Ада Августа Лавлейс – первая программистка
Высказанные в письме к своей двоюродной сестре опасения великого поэта Англии относительно «поэтического дара» дочери оказались напрасными. Леди Лавлейс была единственной «дочерью дома и сердца» Джорджа Гордона Байрона. Семейная жизнь великого поэта сложилась неудачно. Он женился на Аннабелле Милбэн 2 января 1815 года. 10 декабря у них родилась дочь, которую назвали Августа Ада, а с января 1816 года супруги разъехались навсегда. Когда лорд Байрон видел дочь в последний раз, ей был всего месяц от роду. Ада Байрон с детства успешно и с увлечением занималась математикой. Ее учителем был известный математик и логик Август де Морган. Профессор де Морган был высокого мнения о способностях своей ученицы и даже сравнивал ее с Марией Аньези, выдающимся итальянским математиком. Впрочем, Ада также превосходно играла на неск4ольких музыкальных инструментах и владела несколькими языками. Семейная жизнь Августы Ады сложилась счастливо. В июле 1835 года она вышла замуж за Уильяма, 18-го лорда Кинга, ставшего впоследствии первым графом Лавлейсом. Сэр Уильям с одобрением относился к научным занятиям своей жены и помогал ей как мог. Редактор популярного светского журнала Олбани Фонбланк оставил такой портрет Августы Ады Лавлейс. «Она была ни на кого не похожа и обладала талантом не поэтическим, но математическим и метафизическим… Наряду с совершенно мужской способностью к пониманию, проявлявшейся в умении решительно и быстро схватывать суть дела в целом, леди Лавлейс обладала всеми прелестями утонченного женского характера….В той же степени в какой она не терпела легкомыслия и банальности, она получала удовольствие от истинно интеллектуального общества и поэтому энергично искала знакомства со всеми, кто был известен в науке, искусстве и литературе». К числу друзей Аннабеллы Милбэнк принадлежал выдающийся английский ученый и изобретатель Чарльз Бэббидж. Дружба с Чарльзом Бэббиджем – наиболее яркая страница короткой жизни Августы Ады. Вот как описывает в своих мемуарах миссис де Морган первое посещение юной Адой мастерской Бэббиджа: «В то время как большинство из присутствующих только глазело на это прекрасное устройство (разностную машину – Авт.), выражая свое восхищение возгласами, характерными для дикарей, которые впервые увидели зеркало или услышали пушечный выстрел, юная мисс Байрон разобралась в принципе его работы и оценила его красоту». Статья военного инженера Л. Ф. Менабреа (впоследствии генерала в армии Гарибальди, а затем премьер-министр Италии) «Очерк Аналитической машины, изобретенной Чарльзом Бэббиджем» заинтересовала Аду и она перевела ее на английский язык. Тогда Бэббидж предложил ей добавить некоторые примечания к переводу. Эта идея была немедленно принята. Перевод статьи Менабреа занимает 20 страниц, примечания же Ады Лавлейс – в два с половиной раза больше, 50 страниц. Одно это сопоставление показывает, что Ада Лавлейс не ограничилась ролью простого комментатора. При этом статья Менабреа касается в большей степени технической стороны дела, тогда как примечания Лавлейс – математической. Первый вариант перевода и комментариев был передан в типографию 6 июля 1843 года. После получения первых корректур она пишет Бэббиджу: «Я хочу вставить в одно из моих примечаний кое-что о числах Бернулли в качестве примера того, как неявная функция может быть вычислена машиной без того, чтобы предварительно быть разрешенной с помощью головы и рук человека. Пришлите мне необходимые данные и формулы». Бэббидж прислал все необходимые сведения и, желая избавить Аду от трудностей, сам составил алгоритм, как мы сказали бы сейчас, для нахождения этих чисел. Но допустил при этом грубую ошибку, которую Ада сразу же обнаружила. Она сообщила Бэббиджу 19 июля, что самостоятельно «составила список операций для вычисления каждого коэффициент для каждой переменной», то есть самостоятельно написала программу для вычислений чисел Бернулли. Эта программа представляет исключительный интерес, поскольку величина, сложность и математическая постановка данной задачи не идут ни в какое сравнение с элементарными примерами. Этот пример позволил Лавлейс в полной мере показать методику программирования на Аналитической машине и те преимущества, которые она дает при подходящем методе вычислений. Предвосхищая «этапы» компьютерного программирования, Ада Лавлейс, так же как и современные математики, начинает с постановки задачи, затем выбирает метод вычисления, удобный для программирования, и лишь тогда переходит к составлению программы.
За определение числа Бернулли Лавлейс берет следующее выражение:
Оно неудобно, так как требует суммирования ряда, поэтому Лавлейс выводит рекуррентную формулу:
и принимает ее за основу метода вычисления. Затем она приступает к описанию программы. Эта программа вызвала восторг Бэббиджа, он не жалел хвалебных слов по ее адресу, впрочем вполне ею заслуженных. Успехи давались ей большим напряжением и не без ущерба для здоровья. «Я едва ли смогу описать Вам, как меня мучит и изводит болезнь…Я работала непрерывно с семи часов утра, до тех пор, пока не была вынуждена оставить ее из-за полной невозможности сконцентрировать далее внимание…», писала она Бэббиджу в письмах от 4 и 26 июля. Лавлейс хотелось, чтобы эта и последующие работы, о которых она мечтала, могли как то связываться с ее именем, хотя не в обычаях того времени было для графини подписывать литературные произведения. По совету мужа она решает под каждым комментарием поставить свои инициалы. Читая «Комментарии», поражаешься проницательности молодой женщины, точности ее формулировок, не потерявших своего значения даже сейчас. Вот, например, некоторые из них. «Машина (аналитическая. – Авт.) может быть определена как материальное воплощение любой неопределенной функции, имеющей любую степень общности или сложности». «Под словом «операция» мы понимаем любой процесс, который изменяет взаимное отношение двух или более вещей… Аналитическая машина воплощает в себе науки операций». «Примечания» Лавлейс заложили основы современного программирования, базирующегося на тех идеях и принципах, которые были ею высказаны. Одним из важнейших понятий программирования служит понятие цикла. Лавлейс полностью осознала значение цикла – использование циклических вычислительных методов является одним их простейших и эффективнейших методов, облегчающих использование вычислительных машин. Поэтому она уделяет весьма много внимания циклам в своей работе. Ей принадлежит определение цикла: «Под циклом операций следует понимать любую группу операций, которая повторяется более одного раза». Организация циклов в программе значительно сокращает ее объем. Без такого сокращения практическое использование Аналитической машины было бы нереальным, т. к. она работала с перфокартами, и требовалось бы огромное их количество для каждой решаемой задачи. Для иллюстрации эффективности использования циклов Лавлейс в качестве примера приводит решение системы 10 линейных уравнений с 10 неизвестными. Прежде всего, уже в то время Ада Лавлейс отдавала себе полный отчет в колоссальной «широте спектра» возможностей универсальной вычислительной машины. Вместе с тем она четко представляла себе границы этих возможностей: «Желательно предостеречь против преувеличения возможностей Аналитической машины. При рассмотрении любого нового изобретения мы довольно часто сталкиваемся с попытками переоценить то, что мы уже считали интересным или даже выдающимся, а с другой стороны – недооценить истинное положение дел, когда мы обнаруживаем, что наши новые идеи вытесняют те, которые мы считали незыблемыми. Аналитическая машина не претендует на то, чтобы создавать что-то действительно новое. Машина может выполнить все то, что мы умеем ей предписать. Она может следовать анализу; но она не может предугадать какие-либо аналитические зависимости или истины. Функции машины заключаются в том, чтобы помочь нам получить то, с чем мы уже знакомы». В 1843 году, когда эти положения высказывались, Ада, конечно не могла предвидеть, как разовьется и какие формы примет программирование спустя 120 лет. Эти соображения отнюдь не оставались незамеченными. В знаменитой статье Алана Тьюринга «Может ли машина мыслить?», впервые опубликованной в 1950 году, специальный раздел, озаглавленный «Возражения леди Лавлейс», посвящен разбору приведенных высказываний. В своей первой и, к сожалению, единственной работе Ада Августа Лавлейс рассмотрела большое число вопросов, актуальных и для современного программирования. Можно отметить, что терминология, которую ввела леди Лавлейс, в заметной степени используется и современными программистами. Так, ей принадлежат термины «рабочие ячейки», «цикл» и некоторые другие. В начале 50-х годов Ада тяжело заболела. Летом 1952 года она уже не вставала с постели, а 27 ноября 1852 года Ада Августа Лавлейс скончалась в том же возрасте, что и ее отец. Согласно завещанию, она была похоронена рядом с могилой отца в семейном склепе Байронов в Ноттингемпшире.
|
