ADA LOVELACE: CÔNG CHÚA CỦA CÁC THUẬT TOÁN
Tác giả: Avner Bar-Hen
Giáo sư tại CNAM (Conservatoire National des Arts et Métiers)
Chương trình máy tính đầu tiên được viết bởi một phụ nữ. Bị lãng quên rất lâu, ngày nay Ada Lovelace đã khôi phục sự công nhận xứng đáng với tư cách là người báo hiệu của tin học. Margaret Sarah Carpenter/Wikimedia Commons
Bài báo này, được viết chung bởi Quentin Lazzarotto là nhà làm phim khoa học, và Avner Bar-Hen, Giáo sư toán học tại Conservatoire des arts et métiers (CNAM) là một phiên bản mới của chân dung của Ada Lovelace, được công bố trong tác phẩm của họ: Dingue de maths! (nhà xuất bản EPA).
Ada Lovelace, một phụ nữ người Anh hăng say, ngày nay tên của bà được kết hợp với ngôn ngữ lập trình Ada, là một trong những nhân vật quan trọng trong lịch sử của ngành tin học. Hoạt động trong thế kỷ XIX, lúc mà toán học được xem là lĩnh vực của đàn ông, bà hợp tác với nhà toán học Charles Babbage để phát triển một máy tính toán. Trong khi làm như vậy, bà hiểu một cách trực giác vai trò của các thuật toán. Câu chuyện cảm động của bà thật đẹp vì nó là ngẫu nhiên và không được biết đến.
Ada King, nữ bá tước Lovelace (khoảng năm 1840). Alfred Edward Chalon/Wikimedia
Là con gái của nhà thơ lãng mạn nổi tiếng Lord Byron, ngày nay Ada Lovelace được xem là người phát minh ra thuật toán tin học đầu tiên. Trong thời đại công nghiệp phát triển, lúc máy móc mê hoặc con người, thì toán học không thoát khỏi quá trình cơ giới hoá.
Trong những năm 1830, Ada Lovelace hợp tác với nhà toán học người Anh Charles Babbage để triển khai máy Babbage, biểu hiện đi trước những máy điện toán hiện đại. Nhất là bà đã viết một thuật toán nhằm để được máy Babbage thực hiện, thuật toán này sẽ được xem như chương trình tin học đầu tiên trong Lịch sử.
“Một cỗ máy tư duy”
Vào đầu thập niên 1830, Ada Lovelace và mẹ của bà là Anabella Milbanke, nữ nam tước Wenworth, chiêm ngưỡng một cỗ máy lạ, cao khoảng 60 cm, được chế tạo với 2000 bánh răng bằng đồng thau xếp chồng lên và đan xen vào nhau trong một kết cấu kiến trúc tinh tế. Lovelace nghe một cách say sưa những giải thích của Charles Babbage (1791-1871), người phát minh ra vật dụng độc đáo này với lóng lánh ánh vàng mà ông đặt tên là máy tính cơ học tự động. Người phụ nữ trẻ là Ada Lovelace còn chưa biết là cỗ máy này sẽ thay đổi cuộc đời bà và lịch sử của toán học. Lúc đó bà chỉ mới 18 tuổi và có vẻ yếu ớt, biểu lộ nhiều năm bệnh tật ở tuổi thiếu niên. Về phần Charles Babbage, ông say mê tính toán tự động. Từ hơn mười năm qua, ông cố gắng tìm một phương cách thực hiện các tính toán một cách cơ học và như vậy sẽ tránh được những sai lầm do con người.
Máy tính cơ học sai phân đầu tiên của ông được thiết kế để tính toán mọi đa thức (một phương trình chỉ gồm tích số và tổng số và chứa một hay nhiều biến dưới dạng a0 + a1x + a2x2 +… + anxn) có đến một bậc n nhất định và các giá trị x rất lớn, bằng cách dùng phương pháp gọi là phương pháp sai phân. Sau đó máy tự động xem xét các giá trị và in các kết quả, do đó tránh được mọi rủi ro sai lầm do con người. Anabella dường như hoàn toàn hiểu sự vận hành của nguyên mẫu này mà bà gọi là “máy tư duy”. Quả thực mẹ của Ada say mê toán học – vả lại Lord Byron đã đặt cho bà biệt danh là “công chúa của hình bình hành”. Một niềm đam mê đến nỗi bà tìm cách truyền cho con gái bà qua giáo dục.
Ada Lovelace và toán học
Sau khi chiêm ngưỡng cỗ máy tính các sai phân của Babbage, dường như Lovelace đã quyết định dành đời mình cho toán học. Bà nghiên cứu những công trình của các nhà toán học lớn như Laplace và Euclide, trước khi giảng dạy một vài môn cho các cô gái trẻ. Vào năm 1834, bà viết cho một trong số cô gái trẻ này rằng mối quan hệ của họ sẽ làm nảy sinh “một trao đổi thư tín về toán học mang đầy cảm xúc […] xây dựng cho sự giác ngộ của đàn ông – hoặc của phụ nữ.” Thái độ của Ada Lovelace, như được biểu lộ bởi nhận xét thông minh này, xác nhận một sự nhạy cảm hiện đại, mặc dù kín đáo, đi ngược lại những tập quán gia trưởng của nước Anh thời Victoria. Lovelace cũng gặp Mary Sommerville, một gương mặt khoa học được yêu thích thời đó, là người dịch các tác phẩm của Laplace. Tình bạn của họ dường như có tính quyết định trong quá trình học toán của bà.
Năm 1839, Ada Lovelace bắt đầu làm việc với nhà toán học nổi tiếng Augustus De Morgan, giáo sư ở University College Luân Đôn, ông nhận hướng dẫn cho bà. Cách tiến hành là không bình thường vào thời đó – Lovelace là một phụ nữ và không còn ở tuổi đi học. Do đó, tốt hơn hết là phải kín đáo. Người phụ nữ trẻ Lovelace đề nghị nhà toán học không đề cập đến tên bà trong những trao đổi của họ. Bà cũng phải chấp nhận không tiếp cận thư viện nổi tiếng của Royal Society dành cho nam giới.
Là một người xuất sắc, Lovelace nhanh chóng lấy được sự tự tin: Bà viết cho mẹ của bà: “Con tin rằng con sở hữu một sự kết hợp rất đặc biệt các phẩm chất, chúng dường như ăn khớp với nhau một cách hoàn hảo để mở đường cho con trở thành người khám phá những thực tại còn bị che khuất của Tự nhiên”.
Thuật toán đầu tiên
Một phần của máy tính phân tích do Charles Babbage thiết kế nhưng chưa bao giờ được chế tạo toàn vẹn. Charles Babbage/Wikimedia, CC BY-SA
Lovelace tự hỏi: có thể “đặt trò chơi solitaire thành phương trình và giải quyết nó không”? Đó là bước đầu đi đến thuật toán. Sau một thời gian đánh giá thấp bà, Charles Babbage bắt đầu trao đổi thư từ với Lovelace. Lúc đó ông có ý định biến “máy tính các sai phân” lúc đầu của ông thành “máy phân tích”, có khả năng thực hiện những tính toán cao hơn và nhất là có thể lập trình được.
Biểu đồ tính toán các số Bernoulli trên máy phân tích, dựa vào thuật toán note G[*] của Ada Lovelace. Ada Lovelace/Wikimedia
Năm 1840, Charles Babbage được mời thuyết trình ở Turin về máy phân tích, đây là lần giải thích công khai duy nhất mà ông đã trình bày về máy tính của ông. Trong hội nghị của Babbage, nhà toán học Luigi Menabrea viết một báo cáo về máy tính bằng tiếng Pháp. Một người bạn của Babbage là Charles Wheatstone gợi ý cho Lovelace dịch báo cáo này, và Babbage khuyên bà nên thêm các phụ lục mà bà đã biên soạn vào cuối bản dịch của bà dưới dạng một loạt 7 ghi chú (Note) được dán nhãn từ A đến G. Các ghi chú này tạo thành những công trình độc đáo của Lovelace. Ghi chú nổi tiếng nhất là note G, đó chính là một thuật toán tin học được thiết kế để tính số Bernoulli, vào thời đó được dùng đưới dạng các bảng để giải các phương trình phức tạp.
Một máy dệt mà Joseph-Marie Jacquard đã thực hiện, với một thẻ đục lỗ cung cấp những chỉ dẫn cho máy. Musée des arts et métiers/CNAM
Note G này nói chung được xem như thuật toán đầu tiên đặc biệt dành cho một máy tính, điều này làm cho Lovelace trở thành người lập trình máy tính đầu tiên trong lịch sử. Bà vừa phát minh phần mềm tin học đầu tiên của thời hiện đại dù bà không biết điều đó! Phần mềm này gồm một chuỗi các tính toán, bao gồm các ký hiệu toán học mà máy phân tích trên lý thuyết có thể thao tác được. Có lẽ bà đã chịu ảnh hưởng của một phát minh khác vốn làm say mê các kỹ sư thời đó: máy dệt do Joseph-Marie Jacquard phát minh năm 1801. Ý tưởng đặc biệt xuất sắc của ông là gì? Đó là các thẻ đục lỗ như các thẻ ghi nhớ, để chỉ cho máy sơ đồ cần tuân theo.
Thế là trao đổi thư tín của bà với Babbage trở nên hăng say, thường là những ghi chú ngắn, tương tự như những trao đổi thư điện tử (email) ngày nay – lúc đó bưu điện Luân Đôn lấy thư 6 lần mỗi ngày! “Tôi làm việc thật chăm chỉ cho ông, thực sự như một Con quỷ! Và có thể chính tôi là quỷ?” bà viết như vậy cho nhà phát minh Babbage, khi mà ghi chú của bà về số Bernoulli càng ngày càng mang dáng dấp của một thuật toán mà bà giao cho máy.
Một phụ nữ tiên phong bị bỏ quên một cách bất công
Charles Babbage chiếm lấy phát minh, cho dù ông sẽ không bao giờ chế tạo được máy phân tích. Ngày nay, một số nhà sử học vẫn khư khư quy phát minh của Ada Lovelace cho Charles Babbage. Quả thực Lovelace đã không bao giờ ký tên bà vào các ghi chú, mà chỉ thêm vào những chữ viết tắt tên của bà “A.A.L”, một ghi chú đã được chép lại sai một cách đáng buồn và trong văn bản đã được xuất bản lại trở thành “A.L.L”, điều này không giúp nhận diện được nguồn của ý tưởng.
Ada Lovelace qua đời ở tuổi 37, có lẽ là do ung thư. Nữ y tá Florence Nightingale, một nhân vật nữ nổi bật khác về toán học thế kỷ XIX, đã viết về tình trạng sức khoẻ yếu của Lovelace: “Người ta nói bà sẽ không bao giờ có thể sống lâu đến vậy, nếu không nhờ sức sống mãnh liệt của tinh thần, vốn không chịu khuất phục trước cái chết.”
Theo tâm nguyện của bà, Ada Lovelace được an táng bên cạnh cha của bà, Lord Byron. Bởi vì nhà thơ tặng mẹ của bà biệt danh “công chúa của hình bình hành”, chúng ta hãy khiêm tốn gợi ý danh hiệu của bà là “công chúa của các thuật toán”, vì bà rất xứng đáng với điều đó.
Người dịch: Thái Thị Ngọc Dư
Nguồn: “Ada Lovelace: la princesse des algorithmes”, The Conversation, 1.8.2024.
Chú thích: [*]
Note G của Ada Lovelace là một phần trong loạt ghi chú mà bà viết để giải thích và mở rộng trên bài luận về Máy phân tích của Charles Babbage. Trong Note G, Ada Lovelace đã trình bày một thuật toán được coi là chương trình máy tính đầu tiên, với mục đích tính toán số Bernoulli. (Theo ChatGPT)