آدا لوفلايس.. عالمة رياضيات يُنسب إليها الفضل في كتابة أول برنامج كمبيوتر

ابنة الشاعر الإنجليزي، اللورد بايرون، أوغستا أدا كينغ، كونتيسة لوفليس – المعروفة باسم أدا لوفليس – كانت عالمة رياضيات يُنسب إليها الفضل في كتابة أول برنامج كمبيوتر في أربعينيات القرن التاسع عشر.

آلة الحوسبة المبكرة، والتي كانت موجودة فقط على الورق، صممها عالم الرياضيات والمخترع تشارلز باباج، الذي كانت تتعاون معه في ذلك الوقت. كان المقصود من الآلة إجراء عمليات حسابية بسيطة بكفاءة أكبر بكثير من البشر، لكن لوفليس رأى ما هو أبعد من التطبيق الضيق للحسابات البسيطة وكان أول من صاغ مفهوم الحساب، وهو في الأساس فكرة جنينية لـ “برنامج كمبيوتر”.

على الرغم من أن المؤرخين غير متأكدين مما إذا كان البرنامج – وهو عبارة عن سلسلة من الخطوات التي يمكن للآلة من خلالها حساب  أرقام برنولي  – قد تمت كتابته بالفعل من قبلها أو من قبل باباج، سواء فعلت ذلك أم لا، فقد رأى لوفليس شيئًا في تلك التصاميم لم يره أي شخص آخر، ولا حتى باباج، فعل.

ربما يُشار إليها بشكل أفضل على أنها “نبي عصر الكمبيوتر“، فهذه الطبعة من رواد العلوم تحتفل بالحياة والعمل البصير لأدا لوفليس، أحد علماء الكمبيوتر الأوائل.

طفولة صارمة منغمسة في الدراسة

ولدت لوفليس في لندن عام 1815، وكانت الابنة الشرعية الوحيدة للورد بايرون وزوجته السيدة آن إيزابيلا ميلبانك بايرون. لم يكن زواجهما سعيدًا، حيث اعتقدت السيدة بايرون أن زوجها على وشك الجنون. بعد أسابيع قليلة من ولادة لوفليس، انفصل الزوجان وسافر اللورد بايرون إلى الخارج، ولم يتمكن من رؤية ابنته مرة أخرى.

قيل أن السيدة بايرون كانت ذكية جدًا، رغم أنها متسلطة، ولديها اهتمام كبير بالرياضيات. من المفترض أنها كانت تخشى أن تتبع ابنتها خطى والدها، ولذلك عاشت لوفليس طفولة منضبطة للغاية ومنغمسة في الدراسة الصارمة مع التركيز على الرياضيات والجغرافيا.

في ذلك الوقت، كانت حقوق المرأة في إنجلترا مقيدة بشدة، وكان يُعتقد أن دراسة الرياضيات مرهقة للغاية بالنسبة لقدراتها العقلية – لكن الولادة في طبقة أرستقراطية لها العديد من المزايا.

كان هناك العديد من الشخصيات النسائية البارزة في الرياضيات والعلوم في ذلك الوقت، مثل معلمة ومدربة لوفليس، ماري سومرفيل، وهي واحدة من أول امرأتين سُمح لهما بالانضمام إلى الجمعية الفلكية الملكية جنبًا إلى جنب مع عالمة الفلك كارولين هيرشل. ويبدو أن التحذير هو أنه بالإضافة إلى القدرة، يحتاج المرء إلى المال ليكون امرأة ويدرس الرياضيات.

محرك الفرق

في لندن في ذلك الوقت، كان يعيش عالم نبيل اسمه تشارلز باباج. يُعرف باباج الآن باسم “أبو أجهزة الكمبيوتر”، وهو مشهور لأنه صمم أول جهاز كمبيوتر في العالم ولكنه لم يقم ببنائه مطلقًا.

لقد كان شخصية معقدة وملونة وصفها المؤرخون العلميون بأنه حساس، ومتقلب، وفخور، وغالبًا ما يكون وقحًا تمامًا، على الرغم من أنه كان قادرًا بطريقة ما على الإفلات من نقاط الضعف هذه من خلال سحره وجاذبيته. تخرج من جامعة كامبريدج، وتم انتخابه زميلًا للجمعية الملكية في عام 1816، وأصبح في النهاية أستاذًا للرياضيات في لوكازي في عام 1828.

كان ذلك في إحدى أمسياته ليلة السبت عام 1833، والتي ضمت دائمًا أهم الشخصيات في المشهد العلمي في لندن، حيث أظهر باباج نموذجًا أوليًا لجهاز كان يعمل عليه بعناية يسمى محرك الفرق.

بعد أن أصيب بالإحباط بسبب عدد الأخطاء التي ترتكبها الآلات الحاسبة البشرية في جداول البيانات المستخدمة في الملاحة والحسابات الفلكية، سعى باباج إلى إيجاد حل لقابلية الإنسان للخطأ، حيث قال في عام 1821: “أتمنى من الله أن يتم تنفيذ هذه الحسابات بالبخار”.

لقد وضع مواهبه في بناء محرك آلي يعمل بالبخار قادر على إجراء عمليات حسابية بسيطة عن طريق برمجته أولاً بوظيفة ثم تشغيله يدويًا للحصول على النتيجة. في جوهر الأمر، كان قد اخترع أول آلة حاسبة آلية في العالم.

أصبحت لوفليس ووالدتها، اللتان كانتا حاضرتين في الحفلة، مفتونتين بالجهاز، وبعد ذلك، تواصلت لوفليس، التي كانت تبلغ من العمر آنذاك 17 عامًا، مع باباج وطلبت مخططات الآلة لدراستها. بدأ هذا شغفًا دام عقدًا من الزمن لدى لوفليس، التي أصبحت، مع والدتها، مهتمة جديًا بما يمكن أن تحققه “آلة التفكير” هذه.

على مدى السنوات التالية، أجرى باباج ولوفليس مراسلات منتظمة ناقشا فيها محرك الفرق وعددًا من الأفكار الرياضية الأخرى. في عام 1835، تزوجت من ويليام كينج وعندما أصبح إيرلًا في عام 1838، أصبحت كونتيسة لوفليس.

واصلت لوفليس تثقيف نفسها من خلال باباج، والعديد من دورات المراسلة، والعلاقات العائلية مع علماء الرياضيات اللامعين في ذلك الوقت. بينما يُقال إنها كانت عالمة رياضيات كافية وإن لم تكن موهوبة بشكل علني، يحدد العلماء أن أعظم مهارة لدى لوفليس هي رؤيتها الحكيمة لما يمكن أن تحققه الرياضيات، ليس فقط فهم المفاهيم، ولكن تقدير إمكانياتها.

سيصبح هذا أكثر وضوحًا في مجموعة الملاحظات التي ستحدد سمعتها.

أول برنامج كمبيوتر

وبحلول ثلاثينيات القرن التاسع عشر، كان باباج قد انتقل من محرك الاختلاف دون أن يكمله على الإطلاق، وركز اهتمامه على جهاز جديد وأكثر تعقيدًا يسمى المحرك التحليلي. يجسد الجهاز الجديد السمات المنطقية للكمبيوتر الرقمي الحديث، ولكن بدون لوفليس، ربما لم يكن من الممكن التمييز بين الحسابات الآلية والحساب الرقمي في ذلك الوقت.

بدأ الأمر بإلقاء باباج محاضرة في ميلانو حول المحرك التحليلي، والتي كتبها عالم الرياضيات الإيطالي لويجي مينابريا ونشرها باللغة الفرنسية في مجلة سويسرية. قامت لوفليس بترجمة المقال إلى اللغة الإنجليزية، وفي الوقت نفسه قدمت مجموعة التعليقات الخاصة بها – وحتى بعض التصحيحات – والتي تبين أنها أطول بثلاث مرات من المخطوطة الأصلية.

احتوت هذه الملاحظات على عبارات تعتبر، من منظور حديث، ذات رؤية، توضح أن لوفليس رأى شيئًا لم يراه باباج، وهو أن المحرك الجديد لا يجب أن يقتصر على الأرقام والرياضيات فقط. وكتبت: “إن المحرك التحليلي يحتل موقعًا خاصًا به تمامًا”.

تصور لوفليس أن أرقام الآلة تمثل شيئًا آخر غير الكمية، مثل نوتة موسيقية، أو صورة، أو حرف من الحروف الأبجدية، ووصفها بأنها تقوم “بمعالجات رمزية” بناءً على مجموعة من القواعد. في مذكرتها الشهيرة الآن “G”، أدرجت لوفليس وصفًا خطوة بخطوة لكيفية قيام المحرك بحساب أرقام برنولي – أساسيات الخوارزمية. كما أنها وضعت نظرية للمحرك لتكرار سلسلة من التعليمات، وهي عملية تعرف باسم الحلقات التي تستخدمها برامج الكمبيوتر اليوم.

تم نشر هذا التعاون المشترك بين باباج ولوفليس في عام 1843، واستخدمت لوفليس فقط الأحرف الأولى من اسمها “AAL” في المنشور – وهو أمر ليس مستغربًا أن تفعله النساء عندما يُعتبر نشر الأعمال مناسبًا للرجال فقط.

على الرغم من أنها حصلت على لقب “أول مبرمجة كمبيوتر” نتيجة لذلك، إلا أن هناك القليل من الجدل حول هذا العنوان حيث كان يُعتقد أن العمل على الخوارزمية نفسها كان من تأليف باباج. ومع ذلك، ليس هناك شك في أنها كانت محورية في تطوير تفكير باباج وأدركت بشكل مستقل مفهوم الكمبيوتر الرقمي للأغراض العامة.

تم الإشادة بملاحظاتها باعتبارها أقدم وأشمل وصف لأجهزة الكمبيوتر، حيث سبقت الأمثلة الحديثة بحوالي قرن من الزمان. لم تجذب مقالة لوفليس سوى القليل من الاهتمام عندما كانت على قيد الحياة، ولم يتم تطبيق أفكارها أبدًا. توفيت عام 1852، على الأرجح بسبب السرطان، ودُفنت جنبًا إلى جنب مع والدها المنفصل عنها، ونسي عملها لما يقرب من قرن من الزمان.

لم يكن الأمر كذلك حتى عام 1953، عندما نشر بي في بودين عمل لوفليس في كتابه “أسرع من الفكر: ندوة حول أجهزة الحوسبة الرقمية”، حيث اكتسبت مساهمات لوفليس في مجال علوم الكمبيوتر التقدير أخيرًا وتم الاعتراف بها كرائدة في برمجة الكمبيوتر.

نشر آلان تورينج بحثًا في عام 1950 (قبل ثلاث سنوات من تعميم بودين لها) عارض فيه افتراضها القائل بأنه على الرغم من أن أجهزة الكمبيوتر لديها إمكانات لا نهاية لها، إلا أنها لا يمكن أن تكون ذكية حقًا.

وكتبت: “من المرغوب فيه الحذر من احتمال ظهور أفكار مبالغ فيها فيما يتعلق بصلاحيات المحرك التحليلي”. “إن المحرك التحليلي ليس لديه أي ادعاءات على الإطلاق لإنشاء أي شيء. يمكنها أن تفعل كل ما نعرفه كيف نأمرها بتنفيذه. ويمكنه متابعة التحليل، ولكن ليس لديه القدرة على توقع أي علاقات أو حقائق تحليلية.

من ناحية أخرى، اعتقدت تورينج العكس، قائلة إن تكهناتها تعني أن “أجهزة الكمبيوتر [لا يمكنها] أن تفاجئنا أبدًا”. اختبار تورينج الشهير، وهو طريقة لتحديد ما إذا كانت الآلة قادرة على إظهار الذكاء البشري، تم التصدي له من خلال اختبار لوفليس الذي أجراه برينجسيورد وبيلو وفيروتشي في عام 2001، والذي يتطلب أن يُظهر الكمبيوتر إبداعًا مستقلاً بشكل واضح عن برمجته. ولم يتم استيفاء اختبار لوفليس بعد.

كان لوفليس مفكرًا صاحب رؤية، حيث قدم إحدى القنوات الرئيسية للأجيال اللاحقة لفهم وربما تقدير أهمية عمل باباج. حصلت لوفليس على العديد من الأوسمة بعد وفاتها نتيجة لذلك، وفي عام 1980، أطلقت وزارة الدفاع الأمريكية اسمًا على لغة الكمبيوتر المطورة حديثًا، “ADA”، على اسمها.