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她是拜伦的女儿,是被扼杀的飞行家,也是世界上第一个程序员

2017-12-11 炖着蘑菇的小鸡 果壳网

作者:炖着蘑菇的小鸡

编辑:等出汗


19世纪40年代末,英国伦敦的一家赛马场中,艾达·洛夫雷斯(Ada Lovelace)望着赛马的结果久久不愿离去。

她已不知道输了多少次,但总会再次踏进来。还有人说她为了赌马甚至专门建立了数学模型,然而直到1851年,她没有赢回本。她负债累累。

在1851年夏天,她开始流血,出现了子宫癌的早期症状。待到12月,疼痛已经让她无法入睡。


Ada Lovelace

来日,后人将会称她作史上的第一位程序员;而这个冬天,病情急剧恶化的艾达投向了药物的怀抱。鸦片酒——一种将鸦片和白兰地混合的饮品,成为了她最重要的依赖。

无人知晓,在药物带来的恍惚中,艾达脑海中是否出现过自己与巴贝奇相遇的那个晚上。

查尔斯·巴贝奇。来源:National Portrait Gallery

1833年6月5日晚上,艾达踏入了巴贝奇客厅中的那场聚会。名流云集,慷慨激昂的巴贝奇站在屋子中央,讲解着自己制造中的机器。

“只要摇动手柄,我的差分机就能实现复杂而精确的数学计算,从此计算误差将不再存在!”

“痴人说梦!”“这怎么可能实现!”

对巴贝奇的差分机,客厅中的宾客们或鄙弃或质疑,然而18岁的艾达反而张开怀抱迎了上去。

几天后,艾达受邀再访巴贝奇家中,参观初代差分机的成品。艾达作为“数字女巫”的人生自此拉开了帷幕。


拜伦之女——艾达


在1816年1月15日的凌晨,在艾达·洛夫雷斯饮下那杯鸦片酒的36年前, 在夜色之中,艾达的母亲安娜贝拉正带着刚刚出生36天的艾达、连同仆人匆忙赶路。

艾达的母亲安娜贝拉。来源:National Portrait Gallery

安娜贝拉逃回了娘家,逃离了她长达一年的灾难性婚姻。艾达的父亲——大诗人拜伦勋爵,充分展示出了神经质以及四处寻花问柳的特性,还欠了一屁股债。安娜贝拉忍无可忍。

父女俩从此分开,余生再未相见。

艾达的父亲,英国诗人拜伦。来源:National Portrait Gallery

这场离婚风波很快就传遍英国的街头巷尾,拜伦愤然离国、一去不返;而身处风暴中心的艾达,则在母亲的庄园里,近乎与世隔绝地长大了。陪伴她的只有家庭教师,还有一只名为泡芙小姐的猫。

在当时那个女性几乎得不到什么教育的年代, 40 35882 40 14610 0 0 8010 0 0:00:04 0:00:01 0:00:03 8009达的母亲对于一件事情异常的执着:女儿从小就一定要受到良好、恰当的教育——千万不能变成她父亲那样疯疯癫癫的诗人!

而拜伦与安娜贝拉的观点罕见的一致:

“我希望上帝让她变成什么样子都行,只要不是像诗人一样——一家子里有我一个傻瓜就够了。”


远离诗歌和文学,艾达的学习重心被强制放在了数学和逻辑上。但这绝不是想让艾达变成女科学家,仅仅为了让数理逻辑压抑住艾达的想象力。在家中,拜伦甚至成为了不能提起的名字,连画像都被藏起来,直到艾达20岁时才看到。

4岁时,她的名字是艾达·拜伦。来源:Byron and his World

然而,13岁时,艾达还是迷上了飞翔。她为此专门去研究了鸟类解剖图以及各种可充当翅膀的材料——羽毛、纸张、丝绸等等。后来她甚至想到了结合蒸汽机来实现飞行。

不过这场飞行梦被母亲狠狠打击。不久后,安娜贝拉以300磅的年薪(相当于如今的3万英镑,约27万人民币)给艾达聘请了一位数学导师,“因为女儿配得上如此好的教育”。

五年以后,18岁的艾达又爱上了自己的老师。


伯爵夫人——洛夫雷斯


“我的女婿必须得是个贵族!当然要是有百年以上的贵族底蕴那就更理想了。”

——以上就是安娜贝拉颇为苛刻的择婿条件。毕竟对于出身名门的她来说,这样的女婿才算得上是门当户对。

然而在女儿18岁的时候,一位不符合以上任何条件的年轻家教出现了。艾达把纸条塞进他的手中,艾达在深夜溜出家门,艾达与她的爱人耳鬓厮磨。

安娜贝拉当然嗅到了苗头。她立即解雇了这位家教。随后,艾达便私!奔!了!

17岁的艾达

动用包括亲朋好友在内的一系列手段,安娜贝拉才终于把女儿接了回来,并且压下了丑闻。

两年后,20岁的艾达嫁给了比她大10岁的威廉·金。安娜贝拉那些挑剔的择婿条件他全都符合,简直是一个近乎完美的女婿人选。而艾达本人对威廉还有这门亲事也颇为欢喜——嫁人,离开家,从今以后她就不用受制于母亲了。

艾达的丈夫:威廉·金伯爵。来源:National Portrait Gallery, London

结婚三年后,威廉由于杰出的功绩被授予爵位,成为第一代洛夫雷斯伯爵。艾达·拜伦从此成为了洛夫雷斯伯爵夫人。


众程序员始祖,数字女巫


艾达的编程道路始于巴贝奇。

巴贝奇的差分机如果能够成功做出来的话,确实算得上是一件旷世奇作。在他的设想当中,差分机由刻有数字的齿轮叠加而成,转动其手柄便可进行准确的计算。

差分机长这样(这台机器是巴贝奇逝世后由他儿子组装的)

当时那个年代,人们计算复杂数据的时候用的都是现成的数学表(如对数表、函数表)。但人工计算得到的数学表,本身就可能是不准的啊!被这个坑害最惨的莫过于英国数学家威廉·山克斯了,他花了20年的时间,把圆周率算到了惊人的小数点后707位。可惜都是,从第528位之后,全都是错的了……(但可喜的是他并不知道这个噩耗,因为后人发现的时候他已经去世了)

然而由于成本和制作水平,巴贝奇脑中的完全体差分机并没造出来。

1834年底,巴贝奇跟艾达商量说,想要做一个比差分机更厉害更复杂的机器,叫做分析机。它可以通过打孔卡片的控制来实现各种复杂的操作,像公式计算、条件选择等等。

仔细听完了巴贝奇的计划和想法后,艾达深深为之陶醉。这种能够改变世界运作方式的科学机器,对于用数学和想象看世界的艾达来说有着致命的吸引力。尤其是借鉴自提花机的打孔卡片,更是让艾达看到了分析机的无限潜力。就这样,她入了伙,成为了巴贝奇建造分析机路上的重要伙伴。

来源:[1]

1842-1843年的9个月间,艾达都在着手翻译一份关于巴贝奇分析机思想的报告——《分析机概论》。她一边翻译,一边把自己的想法以注释的形式加在里面。

在这些近原文三倍长的注释中,她最早提出了循环和子程序的概念;她编写了针对计算伯努利数的算法——成了历史上的第一个计算机程序。

艾达写的伯努利数的算法图。来源:[3]

数学让艾达看清了这个世界。依然是在这份注释中,她提出了一个比巴贝奇以往提出的更具普遍性、前瞻性的设想:

分析机不仅可以执行计算,它还执行运算(operations);在将来,它还可以实现绘画、纺织、演奏音乐等等功能。


她还说到:“虽然这种机器可以实现负责的运算,但是只能按照人类的指令来运行,并没有自我分析真理的能力。”

分析机的一张图纸。来源:伦敦科学博物馆

看到艾达翻译后的著作,巴贝奇大为赞赏和惊讶。在写给艾达的信中,他将她称作“数字女巫”。艾达拥有天才般的想象力,这是任何人都无法压制的。她曾在信中对母亲说:

“就算你不能给我诗,我也可以学习到诗一样的科学。”



分析机的一部分结构(模型)(英国科学博物馆)



诗一样的科学


受到技术的限制,巴贝奇穷其一生还是没能造出分析机,只留给后世一台模型机和两千多张图纸。

婚后,平淡的生活让艾达迷恋上了赌马。她一次次踏入赌马场,一次次输光。她的儿子说,母亲输掉的钱,加起来得有3200英镑那么多。这些钱放在如今是32万英镑,约280万人民币。

再后来,本就体弱多病的艾达患上了癌症、依靠药物支撑,直到1852年11月27日,她死于子宫癌。

google doodles纪念Ada诞辰197周年

1980年,美国将历时近20年研制成功的高级程序语言命名为Ada语言,并以她的出生年份设立了标准编号,即MIL-STD-1815;自1998年起,英国计算机学会每年都颁发以艾达为名的奖项;在windows95的真品证书与英国新版护照上面,都能找到艾达·洛夫雷斯的水印。

windows95的真品证书,左边圆圈里的水印是艾达


英国新版护照中的巴贝奇与艾达

即便被剥夺了诗,仍要寻找诗一般的科学。即便与父亲永世未再见,她身上却处处是拜伦的影子。

在去世前,艾达委托巴贝奇做她的遗嘱执行人。依照遗嘱,她被葬在要拜伦家族的墓地,紧靠着自己的父亲。这对女儿出生36天即分开、又都在36岁离世的父女,终于比邻而眠。

教堂中艾达的纪念石碑 来源:123rf正版图片


艾达·洛夫雷斯。作者:Margaret Sarah Carpenter

(编辑:等出汗)

参考资料:

[1]   The Thrilling Adventures of Lovelace and Babbage: The (Mostly) True Story of the First Computer

[2]   Ada's Algorithm: How Lord Byron's Daughter Ada Lovelace Launched the Digital Age

[3]   Sketch of The Analytical Engine Invented by Charles Babbage

[3]   http://blog.stephenwolfram.com/2015/12/untangling-the-tale-of-ada-lovelace/

[4]   https://en.wikipedia.org/wiki/Ada_Lovelace

[5]   https://findingada.com/shop/a-passion-for-science-stories-of-discovery-and-invention/ada-lovelace-victorian-computing-visionary/

[6]   https://www.guokr.com/blog/747733/


一个AI

两年前的12月,果壳已经发过Ada的事迹(为了治好文艺癌,老娘把她培养成了史上第一个程序员)。两年后,本AI又一次讲述了她的故事:12月10日,是Ada Lovelace 202岁生日。


虽然有点晚,但是——生日快乐,女娲娘娘。




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