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“史上第一位程序员”是谁?

2022-10-10 19:15:25 309

摘要:作者 | 张文静提到程序员,很多人脑中闪现的是穿格子衫、背双肩包、不修边幅、不善言辞的技术宅男的形象。然而事实上,不仅今天不是如此,历史上也并非如此。埃达·洛夫莱斯,英国浪漫主义诗人拜伦之女、19世纪一位风姿绰约的贵族女性,被认为是“史上第...

作者 | 张文静

提到程序员,很多人脑中闪现的是穿格子衫、背双肩包、不修边幅、不善言辞的技术宅男的形象。然而事实上,不仅今天不是如此,历史上也并非如此。

埃达·洛夫莱斯,英国浪漫主义诗人拜伦之女、19世纪一位风姿绰约的贵族女性,被认为是“史上第一位程序员”。

最近出版的《埃达·洛夫莱斯:史上第一位程序员》(以下简称《埃达·洛夫莱斯》)一书,通过梳理大量书信档案资料,还原了这位传奇女性的成长史。她的故事,也许会刷新你对程序员的认识。

“虎妈”爱“鸡娃”

埃达·洛夫莱斯的父亲是大名鼎鼎的诗人拜伦,但实际上,她的成长受父亲影响并不大。1815年12月10日,埃达出生于英国伦敦。她刚满月时,父母就离异了,拜伦移居法国。自此一别,父女二人未能再见。1824年,拜伦在希腊独立战争中死于热病。

相比之下,埃达受母亲的影响更深。埃达的母亲出身于贵族家庭,自小跟随私人家庭教师学习,接受了良好的教育,学过数学和天文学。她思想开明,晚年热衷办学,是当时颇有威望的教育改革家。

埃达出生、成长的年代,正值英国繁荣发展的时期。新的蒸汽机和相关工程技术创新使整个英国制造业焕然一新。那时,一方面,越来越多的人热衷于了解新思想。公众演讲和展示活动盛行一时,新成立的英国科学促进会年会吸引了数百人。在这些发展中,数学的地位日益提高。人们逐渐意识到数学的重要性和它在研究自然现象及社会现象(如观察星星、记录潮汐或分析收成)中所起的作用。

另一方面,有机会受到正规教育的人仍然是极少数,尤其对于女性来说,要想深入学习更高级的数学知识,只能通过自学和非正式途径,如去图书馆或参加科学会议。

所幸,埃达出身于殷实的贵族家庭,还有一位重视教育的母亲。从5岁起,母亲就给埃达聘请了一位家庭教师,为她制定了紧密的学习日程——早上学习算术、语法、拼写、阅读、音乐,晚饭后学习地理、绘画、法语、音乐、阅读。

埃达逐渐展现出对数学的钟爱。在与母亲的通信中,10岁的埃达提到“三数法则”,说自己相比于死记硬背公式,更想领会公式背后的意义。13岁时,埃达开始接触欧几里得几何,这得益于母亲“留下的几何方面的趣味手册”。从留存至今的信件和草稿纸上可以看出,青少年时期的埃达对数学兴趣浓厚,解题也很准确。

父亲拜伦更想让埃达学习音乐和意大利语,但埃达母亲告诉他,女儿的想象力“和她在机械方面的创造力密不可分,她志在投身于船舶制造”。

写出“最早的计算机程序”

从十几岁开始,埃达通过母亲的社交圈,结交了很多当时的科学精英。在与他们的书信往来中,埃达饶有兴致地探讨科学问题,有时在数学研究上寻求他们的帮助。母亲当年的老师、激进的思想家威廉·弗伦德就曾在信中鼓励埃达要独立思考问题,不要依赖书本。

在这个过程中,埃达也结识了自己后来的丈夫威廉·金勋爵。两人于1835年成婚,他们志趣相投,都对科学颇有兴趣。埃达的爱好得到丈夫的支持,结婚生子后,她仍致力于数学研究。在给友人的书信中,埃达说:“我现在每天都研读数学,主要研究三角函数、三次方程和二次方程。所以你瞧,婚姻并没有消减我对数学的兴趣,也不会动摇我继续追求它的决心。”

不过,友人在称赞埃达的科学兴趣之余,也感谢她随信寄来的一顶绣花帽子,鼓励她多关心家务事。

“可以说,埃达·洛夫莱斯拥有财富、地位和独立思想,还有一位支持她的丈夫相伴,也与同时代的男性和女性科学精英交往甚密。但即使是这样一位杰出的女性,仍然受制于当时的社会和家庭对她的期望,不得不仰仗朋友才能获得科学教育。”书中写道。

数学家查尔斯·巴贝奇也是埃达在社交中结识的。19世纪30年代中期,巴贝奇开始研发一种会“咬自己尾巴”的新型计算机器——分析机,它能在运行过程中修改运算。这种分析机虽未实际建成,但从巴贝奇的图纸中,可以看出其基础运算操作与现代计算机是一致的。按照设想,分析机的编程通过打孔卡实现,独立的打孔卡构成了如今所谓的“程序”。

一位数学家根据巴贝奇的演讲,撰写了关于分析机的法语科学报告《分析机概论》。埃达将这份报告翻译成英文,并在原文中增加了一些注释。这篇文章在1843年8月发表在《科学备忘录》上,文章共计66页,其中41页是埃达撰写的注释。其中,最著名的是最后的“注释G”,介绍了分析机如何通过计算伯努利数完成编程。这张图表被认为是“最早的计算机程序”,埃达也因此被称为“史上第一位程序员”。

她甚至想到了“人工智能”

在这篇关于分析机的文章里,埃达不仅列出了“编程”图表,还写下了不少自己的思考。比如,她观察到分析机基于打孔卡的操作,实际上与数据和结果是分离的,因此她认为只要符合数学规则,分析机就可能会处理数据以外的信息,如和声和作曲。她甚至想到了“人工智能”,尽管她认为分析机无法产生原创思想。

《埃达·洛夫莱斯》的作者评价,埃达关于分析机的想法非常近似如今的程序员。她深知编程的复杂性,理解要把程序设计正确有多困难。与所有程序员一样,她也意识到必须缩短完成计算所需的时间。

在英国伦敦大学学院首任数学教授奥古斯都·德·摩根看来,埃达能够取得的成就绝不局限于这篇关于分析机的文章。摩根与埃达曾有大量的书信往来。在现存的60余封信件中,可以看到埃达对数学的深刻理解。

1841年,埃达在读了摩根一篇关于“复数”的文章后,去信写道:“我不禁认为代数必然会有类似的发展,向三维几何扩展,甚至可以扩展至某些未知领域,其可能性是无法估量的。”两年后,爱尔兰数学家汉密尔顿宣布发现了“四元数”—— 一种三维“复数”。

书中写道,与同时代那些伟大的数学家相比,埃达或许没有取得什么有深远意义的数学成就——她从未作出任何重大的数学或科学发现。“然而,她对数学的洞察力和理解力,对那个时代的女性而言几乎是独一无二的。因此,当我们遗憾她未能取得更大成就时,更应该赞颂她所取得的成就。更值得反思的是,为何在那个时代不乏才华横溢的女性,有机会取得成就的却屈指可数?”

女孩学不好数学?

在西方,埃达·洛夫莱斯的名字并不陌生。她经常出现在庆祝女性科学家的活动中,也出现在不少戏剧、漫画和小说中。而在国内,知道这个名字的人并不多。

“虽然现在的情况相比之前已经有很大好转,但今天还有很多人认为男孩比女孩数学学得好。埃达的例子表明,在数学能力上,男孩女孩是一样的。”《埃达·洛夫莱斯》一书的译者、中国科学院大学人文学院副教授柯遵科告诉《中国科学报》。

之前,国外已经出版了多种关于埃达·洛夫莱斯的绘本,柯遵科总喜欢买来送人,尤其是家有女儿的朋友。如今,他可以送《埃达·洛夫莱斯》的中译本了,“现在已经送出去20多本,朋友和小姑娘们都觉得这本书很漂亮”。

从科学史研究者的眼光来看,柯遵科认为,这本由数学家和历史学家共同创作的书,虽然薄薄一本,但对埃达的成长过程描写细致,对当时的社会历史背景也交待得很准确。

在他看来,埃达在那个年代成长为数学家的案例,首先是个财富和地位的问题。“在19世纪的英国,科学教育还没建立起来,即使是能受教育的少部分人,也只能去文法学校或者旧式大学。想学习科学是很困难的,只能通过读科普书、参加讲座或社团来实现。能获得科学知识的,主要是贵族和中产阶级上层。”

从这一点来说,埃达无疑是“幸运”的。正如书中所写,“在19世纪的英国,一个从事科学研究的女性要想取得成就,需要同时拥有很多幸运的条件:教育和书籍、才华和抱负、自信力及他人的认可和培养、健康的体魄、父母和丈夫的支持、财富和社会地位”。即便如此,想要坚持数学研究,埃达也要突破社会观念的藩篱。

书中介绍的对埃达影响较大的女性,除了她的母亲,还有亦师亦友的数学家玛丽·萨默维尔。萨默维尔也是自学成才,她翻译了法国数学家拉普拉斯的《天体力学》,还撰写了《论自然科学的关联》,后者是当时英国非常畅销的一本科普著作,并且得到了小赫歇尔等科学人的盛赞。“在成长过程中,埃达能够在身边的女性中找到榜样、寻求帮助,这也是个‘女性帮助女性’的故事,读者可以从中看到女性的力量。”柯遵科说。

在他看来,直到今天,提高女性地位、保障女性受教育的权利,仍然是需要继续努力的事情。“希望埃达·洛夫莱斯的故事能给我们一点启示。”

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