一行代碼沒寫，憑啥被尊為“第一位程序員”？

出品 | 程序人生 （ID：coder _life）
阿達(dá)·拉芙萊斯，一個 IT 圈里人人都聽過的名字。被稱為「程序員的開山鼻祖」，但也存在著曠日持久的爭議。

探索關(guān)于 Ada 的一切，可能是最困難的事情之一。她的記載充斥著大量真假難辨的史料、艱澀的數(shù)學(xué)和機械原理、19 世紀(jì)英國上流社會的習(xí)俗、自身復(fù)雜的經(jīng)歷，還有「賽過唐頓不讓簡愛」的維多利亞時期的英語。那么真實的 Ada 究竟是怎樣的？她究竟發(fā)明了什么？她到底是女英雄，還是一個被夸大的小人物？ 在查考了大量的資料后，我對 Ada 逐漸有了不一樣的認(rèn)識。本文希望能從這些史料中抽絲剝繭，盡可能的還原真實的阿達(dá)·拉芙萊斯。
詩人拜倫的獨生女
1815 年，「阿達(dá)-拜倫」出生在倫敦的一個貴族家庭。她的父親「喬治·拜倫勛爵」是 19 世紀(jì)英國浪漫主義詩壇的天王巨星，母親安娜貝拉·米爾班克則是一位擁有男爵頭銜的典型的貴族女性。 可能是拜倫的性格太過叛逆和純粹，安娜貝拉跟他只結(jié)婚一年，就帶著只有5周大的 Ada 搬到了鄉(xiāng)下的一個莊園里。 拜倫的狂野不羈給安娜貝拉留下了陰影，因此她從小就讓女兒 Ada 接受全方位的理科教育：數(shù)學(xué)、化學(xué)、地理、語言、縫紉。而 Ada 也從小就對科學(xué)感興趣，11 歲時，她在研究了鳥類的解剖結(jié)構(gòu)和飛行動力學(xué)后，還構(gòu)思了一個給馬裝上翅膀并用蒸汽來驅(qū)動的計劃。 Ada 的少年時期與其他上流社會的小孩沒有什么不同，11 歲游歷歐洲、17 歲按照習(xí)俗到倫敦參加上流社會的社交活動，并見到了當(dāng)時的英王「威廉四世」，后來她見過剛剛登基的維多利亞女王。因為是上流社會的一員，Ada 從小就接觸過不少大名鼎鼎的人物，包括狄更斯、法拉第等，法拉第還夸她是「科學(xué)界冉冉升起的新星」。
當(dāng)然，她還見到了改變了她人生軌跡的奇男子「查爾斯-巴貝奇」。

在一個巴貝奇的家庭派對上，41 歲的巴貝奇把 17 歲的 Ada 領(lǐng)進(jìn)了自己的小屋，在那里向她展示了自己的畢生的研究成果——差分機。
改變命運的差分機
差分機就是個計算器，要說這個東西確實還有點用。只不過它被造出來的時候已經(jīng)到了 21 世紀(jì)，電腦都普及了，所以這東西也只能放在博物館里了。 眾所周知，我們有一個計算乘法的武功秘籍叫「九九乘法表」，我們幾乎可以用豎式快速計算出任意兩個數(shù)的乘積。但在歐洲乘法運算可就費勁了，即使是兩位數(shù)乘兩位數(shù)的豎式運算對他們來說仍然非常困難，這時候就有人發(fā)明了一個叫「對數(shù)表」的東西。它通過「對 10 的對數(shù)的加減結(jié)果」，來得到兩個數(shù)之間的乘積。 比如 37x59，37 等于 101.5682，59 等于 101.7709，1.5682 和 1.7709 就是 37 和 59 的對數(shù)（寫作：log10（37）=1.5682），把這兩個「對數(shù)」相加得到 103.3391，解 10 3.3391 等于 2183，這就是 37x59 的結(jié)果。 這……不是更復(fù)雜了嗎？我怎么知道 37 的對數(shù)是幾，10 3.3391 又是個什么鬼？你不知道老外就更不知道了，他們其實是把所有數(shù)字的「對數(shù)」都整理在了一張「對數(shù)表」上，計算的時候就去這張表上像查字典一樣查一下，再去另一張「逆向表」里查一下等于多少，就得到了答案。 可這個對數(shù)表是哪來的呢？要計算出所有數(shù)的對數(shù)并整理成這張表也不是個小工程。巴貝奇看不慣這種情況，就想發(fā)明個機器，既能快速自動算出對數(shù)，又能確保準(zhǔn)確性，所以構(gòu)想了差分機。 簡單來說，這個差分機的原理是，通過加減法把對數(shù)運算分解為幾個步驟，然后自動生成「對數(shù)表」。它可以對任意數(shù)字的「對數(shù)」進(jìn)行展開，還可以自動打印結(jié)果。 但這東西的設(shè)想過于精巧，在當(dāng)時本沒人能造得出來，在花了英國政府 17,500 英鎊之后（約合今天 200 萬磅），只做出了一個簡單的原型，也就是在派對上給 Ada 看的那個。 直到 2002 年，差分機才按照巴貝奇的設(shè)計被完整地復(fù)原了出來，有整整一面墻那么大，幾千個零件。最牛掰的是，這東西居然真的可以工作！ 重拾數(shù)學(xué)
在第一次見到了巴貝奇和差分機之后，Ada 便對這種機器格外著迷。但在她開掛之前，她先是回家過了幾年平淡的家庭生活。1835 年 19 歲的 Ada 嫁給了 30 歲的威廉，并先后生了三個孩子，Ada 一生與丈夫的感情都非常穩(wěn)定，丈夫也在她的事業(yè)上給了她不少的支持。1838 年威廉受封為伯爵，從此「阿達(dá)·拜倫」正式成為了「阿達(dá)·拉芙萊絲」伯爵夫人。 這一時期 Ada 把大部分的精力都放在了家庭上，過著騎馬、彈豎琴、喝咖啡的名媛生活。 直到 1839 年，Ada 決心重拾數(shù)學(xué)，并且請了個大牛來當(dāng)家教，這個人就是德·摩根。在跟德·摩根的學(xué)習(xí)中，Ada 第一次知道了微積分，同時她還對離散數(shù)學(xué)非常感興趣。她對自己的數(shù)學(xué)能力非常自信。

第一段計算機程序誕生
雖說 Ada 迷茫，有個人比她還迷茫，就是巴貝奇。自己發(fā)明的東西造不出來，預(yù)算又趕上政府換屆，被新政府給斷了，自己還貼了不少錢。眼瞅著從老爸那繼承的 10 萬英鎊（相當(dāng)于今天的 1400 萬美元）也嚯嚯的差不多了，巴貝奇又著急又上火。 這個時候的巴貝奇簡直到了谷底。不過人生就像巧克力，大力就會出奇跡。巴貝奇再次靈光一閃，在差分機的基礎(chǔ)上構(gòu)思出了一個更具有普適計算意義的機器——分析機。
如果說差分機是個「計算器」，那么分析機就終于有點「計算機」的意思了。 項目有了，下一步就要找投資。英國政府肯定是不會再給錢了，所以他干脆帶著 PPT、拿著自己印了 6 行 title 的名片（這不是梗）去了意大利，找到了意大利數(shù)學(xué)家「梅納布雷亞」。「梅納布雷亞」當(dāng)時就被分析機的這個想法給震驚了，當(dāng)場表示這個項目我投了！不過不是資本投資，而是技術(shù)投資。他用法語寫了一份很詳盡的分析機運作原理的論文來幫助科普。

巴貝奇的 6 行 title 女主 Ada 看到這篇論文后興奮異常，于是決定把這篇法語的論文翻譯成英語，讓更多的人看到。在翻譯的過程中，她開了掛，加了很多注解，結(jié)果注解的內(nèi)容越來越多甚至超過了正文；她還加了很多連巴貝奇自己都沒想到的示例來演示分析機的功能。
結(jié)果寫著寫著，就寫出了世界上第一段計算機程序！

Ada 的第一段程序（伯努利數(shù)推導(dǎo)程序）——NoteD

對普世計算的預(yù)言
分析機是世界上第一臺「可編程的機械通用計算機」，當(dāng)然那個時候編程語言還沒發(fā)明，巴貝奇就用打孔紙來控制機器的操作，而打孔紙早就用在了提花機上。 分析機通過打孔卡輸入，變量卡定義數(shù)值的位置，打印機輸入結(jié)果。此外，分析機還有一個存儲系統(tǒng)和運算單元，存儲系統(tǒng)可以存儲 1000 個 40 位的十進(jìn)制數(shù)（約合今天的 16.2KB）；運算單元則可以進(jìn)行加減乘除、比較和平方根的運算。 最初，包括巴貝奇在內(nèi)的所有人都認(rèn)為這個分析機只是個更高級的計算工具，但這個時候 Ada 卻看到了完全不同的可能，這不僅是個數(shù)學(xué)運算工具，任何有規(guī)律的事物，都可以數(shù)字化然后用它來進(jìn)行計算，把人從基礎(chǔ)的工作中解放出來，這不就是今天的計算機嗎？！
Ada 在兩百年前從一篇基礎(chǔ)的論文中，連一個原型都沒有，就準(zhǔn)確預(yù)言了 200 年后的世界。 伯努利數(shù)推導(dǎo)程序
Ada 最大的成就，是用分析機推導(dǎo)伯努利數(shù)，她認(rèn)為這是個很好的展現(xiàn)分析機特性的例子。伯努利數(shù)是一個計算「冪次和」的有理數(shù)數(shù)組：

Ada 用表格的方式設(shè)計出了一個推導(dǎo)伯努利數(shù)的程序，這個程序包含 25 個步驟和一個循環(huán)。國外有大牛把她的這段程序翻譯成了 C 語言和 Python。 再說個好玩的，話說為啥今天的程序員總逃不過寫 bug 的命運？因為 Ada 寫的第一段代碼中就有 3 個 bug，分別在第 4 行、第 23 行和第 25 行。第 4 行的 bug 是分子分母寫反了。看來程序員被 bug 支配的恐懼，是被祖師爺寫進(jìn)命運里的啊。

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