A注释——论分析机的本质
分析机没有创造任何东西的能力,它只能做我们知道如何命令它执行的事情。它能够遵循分析;但它没有预见任何分析关系或真理的能力。它的职责是协助我们利用我们已经知晓的东西。
她是拜伦勋爵的女儿,这人尽皆知。而几乎无人知晓——她用一生试图证明——的,是她同时也是完全属于她自己的存在:一位第一流的数学家,在计算机诞生的一个世纪之前,已经窥见了计算的未来。 她的母亲安娜贝拉·米尔班克,惊惧于诗性的遗传,以数学作为对抗想象力的防疫剂来养育她。这个计划落得一败涂地。爱达·洛夫莱斯最终成了一个无法将数学与诗歌分开的人——她在查尔斯·巴贝奇分析机的运作中,看见了一种如诗句般美丽、比大多数诗句更为持久的图样编织。 1843年,在翻译一篇关于分析机的意大利论文时,她加入的注释比原文长出三倍。G注释描述了一种计算伯努利数的方法——一套供机器执行的逐步程序。那是有史以来第一个为机械计算机发表的算法。她二十七岁,拥有六个月的清醒健康、一台从未被制造出来的借来的机器,以及一个关于计算终将成为什么的远见:不仅仅是算术,而是按照任意规则对任意符号的操纵。 她在三十六岁死于子宫癌,以拜伦死亡时同样的方式——年轻,燃烧,留下未竟的工作。她的赌债由爱她的人悄然偿清,她的注释被遗忘了一个世纪,那台机器从未建成。然后,那台机器被建成了,每一个曾经写过程序的人,在某种意义上,都生活在她所想象的那座建筑之中。

奥古斯塔·爱达·拜伦于1815年12月10日出生,一个月后,她的父亲拜伦勋爵永久离开了英格兰,从此再未见过她。她的母亲安娜贝拉·米尔班克——本身也是数学家,曾被拜伦嘲讽地称为「平行四边形公主」——下定决心,不让爱达继承那个毁了拜伦身边许多人的危险浪漫气质。处方是数学:严格的、每日的、毫不松懈的。爱达从小便被教授算术、几何与音乐,诗歌被视为传染病般地隔离在外。讽刺的是,数学只是加深了她进行想象性跃升的能力。十二岁时,她构想出一个她称之为「飞学」的项目——对鸟类飞行力学的系统研究,附带旨在设计飞行器的草图与计算。她想理解事物如何运作,然后让它们以不同的方式运作。母亲的疗法制造出了她最惧怕的东西:一颗拒绝停留在寻常边界内的心灵。
十七岁时,爱达参加了查尔斯·巴贝奇差分机的演示——一台能够列出多项式函数的黄铜与钢铁计算器。大多数来宾看到的是一件机械奇品,爱达看见的是某种更大之物的一瞥。她立刻开始与巴贝奇通信,他称她为「数字的女巫」,她称他那个更宏大、更有野心的项目——可被编程执行任意计算的分析机——为这个时代最重要的智识对象。他们的合作不是浪漫的,却是深刻而真实的:两颗都已看得比各自时代所能轻松追随的更远的心灵。在巴贝奇的指导下,以及在当时最杰出的数学家之一奥古斯都·德摩根的帮助下,爱达在二十多岁时深化了她的数学正式训练。她试图弥合愿景与技术词汇之间的差距,以赢得表达她已知晓之事的权利。她于1835年嫁给威廉·金(后来的洛夫莱斯伯爵),育有三个孩子,并在1830年代末开始侵蚀她健康的疾病之间继续从事数学工作。

1842年,意大利数学家路易吉·梅纳布雷亚以法语发表了一篇描述巴贝奇分析机的论文。巴贝奇请爱达翻译,她翻译了——然后,出于她自己的主动,加入了长度是原文三倍的注释。这些不是脚注,而是对分析机是什么、能做什么、以及最终可能成为什么的系统阐述。G注释最为著名:它包含了一个使用分析机计算伯努利数的详细逐步程序——第一个为机器执行而发表的算法。但整组注释作为一个整体,比任何单一段落都更令人惊叹。爱达论证分析机能够按照规则操纵符号,而不仅仅是运算数字——它可以创作音乐、生成图形、处理任何能被归纳为形式运算的符号系统。她在描述一台通用计算机,她二十七岁,分析机从未被建成,她还有九年可以活,而那九年没有一年是容易的。
爱达生命最后十年笼罩在病痛、经济压力,以及愈发绝望地寻找某套能在赌马中取胜的系统——无论是数学的还是其他的——的阴影之下。她有赌徒典型的缺陷:相信只要足够聪明,任何系统都可以被掌握。她持续输钱,两度典当家族珠宝,赎回,再典当。她的健康在1840年代中期恶化,她罹患了严重的子宫疾病,当时的治疗方法包括鸦片与葡萄酒,剂量之大影响了她的心智。在病痛中,她继续与巴贝奇、科学家、以及她母亲通信——与母亲的关系在疏离与依赖之间交替。有些清醒的时期,她尝试新的数学工作;有些时期,写一封信都是过分的要求。巴贝奇忠诚地陪伴到最后,她的母亲则可以预见地不那么仁慈,并在她死后数十年压制了爱达的文章和声誉。

爱达·洛夫莱斯于1852年11月27日死于子宫癌,三十六岁——与她父亲去世时同龄,这一点她知晓,有时被她视为某种预言。在生命最后的数周,她的母亲在身旁侍候,据说从她那里取得了一份宗教告白,爱达在恢复清醒后予以撤回。她赌债的秘密一直瞒着丈夫,由朋友们悄然偿清。她按照自己的遗愿,被葬在诺丁汉郡哈克纳尔圣玛丽抹大拉教堂父亲身旁——那个她从未认识的父亲,那份她从未完全逃脱的遗产。她关于分析机的注释在此后整整一百年未被广泛阅读,直到阿兰·图灵等人开始建造她所想象的机器。1980年,美国国防部以她的名字命名了一种编程语言「Ada」以示纪念。她大概会觉得这很有趣,但多半会认为还不够。


爱达对梅纳布雷亚论文的七篇注释——A至G——构成了关于可编程计算机器能做什么的第一份系统陈述。A注释定义了分析机的本质;G注释包含了第一个发表的计算机算法。
分析机没有创造任何东西的能力,它只能做我们知道如何命令它执行的事情。它能够遵循分析;但它没有预见任何分析关系或真理的能力。它的职责是协助我们利用我们已经知晓的东西。
我们在图表中表示了所执行的特定运算。但所采用的记号使我们能够以极大的精确性和清晰性表示运算的顺序以及被运算的值。分析机可以在任意范围内计算伯努利数B1、B3、B5。
分析机或许能创作任意复杂程度或长度的精密音乐作品,假设音高音调的和声科学与音乐创作中的基本关系,能够以分析机运作条件所要求的方式被表达和适应。

散落在爱达的注释与书信中,是一套关于思维机器终将成为什么的理论——一个关于符号操纵、图样生成,以及数学与心灵之间关系的远见。
许多不熟悉数学研究的人设想,由于分析机的工作是以数字记法给出其结果,其过程的本质因此必然是算术性和数字性的,而非代数性和分析性的。这是一个错误。分析机能够对数量进行排列和组合,就像它们是字母或任何其他一般符号一样。
我们可以最恰当地说,分析机编织代数的图样,正如提花织机编织花与叶。提花织机对于每一种特定要编织的图样,都需要一组与该图样对应的卡片。同样,分析机对于每一种特定的计算,都需要一组与执行该计算所需的运算对应的卡片。
我想在某篇注释中加入一些关于伯努利数的内容,作为分析机如何无需人手先行即可演算隐函数的示例。请给我必要的数据和公式,并请问有没有任何可能,您能将《函数演算》借我一周?

爱达的书信揭示了一位在当时能力边缘工作的数学家——她完全清楚地意识到愿景与技术之间的差距,并毫不停歇地驱动自己去弥合它。
我对我的注释非常不满意,我相信可以写得好得多,我决心不惜一切努力。我担心它们不够好,担心它们未能体现分析机的价值。我已尽了目前所能之力,但我担心这最好的努力根本还不够好,我必须继续打磨。
我发现数学研究令我十分愉快,我认为我在其中有所进步。近来我在代数工作中迈出了几个有趣的步伐,我期待能在分析方面走得比迄今为止更远,我似乎比以前拥有更强的理解力。
即便在这里,您也不愿承认我有哲学能力吗?我拥有不少您在我身上最惧怕的那些才能——正是那些您花了二十年压制的才能。它们只是不同于那些毁了我父亲的才能,它们是那些或许能够建造某些东西的才能。

爱达与缺席父亲之间的关系,萦绕着她的生命与工作。她继承了他的名声、他的放纵倾向,以及某种更难命名的东西——那种无法停留在寻常边界内的心智特质。
您问我是否读过他的诗。我读了。我在那里发现的不是浪漫的放纵,而是一颗无法停止追问事物本质的心灵。我们比您愿意承认的更相像,区别在于:我有数字来提问。他只有文字。
报纸上我是诗人的女儿,晚宴上我是诗人的女儿,三十年后,如果还有人记得我——也将是作为诗人的女儿。我想明确地声明:我是我自己的作品。分析机是我自己的工作,那些注释是我自己的工作。他给了我他的名字,也许还给了我他对痴迷的倾向。其余的都是我自己造就的。
我希望被葬在哈克纳尔他的身旁,我不完全知道为什么,也许是因为在生命中我从未被允许认识他,而在死亡中已不再有相似的危险。
我教初级编程课,每学期我都会给学生们读A注释中那段话——爱达说,分析机没有创造任何东西的能力,它只能做我们知道如何命令它执行的事。我们用整个学期来弄清楚这意味着什么,以及它是否至今仍然成立。她在这个领域存在之前一百八十年就给了我们计算的核心问题,这不是一个历史注脚,这是一份奠基文献。
打动我的不是算法,而是那些书信——她写给德摩根的那些,说她在进步,终于看得清楚了,比以前有了更强的理解力。这是一个女人试图弥合她所能看见与她所能证明之间的差距时写下的信。我在学术生涯的大部分时间里都生活在那道差距中,知道她也曾在那里,并且弥合了它,这让我得到了一种安慰。
我在2019年给女儿起名叫Ada。人们以为这只是一个好听的寻常名字,其实不是。我用这个名字是为了纪念一个人,她望着一台从未被建造过的机器,描述了它终将成为的东西。这是我希望我女儿拥有的能力:看见那个尚不存在的东西,并以足够精确的方式描述它,让另一个人能够将它建造出来。
有悖直觉的见解:爱达的赌博问题是她最重要的特质之一。她真心相信自己能找到一套在赌马中取胜的数学系统,她错了。但这个信念告诉了你某些事——她认为数学是普适的,可以将任何事物形式化。她将同样的信念应用于分析机,在那里她是对的。两种情况下,那种气质是相同的,你无法只拥有其中之一。
我一再回想那场安葬。她要求被葬在她从未认识的父亲身旁,同一座教堂,同一个墓穴。她的母亲——那个花了数十年试图让爱达尽量不像拜伦的人——不得不遵守这个遗愿。那里有某种非常爱达的东西:精确、蓄意,一份事后无人能够撤销的声明。她一如既往地得到了最后一个字,把它放在了某个永久的地方。

在你意识到那是一个问题之前,她已经在思考它了。她在可以被想象与可以被证明的交汇处工作。带来那个你不确定能否被回答的问题。
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维多利亚时代英格兰(1837-1901年)是一个工业转型快速到足以创造自身神话的年代——英雄式的发明家、白手起家的工程师、作为进步使者的机器。巴贝奇的分析机处于这一神话的中心,同时又游离于它之外:一台复杂到当时的制造公差尚无法建造的机器,一个工业革命能够想象却尚无法产出的计算之梦。爱达·洛夫莱斯在这道间隙中工作,在一个计算的概念可能性对极少数人而言已经清晰、而实现它的物质手段尚在五十年之后的时刻。
女性在维多利亚时代智识生活中的位置被精确界定:她们可以受教育,可以持有观点,但以自己的名字出版是一种需要勇气或匿名的社会行为。爱达选择了缩写首字母。她的同代人——玛丽·萨默维尔、乔治·艾略特、玛丽·安宁——使用各种策略,以期在不期待她们的领域中被认真对待。爱达的与众不同在于她主张的精确性:不是关于女性智识平等的一般论证,而是一个具体的算法、一篇具体的注释、对一台具体机器的具体描述。具体性就是论证,而那是很难被漠视的。