První programátorka počítačů na světě - Hraběnka Ada Lovelance

Seriál Slavní inovátoři pro Technický týdeník

Narodila se slavnému básníkovi Lordu George Gordonu Byronovi a jeho ženě hraběnce Anabele Milbankeové dne 10.12.1815. Její krátký život se podivně proplétá s životem a dílem Charlese Babbageho.

Lord Byron měsíc po narození dcery manželku opustil a po roce se rozvedli. Matka si usmyslela, že dcera Ada nikdy svého otce nepozná, a také se jí to podařilo. Malá Ada byla po otci nadána k poezii a umění, byla vnímavá, zvídavá, nesmírně bystrá a svou inteligencí uváděla všechny v úžas.

Místo poezie algebra

Aby se Ada netíhla k poezii a nepotkal ji rozervaný osud otce, tak jí matka platila výuku matematiky. Soukromý učitel jí naordinoval euklidovskou geometrii, trigonometrii a algebru. Kupodivu to mladou Adu bavilo. Její zájem o matematiku a techniku se prohloubil, když ji matka vzala na výlet do industrializované střední Anglie, kde si mohla prohlédnout nové továrny a stroje. Adu obzvláště zaujal automatizovaný tkalcovský stav, který k výrobě navržených vzorů používal děrné štítky. Ada si je ihned načtla na papír a přemýšlela o nich. Ada často o děrných štítcích a čtecím zařízení nadšeně mluvila a viděla v nich předchůdce počítače: „Tento stroj mi připomíná Babbageho a jeho skvost mezi všemi mechanismy.“ V té době se Ada seznámila s matematičkou a vědkyní Mary Somervillovou, která právě vydala slavné dílo O souvislostech fyzikálních věd, v němž poskládala poznatky z oblasti astronomie, optiky, chemie, fyziky, botaniky a geologie. Ada knihu hltala a vytvářela si v mysli důležité rámce. Mary se stala Adinou přítelkyní, inspirátorkou a učitelkou.

Otec mohl být hrdý

Adina matka lorda Byrona nenáviděla a udělala všechno proto, aby jej nikdy nepotkala. V domě dala ukrýt jeho velký portrét, aby jej ani nikdy nespatřila. Lord Byron se nechal o vývoji své dcery pravidelně informovat. Adiny slávy a úspěchů se nedočkal. Mohl by na ni být hrdý. Bohužel, byl dobrodruh a zemřel na podchlazení ve válce o nezávislost Řecka na Turecku. Pro Řeky se stal národním hrdinou. Zemřel v roce 1824, když bylo Adě osm let.

Její láska matematika

Ada se přátelila s nejlepšími mozky té doby, tedy i s Charlesem Babbagem, a pravidelně navštěvovala jeho sobotní intelektuální sešlosti, kde se mudrovalo o vědě a kouřily opiáty. Ada jej požádala o to, aby se stal jejím učitelem matematiky. Ten však odmítl, protože Ada byla velmi svéhlavá, všude působila rozruch a pronášela skandální výroky. Zůstali však celoživotní přátelé. Ada nakonec získala jako učitele matematika a průkopníka symbolické logiky Augusta de Morgana. Ten jí vnukl myšlenku, že algebraické rovnice se mohou vztahovat i na jiné věci než na čísla. Ada dokázala pochopit většinu principů matematické analýzy a díky uměleckému nadání si ráda vizualizovala měnící se křivky a trajektorie probíraných rovnic. Měla ráda principy, od nichž se vše odvíjelo. Ada měla dar, že milovala matematiku a dokázala docenit její krásu. Uvědomovala si, že matematika jako jazyk dokáže popsat harmonii vesmíru a přírody. Ada měla úžasnou představivost a dokázala propojovat vědu a umění, matematiku i filozofii.

Spolupráce s Babbagem

Její celý život byl po vědecké stránce spojen s Charlesem Babbagem. Nesmírně obdivovala jeho všestranně využitelný počítač, s nímž přišel v roce 1834. Spojil princip děrných štítků (které vymyslel Joseph-Marie Jacguard) se svým počítačem. Místo ocelových válců v něm použil děrné štítky, což znamenalo, že mohl do „počítače“ vkládat neomezené množství pokynů. Babbage se snažil svůj počítač veřejně propagovat, avšak ani společenský ani odborný tisk o něj neměly zájem. Ada Lovelance jeho stroj plně docenila. Předjímala, že by nemusel zpracovávat pouze čísla, ale také jiné znakové notace včetně hudebních a výtvarných.

Když Babbagemu odmítli uveřejnit článek o stroji v Scientific Memoirs, vyšel alespoň ve Francouzštině. Ada pak článek přeložila do angličtiny a opatřila čtyřmi poznámkami čítajícími přes 19 tisíc slov. Tyto Čtyři poznámky jsou považovány za její stěžejní dílo, z něhož se učily celé generace tvůrců počítačů a programátorů.

První Adina poznámka

Ve svých poznámkách se Ada zabývala ideami, které získaly na důležitosti o sto let později. Popsala, že půjde o počítač, který půjde naprogramovat a přeprogramovat pro různé úlohy. V poznámce popisovala rozdíl mezi Babbageovým původním diferenčním strojem a novým analytickým strojem. Ada uvedla: „Konkrétní funkce, k tabulaci jejíhož integrálu byl diferenční stroj uveden, je vzorec: trojúhelníček na 7 u x = 0. Účelem bylo zpracování námořních tabulek. Oproti tomu analytický stroj není určen k pouhému tabelování výsledků jedné konkrétní funkce a žádné jiné, ale k řešení a tabelování funkcí zcela libovolných.“ Dále uvedla: „Hranice aritmetiky byly překročeny v okamžiku, kdy se objevila myšlenka použít děrné štítky. Analytický stroj nelze zařadit do stejné skupiny s obyčejnými počítacími stroji.“

Druhá Adina Poznámka

V druhé Poznámce zevrubně popisuje nový analytický stroj. Uvědomila si, že úkony nemusí být omezeny pouze na oblast matematiky a čísel. Na základě De Morganova rozšíření matematické analýzy o formální logiku si uvědomila, že zařízení může zpracovávat a vyhodnocovat vše, co lze vyjádřit pomocí znaků: slova, čísla, hudbu a cokoliv dalšího. Tento postřeh se stal ústřední myšlenkou digitálního věku.

Třetí Adina Poznámka

V třetí Poznámce Ada detailně popsala krok po kroku počítačový program – algoritmus. Jako příklad si zvolila program vypočítávající tzv. Bernoulliho čísla, mimořádně složité nekonečné řady, které v různých obměnách hrají důležitou roli v teorii čísel.

Aby Ada ukázala, jak může přístroj generovat Bernoulliova čísla, rozepsala sérii jednotlivých operací a poté sestavila schéma uvádějící, jak každý procesní úkon zakódovat do stroje. V rámci toho přispěla k formulaci podprogramů, což jsou série pokynů provádějící konkrétní úkol, například vypočítání kosinu nebo vyčíslení složeného úroku, které mohou být vloženy do větších programů. Také popsala rekurzivní cykly – sérii pokynů, které se opakují. To bylo možné použitím děrných štítků. Jak uvedla, k vygenerování každého čísla bylo zapotřebí sedmdesáti pěti štítků. Poukázala na to, že k vypočítání každého následujícího čísla bude možné použít totožnou sadu s proměnnými. Představovala si tzv. knihovnu běžně používaných podprogramů, které o sto let její následovnice G. Hopperová z MIT a J. Jenningsová Pensylvánské univerzity realizovaly. Toto vše dokázala zakreslit a popsat. Proto bývá označována za prvního počítačového programátora na světě.

Čtvrtá Adina Poznámka

Ada milovala vizualizace problémů a používala na vše nákresy a tabulky. Vymyslela tabulku a nákres, jak přesně algoritmus do počítače zadávat, včetně zmíněných rekuzivních cyklů. Jednalo se o číselný seznam pokynů, zahrnující cílové registry, operace i komentáře, což dnes zná každý programátor C++. Odborníci nad tím žasnou, protože v té době bylo poznání a využití matematiky úplně někde jinde.

Dosah Adiny představivosti

Ada v principech popsala všechny myslitelné funkce počítače, které dnes používáme. Avšak na otázku, zda budou jednou počítače myslet, odpověděla: „Analytický stroj nemá sebemenší ambici být původcem. Dokáže udělat cokoliv, co se mu pomocí příkazů zadá. Nemá však schopnost předjímat žádné analytické vztahy.“ I když Ada nedokázala domyslet vznik umělé inteligence, zůstává jednou z nejúžasnějších žen v dějinách vědy. Ministerstvo obrany nazvalo svůj vysokoúrovňový objektově orientovaný počítačový jazyk - ADA.

Závěr života

Po vydání svých Poznámek k Babbageově článku o analytickém stroji Ada přestala publikovat a stáhla se z vědeckého života. Přestala studovat a rozvíjet se. Něco se v ní zlomilo. Ada se unavila bojováním s konzervativními vědci a médii a vnitřně vše zabalila. Již nikdy nepublikovala žádný vědecký článek. Objevila se v ní otcova temná stránka. Dala se na hazard, pití a drogy. Již před mnoha lety občas užívala opiáty na různých večírcích vyšší společnosti. Nyní však klesla na dno. Spustila se s kumpánem z hazardních her, který ji připravil o dost peněz a o šperky. Její zdraví chřadlo. Potýkala se s rakovinou dělohy, jíž nakonec podlehla v roce 1852, a na své výslovné přání byla pohřbena vedle svého otce. Zemřela v třiceti šesti letech – stejně jako její otec – básník lord Byron. Byla stejně složitá a rozervaná jako on. Svět tak přišel o brilantní mozek s vynikající představivostí. Kdo ví, jak by se vyvíjely počítače, kdyby ADA žila dlouho, a jak by se vyvíjela první i druhá světová válka i všechny vědní obory a technika. Kdoví, kde bychom dnes byli.

Její přítel Charles Babbage již nikdy nezískal žádné peníze na sestavení a výrobu svého analytického stroje. Doba mu nepřála, přišel s tím moc brzo. Společenská poptávka ani technologie ještě nebyly zralé – podle principu „nejbližšího možného“. Babbage zemřel zapomenut a v chudobě v roce 1871. Smutný úděl géniů.

PhDr. Karel Červený, MSc., MBA