Архитекторы компьютерного мира

Ада Байрон с детства успешно и с увлечением занималась математикой. Ее учителем был известный английский математик и логик Август де Морган. К числу друзей Аннабеллы Милбэнк принадлежал выдающийся английский ученый и изобретатель Чарльз Бэббидж. Юная Ада посещает его мастерскую, где знакомится с его работой над вычислительными машинами. Чарльз Бэббидж искренне полюбил эту девушку, он находил в ней главное, что ценил в людях, — остроту ума. Быть может, сыграло роль и то, что Ада была почти ровесницей его рано умершей дочери. Бэббидж следит за научными занятиями Ады, посылает ей статьи и книги, представляющие интерес, и знакомит со своими работами.

Семейная жизнь Августы Ады сложилась счастливо. В июле 1835 года она вышла замуж за Уильяма, восемнадцатого лорда Кинга, ставшего впоследствии первым графом Лавлейсом. Сэр Уильям, которому в то время исполнилось 29 лет, был спокойным, уравновешенным и приветливым человеком. Он с одобрением относился к научным занятиям своей жены и помогал ей как мог.

Супруги вели светский образ жизни, регулярно устраивали вечера и приемы, на которых бывал "весь Лондон". Один из постоянных посетителей этих вечеров, редактор популярного лондонского журнала "Экзаминер" Олбани Фонбланк, оставит такой портрет хозяйки дома: "Она была ни на кого не похожа и обладала талантом не поэтическим, но математическим и метафизическим…"

Портрет графини Лавлейс

Очень выразительна и автохарактеристика, данная Адой в одном из писем Бэббиджу: "Мой мозг — нечто большее, чем просто смертная субстанция; я надеюсь, время покажет это (если только мое дыхание и прочее не будут слишком быстро прогрессировать к смерти).

Клянусь дьяволом, что не пройдет и десяти лет, как я высосу некоторое количество жизненной крови из загадок вселенной, причем так, как этого не смогли бы сделать обычные смертные губы и умы. Никто не знает, какие ужасающие энергия и сила лежат еще неиспользованными в моем маленьком гибком существе.

Я сказала "ужасающие", т. к. Вы можете вообразить, что это означает в некоторых обстоятельствах. Граф Л. иногда говорит: "Каким генералом могла бы ты быть". Представьте меня со временем в общественных и политических заботах (я всегда мечтала обладать мировой властью, силой и славой — эта мечта никогда не сбудется…). Для вселенной хорошо, что мои устремления и честолюбие навсегда связаны с духовным миром и что я не собираюсь иметь дела с саблями, ядами и интригами вместо х, у и f.

Статья военного инженера Л. Ф. Менабреа (впоследствии генерал 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 А. А. Лавлейс отнюдь не ограничилась ролью простого комментатора. При этом статья Менабреа касается в большей степени технической стороны дела, тогда как примечания Лавлейс — математической.

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". По ее просьбе Бэббидж прислал все необходимые сведения и, желая избавить Аду от трудностей, сам составил алгоритм для нахождения этих чисел. Но допустил очень грубую ошибку в составлении алгоритма, и Ада сразу же это обнаружила. Она самостоятельно написала программу для вычисления 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 дает последняя 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, т. к. требует суммирования ряда. Другая форма задания предпочтительнее:

Но последняя формула представления B^2n-1 имеет существенные недостатки. 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 для ее автора, и они были вполне заслуженными. Поддержка и теплые слова укрепляли уверенность Ады и давали ей силы для работы. Успехи давались ей с большим напряжением и не без ущерба для здоровья, на что она неоднократно жалуется в письмах Бэббиджу. Лавлейс хотелось, чтобы эта и последующие работы, о которых она мечтала, могли как-то связываться с ее именем. Поэтому Ада решает под каждым примечанием поставить свои инициалы.

Чарльз Бэббидж

ax₀ + bx₁ + cx₂ + dx₃ +… + kx₉ = p,

a¹x₀ + b¹x₁ + c¹x₂ + d¹x₃ +… + k¹x₉ = p¹,

…….

a⁹x₀ + b⁹x₁ + c⁹x₂ + d⁹x₃ +… + k⁹x₉ = p⁹,

"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 из 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 приводит в качестве примера решение системы 10 линейных уравнений с 10 неизвестными: