Ada Lovelace – pierwsza programistka?

Ekscentryzm na styku humanizmu i matematyki

W dzisiejszych czasach  nie wyobrażamy sobie życia bez komputera. Jednak nie zawsze były to superszybkie maszyny, które wykonują tysiące operacji na sekundę. Pierwsze urządzenia potrafiły wykonać tylko jedno zadanie. Przełomem było zrozumienie, że pod cyframi można zakodować inne znaki np. litery lub nuty. Był to zalążek współczesnego programowania. Odkrycie przypisuje się między innymi Adzie Lovelace.

Kim była ta tajemnicza dama? W listach do matki i przyjaciół pisała o sobie jak o geniuszu. Wiele osób uważa, że to skutki zażywania opiatów. Nie pasowała do czasów, w których przyszło jej żyć. Towarzyszyły jej skandale i pochłonął ją hazard. Miała otwarty umysł, była ciekawa i konsekwentna w swoich działaniach. Wyobraźnia pomagała jej łączyć świat humanizmu i matematyki. Na kartach historii zapisała się, jako pierwsza programistka.

Ada, jedyne ślubne dziecko lorda George’a Byrona

W życiu przyszłej hrabiny Lovelace nie można pominąć wątku ojca. Lord Byron był znakomitym brytyjskim poetą i dramaturgiem, a także skandalistą. Londyńska arystokracja nie miała wdzięczniejszego tematu do plotek niż on. Najgłośniej komentowano jego romanse z obu płciami. Co ciekawe, w epoce gregoriańskiej za homoseksualizm groziła w Anglii kara śmierci przez publiczne powieszenie.

Ożenił się z Annabell Milbank, choć na początku wybranka odrzuciła oświadczyny absztyfikanta. Wreszcie się udało, ale radość nie trwała długo, bo małżeństwo było nieszczęśliwe. 10 grudnia 1815 roku przyszła na świat Ada, ale i to nie pomogło uniknąć rozpadu związku.

Żona poety, Lady Bayron dowiedziała się o perwersyjnych zachowaniach męża. Kiedy się co do nich upewniła, spakowała siebie i niemowlę, a następnie uciekła do wiejskiej posiadłości rodziców. Ada nigdy więcej nie spotkała swojego ojca, lorda Byrona.

Wejście w dorosłość i „poetycka nauka”

W maju 1833 roku siedemnastoletnia Ada, wraz z innymi kobietami, została przedstawiona na brytyjskim dworze królewskim. Rodzina obawiała się jej wybuchowego charakteru, ale nastolatka wchodząca w dorosłość zachowywała się „akceptowalnie” – jak później powiedziała jej matka.

Annabell chciała utemperować „romantycznego ducha”, którego Ada ewidentnie odziedziczyła po ojcu. W tym celu matka zorganizowała jej lekcje matematyki, które miały zająć umysł córki. Konfrontacja obu wpływów roznieciła uwielbienie Ady do „poetyckiej nauki”, która stała się przedmiotem jej studiów. Ada pokochała matematykę i zainteresowała się technologią. Jej romantyczna wrażliwość i przywiązanie do liczb, a do tego towarzysząca rewolucja przemysłowa sprawiły, że Lovelace świetnie odnajdywała się na styku epok.

Spotkanie z Charlesem Babbagem, ojcem komputera

Bardziej niż wizyta na dworze królewskim, spodobała się Adzie kolacja u Charlesa Babbagea. Dżentelmen pochodził z zamożnej rodziny i był konstruktorem liczącej maszyny. Prywatna prezentacja wywołała duże emocje u Ady, a Annabell nazwała urządzenie „myślącą maszyną”. Była to maszyna różnicowa.

„Główną atrakcją każdego wieczoru – i jednym z wielu powodów, dla których Babbage organizował te przyjęcia – była demonstracja pewnego modelowanego modułu jego maszyny różnicowej – gigantycznego mechanicznego kalkulatora, który konstruował w ognioodpornym budynku sąsiadującym z jego domem” – Walter Isaacson, Innowatorzy.”

Charles Babbage uchodzi za ojca komputerów i matematyka, który zreformował tę dziedzinę wiedzy. Jego zainteresowania były dużo szersze, bo uwielbiał także filozofię. Był współzałożycielem Królewskiego Towarzystwa Astronomicznego. Napisał i wydał książkę o industrializacji produkcji, gdzie skupił się na podziale pracy. Odmówił tytułu kawalera, a później barona.

Wiele dziedzin życia, jak np. rolnictwo, astronomia czy architektura, bazowało na tablicach logarytmicznych. Obliczenia wykonywali rachmistrzowie, a wyniki układali w formie tablic. Oczywiście nie mogło się obejść bez pomyłek, co skutkowało znacznymi problemami. Najpoważniejsze to te w trakcie budowy mostów lub okrętów, gdzie niewielki błąd kosztuje bardzo dużo.

Babbage miał pomysł, który w XIX wieku mógł się wydawać czystą abstrakcją. Podczas sprawdzania poprawności tablic logarytmicznych miał wykrzyczeć: „Na Boga, jakże bym chciał, by te tablice powstawały za pomocą pary!”.

„Ada, jako miłośniczka i poezji, i matematyki, dysponowała umysłem uformowanym odpowiednio, by dostrzec piękno w maszynie obliczeniowej. – Walter Isaacson, Innowatorzy.”

W 1832 r. Babbage i Joseph Clement ukończyli maszynę obliczającą wielomiany drugiego stopnia z dokładnością do sześciu cyfr. Ada i jej matka miały okazję oglądać właśnie tę konkretną maszynę i były nią zachwycone. Niestety rok później rząd cofnął dofinansowanie projektu, ale w tym czasie Babbage i córka lorda Byrona planowali już, jak zbudować maszynę analityczną.

Maszyna różnicowa służyła do tworzenia tablic matematycznych dla funkcji wielomianowych, wykorzystując metodę różnic skończonych. Tak przynajmniej tłumaczy to Wikipedia. Oryginalne urządzenie, według projektu, miało składać się z 25.000 elementów i ważyć 15 ton. Warto podkreślić, że sprzęt miał tylko jedną funkcję. Współczesne komputery są bardziej wszechstronne.

Ada Lovelace i przyjaźń z Mary Somerville

W oczach córki Byrona nauki stosowane zyskały jeszcze bardziej, gdy poznała, a później zaprzyjaźniła się z Mary Somerville. Była to jedna z nielicznych i poważanych w Wielkiej Brytanii matematyczek i uczonych. W swojej książce On the Connexion of the Physical Sciencs (O związku nauk fizycznych) opisała postępy w astronomii, elektryczności, chemii czy botanice, które łączyły się w spójną całość.

Pierwsze zdanie tej lektury dobrze opisywało ówczesne nastroje i wizję odkryć, których właśnie dokonywano: „Postęp nowoczesnej nauki, szczególnie na przestrzeni ostatnich pięciu lat, wyróżnia się niebywałą tendencją do upraszczania praw natury i scalania odosobnionych dotychczas działów szerszych dyscyplin”.

Somerville była dobrą znajomą Babbagea i spędziła z Adą wiele wieczorów na jego przyjęciach. Uczona została przyjaciółką, nauczycielką i mentorką Lovleace.

Ślub z Williamem Kingiem

Przyszły mąż Ady był inteligentny i poważany w towarzystwie, a do tego pasjonował się nauką. Korzystał z niej praktycznie, a jego głównym zainteresowaniem były techniki płodozmianu i hodowli bydła. Małżeństwo Ady i Williama to triumf rozsądku. Lovelace zyskała czas, aby się kształcić i realizować swoje pomysły, a przy tym uwolniła się nieco od jurysdykcji matki. William uważał swoją żonę za fascynującą i ekscentryczną. Co więcej, pochodziła ze znanej i bogatej rodziny. Stąd też tytuł hrabiego i hrabiny Lovelace, które zostały im nadane przy okazji koronacji królowej Wiktorii.

Ada doczekała się trójki dzieci: Byrona – imię po znanym ojcu, Annabell – imię po matce i Ralpha. Niestety po ciążach pojawiły się problemy zdrowotne. Trapiły ją dolegliwości układu pokarmowego i oddechowego, połączone z okresowymi urojeniami i wahaniami nastroju. Były to efekty uboczne leczenia m.in. morfiną, a także innymi opiatami.

Czy wiesz, że…


W Boże Narodzenie 1835 roku Ada dostała od swojej matki portret lorda Byrona namalowany przez Thomasa Phillipsa. Wisiał w rodzinnym domu Annabell nad kominkiem, zakryty zielonym płótnem od dnia jej rozstania z mężem”.

Powrót do nauki

Ada po odchowaniu trójki dzieci wróciła do nauki matematyki. Wydawało się jej, że tylko w ten sposób znajdzie ukojenie dla zszarganych nerwów. Próbowała namówić Babbagea, aby został jej nauczycielem. W liście do niego zachwalała swoje umiejętności: „Mam niepospolity sposób uczenia się i myślę, że w związku z tym musi mnie uczyć niepospolity człowiek”. 

Ada zaczęła tytułować się geniuszem, co mogło być skutkiem działania opiatów, jednak trudno to dziś stwierdzić. W jednej z korespondencji do Babbagea napisała: „Proszę nie uznać mnie za przemądrzałą. […] Uważam wszakże, iż w tych dziedzinach mogę zajść tak daleko, jak tylko zechcę, i zastanawia mnie, czy kiedy ktoś wykazuje tak zdecydowany pociąg – a może powinnam wręcz powiedzieć: pasję – jak ja do nich, to czy nie jest to zawsze w pewnym stopniu zasługą wrodzonego geniuszu”.

Babbage odmówił, a Ada znalazła innego nauczyciela – Augustusa De Morgana. Pionier logiki symbolicznej i autor postulatu mówiącego, że równania algebraiczne mogą odnosić się do rzeczy, które nie są liczbami. Lovelace wykorzystała tę koncepcję, co w późniejszym czasie na trwałe zapisało się w historii komputerów.

„Ada, wbrew opinii wielbicieli usiłujących wynieść ją na ołtarze, nie była genialną matematyczką, miała jednak zapał do nauki. Zdołała pojąć większość podstawowych zagadnień rachunku różniczkowego i całkowego, a za sprawą swojej artystycznej wrażliwości lubiła sobie wizualizować krzywe i trajektorie opisywane przez równania.

De Morgan zachęcał ją, by skupiła się na zasadach rozwiązywania równań, Ada jednak wolała omawiać koncepcje, które kryły się za nimi. Podobnie podchodziła do geometrii i często prosiła o wizualne przedstawienie zadań, na przykład, kiedy chodziło o kształty powstające w wyniku podziału sfery przecinającymi się okręgami” – Walter Isaacson, Innowatorzy.”

Powrót do nauki pobudził w Adzie kreatywne myślenie, które zaowocowało – jak powiedziała matce: „niebywałym rozwojem wyobraźni, tak potężnym, że nie mam ani krztyny wątpliwości, że jeśli będę kontynuowała naukę, w odpowiednim czasie zostanę poetą”.

Interesowała ją wyobraźnia w kontekście technologii. W eseju opublikowanym w 1841 roku, pytała „Czymże jest wyobraźnia? To zdolność spajania. Łączenia rzeczy, faktów, pomysłów i koncepcji w nieskończoną liczbę nowych, oryginalnych, ciągle zmieniających się kombinacji. […] Jest tym, co pozwala wejrzeć do otaczających nas niewidzialnych światów, światów Nauki”.

Czy wiesz, że…

„Karta perforowana była niegdyś nośnikiem danych, używanym do programowania komputerów od ich początków, aż do lat 80. XX wieku. Obecnie dyski przenośne mogą pomieścić znacznie obszerniejsze ilości danych.”

Uwagi cenniejsze niż złoto

Babbage opracował kilka urządzeń, ale najcenniejsza z punktu widzenia ludzkości, wydaje się maszyna analityczna. Konstruktor chciał, aby dowiedział się o niej świat. Przyjął zaproszenie Kongresu Naukowców Włoskich, gdzie wystąpił z prezentacją. Jednym ze słuchaczy był Luigi Menabrea, który później został premierem Włoch. Pilny słuchacz przygotował szczegółowy opis maszyny w języku francuskim.

Ada dostała propozycję, aby przetłumaczyć dokument Menabrei na angielski i opublikować je w czasopiśmie naukowym „Scientific Memoirs”. Mogłaby w ten sposób pomóc Babbageowi i pokazać swój talent. Kiedy dokument był gotowy, Ada odwiedziła naukowca. Nieco zdziwiony Babbage powiedział, że skoro ma tak obszerną wiedzę na ten temat, powinna napisać własny artykuł. Warto podkreślić, że w czasach życia Lovelace, kobiety zwykle nie publikowały artykułów naukowych.

Babagge podrzucił Adzie pomysł, aby ta wzbogaciła dokument o swoje spostrzeżenia. Lovelace z dużym entuzjazmem przystąpiła do pracy. Jej Uwagi od tłumacza liczyły 19.136 słów i były dwukrotnie dłuższe od pierwotnego tekstu. Dokument zrobił lepsze wrażenie od bazowego artykułu, a dzięki temu Ada została jedną z najlepiej rozpoznawalnych osób w dziejach komputerów.

Dzięki uwagom Lovelace mamy dzisiaj możliwość tworzenia potężnych komputerów nie tylko do nauki, ale i rozrywki. Przykładem mogą być komputery dedykowane dla graczy.

Cztery kluczowe Uwagi od lady Lovelace

Praktycznie do dzisiaj toczy się debata dotycząca tego, kto był autorem większości pomysłów opisanych w Uwagach Ady. Pamiętniki Babbage dają jasny trop: „Omówiliśmy różne ilustracje warte wprowadzenia do tekstu: wysunąłem kilka propozycji, ale za wybór odpowiadała wyłącznie ona. Spod jej ręki wyszła też większość wywodów algebraicznych, poza – rzecz jasna – tym związanym z liczbami Bernoulliego; zaproponowałem, że przygotuję go sam, by oszczędzić lady Lovelace kłopotu. [Pierwszą jego wersję] odesłała mi z prośbą o wprowadzenie poprawek, zwróciwszy uwagę na poważny błąd, które popełniłem w toku obliczeń”.

I – koncepcja maszyny ogólnego przeznaczenia

Oznacza to, że urządzenie wykonuje więcej niż jedno zadanie, daje się programować, a ponadto istnieje możliwość przeprogramowania go do zadań o nieograniczonej różnorodności. Oczyma wyobraźni Ada widziała współczesny komputer. W tym fragmencie znalazły się także różnice pomiędzy wcześniejszą maszyną różnicową Babbagea a nową maszyną analityczną, która jest przystosowana do opracowania i przeliczenia dowolnej funkcji.

Ada prawdopodobnie lepiej niż Babbage zrozumiała, że był to przełom. Obecnie nie tworzymy komputerów, które dedykowane są tylko do liczenia, pisania czy oglądania wideo. To wielofunkcyjne urządzenia, które mogą wykonać dowolną pracę.

Ada Lovelace:

„Z chwilą pojawienia się pomysłu wykorzystania kart przekroczone zostały granice arytmetyki. Maszyna analityczna ma niewiele wspólnego ze zwykłymi maszynami liczącymi. Należy do zupełnie odrębnej kategorii. Skutkiem umożliwienia mechanizmowi spajania uogólnionych symboli w ciągu nieograniczonej różnorodności i długości dokonała się unifikacja świata operacji materialnych i abstrakcyjnych procesów myślowych”.

Autor książki „Innowatorzy”, Walter Isaacson słusznie zauważa, że wspomniane zdania „opisują esencję dzisiejszych komputerów”. Ada dodała także swoje poetyckie wstawki, które miał zdynamizować przekaz: „Maszyna analityczna tka algebraiczne wzory w ten sam sposób co krosno Jacquarda kwiaty i liście” – pisała, a Babbage był zachwycony Uwagą A. Sam niczego nie zmienił i o to samo prosił Adę.

II – kontynuacja wątku maszyny ogólnego przeznaczenia

Ada była przekonana, że obliczenia nie muszą dotyczyć wyłącznie liczb i zagadnień matematycznych. Wykorzystując koncepcję De Morgana, który skonstruował formalny system logiki, zaznaczyła, że maszyna analityczna może wykonywać różne operacje np. manipulacji, modyfikacji, przechowywania i przetwarzania na wszystkim, co można wyrazić symbolami tj. muzyce, słowach czy zdaniach logicznych.

Hrabina Lovelace zrozumiała, że cyfry na zębatkach nie muszą oznaczać wielkości matematycznych. Dostrzeżenie tego stanowi trzon rewolucji cyfrowej. Historyk komputeryzacji, Doron Swade, specjalizujący się w maszynach Babbagea uważa, że: „konceptualizacja komputera jest jednym z historycznie najważniejszych osiągnięć Ady. Jeśli przeczesać historię w poszukiwaniu tej zmiany w sposobie myślenia, okaże się, że jest ona jednoznacznie wyłuszczona w artykule Ady z 1843 roku”.

III – algorytmy

Trzecim ważnym zagadnieniem, które szczegółowo rozpisała Ada, są algorytmy lub programy komputerowe. W Uwadze G zamieściła przykład, którym był program do obliczania liczb Bernoulliego. To nieskończony, bardzo złożony ciąg, który jest istotny dla teorii liczb.

Ada opracowała wymaganą sekwencję operacji, a ponadto stworzyła tabelę, która wskazywała, jak zaprogramować maszynę do wykonania każdego kroku. Lovelace rozwinęła koncepcję podprogramów (służących np. do obliczenia cosinusa czy procentu składanego) i pętli rekurencyjnych (ciągów instrukcji, które samoczynnie się powtarzają).

W pewnym momencie Ada dysponowała algorytmem, który samodzielnie wzbogaciła o tablicę i diagram. Instrukcja umożliwiała wprowadzenie go do komputera przez użytkownika. Dokument zawierał informacje o rejestrach docelowych i operacjach. Współcześni użytkownicy C++ z łatwością rozpoznaliby zapisy Lovelace.

Sympatycy Ady właśnie za szczegółowy diagram, który znajdował się wraz z opisem, przypisują jej miano „pierwszego na świecie programisty komputerowego”. Niektórzy uważają, że może to lekka przesada, gdyż Babbage jeszcze przed pojawieniem się artykułu wymyślił ponad dwadzieścia procesów. Niestety to tylko teoretyczne rozważania, których nigdy nie spisał i nie udowodnił. 

Algorytm do obliczania liczb Bernoulliego wraz ze szczegółowymi wytycznymi dotyczącymi jego wprowadzenia, można uznać za pierwszy program komputerowy. Dokumenty, gdzie został spisany, opatrzone były podpisem Ady Lovelace.

IV – Czy maszyna potrafi myśleć? Czy sztuczna inteligencja jest możliwa?

W swoich Uwagach Ada odniosła się do historii Mary Shelley o Frankensteinie. Lovelace postawiła pytania o samodzielne myślenie maszyn i sztuczną inteligencję. Jej zdaniem nie jest to możliwe. W Uwagach napisała: „Może robić to, co umiemy jej nakazać. Potrafi działać na podstawie relacji i prawd płynących z analizy, jednak nie jest zdolna ich przewidzieć”.

100 lat później Alan Turing, jeden z pionierów komputeryzacji, nazwał ten pogląd „zarzutem lady Lovelace”.

Publikacja Uwag i smutny finał

We wrześniu 1843 r. w „Scientific Memorirs” ukazał się przekład z komentarzem Ady. Lovelace cieszyła się uznaniem znajomych i przyjaciół. Lady liczyła, że zostanie potraktowana jak jej mentorka, Mary Smerville i będzie poważana w kręgach naukowych. Niestety radość nie trwała długo.

Władze przestały dotować maszyny Babbagea, a nieszczęśnik zmarł prawie bez grosza. Ada Lovelace nigdy więcej nie napisała kolejnej pracy naukowej. Wiodło jej się coraz gorzej, a uzależnienie od hazardu i opiatów sprowadziło na nią wiele problemów. Miała romans z partnerem gier hazardowych. Nicpoń szantażował ją i ostatecznie zmusił do sprzedania rodzinnych klejnotów.

Ostatni rok życia przyniósł Adzie poważne problemy zdrowotne. Borykała się z rakiem macicy, któremu towarzyszyło nieustanne krwawienie. Zmarła w 1852 roku. Jej ostatnim życzeniem (lub jednym z ostatnich) było pochowanie na wsi obok ojca, lorda Byrona, którego nigdy nie znała. Oboje zmarli w wieku 36 lat.

Ada Lovelace – pierwsza programistka

Dzięki kreatywności i wytrwałości w dążeniu do realizacji celów, innowatorzy świata komputerów zmieniali i nadal wpływają na naszą rzeczywistość. Ada Lovelace odkryła, że cyfry mogą wyrażać inne znaki, co uznaje się za przełom w sposobie myślenia o komputerach. Nauczyliśmy się je programować, a przez to stają się bardziej wydajne i są ważnym elementem naszej codzienności.

Zawód programisty cieszy się dużym uznaniem i szacunkiem. Nie brakuje talentów, które wpływają na nas i otaczającą nas rzeczywistość. Immersja pozwala zanurzyć się w cyfrowy świat. Dzięki temu odkrywamy i doświadczamy w zupełnie innym wymiarze. Jednak najczęściej to zasługa grupy zapalonych programistów, a nie jednej osoby. Choć potrzebujemy takich osób jak Ada Lovelace, Alan Truing czy Steve Jobs, to nie obejdzie się bez całych zespołów, które wspierają i rozwijają genialne idee.

„Ci, którzy są wystarczająco szaleni, by myśleć, że są w stanie zmienić świat, są tymi, którzy go zmieniają”.

Steve Jobs