Примечания леди Лавлейс

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»^[41]. 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^[42].

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»^[43].

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 ?⁷u_х = о[44], — 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[45]. 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» ^[46].

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»^[47].

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[48] — 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)[49]. 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»^[50].

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»^[51].

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»^[52].

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»^[53].

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»^[54].

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»^[55].

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»^[56].

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»^[57]. Бэббидж, однако, решил, что разумнее отказаться. Он нанес визит Аде и «отказался от всех условий»^[58]. 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»^[59]. 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»^[60].

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.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.