Ada Lovelace: Nhà lập trình đầu tiên trên thế giới

Dù bản quyền phát minh chiếc máy tính đầu tiên trên thế giới thuộc về một nhà toán học nam nhưng người đem lại cho nó “sức sống” vượt qua khả năng tính toán đơn thuần của một cỗ máy để có thể tạo ra những “hình mẫu đại số như chiếc khung cửi dệt nên lá và hoa” là một người phụ nữ đặc biệt – Ada Lovelace.

Ada Lovelace. Nguồn: The Guardian.

Ada Lovelace (bá tước Lovelace) là một trong những phụ nữ đầu tiên trong lịch sử ngành Khoa học máy tính. Bà có tên đầy đủ là Augusta Ada Gordon, sinh vào ngày 10/12/1815 tại London, Ada là con gái của Lord Byron, một trong những nhà thơ nổi tiếng và có ảnh hưởng nhất nước Anh mọi thời đại. Bà được công nhận là lập trình viên đầu tiên nhờ vào việc viết chương trình tính toán số Bernoulli cho cỗ máy “Công cụ phân tích” (Analytical Engine), một trong những hình mẫu của chiếc máy tính đầu tiên. Từ hơn một thế kỉ trước khi chiếc máy tính hiện đại xuất hiện, Ada đã tiên đoán những gì máy tính có thể làm được và hiểu rằng sẽ có một ngành khoa học được phát triển một cách độc lập dựa trên nó, hay chúng ta gọi ngày nay, chính là khoa học máy tính.

Những ghi chép và chương trình máy tính ở một thế kỷ trước khiến Lovelace được công nhận là nhà lập trình đầu tiên trong lịch sử. Kể cả khi chưa từng tiếp xúc với một chiếc máy tính hoàn chỉnh, bà đã nhìn thấy tiềm năng của máy tính, nhận ra khả năng máy tính có thể hiểu được các biểu tượng và được sử dụng để tạo ra âm nhạc hoặc nghệ thuật. “Cái nhìn sâu sắc này sẽ trở thành khái niệm cốt lõi của thời đại kỹ thuật số,” Walter Isaacson đã viết như vậy về Ada Lovelace trong cuốn sách “Những người sáng tạo” của mình. “Bất kỳ nội dung, dữ liệu hoặc thông tin nào – âm nhạc, văn bản, hình ảnh, số, ký hiệu, âm thanh, video đều có thể được thể hiện dưới dạng kỹ thuật số và được điều khiển bằng máy móc.”

Con gái của nhà thơ với niềm đam mê toán học

Khi Ada Lovelace mới mười hai tuổi, giống như những đứa trẻ khác, bà ước mình có thể bay được. Nhưng Ada tiếp cận vấn đề một cách có phương pháp, bà nghiên cứu cấu tạo cơ thể của loài chim, kiểm tra các vật liệu khác nhau có thể dùng làm cánh như lông, giấy và lụa và viết “Flyology” (tạm dịch: Khoa học về bay), một ghi chép về những phát hiện của mình.

Mẹ của Ada, bà Annabella Byron, là người phụ nữ đối lập hoàn toàn với cha bà, nam tước Byron, một nhà thơ Lãng mạn gọi vợ mình là “công chúa của Hình bình hành”. Một tháng sau khi Ada chào đời, Annabella Byron đã rời khỏi nhà cùng con gái nhằm tránh sự ảnh hưởng của nam tước Byron. Ada lớn lên trong kỷ luật với định hướng giáo dục xoay quanh số học, âm nhạc và tiếng Pháp. Bà Byron muốn kiềm chế trí tưởng tượng của con gái mình vì cảm thấy đấy là một “mối đe dọa” đến từ gene nhà Byron.

Nhưng Lovelace đã hòa giải hai thái cực của cả cha và mẹ. Với Lovelace, trí tưởng tượng là một “sự kết hợp”, nắm bắt điểm chung giữa những đối tượng tưởng như không có mối liên hệ rõ ràng. Trí tưởng tượng là ngành “khám phá”, là sự thâm nhập vào thế giới vô hình xung quanh ta, thế giới của Khoa học.

Ada được tiếp cận với giới trí thức khoa học ở Anh, giao lưu với những nhà tư tưởng lớn thời bấy giờ như Mary Somerville¹. Ada Lovelace gặp chồng tương lai của mình, William King, qua Somerville. Họ kết hôn năm 1835, khi bà mới 19 tuổi. King nhanh chóng trở thành bá tước, và Ada trở thành nữ bá tước xứ Lovelace. Đến năm 1839, bà đã sinh hai con trai và một con gái.

Tuy nhiên, bà không để cuộc sống gia đình ảnh hưởng đến học tập của mình. Cùng thời điểm kết hôn, bà viết cho Somerville: “Bây giờ tôi đã đọc Toán mỗi ngày và chìm đắm trong lượng giác…” Rõ ràng, hôn nhân không làm bà từ bỏ những gì bà đang theo đuổi, cũng không làm nhụt quyết tâm thực hiện chúng. Năm 1840, Lovelace đề nghị Augustus De Morgan, một giáo sư toán học ở London, dạy kèm cho bà. Thông qua trao đổi thư từ, ông đã dạy toán học cao cấp ở trình độ đại học cho Ada. Sau này, ông viết cho mẹ Ada rằng nếu một nam sinh thể hiện khả năng xuất sắc như Ada, chắc hẳn anh ta sẽ trở thành một nhà toán học xuất chúng.

Diễn giải về chiếc máy tính đầu tiên

Cơ hội của Lovelace đến từ khi bà gặp Charles Babbage, một nhà toán học nổi tiếng, người sau này trở thành bạn và người thầy của bà từ trước khi bà lấy chồng. Vào ngày 5/6/1833, Ada, khi ấy mới mười bảy tuổi, lần đầu tham dự một bữa tiệc hoành tráng với rất nhiều nhân vật quan trọng trong xã hội ở London. Babbage, bốn mươi tuổi, hào hứng nói về một phát minh mà ông gọi là “Máy vi phân”- với các bánh răng cơ khí được đánh số có thể thực hiện các phép tính với kết quả đáng tin cậy. Bị bản mẫu của một chiếc máy thậm chí còn chưa hoàn chỉnh hấp dẫn, Ada đã tiếp tục viết thư cho Babbage về các tiềm năng của nó và các nghiên cứu toán học của riêng bà. Trong những bức thư kéo dài từ năm 1835 đến năm 1852, Babbage nói về những kế hoạch của ông còn bà thì thể hiện những tham vọng của mình.

Khi Babbage bắt đầu một dự án mới, “Analytical Engine” (Công cụ phân tích), một cỗ máy cơ khí với hàng nghìn bánh răng có thể thực hiện được nhiều chức năng hơn và cho độ chính xác cao hơn, Lovelace đóng vai trò thông dịch chính của ông. Sau đó Babbage đã được nhà toán học Luigi Federico đồng ý viết một bài báo về cỗ máy của ông để xuất bản trong một tạp chí hàn lâm của Thụy Sĩ vào tháng 10/1842. Lovelace dịch bài báo sang tiếng Pháp, với những ghi chú của riêng mình. Phiên bản của bà dài đến 20 ngàn chữ so với bản gốc chỉ có 8 ngàn chữ, hay theo như Babbage: “Những ghi chú của Nữ bá tước xứ Lovelace dài gấp ba lần chiều dài của bài viết ban đầu… Tác giả đã chạm đến gần như toàn bộ những câu hỏi khó khăn và trừu tượng nhất của vấn đề”. Bản dịch của Lovelace được xuất bản năm 1843 và được coi là một cột mốc quan trọng trong ngành khoa học máy tính: Bà mô tả rất rõ ràng cách thiết bị của Babbage hoạt động và liên tưởng tới máy dệt Jacquard để giải thích nguyên lý của nó: cũng giống như máy dệt tự động Joseph-Marie Jacquard phát minh có thể tạo ra hình ảnh từ các thẻ đục lỗ, hệ thống của Babbage sẽ dùng các bánh răng để dệt nên phương trình đại số. Lovelace cũng đã viết chi tiết cách để tính toán các số Bernoulli và nó đã đi vào lịch sử với vai trò là chương trình máy tính đầu tiên.

Tầm nhìn về một ngành khoa học mới

Lovelace viết: “Khoa học về các phép toán, tuy bắt nguồn từ toán học … nhưng đặc biệt hơn, nó có thể tách riêng thành một ngành mới, với các giá trị trừu tượng riêng của mình”. Sau này, Essinger đã nhắc lại câu nói đó trong cuốn tiểu sử của ông và khẳng định: “Không còn nghi ngờ gì nữa, Ada đã phát minh ra khoa học máy tính và tách nó khỏi toán học”. Cái mà bà gọi là “khoa học về các phép toán” chính là khoa học máy tính của chúng ta ngày nay.

Chương trình tính số Bernoulli do Ada Lovelace viết (trong quyển sách Phác thảo về Công cụ tính toán của Luigi Menabrea, minh họa bằng những ghi chép của Ada Lovelace)

Chính Lovelace, chứ không phải Babbage, đã nhìn thấy sự nên thơ đằng sau cỗ máy của ông. Bà viết: “Ngành khoa học này được cấu thành bởi thứ ngôn ngữ mà chỉ nó thôi cũng có thể thể hiện được những sự kiện tuyệt vời của thế giới tự nhiên, và những sự thay đổi không ngừng của những mối quan hệ, dù là hữu hình hay vô hình, đang diễn ra trong thế giới mà chúng ta đang sống”. Bà tiếp tục: “Một ngôn ngữ mới, rộng lớn và mạnh mẽ, đã được phát triển cho việc sử dụng và phân tích trong tương lai, và kết quả là chúng ta sẽ có những ứng dụng nhanh hơn và chính xác hơn để phục vụ cho nhân loại hơn là những gì chúng ta đang sở hữu…”

Lovelace đã chỉ ra tiềm năng mang tính cách mạng của chiếc “máy tính”, xử lý những ký hiệu hoàn toàn chỉ là biểu tượng, mà nhờ đó có thể thắng trò chơi hoặc sáng tạo âm nhạc: “Nếu các mối quan hệ cơ bản về cao độ âm thanh… trong sáng tác âm nhạc có thể được thể hiện dưới những kí hiệu như vậy thì cỗ máy này có thể sáng tạo những bản nhạc công phu ở bất cứ một mức độ phức tạp nào”.

Cuối cùng, Lovelace đặt ra câu hỏi liệu cỗ máy có thể tự nghĩ hay không, nhưng lại phủ nhận điều đó. Năm 1950, Alan Turing trong bản “Khoa học máy tính và trí tuệ” đã liệt kê chín sự phản đối về “trí tuệ nhân tạo”, trong đó có “sự phản đối của quý bà Lovelace” rằng một cỗ máy không thể có sự sáng tạo. Đầu tiên ông đồng ý, nhưng sau đó lại tự thắc mắc: “Một cách khác để thể hiện phản đối là cho rằng máy tính không bao giờ có thể làm chúng ta ngạc nhiên. Nhưng máy tính đã làm tôi ngạc nhiên hết lần này đến lần khác”.

Nhiều năm về sau, các học giả vẫn tranh cãi liệu Lovelace có thực sự đã viết những dòng này.  Theo nhà sử học Babbage Bruce Collier, đóng góp của Ada đã bị phóng đại, và bà chỉ là một người với những “ảo tưởng về khả năng của mình, một hiểu biết nông cạn về Charles Babbage và công cụ phân tích của ông”. Nhưng Essinger², Toole³ và những người khác lại bác bỏ. Aurora, giám đốc điều hành của tổ chức Ada Initiative⁴ cho rằng “Khi mọi người nhận ra lập trình máy tính quan trọng như thế nào… thì họ phản ứng dữ dội và nỗ lực đòi lại nó như một sản phẩm của nam giới…. một điều phụ nữ không làm, không nên làm và không thể làm được”.

Suw Charman-Anderson – cựu giám đốc điều hành tổ chức Open Rights Group tại London, cho rằng câu chuyện của Lovelace đặc biệt có ý nghĩa, vì “vẫn có nhiều người tìm cách hạ thấp uy tín của bà. Đó là điều không còn xa lạ gì với phụ nữ làm việc trong giới công nghệ. Chúng ta có thể nhìn vào câu chuyện của Ada và nhận ra những thách thức mà chúng ta đang đối mặt cũng tương tự như những rào cản của Ada, và thành tích của bà chính là điều chúng ta đang vươn tới.” Không còn nghi ngờ gì nữa, dù Babbage có sự khéo léo về mặt kĩ thuật nhưng Lovelace mới là người nhìn ra tiềm năng của nó trong thuở sơ khai của ngành khoa học máy tính.

Hạnh Duyên tổng hợp
Nguồn: ethw.org; nytimes; newyorker; theguardian

Chú thích:
¹ Nhà toán học Mary Somerville, đã xuất bản cuốn sách “Về Kết nối giữa các ngành Khoa học Vật chất”, một công trình góp phần vào sự định hình ngành Vật lý học hiện đại, trở thành tác phẩm viết về khoa học kinh điển thời Victoria.
²James Essinger, tác giả cuốn “Ada’s Algorithm: How Lord Byron’s Daughter Ada Lovelace Launched the Digital Age” [Thuật toán của Ada: Ada Lovelace, con gái của Byron mở đường cho kỷ nguyên số như thế nào?].
³Betty A. Toole, tác giả cuốn sách “Ada, the Enchantress of Numbers: Prophet of the Computer Age” [Ada, người đam mê các con số: Vị tiên tri của thời đại máy tính].
⁴Ada Initiative là một sáng kiến từ thiện ở Hoa Kỳ, được thực hiện từ năm 2011 đến 2015, tập trung hỗ trợ phụ nữ tham gia các hoạt động công nghệ và văn hóa thông qua việc thúc đẩy các chương trình, các quy tắc ứng xử ủng hộ đa dạng giới.