首页 >> 计算机科学 >> 文章

“精炼我们推理的唯一方式,是让它们和数学一样切实。”

——戈特弗里德·莱布尼茨,《发现的艺术》


前文请看 《记忆传承,信息永生》系列

那些超越时代的天才

Augusta Ada King

如果要评选19世纪Geek女神的话,奥古斯特·艾达·金(Augusta Ada King)一定能上榜。她是诗人拜伦的女儿,查尔斯·巴贝奇的助手和合作者,拉弗拉斯伯爵夫人,以及世界上第一位程序员——甚至远在“程序员”这个词被赋予现在的意义之前,她就写出了程序,而且打在了硬纸卡片上。

虽然是拜伦的女儿,但是艾达几乎没有见过自己的父亲。在出生后几个星期,她的母亲就带着她返回娘家,两个月后更是签署了分居协议;而她那热血浪漫的诗人父亲几个月后远赴法国和瑞士,最终客死异乡。艾达的数学天分据说来自母亲,灵动的思维则可能来自父亲——这两者在她后期的研究中缺一不可。良好的家庭环境让艾达能够遵循自己的兴趣,优秀的家庭教师们也为她提供了良好的教育。

在她的家庭教师里,有一些相当出色的人物,例如提出了徳·摩根定律的数学和逻辑学家奥古斯都·徳·摩根,以及女科学家玛丽·索麦维。正是在后者的介绍下,1833年6月,不满18岁的艾达遇见了查尔斯·巴贝奇。

两个人的命运,从那一刻开始,紧紧纠缠在了一起。

Charles Babbage

查尔斯·巴贝奇(Charles Babbage),那个时代公认的博学者——或者失败者,这完全取决于观察角度。他毕业于剑桥大学,20岁的时候就协助建立了英国统计学会,25岁就成了英国皇家学会会员,37岁的时候成了母校的卢卡斯数学教授——牛顿曾经担任过的职位。他是发明家、数学家、多产作家以及梦想家。从二十岁起,他就开始计划制造一台能够自动计算的机器,把人工从繁复的计算中拯救出来。而大量的人工计算,正是那个时代欧洲的特色之一。

1819年,巴贝奇在一次去法国的访问中,看到普隆尼男爵招募大量计算工人,在几组数学家的带领下趴在桌上写写算算的情形,深受这种智力放大方式的震撼;而这些计算结果的质量之低,更是让他感到无力。当时的科学作家迪昂赛斯·拉德诺写道,从40册表里随机抽样,就发现了3700项错误;而根据巴贝奇的计算结果,这些计算错误,每年将会为政府带来超过300万英镑的损失。

看来,制造自动运算机器,势在必行。

从计算开始

对数,是当时社会发展的重要基础之一,无论是金融、航海还是天文,都离不开能够简单把乘除化为加减的对数运算。和今天课本上附带的《常用对数表》一样,快速运算也要依赖于对数表;而世界上第一份对数表,却只能靠手工来算出。

巴贝奇就是打算解决这个问题。1822年,他制造了第一台差分机,能够进行三个五位数的加法运算,结果能达到六位数。接下来的梦想更加宏伟,他与英国政府签订了合同,计划在两到三年内,制造出可以计算七个二十位数的差分机,并且自带打印功能。

然而,这个计划失败了。也许是因为总是冒出新点子的巴贝奇不停地改动设计,也许是他找到的制造商无法实现他要求的精度,第二部差分机花了十年时间和三万英镑的投入,却只完成了七分之一。而此时,巴贝奇几乎将所有精力都放在了一个新项目上——他已经意识到了差分机的不足,并且计划制造出通用的计算机:分析机。

就在这时,他第一次遇见了艾达·拜伦。

巴贝奇设想的分析机采用十进制计算,用齿轮存储1000个50位数,能做平方和四则运算。这台用蒸汽机驱动的机器有三十米长和十米宽,每秒钟能够计算一次。几乎所有的人都认为巴贝奇是痴人说梦,而艾达不这么看。她很快理解了巴贝奇的设计,并且预料到了分析机可能的用途,这些用途甚至是巴贝奇没有想到的。艾达写道:“这种机器也许可以作曲,或者解决复杂的问题。”

Charles Babbage的差分机局部,至1871年他去世时,机器尚未完成

1841年,已经是三个孩子母亲的艾达正式成为巴贝奇的合作者。她把巴贝奇用法文撰写的论文翻译成英文,添加了自己的注释,让这部论文的长度增加到最初的三倍。正是她,从提花机中得到灵感,将分析机的程序用打孔卡片输入,也建立了子循环和条件分支的概念。算法终于不再用硬件实现,而可以通过挂上不同的纸带而实现不同的运算。

而这时,这两位先驱者遭到了巨大的打击。英国政府正式终止了差分机的合同,新任首相公开声称差分机的唯一的用途就是费钱。在制造差分机时自己搭了一万三千英镑的巴贝奇早已一贫如洗,两人只能靠偶尔销售些小东西来继续支撑。

1852年,从小体弱多病的艾达因癌症去世,终年36岁,留下的只有大量文档和世界上第一个程序的设计:一个计算伯努利数的分析机专用程序。巴贝奇二十年后去世,就连登在《泰晤士报上》上的讣告也嘲笑他的失败。

他们都没有看到自己梦想成真的那天。

0
为您推荐

32 Responses to “记忆传承,信息永生(五)”

  1. 小正说道:

    1952年,从小体弱多病的艾达因癌症去世,终年36岁

  2. 顽石说道:

    可敬的先驱者

  3. 匿名人士322145说道:

    看到数学就头疼
    高中后就从未及格

  4. worldly_guest说道:

    真牛,能用机械计算,佩服!!!

  5. wwnhere说道:

    一般来说,超越时代就意味着悲剧

    • 大兔子说道:

      恩,但提前发明时空穿梭机的可能是个例外,因为他可以让自己处在一个合适的时代……

  6. Lingo说道:

    這一系列實在太精彩了,看得我起雞皮疙瘩!

  7. co说道:

    1952年。。。

  8. 雞蛋頭说道:

    「巴贝奇在一次去法国的访问中,看到普隆尼男爵招募大量计算工人」

    英文的 "computer" 這個字最早就是指計算工人。不是機器,是人。

  9. william H.Wei说道:

    呃。。作为一个讲数字计算的文章。。。。结果却是 1952年。。。36岁。。。

  10. 抱鱼睡的猫说道:

    出第五了!!期待更新啊!!

  11. 大蔥说道:

    敬佩敬佩,好像每一個超越時代太遠的人都不是很好命。

  12. 苏椰说道:

    我非常敬佩巴贝奇这个人,超越时代正好一个世纪。

  13. Vic说道:

    两位悲壮的英雄,人们会记住他们的名字。巴贝奇的远见和雄心让人佩服,是个逻辑思维强大的诗人(让我联想起阿拉伯的劳伦斯式的史诗),Augusta Ada King的理解与支持一定曾让巴贝奇内心很感动和温暖,对于浪漫的诗人们来说,在人生中体味到了这一刻,这一辈子也就值了!正是有人敢尝试这样的失败和牺牲,人类才有了进步的动力。

  14. 孤竹牧狼人说道:

    赞~
    总有一段历史让人扼腕。。。

  15. LEA说道:

    牛人先驱啊!没有这些梦想家实践家,我们的文明会倒退多少年?

  16. error 404说道:

    伤心者啊,历史上层出不穷的伤心者

  17. SUN说道:

    喜欢这个系列
    科学家必须enjoy失败,呵呵

  18. fare2000说道:

    的确是太超前了,要知道先在通用的计算机还是使用二进制,那时他就在制造十进制的计算机了, 另外不要以为现代的计算机很复杂,实际上和他的计算机基本工作原理差不了多远,现在只不过是把原来记录数据的金属片状态换成了电压状态罢了,现代计算机复杂是建立在运行程序上的,这些运行程序性包括底层的逻辑电路程序(CPU及主板里都有这类程序),操作系统程序,应用程序(人们通常用的那些),但这些程序还都建立在艾达那些程序的基础之上。

  19. MoonRaker说道:

    是太超前了,虽然我就是学这个的。但是在不给我计算机辅助的前提下让我用今天的三极管去搭一个最基础的4位CPU估计也要用上一年来设计试验。

  20. 黑白说道:

    超越时代一步是天才,超越时代五步是失败者,超越时代十步就是个疯子

  21. zwordcn说道:

    话说ada语言是不是纪念这位超级女Geek的?

  22. XXX说道:

    生不逢时啊

  23. ln7wm7说道:

    向伟大的科学先驱学习。

  24. momo-gnu说道:

    一看标题就知道是美貌与智慧并存的ADA大人

  25. 我爱养生网说道:

    要是活在现代那就没问题了

  26. 大灰羊说道:

    悲剧啊...

  27. gordon说道:

    最可怜的是这个:

    1991年,为了纪念巴贝奇200周年诞辰,英国肯圣顿(Kensington)科学博物馆根据这些图纸重新建造了一台差分机。复制过程中,只发现图纸存在着几处小的错误。复制者特地采用18世纪中期的技术设备来制作,不仅成功地造出了机器,而且可以正常运转。他们猜想,当年巴贝奇没能完成大型差分机研制,或许不完全是技术方面的问题。

    出师未捷身先死,常使英雄泪满襟。

  28. hzh说道:

    他们都看过易经,没有易经,他们什么都发明不出来:)

Leave a Reply