АдаЛавлейс: Полет на крыльях математики
Юрий Травников
28.05.02
Вся ее жизнь была апофеозом великойбитвы между миром эмоций и миром логики, между субъективным и объективным,между поэзией и математикой, между слабым здоровьем и взрывами энергии!
Бетти Туул. Ada: TheEnchantress of Numbers
Все в этом мире счего-нибудь начиналось. В том числе и история компьютеров. Что же было первымшагом? Электронные машины, созданные в середине прошлого века, или оглушительнолязгающие арифмометры из его начала? Меняются технологии, однако идеи, зачастуюпридуманные давным-давно, остаются прежними. Как ни удивительно, перваякомпьютерная программа написана полтора века назад, когда не существовало дажеслова «компьютер». Еще удивительнее, а быть может, символичнее, что первымпрограммистом стала женщина. Женщина, для которой ряды чисел оказалисьпоэтическими строфами, а сухие математические формулы — мистическим явлением.Об этой женщине и пойдет сегодняшний рассказ.
/>
Родилась 10 декабря 1815 г. в Лондоне.
Дочь поэта лорда Байрона.
Написала первую в истории компьютернуюпрограмму.
Увлечение — математика.
Девиз: «Вы получаете от людей больше, еслиим противоречите».
Предсказала появление современных компьютеровкак многофункциональных машин не только для вычислений, но и для работы сграфикой, звуком.
Умерла 27 ноября 1852 г. в Лондоне.
Поэзия АдыБайрон
Ада Августа Байрон-Кинг,графиня Лавлейс, родилась 10 декабря 1815 г. в Англии. Ада появилась на свет в нерядовой для консервативной чопорной страны семье. Ее отец, поэт Джордж НоэльГордон, лорд Байрон, оставил супругу, отправившись в революционнуюгарибальдийскую Италию, и в семейном кругу больше не появлялся. Так чтовоспитание первого в мире программиста целиком легло на хрупкие плечи матери —прелестной Анны Изабель Милбэнк, леди Байрон. Однако супруга поэта не впала втоску и уныние, а, презрев светские пересуды, воспитала дочь и дала ейвозможность получить самое передовое по тем временам образование. Девочка раноувлеклась музыкой и математикой, что не могло не радовать леди Байрон. Ибо всестрахи ее мира таились в иных сферах — в области литературы и поэзии. ЛедиБайрон отчаянно старалась оградить дочь от рокового (это не метафора!) влияния«беглого» отца. От любого его влияния!
Ада самым неожиданнымобразом оправдала надежды матери.
В начале 1828 г. у нее вдруг появилась склонность проводить все свободное от обучения время за закрытымидверями своей комнаты. Леди Байрон вполне закономерно заподозрила дочь впоэтическом сочинительстве и не на шутку перепугалась. «Тень отца» отчетливо истрашно замаячила на семейном горизонте. Несколько трудных вечеров Анна Изабельотчаянно преодолевала в себе материнский инстинкт в пользу «широты взглядов», апотом ее терпение лопнуло, и она потребовала у дочери отчета. Двенадцатилетняядевушка вытащила из-под кровати стопку бумаг и, отчаянно краснея от смущения,показала леди Байрон… профессионально выполненные чертежи летательного аппаратасобственной конструкции. Ада сочиняла крылья!
А потом произошлострашное: Ада Августа заболела корью. Лечить этот тяжелый недуг в начале XIX векаеще не умели, девушка стала инвалидом и провела в постели целых три года.Однако это время не было потеряно даром. Несгибаемая леди Байрон наняла самыхлучших преподавателей Лондона, и девочка продолжила образование на дому.
Период болезни ввел вкруг общения Ады Байрон великолепного математика и мистика Августа де Моргана.Де Морган, большой специалист в эзотерической нумерологии, очаровал юную АдуАвгусты магией чисел, обратил строгую логику математики в волшебство.Волшебство, определившее дальнейшую жизнь будущей графини Лавлейс.
Леди Байрон так и неудалось вытравить поэзию из сердца дочери. Она одержимо писала стихи — спомощью математики.
Настало время, и болезньотступила. Аду Августу Байрон ожидал первый выход в свет…
Леди цифр
Для понимания истоковфеномена Ады Лавлейс необходимо уяснить, что собой представляло высшее обществоВеликобритании в начале далекого XIX в. Поверженный Бонапарт еще томился наострове Святой Елены, а Европа уже залечила военные раны и ринулась «в науку».Стали модны обсуждения «рыб и гадов морских», «движения небесных сфер и светил»и «поясов строения Земли», а затем, в 20–30-е гг., сделались обязательнойнормой, показателем передовой европейской светсткости. Конечно, вся этаджентльменская ученость сильно отдавала любительством. Даже самого слова«ученый» тогда еще не изобрели (термин «scientist» был введен в обиход лишь в 1836 г.). Однако нельзя не признать, что высшее общество вполне было подготовлено к появлению в егосреде женщины-математика.
Более того, общество жаждалообожать такую женщину!
Ада Байрон произвелафурор. Стройная, изысканно-бледная (сказывались три года заточения), умная,великолепно образованная да к тому же по натуре в немалой степени — дочь тогосамого Байрона! Столичные джентльмены осаждали прекрасную барышню толпами, вмиграстеряв ортодоксальную британскую чопорность.
/>
Письма Ады и медаль,которой Лондонское астрономическое общество наградило Бэббиджа в 1824 г.
И Ада не разочаровывалаих! Увлеченность, посеянная в свое время де Морганом, дала обильные всходы.Красота, Математика и Мистика — вот настоящий портрет Ады Августы Байрон.Конечно, не обошлось и без ревнивых кривотолков. Кто-то из дам запустил «верныесведения» о том, что она, мол, неспроста пользуется таким оглушительнымуспехом. Мол, не обошлось тут без самого дьявола!
Как реагировала на этиинсинуации Ада Байрон? Да никак. Только улыбалась светлее, что, в свою очередь,привело к парадоксальному результату: общество влюбилось в нее еще больше. Этолегко объяснить — мистика в многочисленных своих проявлениях почиталась в тевремена за такую же науку, как и все остальные. В конце концов, что загадочнее— гордыня Люцифера, падшего ангела Света, или же теория чисел? Где больше тайн?Или же мера их таинственности равновелика?..
Клянусь дьяволом, непройдет и десяти лет, и я высосу достаточно жизненного сока из тайн мироздания.Так, как этого не могут сделать обычные смертные умы и уста. Никто не знает,какая чудовищная сила лежит еще неиспользованной в моем маленьком гибкомсуществе.
Ада Лавлейс
Девушка незамедлительнополучила свой первый пожизненный титул: высшее общество Лондона провозгласилоее Диадемой круга.
На одном из такихсветских раутов (весьма характерном для эпохи — это была технологическаявыставка) 17-летней Аде Байрон был представлен выдающийся математик, профессорКембриджа, член Королевского научного общества Чарлз Бэббидж.
ЧарлзБэббидж и его чудесные машины
Чарлз Бэббидж — человек,судьба которого неразрывно переплелась с судьбой нашей героини. Однако, чтобыприблизиться к пониманию истоков математики Чарлза Бэббиджа, необходимовернуться к уже упоминавшемуся выше персонажу — к Наполеону I Бонапарту.
Итак, Франция, 1790 г. Гений великого императора реформирует континентальную Европу. Нет, речь здесь не олевостороннем движении. Вспомним другое, гораздо более революционноенововведение: метрическую систему мер и весов. Император вызвал к себеначальника Бюро переписи барона де Прони и дал ему задание. Необходимо было всамые сжатые сроки подготовить новые, прогрессивные таблицы логарифмов.
В еечесть…
В середине 70-х гг.нашего столетия министерство обороны США (одиозный Пентагон) официальноутвердило название единого языка программирования американских вооруженных сил.Язык носит название Ada.
С недавнего времени у программистоввсего мира появился свой профессиональный праздник. Он так и называется — «Деньпрограммиста» — и празднуется 10 декабря. Как раз в день рождения Ады Лавлейс.
Барон не был силен вматематике, но зато очень хорошо представлял себе теорию производства. Вчастности, то, что мы благодаря школьному обществоведению именуем разделениемтруда. И, повинуясь императорскому приказу, де Прони разработал технологию.Он разделил весь процесс вычисления на три этапа: первый, которым занималисьсильнейшие математики,— разработка математического обеспечения, второй —организаторы вычислений на материалах обеспечения, третий — самые обычные,рядовые граждане, «вычислители», осуществляющие сам процесс.
Вам ничего не напоминаетэто распределение? Математическое (программное) обеспечение — организациявычислений — вычисление (обработка данных). Нужно ли упоминать, что«люди-вычислители» в данной системе назывались «компьютерами»?..
Де Прони не повезло.Разработанные его Бюро таблицы так и не были изданы из-за войны. Однако спустячетыре десятка лет труды де Прони оказались на столе Бэббиджа.
Англичанин, изучивфранцузский метод разделения математических расчетов, пришел в полный восторг.Затем у него возникла идея: а что, если «людей-вычислителей» заменит машина?Ведь вычисления «компьютеров» совсем не сложны, представляя собой сложение ивычитание небольших чисел. Просто их очень много…
Проект стартовал в 1822 г., назывался он Difference Engine и должен был являть собой (в современной намтерминологии) громадный, чрезвычайно сложный арифмометр. Однако, несмотря нанеплохое по тем временам правительственное финансирование, он благополучнозаглох в 1834 г., его документация осела на складах и полках научных кабинетов.Причин тому было множество; основные из них — халатность главного инженераДжозефа Клемента и потеря интереса к проекту самого Бэббиджа. Дело в том, чтоуже в 1833 г. математик задумал еще более революционный шаг: заставить машинуработать под управлением внешней программы, а не заменить механическимустройством один процесс. Этот агрегат под названием Analytical Engineразрабатывался Чарлзом Бэббиджем на бумаге в 1834 г. Это и был самый первый в мире полностью функциональный компьютер.
Шесть месяцев яразрабатывал проект машины более совершенной, чем первая. Я сам пораженвычислительной мощностью, которой она будет обладать!
Чарлз Бэббидж
/>
Впрочем, не будемзаострять внимание на деталях. Подробное описание машины Бэббиджа займетслишком много места. Возможно, мы вернемся к Analytical Engine вследующих номерах ПЛК. В данный момент для нас важнее то, что в 1833 г. Бэббидж встретился с Адой Августой Байрон.
Леди имашина
На технологическойвыставке Бэббидж впервые публично заявил о своей новой разработке. Естественно,его речь была перенасыщена математическими терминами и логическими выкладками,которые неподготовленному лондонскому денди понять было сложно. А Ада поняла, иболее того — забросала Чарлза вопросами по существу проблемы. Бэббидж былсовершенно очарован дарованиями девушки, а Аде стало, наконец, ясно, что именноона искала. Одержимость юной леди математикой обрела воплощение. И какое!Открылась новая, неизведанная возможность при помощи математики заставитьмашину помогать человеку решать математические же задачи!
Только ли математические?Да, только. Однако много ли в жизни просвещенного человечества областей, вкоторых не фигурируют математические задачи?..
Ада с головой погрузиласьв проект Бэббиджа. Математика расправила крылья и воспарила. Диалог Бэббиджа иАды Августы, в личных встречах и в оживленной переписке, продолжался долгиегоды.
Имя ЧарльзаБэббиджа юная мисс Байрон впервые услышала за обеденным столом от МэриСоммервиль. Спустя несколько недель они впервые увиделись.
Рассказывая одвух легендарных математиках, совершенно невозможно упустить из виду цифры.Чарльз Бэббидж в момент их знакомства занимал кафедру профессора математикиКэмбриджского университета — как сэр Исаак Ньютон за полтора века до него.
За нескольколет до вступления в должность Бэббидж закончил описание логарифмической машины,которая смогла бы производить вычисления с точностью до N20 знака. Чертеж смногочисленными валиками и шестеренками, которые приводились в движениерычагом, лег на стол премьер-министра. В 1823 году была выплачена перваясубсидия на постройку того, что теперь считается первым на земле компьютером иизвестно под названием «Аналитическая машина Бэббиджа». Строительствопродолжалось десять лет, конструкция машины все более усложнялась, и в 1833году финансирование было прекращено
Аде Байронбыло восемнадцать лет, когда она впервые увидела Бэббиджа. Родилась она вдекабре 1815-го, следовательно, ее знакомство с профессором Кэмбриджскогоуниверситета состоялось все в том же 1833 году. Так что знакомство бедногоматематика с легко впадающей в состояние эйфории аристократкой пошло на пользуи Бэббиджу, и науке.
В высшемсвете в то время было модно обсуждать чудо-машину. Делегации великосветских дамв шуршащих платьях посещали лабораторию ученого. Огастес де Морган не безгордости за ученицу так описывает первую встречу Ады с пракомпьютером:«Пока часть гостей в изумлении глядела на это удивительное устройствоглазами дикарей, первый раз увидавших зеркало, мисс Байрон, совсем еще юная, смоглапонять работу машины и оценила большое достоинство изобретения».
Страсть,которая связала Аду и Бэббиджа, была страсть к науке. Он был старше ее надвадцать четыре года, и их отношения никогда не выходили за рамки деловогосотрудничества. В 1834 году мисс Байрон вышла замуж за двадцатидевятилетнегоУильяма Кинга, который вскоре унаследовал титул лорда Лавлейса. Ни муж, ни троедетей-погодков не помешали Аде с упоением отдаться тому, что она считала своимпризванием. Замужество даже облегчило ее труды: у нее появился бесперебойныйисточник финансирования в виде фамильной казны графов Лавлейсов.
Первое письмоБэббиджу «по существу» было написано 18 января 1836 года, когда Адабыла беременна первым сыном — Байроном Ноэлем. Переписка продолжалась до самой смертиграфини.
Пока Ада навремя отвлеклась на свою новую семью, над Бэббиджем сгущались тучи. Егонепонятный агрегат вышел из моды на родине, и изобретатель был вынужденотправиться с проповедью на континент. В 1842 году итальянский ученый Маниберапознакомился с аналитической машиной, пришел в восторг и сделал первоеподробное описание изобретения. Статья была опубликована на французском, иименно Ада взялась перевести ее на английский. Позднее Бэббидж предложил ейснабдить текст подробными комментариями. Именно эти комментарии дают потомкамоснования называть Аду Байрон первым программистом планеты. В числе прочего онасообщила Бэббиджу, что составила план операций для аналитической машины, спомощью которых можно решить уравнение Бернулли, которое выражает законсохранения энергии движущейся жидкости. «План операций» — это ли нета самая первая в мире компьютерная программаN «Аналитическая машина, — писала графиня, — сможет ткать алгебраические формулы, как станок Жаккардаможет ткать цветы и листья». Второй страстью Ады после математики быламузыка. Объединив свои пристрастия, первая программистка предположила, что современем аналитическая машина сможет сочинять музыкальные произведения. Что ж,теперь мы в состоянии оценить ее правоту и точность прогнозов.
Современникиподозревали Аду Лавлес в сговоре с Люцифером, а Чарльз Диккенс всерьез полагал,что после ее посещений в доме остается шлейф из нечистой силы. Потусторонниеподозрения возникли не потому, что Сатана открыл ей что-нибудь вроде секретапороха, и не потому, что она была дьявольски умна. Скорее всего, лондонскийсвет был напуган натиском, с которым эта женщина выпрашивала под своего протежеденьги. Ада сама была не прочь продемонстрировать свою демоническую сущность — все-таки она была дочерью своего отца. В послании своему гуру от 4 июля 1843года она не без кокетства написала: «Мой дорогой Бэббидж! Я работаю длявас как дьявол (которым, возможно, я и являюсь)». Широко известно и другоеее высказывание о себе: «Клянусь дьяволом, что не пройдет и 10 лет, как явысосу некоторое количество жизненной крови из загадок Вселенной, причем так,как этого не смогли бы сделать обычные смертные умы и губы. Никто не знает,какие ужасающие энергия и сила лежат еще не использованными в моем маленькомгибком существе...»
Итак, онабыла сначала спонсором, а потом энергичным пиар-менеджером и продюсером ЧарльзаБэббиджа. Но была ли она ученым, математикомN Не преувеличены ли ееаналитические способностиN Может быть, мифический персонаж «АдаБайрон» появился только для того, чтобы немного оживить научно-популярныекниги, вроде «Математики тоже люди (включая биографии семи женщин ипредставителей разных этнических групп)».
Во всехэнциклопедиях, начиная от «Британники» и заканчивая БольшойСоветской, Августа Ада Кинг Лавлейс фигурирует как английский математик. Вкачестве основного ее научного труда указывается перевод статьи Менабриа«Элементы аналитической машины Бэббиджа» и аннотация к ней. ПростоАда, в отличие от разночинца Бэббиджа, сносно знала французский язык. Перевелаписьмо и прославилась на весь мир. И вовсе она не решила уравнение Бернулли,незаменимое в гидравлике, а всего-навсего высказала предположение, что егоможно решить с помощью аналитической машины
Еще однопредложение, которое сделала Ада Бэббиджу, чуть не погубило его научнуюкарьеру. Леди Лавлейс была уверена, что машина уже может решать вполнепрактические задачи, а именно — прогнозировать беспроигрышные ставки на бегах.Однако то ли с машиной что-то было не в порядке, то ли с природой, но лошадиупорно отказывались бегать по придуманной для них системе. Проиграв свои деньгии деньги мужа, Ада в отчаянии ищет какие-нибудь экстренные финансовые потоки,но находит только группу профессиональных шантажистов. От полного разорениясемью Лавлесов, как это ни печально, спасла только скоропостижная смерть Ады отрака. Бэббидж пережил ее на двадцать лет, но его механическая вычислительнаямашина так и не была достроена.
В 1991 годуанглийские ученые по чертежам Бэббиджа построили механическую вычислительнуюмашину. Одна операция деления или умножения занимает у нее 2-3 минуты.Быстродействие современных ЭВМ составляет 10 в 8-й степени операций в секунду.
В 1975 году внедрах Министерства обороны США было принято решение о начале разработкиуниверсального языка программирования. Министр прочитал подготовленныйсекретарями исторический экскурс и без колебаний одобрил и сам проект, ипредполагаемое название для будущего языка — «Ада»
Брак исемья
Нельзя сказать, чтожизненные интересы Ады Августы зацикливались исключительно на математике ивычислительной технике. Так, в 1835 г. в возрасте 20 лет Ада Августа вышлазамуж за своего давнего обожателя Уильяма, восемнадцатого лорда Кинга.Действительно давнего — лорд Кинг ухаживал за своей суженой в течение 10 лет.Через три года лорду и леди Кингам было пожаловано графство, а с ним и графскиетитулы. Так наша героиня и получила свое полное имя — Ада Августа Байрон-Кинг,графиня Лавлейс. К этому времени в семействе Лавлейс было уже трое детей.
Вряд ли граф Уильямощущал себя истинным главой семьи. Несмотря на громкий титул, правила в дометеща, леди Байрон, в очередной раз доказав свой несгибаемый характер. Поначалуграф еще пытался что-то изменить, на чем-то настоять, но потом по-британскипожал плечами, решил, что здоровье дороже, и всецело посвятил себя управлениюленным владением. Графиня Ада занималась с детьми, увлекалась музыкой ипродолжала свой диалог с Бэббиджем.
Полет ксолнцу
/>
Действующая модельDifference Engine находится в Научном музее Кенсингтона. При ее созданиииспользовались только те технологии, что были доступны во времена Бэббиджа.
Никто не хотелсубсидировать изготовление машины Бэббиджа. Проект подразумевал большоеколичество высокотехнологичных деталей, которые в первой половине XIX столетияобошлись бы спонсирующей стороне невероятно дорого — в куда большую сумму, чемсоставляли тогда большинство частных состояний империи. Но государство нерешалось субсидировать проект, чему виной, не в последнюю очередь, былозамораживание первой разработки Бэббиджа. Однако профессор не отчаивался. Онвыступал по всей Европе с циклом лекций о своей машине и рассказами о чудесахнауки, которые станут доступны, как только она будет построена. Идея будоражилаумы, способные видеть будущее.
В 1842 г. выдающийся итальянский математик Луис Менебреа, преподаватель баллистики Туринскойартиллеристской академии, опубликовал фундаментальный труд о вычислительноймашине Бэббиджа. Книга была написана на французском языке, и Бэббидж обратилсяк Аде Августе с просьбой перевести ее на язык туманного Альбиона. ГрафиняЛавлейс, резонно рассудив, что ее матери вполне достаточно, чтобы возиться сзятем, внуками и с многочисленным штатом домашней прислуги, с радостьювернулась в мир математики. Ада Августа решила полностью посвятить себя любимойнауке, работе над машиной Бэббиджа и ее широкой популяризации.
Династия
Лавлейс (Lovelace),вопреки распространенному заблуждению, не имеет никакого отношения к героюнравоописательного романа Сэмюэла Ричардсона «Кларисса Гарлоу» Ловласу(Ловеласу) — бессовестному соблазнителю женщин.
В течение девяти месяцевграфиня работала над текстом книги, попутно дополнив ее собственнымикомментариями и замечаниями. Произошло чудо — эти комментарии и замечаниясделали ее известной в мире высокой науки, а заодно и ввели в историю.
Она разглядела в машинето, о чем боялся думать сам изобретатель.
Суть и предназначениемашины изменятся от того, какую информацию мы в нее вложим. Машина сможетписать музыку, рисовать картины и покажет науке такие пути, которые мы никогдаи нигде не видели.
Ада Лавлейс
Ада Августа предвиделапредназначение компьютера еще до того, как его создали. То, что сегодня вошло внашу жизнь — многофункциональный инструмент для решения огромного количестваприкладных задач, Ада разглядела в далеких 40-х гг. XIX в.! Она сформулировала,зачем человеку нужен компьютер:
Разработка и пакетнаяобработка любых функций… Машина — механизм выражения любой неопределеннойфункции любой степени общности и сложности.
Леди-программист
В середине 1843 г. произошло эпохальное событие. 10 июля Чарлз Бэббидж прочел в очередном письме от Ады:
Я хочу ввести пример водно из примечаний: вычисление чисел Бернулли в качестве примера вычислениямашиной неопределенной функции без предварительного решения с помощью головы ирук человека. Я — дьявол или ангел. Я работаю подобно дьяволу для Вас, ЧарльзБэббидж; я просеиваю Вам числа Бернулли…
И буквально через неделюматематик получил по почте первую в истории человечества компьютернуюпрограмму — алгоритм, представляющий собой список операций для вычислениятех самых чисел Бернулли.
Финал?
Ада Августа Байрон-Кинг,графиня Лавлейс, скончалась в 1852 г. от рака — в возрасте 37 лет. Она покоитсяподле усыпальницы своего отца, лорда Байрона, которого ни разу в жизни невидела,— отца, от которого наша героиня, несмотря на все материнские уловки,унаследовала понимание: жить — значит гореть!
С образом Ады Августысвязано огромное количество легенд. Часть из них, безусловно, правдива; часть,как водится, сомнительна.
Что с того, что графиняпришла в математику через эзотерику? Что с того, что автографы леди Адыперенасыщены оккультизмом и мистикой? Разве это повод обвешивать мониторсоломенными куклами Вуду и устраивать спиритические сеансы на Рабочем столеWindows?
Что с того, что машина,которую так любила Ада, так и не была построена при ее непродолжительной жизни?В 30–40-х гг. ХХ столетия аналогичные Analytical Engine устройства были,наконец, воплощены в металле, ненадолго предварив появлениеэлектронно-вычислительных машин.
Что с того, что закатнедолгой жизни Ады Августы омрачен нелепыми попытками создания системы длявычисления беспроигрышных ставок в азартных играх? Разве это не было смело?Поиск квадратуры круга — удел беспокойных и дерзких, которым, как известно,поем мы славу.
У нас есть главное!Примечания графини Лавлейс к книге Луиса Менебреа занимают всего 52 страницы.По большому счету, это все, что оставила Ада Лавлейс для истории. Но это —автограф гения. Зачастую 52 страницы могут перевернуть окружающий мир донеузнаваемости. Задумайтесь над этими словами, когда будете работать с вашимкомпьютером, общаться по Сети или просто перекладывать «косынку».
Жизнь Ады Лавлейсобразует некий мифический резонанс с нашим цифровым веком: почтительныепосещения могилы Ады теперь превосходят численностью паломничества на могилу ееотца, поэта Байрона.
Брюс Стерлинг