
艾達早期的生活
讓我們來從頭講起。艾達·拜倫(Ada Byron,這是她結(jié)婚之前的名字)于1815年12月10日降生在倫敦的一個上流社會的新婚家庭中。她的父親,拜倫勛爵(即喬治·戈登·拜倫,George Gordon Byron, 6th Baron Byron,1788年1月22日-1824年4月19日)時年27歲,正在詩歌方面處在巔峰時期。她的母親,安妮·伊莎貝拉·米爾班奇(Annabella Milbanke)繼承了溫特沃斯男爵夫人的頭銜,致力于進步事業(yè)。她的父親稱,取名“Ada”,是因為這個名字簡短,古老,且以元音開頭結(jié)束。
艾達父母的性格截然對立。拜倫過放著蕩不羈的生活——幾乎是十九世紀壞小子的典范——有著悲慘的童年,無節(jié)制的生活。除了寫詩歌、公然藐視社會規(guī)范之外,拜倫做事也經(jīng)常特立獨行:他在大學養(yǎng)了一只熊,與其他詩人住在意大利的時候在樓梯上養(yǎng)了五只孔雀,寫過一本講美式英語的語法書,還參與了希臘獨立戰(zhàn)爭(此戰(zhàn)也使得他英年早逝,為此希臘設有一個紀念他的雕像),戰(zhàn)前竟然從未受過任何軍事訓練。
安妮·米爾班奇是一位受過教育、有宗教信仰、舉止得體的女性,對改革和優(yōu)秀的作品感興趣。拜倫稱呼她為“平行四邊形公主”。艾達五周大時,父母就分道揚鑣,從此艾達再也沒有見到過拜倫,倒是拜倫一直在桌子上放著她的照片,在他的詩中也多次出現(xiàn)過艾達的影子。拜倫死時年僅36歲,艾達才八歲。關于拜倫的丑聞夠?qū)憥装俦緯?,拜倫死后,其夫人的支持者和拜倫支持者之間的爭吵持續(xù)了一百多年。
艾達的童年幾乎與世隔絕,她和她的家庭教師,她的貓——Puff小姐,一起生活在母親繼承的莊園里。母親強制她把大量時間用在學習和鍛煉上。艾達學過歷史、文學、語言、地理、音樂,化學、縫紉、速記和簡單幾何代數(shù)方面的數(shù)學(一部分是通過經(jīng)驗方法教授)。艾達11歲的時候,跟隨母親還有一位隨從進行了長達一年的歐洲旅行。她回來之后,對“飛翔學”(此處為“flyology”,艾達自創(chuàng)的詞,同時她還寫了一本同名指南來記錄自己的發(fā)現(xiàn),譯注)充滿了熱情,整日幻想著通過蒸汽機像鳥兒一樣飛翔。
但是之后艾達患上了麻疹(也可能是腦炎),從此三年臥床不起。好在在那個年代女孩的黃金年齡及時康復了。17歲的時候,她開始去倫敦社交。1833年的6月5日,她出席宮廷26天(即謁見國王)之后,艾達參加了查爾斯·巴貝奇(Charles Babbage)在家舉辦的聚會,此人時年41歲,大兒子剛好和艾達同齡。聚會上艾達迷倒眾人,查爾斯再次邀請她和母親來參觀他最新創(chuàng)造的差分機:一個兩英尺高的手搖裝置,由2000個銅管裝置組成?,F(xiàn)在陳列在倫敦的科學博物館(下圖為本文原作者Stephen,譯注):
艾達的母親稱之為“思考機器”,它能“計算出二次方程的根”。這改變了艾達之后的人生軌跡。
查爾斯·巴貝奇其人
那么查爾斯又是什么人?他的父親是一個企業(yè)家,金匠,銀行家。有過很多學校和教師的學習經(jīng)歷之后,查爾斯最后到劍橋?qū)W習數(shù)學,不過很快轉(zhuǎn)而自行研修現(xiàn)代數(shù)學的某些部分。他和老朋友John Herschel(天王星發(fā)現(xiàn)者的兒子),George Peacock(抽象代數(shù)方面的先驅(qū))成立了分析學會(后來成了劍橋大學哲學社團),推動像萊布尼茨(主要在歐洲大陸)基于函數(shù)的演算法替換牛頓(主要在英國)基于點這樣的改革。
巴貝奇在1814年(艾達出生的一年前)從劍橋畢業(yè),之后和他的新婚妻子前往倫敦生活,開始在倫敦的學術界小有名氣。他沒有正式的工作,收入主要依靠做天文學方面的公共講座和寫各種各樣的數(shù)學論文(函數(shù)方程,積分,數(shù)論等)。有時也要依靠父親和妻子的經(jīng)濟支持。
1819年巴貝奇出訪法國,得知了當時正在進行的一個大型政府項目——制作對數(shù)和三角函數(shù)表。在當時數(shù)學表非常重要,基本是軍事和商業(yè)的符號,也用于航海,科學,工程,金融中。經(jīng)常聽說,表中的一個錯誤使得船只擱淺或相撞。
回到英國之后,巴貝奇和Herschel開始為他們的天文學社團制表,制作和檢查要花費大量的工作,巴貝奇埋怨到:“上帝,如果能讓蒸汽來制表就好了!”——從此他將畢生精力傾注于機械制表。
當時的技術
巴貝奇之前,已經(jīng)有人做過這樣的計算機器了。帕斯卡(Blaise Pascal)在1642年做過一個,甚至據(jù)我所知在古代也有人做過。但是在巴貝奇之前那個時代,這樣的機器只是因為好奇做出來的,可靠性不足以做日常的計算。那時候的表格主要靠人工計算,團隊之間分組工作,基于多項式估值做底層的計算工作(也用到一系列的擴展計算),涉及的方法比較復雜。
巴貝奇的想法是,制造出這樣一臺機器——差分機(Difference Engine)——可以將多項式通過不同的方法進行計算,自動地根據(jù)輸入的打印出結(jié)果(那時的輸出是真實的打印機,譯注)。這樣就可以解放生產(chǎn)力,還可以避免人類容易犯的錯誤。
1822年初,30歲的巴貝奇忙于研究各類機器,并為差分機設計草圖和原型。他聯(lián)合創(chuàng)始的天文學社團因為這個了不起的想法授予他一枚獎章,1832年政府為他對這種機器的研發(fā)撥款。
1824年,巴貝奇完成了一份關于人類壽命規(guī)律的表。他在其中看到了創(chuàng)立一家人壽保險公司的商業(yè)契機。期間有些分心,但是隨后他放棄了這一想法,專門騰出一個車間(其實就是他的車庫),潛心研究差分機。
1872年,巴貝奇手工計算的對數(shù)表完成了,之后一百年間印刷的都是他的這個版本。巴貝奇建議將其使用黃色紙張打印,稱這樣可以使人類犯的錯誤最小化(當我上小學的時候,計算乘法最快的方法依然是對數(shù)表)。
同年,巴貝奇的父親去世了,給他留下十萬英鎊,約等于現(xiàn)在的一千四百萬美元,足夠巴貝奇的下半生生活。同樣在這一年,巴貝奇的妻子也去世了。他們夫妻共育有八個孩子,但是只有三個活到了成年。
妻子死后,巴貝奇到歐洲大陸旅游了一番,并為科學所帶來的美好深深感動,還寫了一本書,叫做《關于英國科學衰落的思考》(Reflections on the Decline of Science in England,在線圖書館下載),此書最后主要抨擊王室(曾經(jīng)他也是其中一員)。
雖然經(jīng)常分心,但是巴貝奇在差分機方面的工作從未停止,筆記和設計稿就有幾千張。對于個人工作,例如設計、車間實驗他很在行;但是在管理方面就不敢恭維了,他雇的工程師管理不佳,花費沒有控制。不過1832年,巴貝奇還是成功地完成了一個小型的差分機原型(沒有打印設備)。也就是艾達在1933年看到的那個。
回到艾達
艾達和差分機的這次巧遇可能是點燃她數(shù)學興趣的星星之火。她也因此結(jié)識了瑪麗·薩默維爾(Mary Somerville),拉普拉斯的譯者和著名的科學評論家,在瑪麗對她的鼓勵下,艾達開始充滿熱情地學習歐幾里得幾何學。在1834年她的母親做的慈善之旅中,艾達深深地被見到的高科技設備震驚了。
回來的路上,艾達給媽媽朋友的女兒教數(shù)學。之后她們通過郵件來繼續(xù)教學。筆記中艾達稱“兩位女士之間感性的數(shù)學信件可能是人類史,或者女性史上的典范”,對于復雜的數(shù)學,艾達總是講述的很清楚,并給予富有經(jīng)驗的建議,比如“如果有直接的證明方法,就不要拐彎抹角。”(此處斜體部分,在艾達的手寫筆記中為下劃線。)
巴貝奇可能是第一個和艾達產(chǎn)生共鳴的,在聚會上他試圖用自己的金屬機器來引起她的興趣。后來艾達繼續(xù)和巴貝奇、薩默維爾女士交流,巴貝奇和她討論的話題也越來越深入,有時候也會講自己在差分機的經(jīng)費方面遇到的麻煩。
1835年春天,艾達19歲的時候,遇見了30歲的威廉·金(William King)。他是瑪麗·薩默維爾朋友的兒子,曾在伊頓公學(一百五十年之后,這里也成了我讀書的地方)和劍橋就讀,后來去英國在希臘的一個機構當公務員。威廉姆是一個仔細、勤勞、舉止得體的男人,甚至有些呆板。但是艾達和他一拍即合,兩人在1835年七月結(jié)婚。為了躲避狗仔隊的報道,直到最后一刻才放出他們結(jié)婚的消息。
接下來的幾年,艾達雖然也有時間騎馬、學豎琴和數(shù)學(包括球面三角學的課題),但是生活還是幾乎被管理家庭和她的三個孩子主宰了。1837年,維多利亞女王即位,作為上流社會的一員,艾達拜見了女王。1838年,威廉姆因為政府所做的工作晉封為羅浮萊斯爵士,艾達也成為了羅浮萊斯爵士夫人。
1839年,艾達第三個孩子出生幾個月之后,她決定重新認真研究數(shù)學。她告訴巴貝奇想要在倫敦找一個老師,但是要求他不要透漏出自己的姓名,可能是想避免流言蜚語吧。
后來,她拜奧古斯都·德·摩根(Augustus de Morgan)為師。此人是倫敦大學學院第一位數(shù)學教授,邏輯學家,多本教科書作者,不僅是巴貝奇的朋友,也是艾達的媽媽的啟蒙老師的女兒的丈夫。(世界真小,此人也是喬治·布爾——發(fā)明布爾代數(shù)的人,這里有csdn之前的介紹?!呐笥选#?/p>
在艾達和巴貝奇的信件中,她表現(xiàn)出對離散數(shù)學的強烈興趣。比如,她在信中討論:“是否可以用數(shù)學方法計算出單人跳棋的最佳解決辦法。”作為傳統(tǒng)教育的一部分(即使在今天也還是),德·摩根也教她微積分。
她和德·摩根就微積分的通信和今天的學生大有不同——即使和維多利亞時代英國的學生也不同,雖然困惑差不多,但是艾達對于微積分讓人誤解的符號更加理解(例如,為什么不能和dx相乘等等)。艾達是一位固執(zhí)的學生,在數(shù)學方面下的功夫很多。對在數(shù)學世界自己的探索和德·摩根的積極反饋感到快樂。同時,她和巴貝奇也保持著通信,有一次去她的莊園時(1841年一月,艾達25歲),她用迷人的句子告訴49歲的巴貝奇“如果想要溜冰,就來奧卡姆吧;在這個漂亮的地方,我有數(shù)不清的美好回憶?!保ù颂幵氖牵篒f you are a Skater, pray bring Skates to Ockham; that being the fashionable occupation here now, & one I have much taken to.)
艾達和母親的關系有些復雜。表面上,她對母親很尊敬,但其實受不了母親對自己的管制。艾達的母親多次聲稱自己將死于疾?。ㄊ聦嵣希畹搅?4歲)。而且她還經(jīng)常批評艾達的相夫教子之道和處事方式。1841年2月6日的時候,艾達再也無法忍受了,于是開誠布公地給母親寫了一封信,表達自己的志向和想法。
她寫到:“我相信自己的才華足以探索自然界未解之謎?!彼劻俗约旱男坌摹Kf,接觸了數(shù)學之后,自己的無處釋放的能量終于得到滿足。她說,25年了,自己不再對母親感到敬畏,無需再遮遮掩掩。
但是三個周之后,艾達母親丟出了重磅炸彈,稱艾達出生前,拜倫和同父異母的姐姐有個私生子。雖然當時的英國,這種亂倫不是違法的,但卻傷風敗俗。艾達難以接受,無心再研究數(shù)學。
艾達有間歇性發(fā)作的疾病,但是1841年突然加重了,她開始定期服用麻醉類藥物(鴉片)。她非常渴望能在某一方面做出非凡的成就,開始覺得自己可能對數(shù)學沒什么天賦,想著是不是往文學或者音樂方面發(fā)展。艾達的丈夫威廉姆安慰了她,1842年末艾達重新回到數(shù)學的道路上。
再談巴貝奇
發(fā)生這些事的時候,巴貝奇在忙于各種事物,并且小有成就。
經(jīng)過幾番嘗試之后,巴貝奇終于被授予盧斯卡數(shù)學教授職位——雖然他從不去劍橋。他還寫了一本相當有影響力的書——《機械制造和生產(chǎn)中的經(jīng)濟學》(On the Economy of Machinery and Manufactures),解決工廠如何劃分任務的問題(事實上, 在計算數(shù)學表的時候,因為任務分配的問題就發(fā)生過嚴重錯誤)。
1873年,他接觸了自然神學(不久之后,這門學科火了起來),寫了一本名為《論第九座水橋》(Ninth Bridgewater Treatise)的書。核心問題是:自然界有沒有明顯的跡象表明我們的世界是由一位神設計的。此書非常難懂,比如開頭就是“我們希望發(fā)現(xiàn)這些設計的痕跡的想法,來源于對對一些事物的觀察和我們對自己任務意圖的比較?!?/p>
和一百五十年之后我的工作有些類似,他談論了機器處理,自然法則和自由意志之間的關系。他說:“計算的復雜性可以通過機器來降低?!钡请S后又聲稱(例子有些站不住腳)差分機可以神奇地產(chǎn)生含有不可預測的改變的數(shù)列。
巴貝奇還試圖插手政治,曾經(jīng)兩次參加制造業(yè)方面的議會選舉,但是都最終落選了。部分原因是差分機項目方面濫用政府資金。
巴貝奇從未放棄在他那日益雜亂的大房子里舉辦上流社會的聚會,參加的有 Charles Dickens, Charles Darwin, Florence Nightingale, Michael Faraday,Wellington公爵(經(jīng)常帶他的老母親一起出席)。即使他的職稱和頭銜排到了六行,還是感覺自己不被承認,非常憤慨。
回到差分機的問題上來。研究的過程中,巴貝奇雇了一名杰出的工程師。但是十年的工作進展工作很少——只是完成了一些精密的機床——真正的差分機仍然沒有完成。1833年和艾達短暫的見面之后,巴貝奇想要控制項目預算,但是工程師不干了,還堅持要嘗試所有的草圖,包括那些巴貝奇自己畫的。
但就在這段時間,巴貝奇決定要做更厲害的事。不再僅僅局限于計算差的機器,他想做一種“分析機”,能分析出所有操作可能的結(jié)果,通過固定的程序?qū)崿F(xiàn)。一開始,他只想機器能完成復雜的公式計算,但是研究了其他用途之后,他決定再填些功能,例如條件選擇——通過用巧妙的辦法機械化實現(xiàn)。此間重要的進步是,他發(fā)現(xiàn)可以采用類似織布機穿孔卡片選擇圖案的方法(1801年,由Jacquard發(fā)明,運用打孔卡上的坑洞來代表縫紉織布機的手臂動作,以便自動化產(chǎn)生裝飾的圖案)來控制計算步驟。
巴貝奇做了極其復雜的設計,今天看來,這些設計能夠工作實在不可思議。1826年巴貝奇設計了一套他叫做“機械譜”的東西——用來在機器上表示數(shù)學符號。
但是這項發(fā)明并沒有獲得人們的認可,巴貝奇很受打擊。很明顯,人們看不懂,即使現(xiàn)在也沒幾個人明白具體的工作原理。但這應該是巴貝奇最了不起的發(fā)明了——因為給了巴貝奇所有復雜設計以靈感。
巴貝奇原來的差分機項目花費了不列顛政府17500英鎊,在今天折合2百萬美元。雖然和政府其他項目的花費相比并不多,但由于項目的特殊性,在當時引起了廣泛討論。巴貝奇經(jīng)常強調(diào)——和其他同時代的人不同——他沒有公報私囊(翻新防火車間的費用不算)。他還說,自己為這個項目還掏了兩萬多英鎊——或者說是他的大部分財產(chǎn),因為我不知道這個數(shù)字是怎么得到的。巴貝奇希望繼續(xù)得到政府的資金支持,提出了差分機二號的計劃,只需要8000個零件,而不是差分機一號的25000件。
1842年,政府換屆,巴貝奇堅持要見新總理羅伯特·皮(Robert Peel),最后以斥責不了了之。最終,議會有人提出機器投入使用的話只能用來做計算,這個項目被終結(jié)了。
艾達的論文
這個項目在英國沒有得到支持,卻受到了別的地方的歡迎。1840年,巴貝奇受邀到都靈做講座,被意大利政府授予榮譽。
關于差分機,巴貝奇沒有發(fā)表過任何嚴肅的成果,分析機方面也沒有。但是在都靈,他談了分析機,由費德里科·路易吉(Luigi Menabrea,梅納布雷亞伯爵)做了記錄。費德里科是一個30歲的陸軍工程師,27年后,擔任意大利總理,在數(shù)學的結(jié)構分析方面也頗有成就。
1842年,費德里科用法語發(fā)表了筆記。艾達看見之后,決定將其翻譯成英文在英國發(fā)表。多年之后,巴貝奇稱,他鼓勵艾達自己寫一些有關分析機方面的報告,但艾達說自己沒什么想法。1843年2月,艾達終于下決心翻譯,并加上很多自己的筆記。
接下來的幾個月艾達非常努力——幾乎每天都在和巴貝奇通信(有時候也不得不面對無法避免的社交)。雖然在那個年代通信主要靠郵寄(當時一天的信件是現(xiàn)在的六倍)或用人(艾達住在倫敦的時候,離巴貝奇只有一英里),他們的通信就像是維多利亞英國時代的“項目郵件”。艾達問巴貝奇問題;巴貝奇回復;艾達解決問題;巴貝奇評估。顯然,艾達站在負責地位,但是感覺自己是第一個解釋巴貝奇工作的人,所以有些東西想要和他確認——雖然有時候也會生巴貝奇的氣,比如有時巴貝奇想要強行對她的手稿做糾正。
讀艾達信中演算伯努利數(shù)的部分很美妙:“我親愛的巴貝奇,我對付不了這些詭異、奇怪的數(shù)字了,可能今天玩不成了……我想我最好出去騎會兒馬。Tant mieux(法語,意思是“那就好了”,譯注)?!辈痪退指嬖V巴貝奇:“我又工作了一整天,很成功!你會感嘆我的成果的!這些圖表都計算的非常認真,絲毫不差!”然后她簽上威廉姆(有時用“Lord L”),“此刻墨水已經(jīng)用完了,我只好用鉛筆署名……”
威廉姆同時提議,讓艾達在翻譯和筆記上署名。她在給巴貝奇的信中這樣寫到:“我不想直接署名是誰寫的,我想用點個性的東西來識別,比如A.A.L.”(“Ada Augusta Lovelace”,愛達·奧古斯塔·勒芙蕾絲)
1843年7月底,艾達差不多完成了筆記。她感到非常自豪,巴貝奇也給予了高度贊揚。但是巴貝奇想要在加一點:他想要寫一個匿名序言,揭發(fā)不列顛政府如何使這個項目失敗的。艾達不讓,巴貝奇堅持,甚至威脅如果不讓他寫他就不讓發(fā)表,后來艾達生氣了,巴貝奇終于妥協(xié)。最后,翻譯問世,署名“AAL”,沒有序言,翻譯后有她的筆記,標題是“譯者筆記”。
艾達對此非常激動,她寄給母親一份復印本,并說到“修改印刷的數(shù)學公式的難度和工作量簡直是無法想象的,這項工作對未來是一個好兆頭,我相信在將來,數(shù)以千百計的公式將誕生于我的筆下?!彼f她的丈夫威廉姆也樂意給他的朋友寄一些副本,“威廉姆特別指出,這將提高我在這個領域的地位,也使得他本人更加被認可。”
幾天之后,人們開始議論艾達的作品。他對母親說“威廉姆和我無意匿名,但是也不想夸大,被過譽?!彼J為自己是巴貝奇的工作做了出色的解釋,希望能建立一個大體的概念框架。
關于艾達筆記內(nèi)容有很多要說的,但是之前,讓我先完成艾達的故事。
巴貝奇提議寫序言是個糟糕的主意,但是好處是,艾達在1843年8月14日給巴貝奇寫了一封坦白、真摯的16頁長信(不像平時寫信用的褶皺的紙,這次用的是工整的大白紙)。信中,她解釋道,他說的話太絕對,而她卻像一個含有“絕對的x”的變量的函數(shù)。她說“你的行為在某種意義上也代表了我和我丈夫……我現(xiàn)在有個提議……”然后她問:“如果我在一年或兩年之后,在這方面的成就領先與你……可不可以讓我自己來為你經(jīng)營事物……你專心負責研究……”
說白了,她想做CEO的角色,而讓巴貝奇來做CTO。讓巴貝奇接受并不簡單,更不用說他那性格了。但是艾達提的很有技巧,她解釋其中的動機不同“我角色的原則是,熱愛真理和上帝,要優(yōu)先于名利和榮譽……但是你可以在愛真理和上帝的同時,也愛名利、榮譽等等?!彼忉尩剑骸皩τ谖襾碚f,遠不能拜托名利的影響,沒有人比我更愛名利、榮譽了。但是我不會欺騙自己和別人,假裝這不是一個我的動力?!?/p>
信的最后她寫道:“我想知道,今后你愿不愿意繼續(xù)接受花仙子的服務?!?/p>
第二天中午她又寫給巴貝奇,問他愿不愿意協(xié)助自己做“最后的修改”。然后她提到:“今天早上你將會收到我的長信。希望你會做理智的決定。祝好……”
這天下午五點,艾達來到倫敦,給她的媽媽寫道“我到現(xiàn)在都不確定,巴貝奇的項目會如何結(jié)束……我給他寫信了……非常坦白;說明了我現(xiàn)在的情況……他一直都拿我當他的用人,從中受益;我已經(jīng)做出了很多讓步。如果他真的接受我的提議,那么我覺得應該把他踢出項目,自己來完成差分機,(因為以我這三個月來對他的觀察,覺得這個項目這樣下去永遠也完不成,除非有人能刺激他一下)。他一直都很懶散,我愿意做他的對手,希望在接下來的三年內(nèi)能看到成功?!?/p>
巴貝奇在收到的信上潦草地寫到,“今早AAL的信收到,拒絕所有條件?!?/p>
8月18日,巴貝奇信中告訴艾達,下次來見她的時候會帶上草圖和論文。一周之后,艾達在回信中說:“很高興你花時間來探望!”在艾達給她母親的信中她說到:“巴貝奇和我的友情現(xiàn)在比以往任何時候都好,我從未見他如此友善,理智,精神這么好!”
九月,巴貝奇寫信給艾達,表達自己的愛慕。他將她形容為“數(shù)字女巫(Enchantress of Number)”和“我最親愛的解釋者”。(這里,他寫的就是Number而不是Numbers。)
第二天,艾達回信,“你是一個慷慨的人,能給仙女無私的指導?!卑拓惼嫦乱环庑?,署名是“你忠誠的仆人?!卑_在給她母親的信中,形容自己是“巴貝奇差分機的高級女祭司”。
發(fā)布之后的影響
后來的發(fā)展并不順利。有那么一段時間,艾達專注于筆記的時候,疏于管理家庭。之后更糟糕的是,她的健康也更差了,不得不奔波于各種醫(yī)生之間,嘗試各種療法(她母親建議她嘗試一下梅茲梅爾氏催眠術)。對于這些糟糕的影響,艾達稱“這些筆記從某種意義上使全世界都在消耗AAL的身體?!?/p>
盡管這樣,她依然癡迷于科學。她還和邁克爾·法拉第(Michael Faraday)通信,法拉第稱她為“一顆冉冉升起的新星”。艾達將自己出版的第一版比作自己的孩子,“多種多樣的、潛在的(不是暗示,而是明確地說了出來)、大型、總體、抽象的觀點,”她說,“他(指自己的出版)會帶來一大家子的兄弟姐妹。”
她的筆記發(fā)布之后,巴貝奇勸她再發(fā)布一份論文。但是1844年10月的時候,David Brewster(萬花筒的發(fā)明者)寫了有關分析機的東西。艾達問他,有沒有其他課題的建議,“我覺得生理學方面的課題也比較適合我?!彼f。
的確,在一年之后,她寫給朋友(也是她的律師,瑪麗·薩默維爾的兒子)的信中說道:“對數(shù)學家來說,涉及的領域廣泛并不是什么壞事,事物之間都是相互關聯(lián)的,我希望能給后代留下一些神經(jīng)網(wǎng)絡微積分方面成果?!弊屓司次返氖牵曛埃瑔讨巍げ紶栆灿蓄愃频挠^點。
巴貝奇和艾達都開始做起翻譯,艾達下一步想修改Whewell和Ohm的工作,甚至可能會成為“科學的預言家”。
當然,這其中也有阻礙。比如,作為一個女人,她不能去倫敦的皇家學會圖書館,即使他的丈夫成為其中的一員多虧了她的努力,也不行。但最嚴重的問題,還是艾達的健康問題。她的身體有很多疾病,但是她樂觀地說:“只要耐心的治療一兩年就好了?!?/p>
他們的資金也成了問題。巴貝奇的制造計劃無休無止,經(jīng)常有一些新的創(chuàng)意。于是他們不得不求助于她的母親,這個經(jīng)常幫倒忙的人。艾達的孩子也長大了,接下來的事情給了她很多鍛煉。
艾達和巴貝奇的關系一直不錯,他們通信很頻繁,雖然談論更多的是他們的狗和寵物鸚鵡,而不是差分機。1848年,巴貝奇輕率地計劃構建一個玩井字游戲的機器,想要為這個項目在全國巡回眾籌。艾達勸他放棄。這個主意是和Albert王子討論他的差分機時想到的,但是從來沒有實現(xiàn)。
威廉姆這時正涉足出版方面。他寫過例如《如何將大豆和卷心菜種在同一片地里》、《甜菜文化》這樣的報告。1848年,發(fā)表了意義較大的文章——比較法國和英國的農(nóng)業(yè)效率。他列舉了一系列數(shù)據(jù),來說明法國人比英國人差勁的多。
1850年對艾達來說是重要的一年。她和威廉姆搬到了倫敦另一處居住,為了更好地融入倫敦的科研環(huán)境。艾達還去參觀了父親生前在英格蘭北部的莊園,感觸頗深,為此還和她母親吵了一架。艾達對賽馬賭博更加著迷了,在上面輸了很多錢(按照巴貝奇和艾達的性格,建立一個數(shù)學模型來賭博不是沒有可能,但是沒有證據(jù)證明他們這么做了。)
1851年五月,萬國工業(yè)博覽會在倫敦的水晶宮舉行。(艾達一月份造訪這個地方的時候,巴貝奇還建議道:帶上棉襪,軟木鞋等等任何可以保暖的東西。)博覽會是有關高新科技的,鑒于艾達和巴貝奇都是在這個學術圈的,他們都被邀請了(盡管巴貝奇的地位比他想的低)。會上巴貝奇分發(fā)了很多機械譜的副本,最后獲了一項獎。
但是一年之內(nèi),艾達的健康急轉(zhuǎn)直下。她的醫(yī)生甚至安慰她,多花點時間去海邊吧。最后,她檢查出癌癥(現(xiàn)在普遍認為,是宮頸癌)。鴉片再也不能給艾達止痛了,她開始嘗試大麻。1852年,她寫道“我開始認識死亡,他來的那么輕,每時每刻都在靠近,而不是某個是個突然來臨?!?月19日,她讓巴貝奇的朋友Charles Dickens來讓看往她,讓他讀他寫的一本關于死亡的書。
她的母親搬到她家里,給她一個清凈的環(huán)境。9月1日,艾達做了懺悔,這使巴貝奇非常沮喪。她看起來隨時可能會被死神帶走,但是她還在堅持,帶著巨大的痛苦。三個月之后,最終死于1852年11月27日,享年36歲。護理事業(yè)先驅(qū)、艾達的朋友南丁格爾(Florence Nightingale)寫道:“他們說艾達不可能活這么久,如果不是大腦中強勁的生命力,她堅持不了?!?/p>
艾達讓巴貝奇做她的遺囑執(zhí)行人,要求將自己埋在拜倫家族的墳墓——非常讓她母親失望——緊依著自己的父親(拜倫同樣享年36歲,艾達的生命多254天)長眠。艾達的母親做了一塊墓碑,刻有艾達作的一首十四行詩,題為“彩虹”(The Rainbow)。
艾達死后
艾達的葬禮很小,她的丈夫和母親都沒有參加。但是訃告寫的很真摯。
威廉姆41年后去世,期間再婚過。她們的大兒子——艾達生前很是頭疼——在艾達死前幾年加入軍隊,后來被拋棄了。艾達想他可能是去美國了(因為他1851年在舊金山露面過),但事實上,他26歲在英格蘭的造船廠因工作去世。艾達的女兒嫁給了一個狂野的詩人,生活在中東很多年,成為了世界上重要的阿拉伯馬飼養(yǎng)員。艾達最年輕的兒子繼承了家族頭銜,大部分時間都花在家族莊園上。
艾達的母親死于1860年,即便是死后,她與拜倫的流言蜚語也沒有停止,各種文章和書樂此不疲的出版。Harriet Beecher Stowe1870年出版了一本《拜倫夫人無罪》。1950年,艾達的小兒子——基本上是由艾達的母親撫養(yǎng)長大——出版了一本寫了整個故事的書,提到“拜倫勛爵的生活盡是難以啟齒之事?!?/p>
艾達死后,也有一些關于她本人的流言。有人說她有外遇,有人說她拿重金豪賭。這些都是無中生有之事,可能是因為人們“有其父必有其子”的觀念吧。但是不久之后,有人生成她兩次挪用家族的珠寶,用在賽馬上,價值約為今天的4萬英鎊。
這件事上艾達的母親和小兒子反對她并沒有什么大礙。1852年9月1日——就是艾達和威廉姆坦白的這天——艾達寫到,“作為一個垂死之人,我有一個請求,在我死后,朋友們能不能把手中我寄給你們的信件寄給我的母親。”巴貝奇拒絕,但是其他人同意了。她的兒子收到信件之后,整理了一下,一并燒毀。
但是還是有數(shù)千張關于艾達的文件散落在世界各處。這些通信多像是流水賬、約見面、談論天氣或者病情之類的。其中,有巴貝奇抱怨郵政服務;有她在希臘的三個姐妹向她要錢,因為他們死去的弟弟有債務;有Charles Dickens談論甘菊茶;有和艾達在帕丁頓車站認識的一個人的寒暄。其他文件還有家庭賬單,就分析機和其他話題的討論等等。
巴貝奇后來怎樣?
艾達去世18年后,巴貝奇死于1871年。1856年他試過重新研究分析機,但是沒有重大進展。發(fā)表過一些論文,題目是“燈塔的數(shù)據(jù)統(tǒng)計”,“人類藝術遺跡和滅絕動物的遺骨”。
1864,他出版了自己的自傳,《一個哲學家的生命歷程》(Passages from the Life of a Philosopher)——一本奇怪又憤世嫉俗的書。有關分析機的章節(jié),由拜倫的一句詩開篇——“人們犯下的錯,必將遭到報復(Man wrongs, and Time avenges)”——然后由此展開。其中,還有“戲劇經(jīng)驗”,“旅行技巧”(包括如何在歐洲搞到一輛房車)的章節(jié),最奇葩的是,“街頭瑣事”章節(jié)。巴貝奇稱那些街頭音樂家在早上六點吵醒了他,耽誤了他寶貴的睡眠時間,于是發(fā)起了一場運動,反對這些人。有人奇怪為什么他不把精力放在隔音上。這個事件引人關注,又很奇怪,甚至在他死后的訃告上也被提起。
巴貝奇的妻子死后,沒有再婚。他最后的時光非常孤獨,有一個八卦專欄是這么寫的:
他曾經(jīng)說過,如果能在500年之后生活三天,那么讓他立刻死去也沒有遺憾了。他死后,大腦被保留了下來,現(xiàn)在仍在展示……
雖然巴貝奇一生都沒有完成差分機,但是瑞典一家公司做出來了,甚至在萬國工業(yè)博覽會的時候展示了。巴貝奇死后,很多文件和差分機項目的零件交由他的兒子亨利·巴貝奇少將(Major-General Henry Babbage)。亨利發(fā)布了一部分,私自組裝了一些。現(xiàn)在,巴貝奇做的差分機在倫敦科學博物館展覽。
重新被發(fā)現(xiàn)
巴貝奇死后,有關差分機的工作被遺忘了(1911年不列顛百科全書提到過)。機械計算機雖然也有進步,但是逐漸被電動的計算機和電子計算機取代。1940年,當人們真正理解編程的時候,巴貝奇的工作和艾達的筆記才重新被重視起來。
人們才知道“AAL”正是艾達·奧古斯特·洛夫萊斯,是拜倫的女兒。阿蘭圖靈讀過她的筆記,在1950年發(fā)布的圖靈測試論文中稱之為“羅浮萊斯夫人異議(Lady Lovelace’s Objection,AI不能做出真正的思考)”。那時關于艾達也只是一大塊腳注的內(nèi)容。
真正發(fā)現(xiàn)艾達的價值的人Bertram Bowden,以為英國的核物理雪茄,后來進入計算機工業(yè)中,最后成為了科教部部長。在他1953年出版的《比思考更快》(是有關計算方面的)一書中,他遇到了艾達的外孫女,得知了艾達的家庭史,有一些是準確的,也有些是不真實的。她推薦他去讀一下艾達的論文。Bowden驚喜地發(fā)現(xiàn)在艾達外孫女的書《純種賽馬和它的祖先》(Thoroughbred Racing Stock and its Ancestry)中,計算族譜的時候,用到了二進制。艾達在分析機方面沒有明顯的二進制,用的是十進制。
但是直到1960年,巴貝奇和艾達的知名度并不高。巴貝奇的差分機原型被倫敦科學博物館保存。但是鑒于我小時候經(jīng)常去科學博物館,可以肯定的說,1980年之前,我從來沒在那兒見過。1980年,美國國防部將一門命途多舛的編程語言命名為ADA,巴貝奇和艾達的故事才被世人知曉。各種傳記也不斷出現(xiàn),而且存在很多錯誤。最搞笑的是,一些書中提到,巴貝奇用“the problem of three bodies”來暗示巴貝奇、艾達、威廉姆之間浪漫的三角關系,而事實上,他們討論的是天體學中的三體問題。
公眾對于巴貝奇和艾達產(chǎn)生了好奇心,也想知道如果巴貝奇的差分機設計真正實現(xiàn)的話,是什么樣子的。于是一個項目應運而生,1991年,經(jīng)過勇敢的嘗試,一個完整的差分機問世了(2000年,添加了打印機),其中,巴貝奇的設計僅僅只有一個錯誤。讓人驚訝的是,這臺及其可以正常工作。而且所花費的經(jīng)費和當時巴貝奇向不列顛政府申請的(算上通脹)一樣!
關于分析機,到目前為止,還沒有實現(xiàn),連仿制的也沒有。
艾達的筆記
至此,艾達的故事就講完了,下面我們來講一下艾達筆記的內(nèi)容。
開篇非常簡明:“發(fā)明差分機最初的目的是計算數(shù)學表格……”她解釋,差分機可以計算六次多項式。但是分析機不同,它要處理的是各種操作隊列。她說,“分析機實現(xiàn)的是科學的計算,通過抽象的變量和特性的條件運算,而差分機實現(xiàn)的是一個特定的系列計算……”
作為數(shù)學軟件工作者,這對我來說是一項鼓舞人心的成果,她接下來指出:“我們可以將其看作是機器分析的代表,通過機器提供的操作和數(shù)學符號,我們的工作和這個領域的理論可以更進一步?!?/p>
下面,她解釋了如何使用打孔紙帶來控制分析機。并作出了一句經(jīng)典的評論,“織布機編織花紋和圖案,分析機編織數(shù)字和符號?!?/p>
接著,艾達講了操作隊列如何在分析機中工作?!安僮骷垘А倍x要進行的操作,“變量紙帶”定義變量位置。艾達闡述了“循環(huán)”以及“循環(huán)的嵌套”(原文中,那時艾達討論的是cycles和cycles of cycles,現(xiàn)在在計算機術語中叫做loops和nested loops,譯注)。并給出了數(shù)學形式:
艾達的筆記中,有很多現(xiàn)代的概念。艾達提到“打孔紙帶發(fā)明者Jacquard的肖像,可以用兩萬四千個紙帶打出來?!比缓笏懻摿巳绾问褂醚h(huán)來節(jié)省紙帶,以及優(yōu)化計算的價值。最終證明,看似需要330個紙帶完成的任務,其實可以用3個完成。
分析機還不能完成計算的時候,艾達就預言將來這臺機器的功能不僅僅是計算。作為例子,她討論了三體問題,但是在當時,得出的計算結(jié)果和很多別人的計算相悖。
接下來,是筆記中最精彩的部分。艾達之前就說:“無論如何編程,分析機都不能自己做出決策。它只能完成我們讓它做的事情……它的證明只能協(xié)助我們證明我們已經(jīng)懂得的東西?!?/p>
艾達的觀點,和編程的傳統(tǒng)觀點不謀而合:工程師通過編程只能做我們已經(jīng)知道如何去做的工作。但是艾達還指出:將數(shù)學公理和公式轉(zhuǎn)化成分析機理解的形式,也會促進這個學科的發(fā)展。很多學科就是這樣,隨著研究的深入,會進入一個更高的境界,就像我經(jīng)常說的,編程會讓一個人對自己的領域了解的更多。
艾達說“將數(shù)學公理轉(zhuǎn)化成一種新的形式來記錄和使用,反過來也會使這門學科的理論更加完善?!币蚕裎页Uf的那樣,將數(shù)學公理轉(zhuǎn)化成可計算的形式,可以幫助一個人對數(shù)學理解的更深。
艾達知道,這種機器實現(xiàn)的“科學計算”不會局限于基礎數(shù)學。例如,她說,如果音高和旋律的科學可以抽象成操作(也就是現(xiàn)在說的程序),那么分析機可以使用這里理論創(chuàng)作出嚴謹、宏達的音樂。這在1843年,算是了不起的見解了。
伯努利數(shù)的計算
艾達的筆記中,最經(jīng)典的部分就是對伯努利數(shù)的計算。此想法源于一封艾達寫給巴貝奇的信,1843年七月,艾達在信中說:“我現(xiàn)在為你工作地很努力,簡直就像現(xiàn)實的惡魔。”然后她想要一些參考,:我想在我的筆記中,用計算伯努利數(shù)來作為分析機工作的例子,請給我一些數(shù)據(jù)和公式?!?/p>
艾達選擇用伯努利數(shù)來展示分析機是很有意思的一件事。17世紀的時候,人們花費大量的時間計算整數(shù)的乘方和——換句話說,根據(jù)m和n的不同,計算的值。伯努利(Jakob Bernoulli)指出,和可以通過關于m的多項式得到,多項式的系數(shù)被命名為伯努利數(shù)。1713年,伯努利自豪地說,他可以在一刻鐘內(nèi)計算出前10個伯努利數(shù)——簡化了前人的工作。
今天,用編程語言來實現(xiàn),瞬間就可以得到結(jié)果。
那么艾達是怎么做的呢?首先,對伯努利數(shù)進行級數(shù)展開:
然后對這個式子整理,引入乘方x,得到關于伯努利數(shù)Bn的等式——解即為得到的表。
現(xiàn)在的問題是,如何用分析機來實現(xiàn)計算。首先,艾達用了第奇數(shù)個伯努利數(shù)都是0(B1除外)的特性,來計算Bn(現(xiàn)在我們叫做B2n)然后從B0開始,用Bn對后面的數(shù)進行計算,對得到的結(jié)果排序。用現(xiàn)代數(shù)學語言描述如下:
在分析機中,通過“操作紙帶”定義操作的類型, 操作數(shù)由存儲(相當于內(nèi)存,原文是“Store”)給出,位置由“變量紙帶”定義。存儲中,數(shù)字由齒輪組給出,通過轉(zhuǎn)動來代表不同的數(shù)字。艾達的計算方法需要兩層嵌套循環(huán),通過當時的分析機完成計算,艾達必須將兩層循環(huán)展開。最后,她成功地計算出B8(她的叫法是B7):
這張執(zhí)行結(jié)果表明,程序執(zhí)行了25步(外加一個循環(huán))。每一步都顯示了是在哪一個紙帶上進行的,結(jié)果放在了拿一個紙帶上。由于缺少循環(huán)記號,艾達用一對大括號表示循環(huán)。
最后,計算結(jié)果在第35行:
通過打印結(jié)果來看,第四行存在錯誤,分子分母上下顛倒了。如果修正這一處錯誤,結(jié)果就和現(xiàn)在的結(jié)果一模一樣:
下面是對接下來兩個伯努利數(shù)的計算結(jié)果。艾達發(fā)現(xiàn),再往后計算,不需要更多的存儲空間(指定變量位置的紙帶),只需要更多的操作。
1843年設計的分析機,理論上可以存儲1000個40位的數(shù)字,換句話說,可以計算到B50(=495057205241079648212477525/66)。速度也不慢,分析機一秒可以處理7次運算,也就是說,計算到B8需要5秒,計算B50需要1分鐘。
一年前我們打破伯努利數(shù)世界記錄(這個地方的我們指的是原文作者Wolfram,使用的編程語言是自己開發(fā)的Wolfram語言,譯注)使用的還是艾達的算法?,F(xiàn)在出現(xiàn)了利用中國剩余定理(the Chinese Remainder Theorem)的新算法,速度更快一些。
巴貝奇 vs 艾達?
分析機的建造基本上都是巴貝奇的工作,那么艾達做了什么呢?艾達是這個領域的先驅(qū),巴貝奇向她說明了一些設計、例子,她將其進行總結(jié),上升到“大的、廣義的、抽象的概念”。
在幸存的巴貝奇的論文中(多年后在他律師的牛皮箱里被發(fā)現(xiàn)的),有很多不可思議的分析機方面的內(nèi)容。從1830年之后,幾十年間巴貝奇寫了很多“分析機的……”、“數(shù)字機器的科學”之類的文章。為什么巴貝奇從來都不發(fā)表呢?這就不得而知了。其中,很多都是對分析機的完美的解釋,雖然和艾達比起來講的更枯燥一些。
巴貝奇死后,留下一篇“分析機的歷史”,最后由他的兒子完成。其中,列舉了“分析機的446種操作”,詳細闡述了這些操作(例如除法)是如何在分析機中完成的。日期開始于1830年,19世紀80年代的記錄較多,在1843年夏天基本上停止了。
在科學博物館保存的論文中,有很多關于分析機高級計算的草圖。例如,1873年的“等式的第一級化簡”:
下面是一些簡單的遞推關系:
1838年,兩個多項式乘積的系數(shù)的計算:
但是,這些沒有艾達的計算精確。從中可以看出,巴貝奇確實幫助了艾達,但是艾達是這部分工作的主要工作者。
那么巴貝奇是怎么評論她的呢?在他26年后的自傳里,幾乎對任何事都是持消極態(tài)度。但談到艾達的筆記時,他說:“我們談論了不少候選的例子,我只是提供參考,最終還是她自己做決定。為了盡可能多涉及代數(shù)的不同問題,我們選了伯努利數(shù)。一次艾達給我的修正中,指出了我一個嚴重的錯誤?!?/p>
當我第一次讀到這里的時候,我在想,巴貝奇是不是暗示艾達的筆記都是自己代筆寫的。但是再讀幾次,我覺得巴貝奇只是在談那些并沒有被艾達采用的建議。
巴貝奇的秘密武器
且不說巴貝奇的缺點,他畢竟還是設計出了差分機——就不提分析機了——這確實很了不起。那么他是怎么做到的呢?依我看來,最關鍵的就是他的機械譜。最初,他在1826年《通過符號表示機器的操作》中提出??傮w思想是,將機器操作的細節(jié)抽象成符號,表示之間的關系。他給出的第一個例子,是一個水利設備:
接下來是一個時鐘的例子,左邊是計算時鐘的狀態(tài)改變的過程,右邊是他們之間的關系:
通過這種方式,完美地展示了這個系統(tǒng)是如何運行的,和現(xiàn)代的計時示意圖比較像,但又不完全一樣。巴貝奇在分析機上花了很多年,他的筆記非常復雜,例如下面這種,現(xiàn)在已經(jīng)不知道其含義了:
巴貝奇廣泛地使用這種圖表,但是卻沒有做有關這方面的解釋。有關“機械譜”方面的資料就只有在1851年他為萬國工業(yè)博覽會準備的傳單,目的是為了使機械組件草圖的繪制標準化。
不知什么原因,巴貝奇有關機械符號和圖表方面的資料非常少??赡苁菍?826年人們不支持他的憤恨,也有可能他將其視為秘密,不愿意公開。之后,系統(tǒng)工程師在這方面做了很多努力,可能也計算受到了巴貝奇的啟發(fā)。
完整的故事
ok,讓我們來回顧一下艾達、巴貝奇和分析機的故事。
查爾斯·巴貝奇是一個有激情的人,有很多想法,其中不乏富有創(chuàng)意的。30歲的時候,產(chǎn)生了通過機器來制作數(shù)學表的想法,隨后將自己的畢生精力致力于實現(xiàn)這個想法,為此發(fā)明了分析機。在工程細節(jié)方面很有天分,但是在控制項目方面非常糟糕。
艾達·洛夫萊斯是一位有天分的女子,巴貝奇的好朋友(沒有任何證據(jù)表明,他們之間有曖昧關系)。也算是幫巴貝奇一個忙,艾達寫了有關分析機的文章,并將其發(fā)展成更加抽象的概念,還領略到了通用計算的核心思想。
分析機和類似機器是一種具有特定用途的計算機,它的硬件就是為了特定的工作而設計的。有人可能認為,要做不同的工作,就需要各種各樣的計算機。事實上這是錯的。用通用計算機,通過編程來完成不同的工作,是完全可行的。通用計算的思想讓“軟件”成為可能,并在20世紀引發(fā)了計算機的革命。
Gottfried Leibniz在17世紀就提出了類似通用計算的哲學觀點,但是沒有得到發(fā)展。巴貝奇的分析機是現(xiàn)在已知的可以進行通用計算的例子。
雖然最開始巴貝奇并沒有想這么多,他只是想搞一臺可以生成數(shù)學表的機器。付出這么多努力進行設計,最后他得到了一臺可以通用的計算機。
當艾達開始寫有關巴貝奇的機器的內(nèi)容時,她只想用最通俗的方式對此做出解釋,后來看到了更加抽象的東西,最后在通用計算方面做出了不可小覷的貢獻。
艾達的工作有一段時間沒有引起重視。但是隨著數(shù)學邏輯的發(fā)展,1936年圖靈又將通用計算的概念提了出來。20實際40年代電子計算機發(fā)明的時候,人們才重新認識到艾達的工作的價值。計算機的發(fā)展經(jīng)歷了不同的道路,80年代之前,通用計算的概念還沒被廣泛接受,最后被證明其不僅是可行的,而且非常實用。
現(xiàn)在已經(jīng)證實:即使很底層的系統(tǒng),用最簡單的結(jié)構,也可以擁有通用計算的能力。雖然差分機沒有做到,但是只要在往前走一點點,就可以進行通用計算。所以現(xiàn)在看來,分析機可以進行通用計算也不足為奇。
今天,我們生活在各種各樣的軟件和硬件中,通用計算的概念似乎是理所應當?shù)模何覀儺斎豢梢酝ㄟ^安裝不同的軟件來做不同的事情。但是抽象來說,不是那么回事。當之無愧地說,艾達·洛夫萊斯是提出通用計算概念的第一人,對我們的科技甚至文明的發(fā)展做出了巨大貢獻。
如果歷史可以假設
如果艾達戰(zhàn)勝病魔,最后成功地完成分析機,會如何呢?
我堅信他們會成功地造出分析機,可能巴貝奇需要對他的設計做一下改動,但能正常工作不成問題。成品可能會有火車頭那么大,大約需要五萬個零件。計算精度可以達到30-50位,每4秒可以產(chǎn)生一個結(jié)果。
他們會想到用電子計算機來代替機械嗎?我覺得很有可能。畢竟,他們都認識Charles Wheatstone——有線電報系統(tǒng)發(fā)明者。如果用電線來傳輸電子信號,而不是機械處理的話,機器的硬件就會簡單很多,性能也會大幅提高。
現(xiàn)代計算機簡化硬件的另一種重要方式是采用二進制。他們會想到嗎?當時的萊布尼茨懂一些二進制,如果喬治·布爾在萬國工業(yè)博覽會遇見巴貝奇之后,能繼續(xù)深入的話,說不定他們會向這方面發(fā)展。直到19世紀中期,為了解決一些問題才被引入。巴貝奇就遇到過用現(xiàn)在的語言可以輕松解決,但是在當時非常麻煩的問題(指的是巴貝奇在自傳中提到的“字幕矩陣”(Square word)問題,在這里有具體的描述和Wolfram語言實現(xiàn)的版本,譯注)。
巴貝奇對分析機的構想是自動生成人類可以使用的表,所以打印結(jié)果要么可以自動排班,要么就按格式打印,讓人們可以直接使用。同時,他還提出,以機器可讀的形式建立一個預處理好的庫的想法,有點現(xiàn)代的編程觀點。
今天,我們已經(jīng)不再計算那種數(shù)學表了。當我們需要數(shù)據(jù)的時候,可以即時計算。但是在巴貝奇的年代——那個笨重的機器時代——這種做法是不可想象的。
最后,分析計算是成功的嗎?我認為是的。如果艾達的生命可以和巴貝奇一樣久,可能有機會參與Herman Hollerith為人口普查設計的基于紙帶的電子計算機項目(IBM前身)。分析機也可以走的更遠。
可能艾達可以用分析機來——正如她幻想的——生成音樂,解決三體問題,甚至做模擬。如果他們弄懂二進制,說不定還可以模擬元胞生成機。
巴貝奇和艾達都沒有通過這些來謀得商業(yè)利益(甚至如巴貝奇所說,政府只給他的工程師發(fā)薪水,他卻沒有)。如果分析機發(fā)展的好的話,他們會將其運用到商業(yè)嗎?可以確定的是,政府肯定會買幾臺的。說不定還會搞個“云計算”之類的東西,給維多利亞時代的科學、技術、金融等提供服務。
遺憾的是,這些都不會發(fā)生。艾達英年早逝,分析機也從未完成,直到20世紀,機器計算才被發(fā)展起來。
對艾達和巴貝奇的評價
假如遇到查爾斯·巴貝奇,會是什么樣子?我覺得他會是一個健談的人。他早年的生活非常理想主義(一心想給世界留下有價值的東西);后來,變得像狄更斯筆下憤世嫉俗的老頭一樣。他經(jīng)常辦聚會,在上流社會混的風生水起。但是在他生命的最后時光,幾乎都在自己的房子里,沉浸在書,論文,和未完成的項目中。
巴貝奇對別人的評價基本上沒有什么積極的,即使到了80歲,還和小孩子一樣抨擊事物。他還難以集中精力,經(jīng)常有一些新的想法。最大的例外就是,花了50年致力于使計算自動化這方面。
那么艾達呢?在我看來,艾達是一個口才好、思維清晰的女子。出身于上流社會,卻不衣著華麗,藐視陳舊的規(guī)矩。作為一個成年人,心智成熟——比巴貝奇強的多——而且對于世界和人的看法相當透徹。
和巴貝奇一樣,她也不缺錢,不需要為了錢工作。但是她很有志向,想要做點偉大的事。拋開維多利亞時代的貴族形象,我覺得她在生活中可能是一個極客(這里用的詞是nerd,可以理解為“生活大爆炸”中的那種形象,譯注),開著數(shù)學上的玩笑,沉迷于科學中。她精力集中,從花了幾個月來寫自己的筆記就可以看出。
在數(shù)學方面,她也學習了很多前沿的東西——可能水平和巴貝奇差不多。不過我們無法知道她做的具體研究,所以沒辦法做出評價。巴貝奇在數(shù)學方面的工作確實不錯。
從她的書信中,我看到的是一個老于世故、聰明、邏輯清楚的人。她的話里常有一些維多利亞時代的玩笑,但是背后卻蘊含著深刻的道理。
艾達也知道自己的家庭地位,作為“拜倫的女兒”,可能她的雄心也和父親的成功有關系,是她愿意嘗試新東西。我情不自禁地將她領導工程師的場景和他父親領導希臘戰(zhàn)爭聯(lián)系起來。他父親的事情對她也有一些影響,也因為她母親的原因,艾達一直被禁止研究詩歌。但她一直在思考,不僅在數(shù)學領域,還有形而上學領域(metaphysical areas)。
艾達說,她的長處在于,可以將形而上學和科學結(jié)合起來,她稱之為“詩意的科學”。這和她的工作非常貼切——將巴貝奇的成果抽象化,形而上學上升到通用計算的概念。
寫在最后
艾達和巴貝奇的故事有很多有意思的主題。這是一個技術和“大局”思想的故事,這是一個忘年之交的故事,這也是一個有信心創(chuàng)新的故事。
這也是一個災難。一個巴貝奇的災難,失去了愛的人,性格讓他失去朋友,難以成功。一個艾達的災難,沉迷于自己鐘愛的事情,損害了自己的健康。
我們將永遠不會知道,艾達將會成為一個什么樣的人。另一個瑪麗·薩默維爾——著名的維多利亞時代科學家?另一個喬布斯——走在分析機的浪潮之巔?還是另一個阿蘭圖靈——理解通用計算的真諦?
我喜歡這個故事,還有一些特殊的原因。像巴貝奇一樣,我花了生命的大部分精力追求一個目標——又不像巴貝奇,我在有生之年,能看到一些成果。我希望能像艾達一樣,在這個領域中領略到深刻的東西。
要知道艾達所有的事情是一個不小的挑戰(zhàn),但是現(xiàn)在我至少知道了200年前的艾達是一個什么樣的人:一個探索在通用計算和人工智能道路上的人。
很高興認識你,艾達。