Цифровая вычислительная машина Чарльза Бэббиджа
Ada_Lovelace w.jpg
Появление на земле эфирного создания с мужской хваткой и умом гения в любом случае не прошло бы незамеченным, поскольку Ада была единственным законным ребенком другого гения — английского поэта лорда Байрона. Только вот эта утончённая английская аристократка меньше всего хотела, чтобы ее имя связывали с именем отца, предпочтя, вслед за матерью, навсегда вычеркнуть его из своей жизни, и к тому же ей и самой было чем удивить мир и запечатлеть себя на страницах истории.
Главную, ключевую, можно сказать, роль в жизни Ады сыграл Чарльз Бэббидж, английский математик и изобретатель, придумавший малую и большую «разностные машины» (Difference Engine) — громадные и очень сложные автоматические арифмометры для построения математических таблиц. А затем и универсальную цифровую вычислительную машину (ЦВМ), добавив к своему «арифмометру» счётное и запоминающее устройства, иными словами, сделав его программно управляемым.
Малую разностную Бэббиджу удалось сконструировать, а на создание большой он потратил 12 лет и кучу денег — своих, спонсорских и государственных, но так и не завершил задуманное — не хватило средств.
Третья, «аналитическая машина», как он ее называл (Analytical Engine), так и осталась в проекте. Она должна была заменить огромное количество людей, составляющих вручную различные таблицы — астрономические, навигационные, математические, что к тому же помогло бы исключить неминуемость ошибок как атрибут человеческого фактора.
В 1833 году Чарльз Бэббидж подробно описал ее конструкцию и принципы работы, но реализовать свою идею на практике ему, увы, не удалось — в первую очередь из-за отсутствия материальной поддержки проекта и недостаточности технологического уровня того времени. (ЦВМ Бэббиджа все же была построена по его чертежам, — сыном изобретателя Генри Бэббиджем, став прообразом современного компьютера.)
С этим выдающимся человеком Ада познакомилась не в кулуарах светских тусовок, а на очередной промышленной выставке, где любила разглядывать новинки науки и техники. Объединила их общая страсть — не друг к другу, а к математике. Он — 42-летний ученый, профессор кафедры математики Кембриджского университета, член Королевского научного общества, один из крупнейших математиков того времени, она — 17-летняя юная дева.
Симбиоз Бэббидж-Лавлейс
Обманчиво-эфирное создание, сыпавшее на удивление грамотные вопросы и мгновенно сумевшее понять суть его изобретения, поразило Бэббиджа уникальностью далеко не женского ума и глубиной познаний. С того памятного дня и до безвременной смерти Ады они были не просто друзьями, но и соратниками. Аде пришлись по душе идеи Чарльза, и она помогала ему всем, чем только могла.
Бэббидж прекрасно понимал, что своим изобретением опережает время. Позднее, в 1864-м, он напишет: «Пройдёт, вероятно, полстолетия, прежде чем люди убедятся, что без тех средств, которые я оставляю после себя, нельзя будет обойтись». Прошло не 50, а 80 лет, прежде чем Говард Айкен, на основании наследия Бэббиджа и Ады Лавлейс, создал первый полноценный компьютер — машину Марк-I (Automatic Sequence Controlled Calculator — ASCC), назвав ее «Осуществлённой мечтой Бэббиджа».
Как состоялся симбиоз Бэббидж-Лавлейс? Недооцененный в Англии ученый ездил по другим европейским странам с лекциями, рассказывая о своем детище. В 1840 году по приглашению итальянских математиков он выступил перед студентами Туринской артиллерийской академии. Совсем еще молодой в ту пору Луиджи Менабреа (в будущем премьер-министр Италии), преподававший баллистику в академии, записал лекции английского изобретателя на французском языке и опубликовал их под названием «Элементы аналитической машины Бэббиджа».
По просьбе своего ученого друга Ада взялась перевести очерк Менабреа на английский, но подошла к работе творчески. Провозившись с ним почти год и корректируя свои дополнения с Бэббиджем по почте или при встречах, она добавила к переводу многочисленные комментарии, что увеличило объем монографии более чем вдвое. На 52 страницах собственного текста она не только дала подробное описание ЦВМ, но и добавила от себя четкие и прозорливые инструкции — как ею можно будет пользоваться, и на что она способна.
В одном из писем к Бэббиджу, обсуждая с ним свои дополнения, она предложила ввести в примечания последовательность рациональных чисел Якоба Бернулли (швейцарского математика XVII века) в качестве примера вычисления машиной «неявной функции без предварительного решения с помощью головы и рук человека». Этим она предвосхитила возможность создания искусственного разума. Так в 40-х годах XIX века, задолго до самого компьютера, на свет появилось то, что принято считать первой в истории человечества компьютерной программой. И создал ее не маститый ученый-изобретатель, а хрупкая английская леди.
Словно заглядывая в будущее, Ада Лавлейс, обладавшая даром предвидения и глубоким аналитическим умом, образно представила себе, в каких сферах человеческой деятельности может быть использована вычислительная техника — в частности, для проектирования домов и всевозможного промышленного оборудования, при разработке интерактивных учебников и виртуальных игр. «Суть и предназначение машины будут меняться в зависимости от того, какую информацию мы в нее вложим. Машина сможет писать музыку, рисовать картины и покажет науке такие пути, какие нам и не снились.»
Ада Лавлейс ввела в употребление термины, которыми до сих пор пользуются программисты — «цикл», «рабочая ячейка», «рабочая переменная», «распределяющая карта», «операция», «операционный механизм»... И все это в эпоху, когда еще не было даже электричества, не говоря уже о массе других, сопутствующих компьютерным технологиям, вещей.
Отдавая должное Аде Лавлейс, кажется несколько несправедливым — с точки зрения истории — умаление роли Чарльза Бэббиджа, положившего всю свою долгую жизнь на разработку и строительство первой вычислительной машины, описанной и прокомментированной женщиной-математиком. Бэббидж с благодарностью величал своего умного и очаровательного друга: «мой дорогой Интерпретатор». Именно интерпретатор того, что уже было придумано и продумано им. Не будь изобретения Бэббиджа, и Ада Лавлейс, возможно, запомнилась бы лишь как дочь поэта Байрона. Хотя... как знать. Для самовыражения ее блистательный ум вполне мог выбрать себе в партнеры другого гения. К чему теперь гадать. В историю, намного опережая свое время, они вошли не порознь, а рука об руку.
И когда узнаешь, что первая полноценная программа, запечатленная в памяти компьютера, появилась лишь 100 лет спустя, когда в 1946 году американские физики и инженеры Джон Преспер Экерт и Джон Уильям Мокли создали электронный числовой интегратор и вычислитель ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer), ставший прототипом большинства современных компьютеров, невольно проникаешься к Аде Лавлейс особым уважением и восхищением. Думаю, стоит познакомиться с этой незаурядной, чтобы не сказать гениальной, женщиной поближе.
Дочь лорда Байрона
Августа Ада Кинг-Байрон, графиня Лавлейс, или, как ее позже называли, просто Ада Лавлейс, родилась в 1815 году, в Лондоне. Ее родители, лорд Джордж Байрон и Анна Изабелла Милбэнк (Аннабелла), были женаты всего год. Мать, женщина строгих правил и голубых кровей, имела редкое для светской дамы пристрастие к математике, за что муж прозвал ее «Королевой параллелограммов».
Джорджу Байрону довелось увидеть новорожденную дочь всего один раз. Аннабелла сама бросила его (а не он ее, как считают многие). Расстались они скорее всего из-за того, что она не смогла простить мужу его непреодолимого влечения к собственной кузине Августе, роман с которой начался задолго до их брака. Аннабелла сбежала с трехмесячной девочкой к родителям и только оттуда написала, что больше не вернется. Гордая и независимая, она никому не стала объяснять причины разрыва, что и породило многочисленные толки, в чем именно провинился перед ней супруг. Из-за обрушившихся на него пересудов и обвинений во всех смертных грехах (именно «смертных», поскольку в Англии они карались смертной казнью), Байрон навсегда покинул Родину.
Судя по стихотворению «Прощание с леди Байрон», поэт любил жену. Кстати, в многочисленных письменных пересказах биографии их дочери неизменно упоминается, что отец посвятил крошке Аде всего одно четверостишье в поэме «Паломничество Чайльд-Гарольда». Это не так. Вот отрывок из «Прощания с леди Байрон» (перевод И. Козлова):
Живя вдалеке от Англии, он постоянно интересовался дочерью и очень переживал, когда она болела. А в письме к кузине Августе написал: «Надеюсь, Бог наградит ее чем угодно, только не поэтическим даром...». На то же надеялась и Аннабелла, изъяв из дома все творения бывшего мужа, а заодно и всю поэзию.
Байрон умер в возрасте 36 лет (в 1824 году), в Греции, за которую сражался (Греческая война за независимость, греческая революция — вооружённая борьба греческого народа за независимость от Османской империи, 1821-1832 гг.), отдав ей всего себя — свои силы, талант и средства. Его останки перевезли в Англию — в родовой склеп в церкви Ханкелл-Торкард, у Ньюстедского аббатства. Аде в ту пору было всего 9 лет, и она только-только начала поправляться, поднявшись с постели.
А болела девочка долгих три года. Ее натура, унаследовавшая гены обоих родителей, развивалась противоречиво и органично одновременно. Отец наградил ее пылким и романтичным нравом, а мать — любовью к точным наукам. Длительный период болезни сделал девочку затворницей, но и стал поводом для ее углубленного и всестороннего домашнего образования.
Аннабелла приглашала для дочери лучших педагогов. В их числе — шотландского математика и логика, профессора Августа де Моргана, который был настолько высокого мнения о способностях своей ученицы, что сравнивал ее с итальянским математиком Марией Аньези. Увлекаясь эзотерической нумерологией, де Морган заразил этим и впечатлительную, жаждущую чуда девочку, что в дальнейшем ей не раз аукнулось.
Непререкаемым авторитетом для нее стала супруга де Моргана, знаменитая Мэри Соммервиль, за выдающиеся достижения в математике и переводные труды с комментариями (в частности — «Трактат о небесной механике» Пьера Лапласа) названная «королевой науки XIX века».
В 12 лет Ада мечтала не о сказочном принце, а о механических крыльях, которые смогли бы оторвать ее от земли и поднять в небо. И не просто мечтала, а мысленно конструировала, делая чертежи оригинального летательного аппарата.
В 17 лет дочь лорда Байрона впервые вышла в свет и была представлена королю и королеве. Утонченная, изысканная, с безупречными манерами, она была, как пишут биографы, «красива, изящна и таинственно бледна». Она прекрасно танцевала, играла на нескольких инструментах, красиво, со вкусом одевалась, знала несколько языков, сочиняла (несмотря на запреты матери) стихи. Но это были далеко не единственные ее достоинства.
Ада Байрон-Кинг, она же леди Лавлейс
В очаровательную оболочку хрупкой юной девы был заключен могучий аналитический ум, ставивший в тупик и вызывавший ступор у молодых людей, острых на язык, самоуверенных выпускников престижных университетов. Вести с нею беседу на равных было не по плечу не только жеманным барышням, но и иным взрослым ученым мужам. Заинтригованные столь необычным явлением юноши добивались права пообщаться с ней, завоевать ее благосклонность — даже не в качестве ухажеров, а в качестве достойных ее собеседников.
Аде было 19, когда она сделала свой выбор и вышла замуж за 29-летнего барона Уильяма Кинга, став Августой Адой Байрон-Кинг. А после того как он унаследовал титул лорда Лавлейса, стала леди Лавлейс, и с этим именем вошла в историю. Их брак был удачным, если не считать преждевременной смерти Ады и полного разорения Кинга по вине неуемной супруги.
Чтобы раздобыть недостающую сумму на строительство аналитической машины Бэббиджа, Ада, вместе с Чарльзом и послушным ей Уильямом, попыталась создать систему беспроигрышных ставок на бегах. Увы, богатеть на азартных играх удается только их устроителям. Лавлейсы потеряли все свое состояние, Чарльз и Уильям эту затею вскоре бросили, а Ада стала игроманкой, увязшей в долгах и закладывавшей даже фамильные драгоценности. Но то было позже, уже перед самой ее смертью. А в начале замужества, с интервалами в год, она родила троих детей. Семья и быт не отняли ее у науки, тем более, что Уильям, относившийся с пониманием к увлечению супруги математикой, не только не препятствовал ей, но и потакал, поддерживая во всех ее начинаниях.
Ее «главный друг» Чарльз Бэббидж, одержимый созданием ЦВМ, заразил своими идеями и пылкую Аду. Загоревшись, она стремилась всячески помогать ему, не только умом, но и деньгами — не задумываясь тратила свои и мужа, обращалась за помощью ко всем, кого знала, включая своих великих современников: Майкла Фарадея, Дэвида Брюстера, Чарльза Уитстона, Чарльза Диккенса... увы, в основном получая отказ. Правительство поначалу поддерживало Бэббиджа, но и его вера в проект, и соответственно финансы иссякли. Ада и бегами-то увлеклась ради того, чтобы раздобыть деньги на строительство его машины.
В их доме регулярно собирались сливки лондонского общества. Один из гостей оставил свои впечатления о хозяйке: «Она была ни на кого не похожа и обладала талантом не поэтическим, но математическим и метафизическим».
Мистический уклон
Не знаю, как насчет метафизики, а вот мистический уклон интересам Ады был явно присущ, о чем в открытую поговаривали те, кто ее знал. Более того, не понимая истоков уникального дара и парадоксального ума этой молодой леди, ее подозревали даже в сговоре с дьяволом. Чарльз Диккенс (он был на 3 года старше Ады) вполне серьезно заявлял, что «после её посещений в доме остаётся шлейф из нечистой силы».
И, надо признать, она сама давала пищу для подобных домыслов, поминутно поминая Сатану в разных контекстах и прозрачно намекая на свою исключительность: «Мой мозг — нечто большее, чем просто смертная субстанция, я надеюсь, время покажет это». «Клянусь дьяволом, не пройдет 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 гибком существе». Оригинальное заявление, не правда ли. Или: «Для Вселенной хорошо, что мои устремления и честолюбие навсегда связаны с духовным миром, и что я не собираюсь иметь дела с саблями, ядом и интригами вместо X, Y и Z». А то бы что? Она разнесла бы полмира?
Даже музыка не случайно была второй страстью Ады, после математики. Она считала, что язык музыки, как и язык математики, выводит ее на контакт с Высшими Силами — «ещё один язык для неземных бесед». Похоже, Высшие Силы сами избрали ее своим проводником, как, скажем, Николу Тесла. Ада чувствовала это. В письме к Бэббиджу она дает оценку собственным комментариям к очерку Менабреа не как их автор, а как сторонний наблюдатель: «...Сказать честно, они удивили меня... хоть речь идёт обо мне самой. Они действительно написаны прекрасным стилем, который превосходит стиль самого очерка». Вряд ли человек воспитанный — а Ада была хорошо воспитана — стал бы восхвалять самого себя.
Кто наделил это хрупкое болезненное создание «чудовищной силой» и недоступными еще ее времени прозрениями — Бог, Дьявол или Вселенная, нам знать не дано. Ясно одно — Ада Лавлейс опередила свое время этак лет на сто.
Перенеся тяжелую болезнь в детстве, Ада и дальше не блистала здоровьем. А потом ее подкосил самый страшный недуг — раковая опухоль. Она умерла осенью 1852 года, по прихоти небесной механики, как и ее отец — безвременно и от кровопускания, в том же возрасте — в 36 лет. Судьба навсегда разделила их при жизни и удивительным образом уравняла в смерти. Отец и дочь покоятся рядом, в фамильном склепе Байронов.
«Ада» — язык программирования
Алан Мэтисон Тьюринг, английский математик, объявленный отцом информатики и теории искусственного интеллекта, в своей общеизвестной статье «А может ли машина мыслить?», опубликованной в 1950 году, посвящает целый раздел «Возражениям леди Лавлейс». Что уже само по себе — в мире точных наук, где столетие вырастает в пропасть — беспрецедентно.
В 1975 году министерством обороны США было одобрено решение в честь гениальной леди Лавлейс назвать универсальный язык программирования, единый для американских вооруженных сил, а затем и для НАТО в целом — «Ада».
Российские программисты-остряки не преминули обыграть двусмысленность такого названия (в русском звучании, разумеется) и в противовес «языку Ада» создали свой алгоритмический «язык Рая». Широко известен и выпад советского журналиста-международника, Мэлора Стуруа, ярого антиамериканиста: «Язык Пентагона — враг мира. Язык «Ады» — голос термоядерного ада... В языке «Ады» слышится проклятие роду людскому».
Ну это «Маркс-Энгельс-Ленин-Октябрьская-Революция» (именно так расшифровывается имя Мэлор), что называется, перегнул. Без компьютера и его программной системы не обходится сегодня не только Пентагон, но и ни один человек в цивилизованном мире. И то, над чем так самозабвенно работали Чарльз Бэббидж и Ада Лавлейс, — безусловный дар всему человечеству.
Не зря ведь благодарные компьютерщики разных стран с недавних пор начали отмечать День программиста, который они неофициально празднуют дважды в году: 10 декабря, в день рождения Ады Лавлейс, и 19 июля, когда ею была написана первая программа. Во всех ВУЗах мира на факультетах компьютерного программирования студенты изучают универсальный язык «Ада» и пользуются, в числе прочих, терминами, введенными в оборот этой удивительной женщиной аж 170 лет назад.
Добавить комментарий