepisywał artykuły z biblioteki towarzystwa i przynosił je żonie do domu.
Ada tak bardzo wyprzedziła swoją epokę, że dopiero blisko 150 lat po jej śmierci zaczęto na nowo odkrywać i w pełni zrozumiano jej dokonania. Na przełomie lat 70. i 80. XX w. Departament Obrony USA nazwał jej imieniem odrębny język programowania, który jest używany do dziś.
Córka „dzikiego człowieka”
Nie da się jednak snuć opowieści o Adzie, nie wspomniawszy o jej ojcu – słynnym lordzie Byronie (George’u Gordonie Byronie). Ona sama nigdy go nie poznała, ponieważ rodzice rozstali się, gdy miała pięć tygodni. Mimo to – w sposób paradoksalny – poeta wywarł olbrzymi wpływ na córkę. Ada wychowywała się we wsi Kirkby Mallory w hrabstwie Lancashire. Posiadłość Kirkby Hall, w której mieszkała z matką i jej rodzicami, dziś już nie istnieje. Młodziutką Adę edukowano tak, by za wszelką cenę nie poszła w ślady ojca. Literatura, sztuka i muzyka były w jej wypadku zakazane. Dziewczynka uczyła się biologii, geografii i historii, a przede wszystkim matematyki. Od najmłodszych lat miała znakomitych badaczy jako tutorów, co było dość nietypową ścieżką edukacyjną dla panienki z dobrego angielskiego domu na początku XIX w. Annabella, matka Ady, robiła wszystko, by córka stała się przeciwieństwem ojca i nie odziedziczyła jego „diabolicznego charakteru”. Ada ujrzała więc portret lorda dopiero w dniu swoich 20. urodzin.
Byron zmarł u szczytu sławy, w 1824 r., gdy jego córka miała osiem lat. Osłabiony chorobami i upuszczaniem krwi, które wówczas stanowiło doskonałe remedium na wszelkie dolegliwości, poeta skonał w Grecji, gdzie zaangażował się w walkę o niepodległość tego kraju. W kręgach londyńskiej arystokracji nie było wdzięczniejszego obiektu plotek niż lord Byron, a trzeba przyznać, że dostarczał do nich pretekstu z godnym podziwu uporem. Najżywiej komentowano oczywiście jego romanse – i to z obiema płciami, co zadziwia tym bardziej, że w epoce georgiańskiej za homoseksualizm groziła w Anglii kara śmierci przez publiczne powieszenie.
Mimo starań matki Ada fascynowała się ojcem. Pierwszego syna ochrzciła imieniem Byron, a młodszego nazwała Ralph Gordon. Nawiązując do jego działalności, swoje podejście do matematyki określała mianem „poetyckiej nauki”. Podobnie jak ojciec miała też skłonność do hazardu. Pod koniec życia, w latach 40. XIX w., przegrała na wyścigach konnych ponad 3 tys. funtów (czyli odpowiednik dzisiejszych 1,6 mln zł). Chociaż próbowała stworzyć model matematyczny na wysokie zakłady, projekt okazał się klapą i tylko zwiększył jej długi.
Kim była matka Ady i zarazem jedyna żona lorda-poety? Wszechstronnie wykształconą i głęboko wierzącą kobietą, która kompletnie nie pasowała do skandalisty. To małżeństwo musiało się rozpaść. Pierwsze oświadczyny Byrona Annabella zresztą odrzuciła, by dopiero później uznać za swoją misję wobec Boga opanowanie i nawrócenie tego „dzikiego człowieka”. Gdy rozstała się z mężem, jeszcze przez lata odczuwała wyrzuty sumienia, że zbyt łatwo się poddała i nie dążyła za wszelką cenę do uratowania grzesznika.
Ada była chorowitym dzieckiem. Gdy miała osiem lat, cierpiała na tak silne migreny, że wpłynęły one na ograniczenie jej pola widzenia. W czerwcu 1829 r. została zaś sparaliżowana po ataku odry i przez długi czas leżała w łóżku. Współcześnie lekarze podejrzewają, że chorowała też na zapalenie opon mózgowych.
Wcześniej, w wieku 11 lat, całymi dniami marzyła o tym, by latać. Nie byłoby w tym może nic wyjątkowego, gdyby nie jej metodologiczne podejście do sprawy. Ada rozpoczęła bowiem studia anatomiczne ptaków, by móc ocenić proporcje między ich ciałami a skrzydłami. Wszystkie wnioski skrupulatnie zapisywała. W pierwszej kolejności postanowiła zbudować skrzydła i zastanawiała się nad wyborem odpowiedniego budulca. Rozważała użycie papieru, jedwabiu, metalowego drutu i piór. W jednym z jej projektów skrzydła były napędzane silnikiem parowym. Swoje obserwacje młoda badaczka postanowiła zebrać w „książce”, którą zatytułowała Flyology i do której wykonała także ilustracje.
Kolacja z ojcem komputera
Kiedy skończyła 17 lat, Ada zgodnie ze zwyczajem pojechała do Londynu, by dać się poznać kręgom towarzyskim stolicy, uczęszczając na przyjęcia i proszone obiady. W połowie maja 1833 r. została wraz z innymi debiutantkami oficjalnie przedstawiona królowi w St James’s Court. Oznaczało to, że jest już dorosła i gotowa do zamążpójścia, a kawalerowie z arystokratycznych domów mogli zacząć formalne starania o jej rękę.
Na początku czerwca panna Byron udała się na przyjęcie, które całkowicie odmieniło jej życie. Gospodarzem był 41-letni wdowiec Charles Babbage, pochodzący z rodziny bankierów i złotników konstruktor liczącej maszyny, która zachwyciła Adę. Wynalazca nawet zaprosił ją wraz z matką na prywatną prezentację, by obie panie mogły przyjrzeć się z bliska wysokiemu na metr i złożonemu z ponad 2 tys. miedzianych części urządzeniu. Annabella nazwała je „myślącą maszyną”. Była to maszyna różnicowa.
Babbage przeszedł do historii jako ojciec komputerów i matematyk, który zreformował tę dziedzinę wiedzy. Nie oddaje to jednak skali jego zainteresowań. Był bowiem również filozofem oraz jednym z założycieli Królewskiego Towarzystwa Astronomicznego. Rok przed poznaniem Ady wydał książkę o industrializacji produkcji, w której wiele miejsca poświęcił podziałowi pracy. Odmówił przyjęcia tytułu kawalera, a później barona.
Duże obliczenia bazowały wówczas na tablicach logarytmicznych, czy to w rolnictwie, czy w architekturze bądź astronomii. Logarytmy ręcznie obliczali rachmistrzowie, po czym układali wyniki w formie tablic. Pomyłki musiały się oczywiście zdarzać, a ich konsekwencje bywały opłakane – szczególnie gdy z błędnych tablic korzystali architekci, budowniczowie mostów czy konstruktorzy statków. Babbage miał jednak wizję, która w początkach XIX w. większości wydawała się zwykłą mrzonką – ponoć podczas sprawdzania poprawności tablic logarytmicznych w Towarzystwie Astronomicznym zakrzyknął: „Na Boga, jakże bym chciał, by te tablice powstawały za pomocą pary!”. Trudno orzec, czy to tylko legenda. Fakt jest jednak taki, że Babbage zabrał się do realizacji swojego pomysłu z wielkim zapałem, a wkrótce zaraził nim innych.
Oczywiście, mechaniczne kalkulatory istniały już wcześniej – zaczęto je konstruować w XVII w. Dziś znamy nawet antyczne, napędzane ręcznie konstrukcje, które dokonywały podstawowych obliczeń. Babbage wymyślił jednak maszynę, która miała obliczać wielomiany do szóstego stopnia z dokładnością do 20 cyfr.
W 1819 r. matematyk rozpoczął konstrukcję prototypu maszyny różnicowej i skończył go trzy lata później. Udało mu się zainteresować swoim wynalazkiem rząd brytyjski, który w 1823 r. przyznał mu 1700 funtów na zbudowanie silnika. Była to duża suma – blisko milion dzisiejszych złotych – ale maszyna Babbage’a okazała się zbyt skomplikowana i za droga w produkcji. Ówczesne metody wyrobu metalowych i miedzianych części dalekie były też od dzisiejszej efektywności. Opierały się na rękodziele, przez co zbyt często kolejne fragmenty mechanizmu do siebie nie pasowały. W 1832 r. Babbage i Joseph Clement ukończyli mimo to inną maszynę, która obliczała wielomiany drugiego stopnia z dokładnością do sześciu cyfr. To właśnie ten model oglądała Ada na przyjęciu. Rok później rząd zawiesił finansowanie projektu, a w 1842 r. całkowicie z tego zrezygnował.
Babbage był już jednak w tym czasie pochłonięty całkiem nowym wynalazkiem, a pomagała mu w tym córka lorda Byrona, w której znalazł bratnią duszę. Oboje zamierzali zbudować maszynę analityczną.
Matematyka nie jest dla kobiet
Ada zaprzyjaźniła się z Babbage’em oraz utrzymywała z nim stały listowny i osobisty kontakt, ale przez pierwsze siedem lat znajomości nie miała czasu na wynalazki. W 1835 r. poślubiła bowiem Williama Kinga, który wkrótce został mianowany na hrabiego Lovelace. Dopiero po urodzeniu i wychowaniu trojga dzieci mogła znów poświęcić się matematyce. Poprosiła Babbage’a, by dyskretnie poszukał dla niej nauczyciela. Osoba ta miała nie wiedzieć, kogo będzie szkolić, aż do pierwszej lekcji. Wybór padł na Augustusa De Morgana – wybitnego matematyka, logika, twórcę pojęcia „indukcja matematyczna” i odkrywcę praw, które dziś znamy jako prawa De Morgana.
Uczony zajął się uzupełnianiem luk w edukacji hrabiny i wyrobił w swojej podopiecznej nawyk codziennego studiowania. Ada miała przy tym własną inicjatywę. Chciała np. zrozumieć, czy pasjans karciany podlega określonym prawom matematycznym, ale nauczyciel odesłał ją do rachunku różniczkowego. W prywatnych notatkach De Morgan stwierdzał potem, że Ada z lekcji na lekcję coraz bardziej zwracała uwagę na szczegóły. To zaś wydaje się o tyle ciekawe, że naukowiec publicznie mawiał, iż kobiety nie mają wystarczająco „tęgich umysłów”, by zajmować się matematyką.
Młoda hrabina miała zresztą o sobie i własnych umiejętnościach matematycznych wysokie mniemanie, a De Morgan i Babbage tylko ją w tym utwierdzali. Warto przy okazji dodać, że relacja Lovelace z Babbage’em nie jest do końca jasna. W listach, które para niemal codziennie ze sobą wymieniała, można zauważyć mnóstwo egzaltacji i uczuć, lecz taki właśnie był styl pisania córki lorda Byrona. Jej rękopisy pełne są podkreśleń, wykrzykników i ozdobnych fraz. Chociaż brakuje na to dowodów, przyjęło się jednak, że tych dwoje łączyło coś więcej niż wspólna pasja.
Pod względem afer obyczajowych Ada zdecydowanie wdała się w ojca. Jako 18-latka miała romans z jednym z nauczycieli, znacznie od niej starszym. Para próbowała razem uciec, lecz została rozpoznana i niesforną dziewczynę odeskortowano do domu. Matka zaś robiła wszystko, by zamieść sprawę pod dywan i uniknąć skandalu. Później Ada wikłała się jeszcze w różne miłostki, a z pamiętników jej męża wiemy, że gdy wyznała mu jeden ze swoich pikantnych sekretów, hrabia… zrezygnował z pożycia. Gdy chorowała, ataki paniki wywoływały w niej wizyty niejakiego Johna Crosse’a. Nie znamy szczegółów ich relacji, ale wśród pamiątek po zmarłej pozostały dyspozycje dla służby, by za wszelką cenę go do niej nie wpuszczać. Crosse zniszczył też większość korespondencji z hrabiną Lovelace po jej śmierci.
Chociaż jej ojciec wysoko zawiesił poprzeczkę, skandali nie unikała. Pisała bardzo szczere listy do matki, która bezustannie krytykowała jej podejście do macierzyństwa i prowadzenia domu. „Wierzę, że posiadam osobliwą kombinację cech, umożliwiających uczynienie mnie wybitnym odkrywcą ukrytych rzeczywistości natury” – przekonywała Ada. Pewności siebie nie można jej zatem odmówić. Gdy w pewnym momencie znużyła się matematyką, która nie przynosiła jej natychmiastowych efektów, zastanawiała się, czy nie powinna spróbować sił w muzyce albo literaturze. Pod koniec 1842 r. wróciła jednak do dziedziny, w której była najlepsza.
Notatka do innych przestrzeni
W tamtym czasie Babbage czuł się coraz bardziej sfrustrowany i zniechęcony. Maszyna różnicowa wciąż nie była gotowa i wiecznie brakowało funduszy lub zainteresowania kogoś, kto mógłby przyśpieszyć jej budowę. Na początku lat 30. wynalazca podjął współpracę z inżynierem, który miał nadzorować prace, ale mężczyzna szybko zrezygnował z tego zajęcia, zatrzymując wszystkie plany, łącznie z tymi własnoręcznie narysowanymi przez Babbage’a.
Matematyk nie naciskał na realizację tego projektu, gdyż wkrótce pochłonął go nowy – wspomniana już maszyna analityczna, obsługująca operacje, które mogłyby być wykonywane w dowolnie zaprogramowanej kolejności. Chciał, by jego urządzenie było napędzane silnikiem parowym, a dane oraz programy wprowadzane za pośrednictwem kart perforowanych. Wyniki miały być rysowane za pomocą urządzenia kreślarskiego bądź zapisywane na wspomnianych kartach. Konstrukcja zakładała rozdzielenie pamięci i „młyna”, czyli jednostki obliczeniowej – tak jak w dzisiejszych komputerach.
Po fiasku z maszyną różnicową rząd brytyjski nie palił się jednak do finansowania kolejnych pomysłów Babbage’a. W 1841 r. premierem ponownie został Robert Peel, więc to jego matematyk bombardował prośbami o pieniądze. Próby spełzły jednak na niczym, chociaż w parlamencie doszło nawet do debaty na ten temat.
Co ciekawe, więcej zainteresowania maszyna analityczna wzbudziła za granicą. Babbage został zaproszony na wykłady w Turynie, podczas których przedstawił możliwości wynalazku. Nigdy wcześniej ani później nic na jego temat nie opublikował. Jednak w stolicy Piemontu skrupulatne notatki poczynił niejaki Luigi Menabrea – inżynier wojskowy, który 27 lat później został premierem Włoch. Żeby było jeszcze bardziej zawile, zapiski z prelekcji opublikował po francusku.
Ada Lovelace zapragnęła przybliżyć pracę Babbage’a rodakom na Wyspach i przetłumaczyła pracę Menabrei. Babbage co prawda zasugerował, by uczennica napisała własne dzieło, ale Lovelace zdecydowała się na przekład i dodała do niego rozległe komentarze. Pracowała nad nim przez dziewięć miesięcy na przełomie lat 1842 i 1843, niemal codziennie wymieniając z Babbage’em listy. Poczta w Londynie dostarczana była wówczas sześć razy dziennie, a w razie pilnej potrzeby posyłano służących. Mimo że korespondencja ta wciąż ma wiktoriański sznyt i zawiera zdawkową wymianę uprzejmości, okazuje się dynamiczna i bardzo konkretna, niczym dzisiejsze mejle. Ada zadaje pytania, matematyk na nie odpowiada, a ona komentuje jego odpowiedzi.
Lovelace z pewnością nie dawała sobie wejść na głowę. Babbage domagał się na przykład, by publikacja została poprzedzona anonimowym wstępem jego autorstwa, zawierającym informację o tym, że angielski rząd nie poznał się na wynalazku i nie chciał go sfinansować. Ada stanowczo, acz grzecznie, nie zgodziła się na to. Ostatecznie jej notatki są trzykrotnie dłuższe od zapisków Włocha i z dzisiejszego punktu widzenia zawierają prawdziwie rewolucyjne treści.
W notatce oznaczonej literą G Lovelace opisała krok po kroku formułę ilustrującą, jak może działać maszyna analityczna. Formuła ta pozwala na obliczanie liczb Bernoullego, czyli ciągu liczb wymiernych, wprowadzonych w celu ułatwienia obliczania sum ustalonych potęg kolejnych liczb naturalnych. Dziś konsensus jest taki, że rzeczona notatka to najstarszy znany program komputerowy, co czyni z Ady Byron, hrabiny Lovelace, pierwszą w historii programistkę.
Siła woli i klęska ciała
Dzieło matematyczki wciąż budzi kontrowersje. Przede wszystkim nie wiemy, na ile ona sama jest autorką formuły, a na ile zrobił to Babbage. Z jego autobiografii wynika bowiem, że chciał „zaoszczędzić hrabinie Lovelace kłopotu”, ale z tego źródła dowiadujemy się również, że to ona znalazła i poprawiła jego „koszmarny błąd”. Poza tym w dokumentach pozostawionych przez Babbage’a można też znaleźć inne formuły matematyczne, które dziś nazwalibyśmy programami – najwcześniejsza z nich pochodzi z 1830 r. A jednak wynalazca maszyny różnicowej nigdy ich nie opublikował, natomiast Ada – owszem.
Poza tym notatka G to nie wszystko, co w komentarzach Lovelace rewolucyjne. „Ada zobaczyła coś, czego Babbage zdawał się nie dostrzegać. W świecie Babbage’a maszyny były związane z liczbami. Lovelace zaś zrozumiała, że liczby mogą reprezentować systemy inne niż tylko ilości, np. litery czy nuty. To właśnie przejście od maszyny, która liczy, do manipulowania symbolami zgodnie z regułami jest fundamentalnym przejściem od kalkulacji do obliczeń ogólnego przeznaczenia, czyli do komputerów. To przejście zostało wyraźnie dokonane przez Adę w jej artykule z 1843 r.” – pisze Doron Swade, historyk komputerów i kurator Muzeum Nauki w Londynie. Zdaniem badacza komentarze hrabiny Lovelace sugerują, że jako pierwsza pojęła ona w pełni, czym tak naprawdę może stać się wynalazek Babbage’a.
Podobnie twierdzi Stephen Wolfram, brytyjski naukowiec specjalizujący się w fizyce cząstek elementarnych i algebrze komputerowej oraz twórca programu komputerowego Mathematica. Uczony napisał obszerny artykuł o Adzie Lovelace i Babbage’u dla portalu Wired.com. Czytamy w nim: „Babbage chciał po prostu maszyny, która byłaby jak najbardziej efektywna w tworzeniu tabel matematycznych. Starając się ją zaprojektować, skończył z komputerem uniwersalnym. Kiedy Ada pisała o maszynie Babbage’a, chciała w jak najprostszy i najbardziej zrozumiały sposób wyjaśnić jej działanie. Spojrzała na maszynę bardziej abstrakcyjnie, w wyniku czego odkryła i wyartykułowała coś rozpoznawalnego współcześnie jako pojęcie uniwersalności obliczeń (ang. universal computation)”.
Ada była dumna z publikacji – oboje z mężem rozdawali kopie przyjaciołom i znajomym. Córka lorda Byrona napisała też długi, 16-stronicowy list do Babbage’a, w którym w dość zawoalowany, ale jednak wyraźny sposób zaproponowała, że od teraz to ona zajmie się sprawami maszyny analitycznej i zacznie zabiegać o to, by ją zbudowano.
Wolfram ocenia, że urządzenie byłoby wielkości lokomotywy, składałoby się z około 50 tys. ruchomych części i miało moc obliczeniową pozwalającą produkować tablice matematyczne złożone z 30-, a nawet 50-cyfrowych liczb. Wypluwałoby z siebie rezultaty co 4 sekundy.
Babbage nie był zachwycony tym pomysłem (co Ada zresztą przewidziała, gdyż we wspomnianym liście stwierdziła, że pewnie się już nigdy do niej nie odezwie), ale z kolejnych odcinków korespondencji wiemy, że wkrótce przekazał jej plany.
Lovelace miała również inne ambicje naukowe. W 1844 r. oznajmiła na przykład, że pragnie stworzyć matematyczny model tego, w jaki sposób mózg wywołuje myśli, a nerwy – uczucia („arytmetykę układu nerwowego”). Interesowała się ponadto relacją między muzyką a matematyką. Wkrótce jednak zaczęła podupadać na zdrowiu – zachorowała na raka macicy. Im gorzej się czuła, tym większy wpływ miała na nią matka, aż w końcu to Annabella decydowała, kto mógł odwiedzać jej córkę, a kto nie. Hrabina wciąż jeszcze pisywała listy do Babbage’a, lecz coraz więcej miejsca zajmowały w nich sprawy prozaiczne. Pod wpływem matki Lovelace zaczęła się też bardziej angażować w sprawy religijne. W 1852 r. zmarła.
Wolfram zastanawia się, co by się stało, gdyby nie choroba Ady. Czy genialna Brytyjka doprowadziłaby do stworzenia maszyny analitycznej? A jeśli tak, jakie miałoby to konsekwencje? Czy Babbage i Lovelace doszliby do wniosku, że maszyna powinna być elektromechaniczna, a nie tylko mechaniczna? Zdaniem Wolframa tak właśnie by było, ponieważ oboje mieli w kręgu znajomych wynalazcę telegrafu Charlesa Wheatstone’a. Autor artykułu rozważa także, czy wpadliby na pomysł przejścia na kod binarny. Bo że zorientowali się, iż dysponują czymś znacznie więcej niż tylko machiną do tworzenia tablic matematycznych, nie budzi żadnych wątpliwości. Wszak jest to zawarte w notatkach Ady Lovelace, która odkryła programowanie.
Czytaj również:
