скачать книгу бесплатно
Способность Ады оценить красоту математики – дар, которым многие люди, в том числе и считающие себя интеллектуалами, не обладают. Она поняла, что математика была великолепным – временами даже поэтическим – языком, описывающим гармонию Вселенной. Несмотря на усилия матери, она оставалась дочерью своего отца, и восприятие у нее было поэтическое. Это позволяло ей видеть в уравнении мазок, который наложен на картину физического великолепия природы, точно так же как она могла представить в своем воображении “винноцветное море” или женщину, которая “идет во всей красе, как ночь”. Но в математике она видела еще более глубокую – духовную привлекательность. Математика “представляет собой единственный язык, с помощью которого мы можем адекватно описать важнейшие черты мира природы, – писала она, – и это позволяет нам создать представление об изменении взаимоотношений”, которые происходят в мире. Это “инструмент, с помощью которого слабый человеческий разум лучше всего может понять работу Творца”.
Эта способность применять воображение в научных изысканиях характерна как для эпохи промышленной революции, так и для эры компьютерной революции, для которой Аде суждено было стать иконой. Как она сказала Бэббиджу, она была в состоянии понять связь между поэзией и анализом и в этом превзошла талантом своего отца. Она писала: “Я не верю, что мой отец был (или когда-либо мог бы быть) таким поэтом, каким я буду аналитиком, ибо во мне оба таланта живут одновременно”
.
Она сказала своей матери, что ее возобновившиеся занятия математикой развили в ней творческое начало и привели к “невероятному развитию воображения, так что у меня нет никаких сомнений в том, что если я буду продолжать занятия, то в свое время стану поэтом”
. Идея использования воображения, а в особенности применительно к технологии, интриговала ее. “Что такое воображение? – спрашивает она в своем эссе 1841 года. – Это объединяющий дар.
Оно помогает представить вещи, факты, идеи, концепции в новых, оригинальных, бесконечных, всегда меняющихся комбинациях… Это оно проникает в невидимые миры вокруг нас, в миры науки”
.
К тому времени Ада поверила, что она обладает особенными, даже сверхъестественными способностями, которые, как она выразилась, позволяют “интуитивно воспринимать скрытые вещи”. Ее преувеличенное представление о своих талантах приводило к тому, что она ставила себе цели, необычные для женщины-аристократки и матери в ту раннюю викторианскую эпоху. “Я считаю себя обладательницей уникальной комбинации качеств, соединенных во мне в нужной пропорции и дающих мне преимущество в поисках скрытых свойств природы, – поясняла она в письме к своей матери в 1841 году. – Я могу свести лучи от разных частей Вселенной в один огромный фокус”
.
Как раз в это время и в таком настроении она решила снова начать сотрудничать с Чарльзом Бэббиджем, на приемах у которого она впервые побывала восемь лет назад.
Чарльз Бэббидж и его машины
С раннего возраста Чарльз Бэббидж интересовался машинами, которые могли бы решать задачи, поставленные человеком. Когда он был ребенком, мать водила его на разные выставки и в музеи, во множестве открывавшиеся в Лондоне в начале 1800-х годов. Когда они пришли в один из музеев[4 - Механический музей изобретателя Джона Мерлина. Мерлин – в британских легендах волшебник и мудрец.] на Ганноверской площади, владелец музея с говорящей фамилией Мерлин пригласил его на чердак в мастерскую, где хранилось множество механических кукол, называемых “автоматами”. Одна из кукол – серебряная танцовщица около фута высотой – плавно двигала руками, в которых держала птицу, и та могла вилять хвостом, махать крыльями и открывать клюв. Способность Серебряной леди демонстрировать чувства и характер покорили воображение мальчика. Он вспоминал: “Ее взгляд был совершенно осмысленным”. Годы спустя он обнаружил Серебряную леди на каком-то аукционе по банкротству и купил ее. Она развлекала гостей на его вечерних салонах, где он демонстрировал чудеса техники.
В Кембридже Бэббидж подружился с несколькими сокурсниками, в том числе с Джоном Гершелем и Джорджем Пикоком, и их объединяло разочарование в том, как их учат математике. Они организовали клуб, назвали его Аналитическим обществом, которое поставило целью убедить университет отказаться от системы обозначений, введенных выпускником Кембриджа Ньютоном, в которой производные обозначались точками над функциями, и заменить их обозначениями, придуманными Лейбницем (в которых используются символы dx и dy, представляющие собой бесконечно малые приращения), получившими название d-обозначений. Бэббидж назвал свой манифест “Принципы чистого D-изма как лекарство от университетского старческого слабоумия”
. Он был человеком язвительным и обладал хорошим чувством юмора.
Однажды Бэббидж сидел в комнате Аналитического общества и работал c таблицами логарифмов, в которых было полно несоответствий. Гершель спросил его, о чем он думает, и Бэббидж ответил: “Я хотел бы попросить Бога, чтобы эти расчеты можно было выполнить с помощью пара”. На эту идею (составления таблиц логарифмов с помощью механического метода) Гершель ответил: “Что же, это вполне возможно”
. В 1821 году Бэббидж задумался над созданием такой машины.
На протяжении ряда лет многие изобретатели возились над созданием вычисляющих машин. Еще в 1640-е годы французский математик и философ Блез Паскаль, чтобы облегчить тяжелую работу своего отца – налогового инспектора, сконструировал механический калькулятор. Он состоял из связанных друг с другом металлических колесиков со спицами и цифрами от о до 9, расположенными по окружности. Чтобы сложить или вычесть числа, оператор сначала набирал первое число, поворачивая колесики чем-то вроде стилуса примерно так, как это делалось в дисковом телефоне, затем набиралось следующее число. При повороте большем, чем на цифру 9, 1 переносилась в следующее колесико при сложении, а при вычитании, соответственно, 1 забиралась из соседнего колесика. Этот калькулятор стал первым запатентованным и коммерчески реализованным счетным устройством.
Тридцать лет спустя немецкий математик и философ Готфрид Лейбниц попытался усовершенствовать хитроумное изобретение Паскаля, введя в него ступенчатый вычислитель, с помощью которого можно было умножать и делить. “Калькулятор Лейбница” представлял собой вращающийся с помощью ручки цилиндр с зубчиками, которые сцеплялись с зубчиками счетных колесиков. Но Лейбниц столкнулся с проблемой, которая будет постоянно возникать у изобретателей в цифровую эпоху. В отличие от Паскаля, искусного инженера, которому удавалось сочетать гениальность теоретика с талантами изобретателя-механика, Лейбниц не имел навыков инженерного дела, и в его окружении людей с подобными навыками не было. Таким образом, как и многие великие теоретики, у которых не было среди коллег хороших инженеров, он так и не смог создать надежно работающее устройство. Тем не менее его основная концепция устройства, названного “шагающим цилиндром” или “калькулятором Лейбница”, повлияла на конструкцию калькуляторов, создаваемых и во времена Бэббиджа.
Бэббидж знал про устройства Паскаля и Лейбница, но попытался сделать нечто более сложное. Он хотел построить механическую машину для расчетов логарифмов, синусов, косинусов и тангенсов[5 - В частности, он хотел использовать метод разделенных разностей для максимально точной аппроксимации логарифмических и тригонометрических функций. – Прим. автора.]. Для этого он позаимствовал идею французского математика Гаспара де Прони, которую тот выдвинул в 1790-е годы. Для того чтобы составить логарифмические и тригонометрические таблицы, де Прони разбил операции на очень простые шаги, на каждом из которых выполняется только сложение и вычитание. Потом он написал простые инструкции десяткам людей, которые мало что понимали в математике, но могли выполнять эти простые задания, а затем передавали свои результаты следующей группе расчетчиков. Другими словами, он создал сборочный расчетный конвейер – великую инновацию времен промышленной революции, которая была так незабываемо описана и проанализирована Адамом Смитом в его труде о разделении труда на фабрике по производству булавок. После поездки в Париж, где он услышал про метод де Прони, Бэббидж написал: “Я понял вдруг, как применить тот же метод к огромной работе, которой я был завален, и рассчитывать логарифмы по той же схеме, что и производство булавок”
.
Бэббидж понял, что даже сложные математические задачи могут быть разбиты на шаги, которые бы свелись к расчету “конечных разностей” с помощью простых операций сложения и вычитания. Например, для того чтобы определить значения квадратов последовательных чисел в 1
, 2
, 3
, 4
и так далее, нужно выписать начальные числа в этой последовательности: 1, 4, 9, 16… и сформировать из них столбец А. В соседнем столбце B можно выписать разницу между последовательными числами из столбца А, то есть в данном случае это последовательность чисел 3, 5, 7, 9… В столбец C вносятся разности между последовательными числами столбца B, которые равны 2, 2, 2, 2, После того как процесс был разбит на такие шаги, его можно было развернуть в обратную сторону (то есть по известным постоянным третьим разностям восстанавливать квадраты чисел) и отдать решать задачу не обученным математике расчетчикам. Один из них должен отвечать за добавления двойки к последнему числу из столбца B, а затем передавать этот результат другому, который будет добавлять этот результат к последнему числу из столбца А, получая таким образом следующее значение в последовательности квадратов чисел.
Бэббидж разработал способ автоматизации этого процесса и назвал изобретенное им устройство разностной машиной. Она могла просчитать любую функцию, выраженную в виде многочлена, и давала численный метод аппроксимации решения дифференциальных уравнений.
Как она работала? Разностная машина использовала вертикальные валики с дисками, которые могли поворачиваться на угол, соответствующий любой цифре. Они были связаны с зубчиками шестеренки, которые можно было повернуть рукояткой для того, чтобы сложить это число с числом, набранным на диске соседнего валика (или вычесть его). Машина могла даже “сохранять” промежуточные результаты на еще одном валике. Главная сложность состояла в том, как “перенести” единицу на следующий разряд или “позаимствовать” у него в случае необходимости, как это делаем мы, когда на бумаге с помощью карандаша вычисляем сумму типа 36+19 или разность 42–17. Опираясь на устройства Паскаля, Бэббидж придумал несколько хитроумных приспособлений, которые позволили шестеренкам и валикам выполнять вычисления.
Машина должна была стать настоящим чудом. Бэббидж даже придумал, как заставить ее составить таблицу простых чисел от о до 10 миллионов. На британское правительство это произвело впечатление, по крайней мере вначале. В 1823 году оно предоставило Бэббиджу стартовый капитал в размере 1700 фунтов, но за десятилетие, в течение которого продолжались попытки построить машину, он потратил более 17 тысяч фунтов – в два раза больше стоимости военного корабля. Проект столкнулся с двумя проблемами. Во-первых, Бэббидж и нанятый им инженер не имели достаточной квалификации, чтобы заставить устройство работать. Во-вторых, к этому времени он уже придумал нечто лучшее.
Новой идеей Бэббиджа, возникшей у него в 1834 году, был проект счетной машины общего назначения, которая могла бы выполнять множество различных операций по инструкциям, задаваемых ей программным образом. Она могла бы выполнять одну задачу, а затем переключаться на другую. Бэббидж объяснил, что она могла даже сама задать себе команду поменять задачу или изменить свой “алгоритм действий”, исходя из ее собственных промежуточных расчетов. Бэббидж назвал эту свою концепцию “аналитической машиной”. Он опередил свое время на сто лет.
Вверху: Копия аналитической машины
Слева: Копия разностной машины
Вытканный на станке Жаккарда портрет Жозефа-Мари Жаккарда
Ткацкий станок Жаккарда
Аналитическая машина была порождена тем, что Ада Лавлейс в своем эссе о воображении назвала “объединяющим даром”. Бэббидж собрал все инновации, которые к тому времени появились в других областях, – прием, используемый многими великими изобретателями. Первоначально он использовал металлический барабан, который был усеян шипами для контроля за поворотом валика. Но потом он, как и Ада, внимательно изучил конструкцию автоматического ткацкого станка, изобретенного в 1801 году французом по имени Жозеф-Мари Жаккард, совершившим переворот в шелкоткацкой промышленности. На этих станках рисунок на ткани создавался за счет использования крючков, которые поднимали определенные нити основы, а затем стержень заталкивал уточную нить под основную. Для управления этим процессом Жаккард изобрел метод использования карт с пробитыми в них отверстиями. Положение отверстий определяло, какие крючки и стержни должны менять местами нити основы и утка при каждом шаге плетения, таким образом автоматически создавались замысловатые узоры. Для каждого прохождения челнока, протягивающего нить, использовалась новая перфокарта.
30 июня 1836 года Бэббидж сделал запись в блокноте, названном им “Небрежные заметки”, которая знаменует собой важную веху в истории компьютеров: “Предложил ткацкий станок Жаккарда в качестве замены барабанов”
. Использование перфокарт вместо стальных барабанов означало, что в машину может быть введено неограниченное количество инструкций. Кроме того, при таком подходе последовательность задач можно было менять, в результате чего стало легче сконструировать машину общего назначения, которая была бы и универсальной, и перепрограммируемой.
Бэббидж купил тканый портрет Жаккарда и начал демонстрировать его на своих салонах. На портрете был изображен изобретатель, сидящий в кресле на фоне своего ткацкого станка, держащий кронциркуль, приложенный к прямоугольным перфокартам. Бэббидж озадачивал своих гостей, предлагая им догадаться, из чего он сделан. Большинство гостей думало, что это великолепно выполненная гравюра. Тогда он показывал, что в действительности это был тончайший шелковый гобелен с двадцатью четырьмя тысячами рядов нитей, каждый из которых управлялся своей перфокартой. Когда супруг королевы Виктории принц Альберт пришел на один из приемов Бэббиджа и спросил хозяина, чем гобелен интересен, Бэббидж ответил: “Он очень помогает мне объяснить принцип моего вычислительного устройства – аналитической машины”
.
Однако мало кто оценил красоту предлагаемой новой машины Бэббиджа, и британское правительство не проявило никакого желания финансировать ее изготовление. Бэббидж, как ни старался, не смог привлечь к своему изобретению внимания ни в популярной прессе, ни в научных журналах.
Но одного сторонника он нашел. Ада Лавлейс оценила идею универсальной машины в полной мере. Что еще более важно, она смогла представить в своем воображении такое ее свойство, которое могло бы сделать машину истинным чудом: по идее, она могла бы оперировать не только цифрами, но и любыми символами, включая, например, музыкальные ноты и цвета на картине. Ада разглядела поэзию в этой идее и задалась целью убедить в этом других.
Она забросала Бэббиджа письмами, причем некоторые из них были довольно нахальными, ведь он был на двадцать четыре года старше ее. В одном она описала игру для одного участника, в которой используется двадцать шесть шариков, а цель – заставить их так прыгать, чтобы остался только один шарик. Она не только освоила игру, но попыталась вывести “математическую формулу… которая описывает решение и которую можно переложить на язык символов”. И дальше она спросила: “Не слишком ли у меня, на ваш взгляд, разыгралось воображение? Мне кажется, что нет”
.
Она решила начать сотрудничать с Бэббиджем как партнер, помочь ему рекламировать аналитическую машину и попытаться получить поддержку для ее строительства. “Я очень хотела бы поговорить с вами, – писала она в начале 1841 года, – и намекну вам, о чем. Мне кажется, что в какой-то момент в будущем моя голова может быть полезной для некоторых ваших целей и планов. Если это так, если я когда-нибудь смогу быть достойной или полезной вам, моя голова к вашим услугам”
.
Год спустя для этого представилась уникальная возможность.
Примечания леди Лавлейс
Пытаясь найти финансирование для своей аналитической машины, Бэббидж принял приглашение выступить на съезде итальянских ученых в Турине. Молодой военный инженер, капитан Луиджи Менабреа, который позже стал премьер-министром Италии, законспектировал его доклад. С помощью Бэббиджа Менабреа в октябре 1842 года опубликовал подробное описание машины по-французски.
Один из друзей Ады предложил ей перевести текст Менабреа для Scientific Memoirs – периодического издания научных статей. Это дало бы ей возможность помочь Бэббиджу и продемонстрировать свои таланты. Когда она закончила, она сообщила об этом Бэббиджу, тот и обрадовался, и несколько удивился: “Я спросил ее, почему она сама не написала собственную статью на тему, в которой так хорошо разбиралась”
. Она ответила, что эта мысль не пришла ей в голову. В то время женщины обычно не публиковали научные статьи.
Бэббидж предложил ей сделать некоторые примечания к переводу Менабреа, и она с энтузиазмом взялась за работу. Она начала работать и писать раздел, который она назвала “Примечания переводчика”, что в конечном итоге вылилось в написание текста, содержащего 19 136 слов – больше чем вдвое превышающего оригинальную статью Менабреа. Подписала она свои комментарии инициалами AAL – Августа Ада Лавлейс, ее “Примечания” стали более знаменитыми, чем сама статья, и им суждено было сделать ее знаковой фигурой в истории программирования
.
Когда она работала над комментариями в своем загородном поместье в графстве Суррей летом 1843 года, они с Бэббиджем обменивались десятками писем, а осенью, после того как она вернулась в свой лондонский дом, у них состоялось множество встреч. Вокруг вопроса о том, сколько в “Примечаниях” содержалось ее собственных мыслей, а сколько – Бэббиджа, периодически возникают академические споры с сексистским уклоном. В своих мемуарах Бэббидж отзывается о ней весьма лестно: “Мы обсуждали вместе, какие иллюстрации можно было бы использовать: я предложил несколько, но ее выбор был совершенно самостоятельным. Так же было и с алгебраическими проблемами, за исключением, конечно, задачи с числами Бернулли, которую я решил, чтобы леди Лавлейс не тратила зря время. Но она послала мне обратно мое решение для исправления, обнаружив грубую ошибку, которую я сделал в своем решении”
.
В “Примечаниях” Ада предложила четыре концепции, которые будут активно обсуждаться век спустя, когда наконец появится компьютер. Во-первых, это концепция машины общего назначения, которая могла бы решать не только заданную задачу, но может быть запрограммирована и перепрограммирована на выполнение бесконечного числа и неограниченного круга задач. Другими словами, она нарисовала в своем воображении современный компьютер. Эта концепция описана в ее “Примечании А”, где она подчеркивает разницу между первоначальной разностной машиной Бэббиджа и предложенной им новой аналитической машиной. “Разностная машина была построена для табулирования интеграла от конкретной функции ?
u
= о[6 - ?
u
= о – седьмая разность. В разностной машине предполагалось табулировать многочлены шестой степени, у которых все шестые разности одинаковы, а седьмые, соответственно, нулевые.], – начинает она, пояснив, что все это делалось для составления навигационных таблиц, – Аналитическая же машина, напротив, предназначается не только для расчета одной конкретной функции и никакой другой, но для табулирования любой функции”.
Она написала, что это стало возможным благодаря тому, что в конструкцию машины были “внедрены принципы, которые Жаккард разработал, чтобы ткать парчовые ткани с самыми сложными узорами, а именно – управление рисунком с помощью перфокарт”. Ада поняла значение этого даже лучше, чем Бэббидж. Это означало, что машина может быть подобна компьютеру, который мы сейчас воспринимаем как данность, то есть может быть машиной, которая не просто выполняет конкретную арифметическую задачу, а является машиной общего назначения. Она объясняет: “Мы вышли за границы арифметики в тот момент, когда возникла идея применения карт. Аналитическая машина выбивается из ряда простых «расчетных машин». Она занимает совершенно отдельную позицию. Сконструировав устройство, оперирующее общими символами, которые могут образовывать неограниченное количество комбинаций, мы установили связь между операциями с материальными объектами и абстрактными мыслительными процессами”
.
Эти предложения звучат несколько экзальтированно, но их стоит прочитать внимательно. Они передают сущность современных компьютеров. И Ада изложила свою мысль поэтическим слогом: “Аналитическая машина плетет алгебраические узоры так же, как ткацкий станок Жаккарда ткет цветы и листья”. Когда Бэббидж прочитал “Примечание А”, он пришел в восхищение, не внес никаких изменений в текст и написал ей: “Умоляю вас ничего не менять в нем.
Второе примечание Ады возникло из описания общего назначения машины. Она поняла, что ее функции не должны ограничиваться математикой и числами. Обратившись к обобщению де Морганом алгебры на формальную логику, она заметила, что такое устройство, как аналитическая машина, может хранить, управлять, обрабатывать и работать с некоторыми нечисловыми объектами, которые могут быть выражены в символах: словами, логическими операторами, музыкальными звуками и любыми другими, которые мы смогли бы описать символами.
Чтобы объяснить эту идею, она точно определила понятие операции: “Желательно пояснить, что под словом «операция» мы понимаем любой процесс, который изменяет взаимное отношение двух или более вещей, каким бы это отношение ни было”. Операция такой машины, отметила она, может изменить отношение не только между числами, но и между любыми символами, которые логически связаны между собой. “Она может манипулировать другими объектами, а не только числами, если найти объекты, фундаментальные соотношения между которыми могут быть выражены с помощью операций, описываемых абстрактной наукой”. Аналитическая машина теоретически может даже выполнять операции с музыкальными звуками: “Допустим, например, что фундаментальные соотношения высоты звуков в науке о гармонии и музыкальной композиции возможно описать с помощью символов, тогда машина может составить искусное музыкальное произведение любой степени сложности”. Это была Адина концепция “поэтической науки” в чистом виде – искусное и научно обоснованное музыкальное произведение, составленное машиной! Ее отец от такой идеи содрогнулся бы.
Эта концепция станет основной для цифровой эпохи: любой фрагмент контента, данных или информации: музыка, текст, изображения, числа, символы, звуки, видеоконтент – все это может быть записано в цифровом виде, и машина может этими символами манипулировать. Даже Бэббидж не смог понять это в полной мере – он ограничился операциями с математическими объектами. Но Ада поняла, что цифры, записанные с помощью шестеренок, могут обозначать и другие объекты, а не только математические величины. По существу она сделала концептуальный рывок, мысленно перейдя от машин, которые были просто калькуляторами, к тем, которые мы теперь называем компьютерами. Дорон Суэйд, занимающийся историей компьютеров и специализирующийся на изучении машин Бэббиджа, считает, что этот концептуальный скачок является одним из главных исторических наследий Ады. Он отметил: “Если мы поищем и внимательно исследуем историю этого концептуального скачка, то увидим, что именно Ада в своей публикации 1843 года совершила его”
.
Третий вклад Ады состоял в том, что в своем заключительном “Примечании G” она подробно, шаг за шагом объяснила, как работает то, что мы сейчас называем компьютерной программой или алгоритмом. Для примера она написала программу вычисления чисел Бернулли[7 - Названы в честь швейцарского математика XVII века Якоба Бернулли, который изучал суммы одинаковых степеней натуральных чисел. Числа Бернулли играют важную роль в теории чисел, математическом анализе и дифференциальной топологии. – Прим. автора.] – чрезвычайно сложно устроенного бесконечного ряда чисел, которые в том или ином виде играют важную роль в теории чисел.
Чтобы показать, как аналитическая машина могла генерировать числа Бернулли, Ада описала последовательность операций, а затем составила диаграмму, показывающую, как каждая из них может быть закодирована в машине. Попутно она помогла разработать концепцию подпрограмм (последовательности инструкций, которые выполняют определенную задачу, например вычисление косинуса или сложных процентов, и которые могут по мере необходимости вставляться в более крупные программы), а также рекурсивных вложенных циклов (последовательности повторяющихся инструкций)[8 - Пример Ады содержал табулирование многочленов с использованием в качестве подпрограммы разностных методов, для которых потребовалась структура вложенных циклов с изменяющимся диапазоном внутреннего цикла. – Прим. автора.]. Это стало возможным сделать благодаря применению перфокарт. Для определения каждого числа Бернулли, как она объяснила, необходимо семьдесят пять карт, затем процесс становится итерационным, поскольку это число отправляется обратно и используется в процессе уже для получения следующего числа. Она пишет: “Очевидно, что те же самые семьдесят пять переменных карт могут быть использованы для вычисления каждого последующего числа”. Она предвидела, что будет создана библиотека часто используемых подпрограмм, и действительно, спустя столетие ее интеллектуальные наследники, в том числе такие женщины, как Грейс Хоппер из Гарварда, а также Кей Макналти и Джин Дженнингс из Пенсильванского университета, создадут такую библиотеку. Кроме того, машина Бэббиджа позволяла переходить туда и обратно внутри последовательности команд на картах в зависимости от полученных промежуточных результатов, и таким образом появилось то, что в будущем станет операцией условного перехода – когда тот или иной тип инструкций выбирается в зависимости от условий.
Бэббидж помогал Аде с расчетами чисел Бернулли, но из ее писем видно, что она сама глубоко погрузилась в сущность задачи. “Я упорно ищу и тщательно анализирую все возможные способы вычисления чисел Бернулли, – писала она в июле, всего за несколько недель до того, как ее перевод и примечания были посланы в печать. – Я в таком смятении из-за того, что возникло такое странное затруднение и разочарование с этими числами, что я сегодня не могу ничего делать… Я в оцепенении и растерянности”
.
Когда эта проблема была решена, Ада сделала еще одну вещь, и она была в первую очередь ее собственным достижением, – составила таблицу и диаграмму, показывающую, как именно алгоритм, включающий два рекурсивных цикла, пошагово будет передаваться в компьютер. Это был пронумерованный список команд кодирования, который содержал указание регистров назначения, операции и комментарии – все, что сегодня знакомо любому работающему с языком C++. “Я работала непрерывно и очень успешно в течение всего дня, – написала она Бэббиджу. – Вы будете чрезвычайно довольны таблицей и диаграммой. Они были сделаны с особой тщательностью”. Из всех писем видно, что она сделала таблицу сама – помощь приходила только от ее мужа, не знавшего математики, но готового методично обводить чернилами текст, который она писала карандашом. “Лорд Л. сейчас любезно переписывает чернилами все это для меня, – писала она Бэббиджу. – Мне пришлось делать это карандашом”
.
Главным образом из-за этой диаграммы, на которой был представлен сложный процесс генерации чисел Бернулли, Ада получила от своих почитателей звание “первого в мире компьютерного программиста”. С этим определением довольно трудно согласиться. Бэббидж уже разработал, по крайней мере в теории, более двадцати обоснований процессов, которые машина могла со временем выполнить. Но ни одно из них не было опубликовано, и не существовало ясного описания способа установления последовательности операций. Таким образом, было бы справедливо сказать, что алгоритм и детальное описание программы для генерации чисел Бернулли были первой опубликованной компьютерной программой. И эта публикация была подписана инициалами автора – Ады Лавлейс.
В ее “Примечаниях” содержалась еще одна важная концепция, которая возвращает нас к истории Франкенштейна, сочиненной Мэри Шелли во время выходных, проведенных с лордом Байроном. В ее истории был затронут самый волнующий метафизический вопрос, касающийся компьютеров, актуальный до сих пор, а именно – вопрос об искусственном интеллекте, точнее о том, может ли машина мыслить.
Ада в это не верила. Машины, например машины Бэббиджа, могут выполнять операции в соответствии с инструкциями, считала она, но они не могут самостоятельно выдвигать идеи или иметь намерения. “Аналитическая машина не претендует на создание чего-то своего, – писала она в своих «Примечаниях», – она может выполнить любую команду, которую мы сумеем задать. Она может провести анализ, но от нее никак нельзя ожидать вывода каких-либо аналитических соотношений или установления законов”. Столетие спустя один из создателей первых компьютеров – Алан Тьюринг – назвал это утверждение “Возражением леди Лавлейс” (см. главу 3).
Ада хотела, чтобы ее работа рассматривалась как серьезный научный труд, а не просто как реклама машины, и в предисловии к своим “Примечаниям” она объявила, что не будет “высказывать никакого мнения” по поводу нежелания правительства продолжить финансирование создания машины Бэббиджа. Это не понравилось Бэббиджу, который продолжал атаковать правительство просьбами. Он хотел, чтобы Ада включила в свои “Примечания” рекомендацию доделать машину, не ссылаясь на него. Она отказалась. Она не хотела, чтобы ее работа была скомпрометирована.
Не предупредив ее, Бэббидж послал свои предложения как дополнение к “Примечаниям” прямо в Scientific Memoirs. Но редакторы решили, что оно должно быть напечатано отдельно, и предложили ему “мужественно” подписаться своим именем. Бэббидж умел очаровывать людей, когда хотел, но он мог быть и капризным, упрямым и дерзким, как и большинство изобретателей. Предложение привело его в бешенство, и он написал Аде и попросил отозвать свою работу. Теперь настал ее черед рассердиться. Используя форму обращения, обычно принятую между друзьями мужского пола, она написала: “Дорогой мой Бэббидж, снятие перевода и «Примечаний» было бы бесчестным и не имеющим оправданий поступком”. Закончила она свое письмо словами: “Будьте уверены, что я – ваш лучший друг, но я никогда не смогу и не буду поддерживать вас в действиях, основанных на принципах, которые считаю не только неправильными, но и самоубийственными”
.
Бэббидж отступил и согласился, чтобы его текст был опубликован отдельно и в другом журнале. В тот же день Ада написала письмо матери, жалуясь на него:
“Я подверглась со стороны г-на Бэббиджа оскорблениям и давлению в самой обескураживающей манере… Я с сожалением пришла к выводу, что он является одним из самых непрактичных, эгоистичных и несдержанных людей, с которыми приходится иметь дело.
Я сразу заявила Бэббиджу, что никакая сила не заставит меня втянуться в какую-либо ссору, затеянную им, или стать чем-то вроде его рупора. Он пришел в ярость. Я невозмутима и спокойна”
.
Ада откликнулась странным исступленным шестнадцатистраничным письмом Бэббиджу, демонстрирующим резкие перепады ее настроения, экзальтацию, склонность к галлюцинациям и страстность натуры. Она уговаривала и ругала его, хвалила и бичевала. В частности, она противопоставила свои принципы принципам Бэббиджа. “Мой собственный бескомпромиссный принцип состоит в стремлении к истине и любви к Богу, которые я ставлю выше славы и известности, – утверждала она. – Вы тоже любите истину и Бога, но славу и почести – еще больше”. Она заявила, что видит свое предназначение в прославлении Природы: “Я хочу использовать свои способности для того, чтобы понять и истолковать замыслы Всевышнего и его законы… Я бы не испытывала ни малейшего триумфа, даже если бы могла быть одним из Его самых выдающихся пророков”
.
Покончив с определениями, она предложила ему сделку: они должны организовать совместный бизнес и политическое сотрудничество. Она использует свои связи и дар письменного убеждения для помощи в строительстве его аналитической машины, если – и только если – он отдаст ей контроль над бизнес-решениями. “Я даю вам право выбора и предлагаю свою помощь и свой интеллект, – написала она, – не отвергайте их с ходу”. Письмо отчасти напоминает протокол о намерениях при внесении венчурного капитала или брачный договор, дополненный схемой урегулирования разногласий. Она заявила: “Вы обязуетесь считаться с моими предложениями (или предложениями какого-либо лица, которое вы сейчас можете назвать в качестве третейского судьи в тех случаях, когда наши мнения не будут совпадать) по всем практическим вопросам”. В свою очередь она пообещала, что она “в течение года или двух будет честно представлять все достойные и подробно разработанные предложения по конструированию его машины”
.
Письмо показалось бы удивительным, если бы оно не было похоже на множество других писем, которые она написала. Это было примером того, как ее грандиозные амбиции иногда брали верх над ней. Тем не менее она заслуживает уважения как человек, поднявшийся над представлениями ее окружения о том, как должна себя вести женщина, и не поддавшийся семейным проклятьям. Она посвятила себя регулярным занятиям и решению сложных математических проблем, которые большинство из нас не способно решить и не будет даже пытаться. (Одни числа Бернулли многие из нас не осилили бы.) Ее самые впечатляющие математические результаты и основные творческие идеи пришлись на время, когда разыгрывалась драма Медоры Ли, а кроме того, тогда же усилились приступы ее болезни, которые могли вызвать зависимость от опиатов, и это усилило перепады ее настроения. Она объяснила в конце своего письма Бэббиджу: “Мой дорогой друг, если бы вы знали, какие грустные и ужасные события мне пришлось пережить, о которых вы и не подозреваете, вы бы поняли, что некоторая резкость с моей стороны объясняется настроением”. Затем, после небольшого отступления, в котором она поднимает небольшой вопрос об использовании вычисления конечных разностей для расчета чисел Бернулли, она извинилась за то, что “это письмо, к сожалению, получилось грубоватым”, и жалобно спросила: “Интересно, решитесь ли вы оставить леди Фею на вашей службе”
.
Ада была убеждена, что Бэббидж примет ее предложение стать партнерами по бизнесу. “Он очень хорошо понимает, какое преимущество сулит ему мое перо, служащее его целям, поэтому он, вероятно, согласится, хотя за это я требую очень больших уступок, – написала она матери, – если он даст свое согласие на то, что я предлагаю, мне, вероятно, придется оградить его от всяческих волнений и довести его машину до товарного вида”
. Бэббидж, однако, решил, что разумнее отказаться. Он нанес визит Аде и “отказался от всех условий”
. Несмотря на то, что они никогда больше не сотрудничали в научных вопросах, их отношения сохранились. На следующей неделе она написала матери: “Мне кажется, что мы с Бэббиджем теперь больше друзья, чем когда-либо”
. Бэббидж принял ее приглашение навестить ее в загородном доме в следующем месяце и послал ей вежливое письмо, в котором называл ее “заклинательницей чисел” и “моим дорогим и восхитительным переводчиком”.
В том же месяце, в сентябре 1843 года, ее перевод и “Примечания” наконец появились в Scientific Memoirs. Какое-то время она наслаждалась признанием друзей и надеялась, что ее, как и ее наставницу Мэри Сомервиль, будут серьезно воспринимать в научных и литературных кругах. Публикация дала ей, наконец, почувствовать себя “совершенно профессионально состоявшимся человеком”. Она написала своему адвокату: “Я стала профессионалом, таким же, как и вы”
.
Но этим и закончилась ее научная карьера. Бэббидж не получил дополнительное финансирование для создания своих машин, они так никогда и не были построены, и он умер в нищете. Что касается леди Лавлейс, она никогда больше не опубликовала ни одной научной работы. Ее жизнь с этого момента пошла по спирали вниз, и она пристрастилась к азартным играм и опиатам. Она завела роман с партнером по играм, который затем шантажировал ее, и ей пришлось закладывать свои фамильные драгоценности. В последний год своей жизни она боролась с раком матки, сопровождавшимся постоянными кровотечениями и нарастающими болями. Она умерла в 1852 году в возрасте тридцати шести лет и была похоронена в соответствии с одним из последних ее желаний на деревенском кладбище рядом с могилой отца – поэта, которого она никогда не знала и который умер в том же возрасте.
Промышленная революция основывалась на двух глубоких и простых великих концепциях. Изобретатели, во-первых, придумали способы упростить усилия, разбивая их на небольшие простые операции, которые могли быть выполнены на сборочных линиях. Во-вторых, изобретатели нашли способы автоматизировать эти операции с тем, чтобы они могли выполняться с помощью машин, многие из которых работали на паровых двигателях. Бэббидж, опираясь на идеи Паскаля и Лейбница, пытался применить эти две концепции к процессу вычислений, создав прототип механического предшественника современного компьютера. Его наиболее значительный концептуальный прорыв состоял в том, что он придумал машины, которые были предназначены для выполнения не только одной специальной задачи, а могли быть запрограммированы и перепрограммированы посредством использования перфокарт для решения разных задач. Ада увидела красоту и значительность в этой захватывающей идее, но сама выдвинула еще более смелое предположение, вытекающее из идеи Бэббиджа: такие машины могли бы работать не только с цифрами, но и со всеми объектами, поддающимися отображению символами.
Со временем Ада Лавлейс стала иконой для феминисток и получила звание первого программиста. Министерство обороны США даже назвало объектно ориентированный язык программирования высокого уровня Ada. Но ее оппоненты считали ее ветреной, склонной к галлюцинациям и внесшей лишь незначительный вклад в “Примечания”, которые она подписала своими инициалами. По поводу аналитической машины она как-то сказала в “Примечаниях”: “При рассмотрении любого нового предмета мы склонны сначала переоценивать то, что мы находим интересным или примечательным, а потом (и это является своего рода естественной реакцией) недооценивать истинное положение дел”. Эти слова могут быть отнесены и к ее противоречивой репутации.
На самом деле вклад Ады был и важным, и вдохновляющим. Она оказалась проницательнее и Бэббиджа, и всех других людей ее эпохи и сумела заглянуть в будущее, в котором машины станут партнерами человеческого интеллекта, и тогда совместными усилиями они смогут ткать гобелены, такие же красивые, как на ткацком станке Жаккарда. Ее поэтическая наука помогла ей оценить по достоинству идею счетной машины Бэббиджа, чего не смогла сделать научная элита того времени. Она, кроме того, поняла, как вычислительную способность такого устройства можно использовать для работы с разнообразной информацией. Таким образом, Ада, она же графиня Лавлейс, была среди тех, кто посеял семена цифровой эры, взошедшие сто лет спустя.
Вверху: Вэнивар Буш (1890–1974) со своим дифференциальным анализатором в МТИ
Слева: Алан Тьюринг (1912–1954) в школе Шерборна, 1928 г.
Клод Шэннон (1916–2001), 1951 г.
