آدا لاولیس: اولین برنامه‌نویس جهان و الهام‌بخش علوم مدرن

آگوستا آدا کینگ، کنتس لاولیس (Augusta Ada King, Countess of Lovelace) که بیشتر با نام آدا لاولیس شناخته می‌شود، نه تنها یک ریاضیدان و نویسنده‌ی برجسته در بریتانیای قرن نوزدهم بود، بلکه به‌عنوان نخستین برنامه‌نویس تاریخ بشر نیز شناخته می‌شود.
زندگی کوتاه او (۱۸۱۵ تا ۱۸۵۲) در میانه‌ی دوران ویکتوریا و انقلاب صنعتی، سرشار از تضادهایی میان منطق و شاعرانگی، نبوغ و بیماری، و علم و احساس بود. او در حالی در یکی از پرآشوب‌ترین خانواده‌های انگلستان رشد کرد که ذهنی خلاق و ساختارشکن داشت.

بسیاری از پژوهشگران معتقدند دستاورد اصلی آدا لاولیس فراتر از مهارت در برنامه‌نویسی بود. او دیدگاهی آینده‌نگرانه داشت و نخستین کسی بود که به‌روشنی اعلام کرد ماشین‌های محاسباتی می‌توانند چیزی بیش از “دستگاه‌های حسابگر” باشند؛ آن‌ها قادرند مفاهیم و نمادها را در حوزه‌هایی مانند موسیقی و هنر نیز پردازش کنند.
این نگرش انقلابی، مرز میان «محاسبه» و «محاسبات عمومی» را شکست و راه را برای درک مفهوم کامپیوترهای امروزی هموار کرد.

مشخصات فردی آدا لاولیس

• نام کامل: آگوستا آدا کینگ، کنتس لاولیس (Augusta Ada King, Countess of Lovelace)
• تولد: ۱۰ دسامبر ۱۸۱۵، لندن، انگلستان
• درگذشت: ۲۷ نوامبر ۱۸۵۲، لندن، انگلستان
• ملیت: بریتانیایی
• پدر: لرد جورج گوردون بایرون، شاعر
• مادر: آنابلا میل‌بنک
• همسر: ویلیام کینگ، هشتمین بارون کینگ
• فرزندان: بایرون، آنابلا، رالف گوردون
• مشاغل: ریاضیدان، نویسنده، برنامه‌نویس اولیه
• افتخارات: زبان برنامه‌نویسی آدا، روز آدا لاولیس، سکه یادبود و نام‌گذاری ریزمعماری GPU انویدیا

تضاد ریشه‌ای: فرزند بایرون و تربیت سخت آنابلا

آدا لاولیس در ۱۰ دسامبر ۱۸۱۵ در لندن متولد شد. او تنها فرزند مشروع لرد جورج گوردون بایرون، شاعر مشهور و یکی از بی‌پرواترین چهره‌های ادبی انگلستان، و همسرش آنابلا میل‌بنک(آنا ایزابلا میلبانک) بود.

لرد بایرون که انتظار تولد یک پسر باشکوه را داشت، از آمدن آدا ناامید شد. تنها چند هفته پس از تولد، ازدواج او با آنابلا فروپاشید. در ۱۶ ژانویه ۱۸۱۶، بایرون به همسرش دستور داد که دختر پنج هفته‌ای را از خانه بردارد. او با اکراه اسناد جدایی را در آوریل همان سال امضا کرد و برای همیشه انگلستان را ترک کرد. آدا هرگز پدرش را ندید؛ او در سال ۱۸۲۴، زمانی که آدا هشت ساله بود، در یونان درگذشت و هیچ تلاشی برای استفاده از حق حضانت قانونی نکرد.

سایه‌ی شوم بایرون: مادر آدا، لیدی آنابلا، از اینکه دخترش ممکن بود «مزاج نامنظم و غیرقابل پیش‌بینی» پدر شاعرش را به ارث ببرد، بیم داشت. خود آنابلا در جوانی استعداد چشمگیری در علوم دقیق داشت و بایرون او را “ملکه‌ی متوازی‌الاضلاع‌ها” می‌نامید. او مصمم بود که آدا منطق و ریاضیات را یاد بگیرد.

کودکی سخت و آسیب‌زا: این نوع آموزش فشرده برای دختران اشرافی آن زمان بسیار غیرعادی بود. آدا با وجود استعداد ذاتی، دوران کودکی پرچالشی داشت. او مجبور بود ساعت‌ها بی‌حرکت دراز بکشد تا «خویشتن‌داری لازم برای تفکر تحلیلی» را بیاموزد و برای کوچک‌ترین خطاها، نامه‌های عذرخواهی بنویسد. آنابلا، به ظاهر مادری دلسوز، در نامه‌های خصوصی دخترش را با ضمیر «آن» (“it”) خطاب می‌کرد. آدا بعدها افرادی را که مادرش برای نظارت بر رفتار او استخدام کرده بود، “خشمگین‌ها” (Furies) نامید.

مبارزه با بیماری و رویای پرواز

در دوران کودکی، آدا بارها بیمار شد. از هشت سالگی با سردردهای میگرنی دست‌وپنجه نرم می‌کرد که گاهی بینایی‌اش را مختل می‌کرد. در ژوئن ۱۸۲۹، پس از ابتلا به سرخک، فلج شد و تقریبا یک سال تمام مجبور به استراحت مطلق بود. او تا سال ۱۸۳۱ توانست با عصا راه برود، اما حتی در بستر بیماری نیز مهارت‌های ریاضی و فناوری خود را پرورش می‌داد.

پروژه‌ی پرواز (Flyology): در دوازده سالگی (۱۸۲۸)، آدا تصمیم گرفت پرواز کند. او با روشی علمی و تخیلی، بال‌هایی با مواد مختلف مانند کاغذ، سیم، روغن ابریشم و پر ساخت و کالبدشناسی پرندگان را برای تعیین نسبت صحیح بال به بدن مطالعه کرد. یافته‌هایش را در کتابی به نام Flyology ثبت کرد و به این نتیجه رسید که پرواز باید با نیروی بخار همراه شود. همین نگرش دقیق و تخیلی بود که بعدها چارلز بابیج را واداشت او را با محبت “بانوی پری” (Lady Fairy) خطاب کند.

ظهور نبوغ: ریاضیدان و مفسر

استعدادهای شگفت‌انگیز آدا در سن هفده سالگی (۱۸۳۲) به وضوح نمایان شد. او تحت آموزش مربیان برجسته‌ای قرار گرفت، از جمله مری سامرویل، ستاره‌شناس و ریاضیدان اسکاتلندی که اولین زن عضو انجمن سلطنتی نجوم بود. سامرویل نقش حیاتی در توسعه مهارت‌های ریاضی و فناوری آدا داشت.

در همین سال‌ها، آدا به دربار معرفی شد و به خاطر ذهن درخشانش، به سرعت به یک چهره محبوب اجتماعی تبدیل گشت. با این حال، جان هابهاوس، دوست بایرون، او را “زن جوانی درشت‌اندام و با پوست خشن، اما با شباهت‌هایی به چهره بایرون” توصیف کرد.

ازدواج و زندگی اجتماعی: در ۸ ژوئیه ۱۸۳۵، آدا با ویلیام کینگ، هشتمین بارون کینگ، ازدواج کرد. در سال ۱۸۳۸، او عنوان کنتس لاولیس را دریافت کرد و همراه همسرش سه فرزند به نام‌های بایرون، آنابلا و رالف گوردون داشت. ازدواج آن‌ها اغلب موفقیت‌آمیز بود و همسرش از علاقه‌ی آدا به ریاضیات و علم حمایت می‌کرد.

آدا با دانشمندانی چون مایکل فارادی، نویسندگانی مانند چارلز دیکنز و مخترعانی چون سر دیوید بروستر و چارلز ویتستون معاشرت داشت. او رویکرد خود را “علم شاعرانه” (poetical science) می‌نامید و خود را “تحلیلگر و متافیزیک‌دان” توصیف می‌کرد. برای آدا، درک مفاهیم علمی نیازمند بینش و تخیل به اندازه ریاضیات بود.

آشنایی با بابیج: ساحره اعداد

در ژوئن ۱۸۳۳، آدا از طریق مری سامرویل با چارلز بابیج، ریاضیدان و مخترع برجسته، آشنا شد. او از ایده‌های بابیج برای ساخت ماشین محاسباتی جدید شگفت‌زده شد. بابیج که تحت تأثیر توانایی‌های ذهنی و تحلیلی آدا قرار گرفت، او را “ساحره اعداد” (The Enchantress of Number) نامید و در سپتامبر ۱۸۴۳ او را “مترجم بسیار عزیز و مورد تحسین من” خطاب کرد.

با راهنمایی بابیج، آدا مطالعات ریاضی پیشرفته‌ی خود را تحت نظر آگوستوس دی مورگان، منطق‌دان و استاد دانشگاه لندن، ادامه داد. دی مورگان در سال‌های ۱۸۴۰ به او در مطالعه حساب دیفرانسیل و مفاهیم پیشرفته از جمله اعداد برنولی که مبنای الگوریتم مشهور او شد، کمک کرد.

شاهکار محاسباتی: یادداشت‌های ماشین تحلیلی

مهم‌ترین همکاری آدا و بابیج در سال‌های ۱۸۴۲–۱۸۴۳ شکل گرفت. بابیج در سال ۱۸۴۰ در دانشگاه تورین، طرح دستگاه پیچیده‌تری به نام “ماشین تحلیلی” (Analytical Engine) را ارائه کرد. این ماشین برای انجام محاسبات پیچیده طراحی شده بود و از کارت‌های پانچ برای برنامه‌ریزی استفاده می‌کرد، مشابه دستگاه‌های بافندگی ژاکارد.

ترجمه و یادداشت‌های هفت‌گانه: لوئیجی فدریکو منابرآ، مهندس نظامی ایتالیایی، سخنرانی بابیج را به فرانسوی نوشت و منتشر کرد. چارلز ویتستون از آدا خواست تا این مقاله را به انگلیسی ترجمه کند.

آدا نه تنها متن را ترجمه کرد، بلکه طی نه ماه، طول آن را با افزودن هفت یادداشت توضیحی (A تا G) تقریباً سه برابر کرد. او در این یادداشت‌ها، به دقت توضیح داد که ماشین تحلیلی چگونه از ماشین تفاضل بابیج متفاوت است و اصول عملکرد آن را تشریح نمود.

یادداشت G: اولین برنامه منتشر شده

یادداشت G مهم‌ترین سند تاریخی آدا محسوب می‌شود. این یادداشت، روشی دقیق برای محاسبه اعداد برنولی با استفاده از ماشین تحلیلی ارائه می‌کند. اگرچه بابیج پیش از این برنامه‌های نمونه نوشته بود، الگوریتم یادداشت G به‌عنوان اولین برنامه کامپیوتری منتشر شده در جهان شناخته می‌شود.

آدا در این برنامه، مفهوم حلقه‌ها (Looping) یا تکرار دستورالعمل‌ها را که امروز جزو اصول برنامه‌نویسی است، معرفی کرد. او همچنین اصطلاحات “چرخه” (Cycle) و “سلول کاری” (Working Cell) را وارد واژگان برنامه‌نویسی کرد.

بینش فراتر از اعداد: در حالی که بابیج و بسیاری دیگر تنها به توانایی ماشین در محاسبه توجه داشتند، آدا متوجه شد که این دستگاه می‌تواند فراتر از اعداد عمل کند. او نوشت که اگر روابط بنیادی سایر اشیاء، مانند اصوات موسیقی، با نمادهای انتزاعی بیان شوند، ماشین می‌تواند “قطعات موسیقی پیچیده و علمی” تولید کند. والتر آیزاکسون این بینش را با مشاهده ماشین‌های بافندگی مکانیکی مرتبط می‌داند، که از کارت‌های پانچ برای ایجاد الگوهای زیبا استفاده می‌کردند.

رد هوش مصنوعی: آدا در یادداشت‌هایش نظریه هوش مصنوعی را رد کرد و نوشت:
“ماشین تحلیلی هیچ ادعایی برای خلق هیچ چیز ندارد. این ماشین هر کاری را انجام می‌دهد که ما بدانیم چگونه به آن دستور دهیم. می‌تواند تحلیل کند، اما قدرت پیش‌بینی روابط یا حقایق تحلیلی ندارد.”
این دیدگاه بعدها در سال ۱۹۵۰ توسط آلن تورینگ مورد بحث قرار گرفت.

مناقشه بر سر ادعاها: بر اساس کارهایش، آدا اغلب به‌عنوان اولین برنامه‌نویس تاریخ شناخته می‌شود، اما برخی مورخان مانند آلن بروملی و بروس کولیر، این ادعا را زیر سؤال می‌برند. آن‌ها معتقدند بابیج پیش از آدا برنامه‌هایی نوشته و آدا بیشتر نقش “مروج” یا “مفسر گویا” داشته است. با این حال، استیون ولفرام سهم آدا را تأیید می‌کند و می‌گوید محاسبه اعداد برنولی توسط او “قطعاً نیروی محرک اصلی” بوده است.

سال‌های آخر: قمار، افیون و پایان تلخ

با وجود نبوغ علمی‌اش، زندگی شخصی آدا پر از چالش بود. او به تحولات علمی و مد روز زمان خود، از جمله فرنولوژی (جمجمه‌شناسی) و مسمریسم (مغناطیس حیوانی)، علاقه داشت. در سال ۱۸۴۴، آدا آرزو داشت یک مدل ریاضی برای سیستم عصبی بسازد تا نحوه تولید افکار و احساسات توسط مغز را توضیح دهد، اما هرگز موفق به انجام آن نشد.

بدهی‌های قمار: آدا شیفتگی خطرناکی به قمار داشت و از مهارت‌های ریاضی خود برای پیش‌بینی نتایج مسابقات اسب‌دوانی استفاده می‌کرد. اما تلاش‌های او اغلب فاجعه‌بار بود و در اواخر دهه ۱۸۴۰، بیش از ۳۰۰۰ پوند بدهی انباشته کرد (معادل مدرن تقریباً ۴۰۰,۰۰۰ دلار). در سال ۱۸۵۱، یک سندیکای قمار با دوستان مردش تشکیل داد تا یک مدل ریاضی برای شرط‌بندی موفق ایجاد کند، اما این پروژه نیز شکست خورد و او ناچار شد همه چیز را به همسرش اعتراف کند.

روابط و بیماری مزمن: آدا از نظر اجتماعی جذاب بود و شایعاتی درباره روابط خارج از ازدواجش شنیده می‌شد. او از سال ۱۸۴۴ رابطه‌ای پنهانی با جان کراس داشت؛ پس از مرگ آدا، بسیاری از مکاتبات آن‌ها توسط جان کراس نابود شد.

سلامت آدا از سال ۱۸۳۷ پس از ابتلا به وبا رو به وخامت گذاشت و از مشکلات گوارشی و آسم رنج می‌برد. پزشکان برای تسکین دردهای مزمن، مسکن‌هایی مانند افیون (Opium) و لادانوم تجویز می‌کردند. مصرف این داروها موجب تغییرات شخصیتی، نوسانات خلقی و گاهی توهم در او شد.

مرگ زودهنگام: آدا در سن ۳۶ سالگی، در ۲۷ نوامبر ۱۸۵۲ در لندن درگذشت. علت مرگ، سرطان رحم (Cervical Cancer) بود که در آن زمان به عنوان سرطان زهدان شناخته می‌شد. پزشکان برای درمان روش‌هایی مانند خون‌گیری (Blood-letting) را به کار بردند، اما بی‌نتیجه بود.

در ماه‌های پایانی زندگی، مادرش کنترل کاملی بر ملاقات‌ها داشت و بسیاری از دوستان صمیمی او را دور نگه می‌داشت. آدا تحت نفوذ مادرش، مجبور به اعتراف به برخی رفتارهای گذشته شد. در ۳۰ اوت ۱۸۵۲، او چیزی را به شوهرش اعتراف کرد که محتوای آن هنوز نامعلوم است و پس از آن، شوهرش بستر مرگ او را ترک کرد.

به درخواست خود آدا، او در کنار پدرش، لرد بایرون، در کلیسای سنت مری مگدالین در هاکنال، ناتینگهام‌شایر به خاک سپرده شد.

میراث: فراتر از زمان

با وجود شهرت محدود آدا در جامعه ویکتوریا، سهم علمی او تا بیش از یک قرن پس از مرگش ناشناخته باقی ماند. در سال ۱۹۵۳، یادداشت‌های او در کتاب Faster Than Thought: A Symposium on Digital Computing Machines توسط بی. وی. باودن دوباره منتشر شد.

تأثیر بر نسل‌های بعدی: آلن تورینگ، رمزگشای انیگما در جنگ جهانی دوم، از یادداشت‌های آدا هنگام مفهوم‌سازی اولین کامپیوترهای مدرن بهره گرفت.

افتخارات و یادبودها:

• زبان برنامه‌نویسی آدا (Ada): در سال ۱۹۷۹/۱۹۸۰، وزارت دفاع ایالات متحده، یک زبان نرم‌افزاری پیشرفته را به افتخار او نامگذاری کرد. شماره استاندارد نظامی این زبان، MIL-STD-1815، سال تولد آدا بود.
• روز آدا لاولیس: از سال ۲۰۰۹، دومین سه‌شنبه اکتبر هر سال به‌عنوان روز آدا لاولیس جشن گرفته می‌شود تا نقش زنان در علوم، فناوری، مهندسی و ریاضیات (STEM) برجسته شود.
• افتخارات فناوری مدرن: در سال ۲۰۲۲، شرکت انویدیا (Nvidia) ریزمعماری واحد پردازش گرافیکی (GPU) خود را آدا لاولیس نامید.
• یادبودها: ضرابخانه سلطنتی بریتانیا در سال ۲۰۲۳ سکه‌های یادبود ۲ پوندی را به او اختصاص داد و در نوامبر ۲۰۱۵، پاسپورت‌های جدید بریتانیایی شامل تصویری از لاولیس و بابیج شدند.

آدا لاولیس با تلفیق متافیزیک و تحلیل ریاضی و با وجود تمام موانع اجتماعی و بیماری‌ها، پیامبری بود که بیش از یک قرن پیش از اختراع کامپیوترهای الکترونیکی، پتانسیل جهان دیجیتال را پیش‌بینی و ترسیم کرد.

نتیجه‌گیری

آدا لاولیس نه تنها نخستین برنامه‌نویس تاریخ محسوب می‌شود، بلکه پیشگام بینش نوین محاسبات بود. او با تلفیق ریاضیات، منطق و تخیل، نشان داد که ماشین‌ها می‌توانند فراتر از حساب ساده عمل کنند و قابلیت خلق آثار پیچیده علمی و هنری دارند. زندگی کوتاه و پرچالش او، از کودکی تحت فشار تا سال‌های آخر بیماری و چالش‌های شخصی، هیچ‌گاه مانع درخشش علمی و فرهنگی او نشد. میراث آدا هنوز الهام‌بخش برنامه‌نویسان، دانشمندان و زنان علاقه‌مند به STEM در سراسر جهان است.