エイダ・ラブレースはいかにして、存在しない1世紀前にコンピューティングを想像したか
1843年、エイダ・ラブレースは、後に最初の公開されたコンピュータープログラムと認識されるものを書きました。それは、そのような機械が考案されることを可能にした1世紀の間に、決して作られることのなかった機械のためのものでした。
1837年、イギリスの数学者チャールズ・バベッジは、解析機関と呼んだものの設計を始めました。これは、蒸気で動く機械装置で、繊維産業から借用したパンチカードによって制御され、指示されたあらゆる計算を実行できるものでした。彼が提案した最初の計算機ではありませんでした。以前の設計である階差機関は、固定された数表しか計算できませんでした。解析機関は種類が異なり、汎用性があり、プログラム可能で、異なる一連の指示を与えて異なる結果を出すことができました。バベッジは、これを完全に構築するための資金を確保することはありませんでした。
詩人バイロン卿の唯一の嫡子である数学者エイダ・ラブレースは、1843年にイタリア人技師による解析機関に関する論文を翻訳し、自身の注釈を加えました。その注釈は元の記事の3倍の長さにもなりました。その中には、ベルヌーイ数を計算するための機械の段階的な方法が記されており、これは数学全体で使われる数列です。コンピューティングの歴史家たちは、これを汎用コンピューターのために書かれた最初の公開されたアルゴリズムと見なしており、それを実行できるハードウェアが存在する前に書かれたソフトウェアの記述です。ラブレースはまた、バベッジ自身よりも先見の明をもって、そのような機械がいつか数字だけでなく、音楽、画像、あらゆる種類の記号を操作するかもしれないと書きました。このアイデアは、1世紀以上経ってから実現されることになります。
これらはどれも、その時代から孤立して起こったわけではありません。18世紀半ばから19世紀半ばにかけてイギリスとヨーロッパでほぼ同時期に起こった産業革命こそが、解析機関をそもそも考案可能にしたのです。精密な金属加工、蒸気機関、そして機械がかつて多くの人々が手作業で行っていた仕事をこなせるという考えにますます慣れていく経済。バベッジの野心は、その意味で、完全にその世紀のものでした。技術的には時期尚早でしたが、場違いではありませんでした。
パンチカードの起源
バベッジはパンチカードを発明したわけではありません。彼はそれを繊維産業から直接借用しました。1801年にリヨンで織工ジョゼフ＝マリー・ジャカールが実演した織機は、パンチカードの連鎖を使って機械織機がどの糸を持ち上げるかを制御し、熟練したオペレーターが手作業で各工程を指示することなく、単一の織機で精巧な模様を織ることができました。バベッジは同じアイデアを布ではなく計算の制御に応用しました。カードは、数字とそれらをどう扱うかの指示の両方を解析機関に供給し、2番目の繰り返し可能なデッキは、機械を以前の指示を再利用するように送り返すことができました。これは今日のソフトウェアにおけるループの背後にある基本的なアイデアと同じです。ラブレースは自身の注釈でこのつながりを明確にし、解析機関が「ジャカード織機が花や葉を織るように、代数的なパターンを織る」と書いています。機械の主要な2つの部分でさえ、その名前を当時の工場から借用しました。バベッジは数字を保持する部分をストア、それらを操作する部分をミルと呼びました。これは現代のコンピューターがメモリとプロセッサと呼ぶものの直接の祖先です。
1世紀半後の設計の証明
バベッジは解析機関を完成させるための資金を確保できず、その後1世紀以上にわたって、彼の設計が実際に機能したのか、あるいはビクトリア朝時代の工学が彼が描いたものを構築するにはあまりにも不正確だったのかという未解決の疑問が残りました。1985年、ロンドンのサイエンス・ミュージアムは、この疑問に直接答えるべく、バベッジの初期のより単純な機械である階差機関第2号を、彼の1847年から49年の図面のみに基づいて、彼の生前に達成可能だった製造公差のみを使用して構築しました。計算部分は1991年に完成し、バベッジ生誕200周年に間に合いました。彼が設計した印刷機構は2002年に追加されました。それは機能しました。完成した機械は、8000個の部品と5トンの重さがあり、今日でもロンドンのサイエンス・ミュージアムで稼働しています。これは1830年代から未解決だった疑問、つまりバベッジが先見の明のある人物だったかどうかではなく、彼の工学が実際に健全だったかどうかという疑問に終止符を打ちました。
3つの視点、1つのライブラリ
この物語は、WonderBooksの12のライブラリのうち3つにまたがっています。人物、機械、時代がそれぞれ独自のイラスト付きで語られており、どの順序で読んでも、また単独で読んでも構いません。
よくある質問
エイダ・ラブレースは実際に動くコンピューターを作ったことがありますか？
いいえ、ラブレースもバベッジも生前に解析機関を建造しませんでした。それは図面とノートとしてのみ存在しました。ラブレースが作成したのはアルゴリズムでした。つまり、機械が数列を計算するための詳細な段階的な方法であり、それを実行できる機械が存在する何年も前に書かれたものです。
バベッジの解析機関は実際に建造されたことがありますか？
解析機関自体は、19世紀にもそれ以降も建造されていません。ロンドンのサイエンス・ミュージアムが1991年に完成させたのは、バベッジの初期のより単純な階差機関第2号であり、彼の図面通りに厳密に建造されたものです。これは彼の機械設計が機能したであろうという証拠ですが、より野心的な解析機関のすべての詳細を裏付けるものではありません。
なぜエイダ・ラブレースは最初のコンピュータープログラマーと呼ばれるのですか？
彼女の1843年の解析機関に関するノートには、ベルヌーイ数を計算するための詳細な方法が含まれており、これは実際の数学的数列であり、機械が実行するための正確な一連の操作として書かれています。コンピューティングの歴史家たちは、これを汎用計算機のために書かれた最初の公開されたアルゴリズムと認識しています。たとえそれを実行する機械がまだ存在しなかったとしてもです。