艾达·洛夫莱斯日纪念“第一位计算机程序员”

科学家们纪念一位19世纪的远见卓识者——以及所有在科学、工程和数学领域取得成就的女性

Ada Lovelace

艾达·洛夫莱斯,约1840年。

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点


今天有人看到“分析机”,可能会认为它是某种怪异汽车的机械系统的一部分,或者是一种晦涩的电报机或某种古怪的乐器。我们可能不会将这堆别针和齿轮识别为世界上第一台计算机。虽然从未完成一个工作模型,但英国数学家查尔斯·巴贝奇于1837年首次描述的设计却非同寻常。它与现代计算机有相似之处,例如它的“磨坊”——我们现在称之为中央处理单元。

当时,有一个好奇且富有想象力的人认识到这台奇怪机器作为概念的潜力。1843年,自学成才的数学家艾达·洛夫莱斯发表了一篇论文,详细介绍了分析机的工作原理,并思考了她想象它可能执行的各种深远任务。通过她对这台计算机器的注释,她被广泛认为对计算机科学领域做出了巨大贡献,现在是女性科学家的鼓舞人心的象征。2009年,总部位于伦敦的非营利组织开放权利组织的前执行董事苏·查曼-安德森将10月的第二个星期二(一个随意选择的日期)定为艾达·洛夫莱斯日,以庆祝女性在数学、科学和工程领域的成就。

洛夫莱斯的一生短暂但意义重大。她于1815年出生于一个著名的贵族家庭,最初因是英国诗人拜伦勋爵的女儿而闻名——拜伦勋爵称洛夫莱斯的母亲安娜贝拉·拜伦为“平行四边形公主”,因为她热爱数学。他们的婚姻很短暂,当洛夫莱斯还是个婴儿时,拜伦勋爵就从他们的生活中消失了。安娜贝拉害怕艾达会发展出她父亲不切实际的浪漫主义,禁止她的女儿阅读拜伦勋爵的诗歌,而是让她的孩子沉浸在数学中。


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它奏效了。她长大后埋头读书,学习和质疑代数和几何,并对机械表现出越来越浓厚的兴趣。17岁时,她和母亲参加了一个活动,在那里洛夫莱斯第一次遇到了巴贝奇。他正在演示他的“差分机”的原型,它是分析机的一个更简单的先驱。该原型旨在根据公式计算值,从而减少创建表格所需的手工劳动。这个想法激发了洛夫莱斯对机械的迷恋,她开始着手了解关于差分机的一切。在她成年后,她有几位导师,包括数学家奥古斯都·德摩根,他在1840年和1841年通过63封信的交流辅导她。德摩根耐心而友善,回答了困扰洛夫莱斯的问题,填补了她数学知识中的空白。在给安娜贝拉的一封信中,他指出了这位年轻数学家非凡的“思考能力”,说这“对于任何初学者,无论男女,都完全超出了常规”。

这些交流为2017年8月发表在《数学史》上的一篇论文提供了素材,该论文提供了洛夫莱斯数学才能的证据,并反驳了一些历史学家的说法,即她的故事可能被过度炒作了,并且她可能没有足够的数学知识来写她关于分析机的论文中的注释——这是她最著名的壮举。

1843年,艾达翻译了一篇关于巴贝奇机器的法语论文——包括她的注释,这些注释几乎是论文本身的两倍长。其中包括对机器工作原理的详细描述,包括如何使用纸穿孔卡来调整机器的设置。洛夫莱斯还专注于使用该设备创作音乐的可能性。这些注释继续展示了这种计算器如何能够计算出一系列在高等算术中经常出现的数字,称为伯努利数——一些人可能称之为世界上第一个计算机程序。她的见解让巴贝奇震惊。在写给他的朋友和英国科学家迈克尔·法拉第的一封信中,他称她为“那位女巫,她将她的魔法咒语施加在最抽象的科学上,并以(至少在我们国家)少数男性才智所能施加的力量掌握了它。”

弗吉尼亚州伦道夫-梅肯学院的数学教授阿德里安·赖斯和他在牛津大学的同事们去年在牛津的博德利图书馆花了很长时间,仔细研读并重新整理了洛夫莱斯和德摩根之间的信件。他们得出了一些关于她数学优势的结论,例如她倾向于对概念进行敏锐的观察,以及她对后来被证明是正确的想法的预测。研究人员表示,在她与德摩根的通信结束时,她已经达到了大学水平的数学理解,她的老师已经在向她介绍开放式的抽象问题。“许多人认为艾达的成就被夸大了,因为他们认为她不可能写出这些东西,因为她没有足够的数学知识,”赖斯说。“那么我们在论文中展示的是,是的,她确实有足够的数学知识——她绝对可以做到。”赖斯补充说,他认为她更多的是世界上第一个“调试员”,而不是世界上第一个计算机程序员:例如,她发现巴贝奇在他的计算中犯了一个很大的错误,这反映了她在与德摩根的通信中质疑和发现数学查询中错误的态度。

洛夫莱斯在36岁时去世,但科学界一直延续着她的遗产。在她去世10年后,1862年,《大众科学》发表了伦敦《泰晤士报》的一篇摘录,其中描述了一个机器展览,其中一台可能是半成品分析机。上面写着:“这是巴贝奇先生的伟大的计算机器,它将进行平方运算并计算出七位数的对数。正是已故的洛夫莱斯夫人(拜伦勋爵的女儿)对这项发明的描述,导致斯德哥尔摩的谢茨先生对此进行了改进,使其不仅能够计算表格,还能打印结果。”

洛夫莱斯逐渐成为所有身处或渴望加入科学疯狂旋涡中的女性的先驱象征。每年10月的第二个星期二不仅是对她的认可,也是对历史上所有被遗忘或被忽视——或从未被发现——的女性的认可。

Yasemin Saplakoglu is a staff writer at Live Science, covering health, neuroscience and biology. Her work has appeared in 大众科学, Science and the San Jose Mercury News. She has a bachelor's degree in biomedical engineering from the University of Connecticut and a graduate certificate in science communication from the University of California, Santa Cruz.

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