Ada Lovelace Kimdir? Bilgisayarın Olmadığı Bir Çağda İlk Bilgisayar Algoritmasını Geliştiren Bir Vizyoner!

10 Aralık 1815'te Augusta Ada Byron olarak doğan Ada Lovelace, ünlü şair Lord George Gordon Byron'un tek meşru çocuğuydu. Ne yazık ki Lord Byron'ın, Lovelace'in annesi Leydi Anne Isabella Milbanke Byron ile evliliği, hiç de mutlu değildi. Lady Byron, kızları doğduktan sadece haftalar sonra kocasından ayrıldı. Bundan birkaç ay sonra da Lord Byron İngiltere'den ayrıldı ve Lovelace, babasını bir daha asla görmedi; çünkü Lovelace 8 yaşındayken, babası Yunanistan'da öldü.

Lovelace, 1800'lerin ortalarında, döneminin şartlarına göre sıra dışı bir şekilde yetiştirilen, aristokrat bir kızdı. Annesinin ısrarı üzerine özel öğretmenlerden matematik ve fen bilimleri dersleri aldı. O zamanlarda kadınlar için bu tarz eğitimler sıra dışıydı ve Birleşik Krallık'ın üniversitelerinde kız çocukları için yer yoktu. Bu kalıplara sığmayarak, 1800'lü yıllarda edebiyat, bilim, felsefe ve özellikle de o dönemde bir kadın için ekstra sıra dışı olan matematik eğitimi alan Lady Byron; Ada'nın, babasının izinden gitmemesi konusunda ısrarcıydı. Ada, sanat ve edebiyat yerine, matematik ve bilim dersleri aldı. Ada, eğitim gördüğü her alanda çok başarılıydı ve daha çok küçük yaşlarından itibaren ilgi duyduğu alan çeşitliliği oldukça genişti.

Aslında Ada'nın annesinin çabası; sıkı araştırmalar yapmanın, bilgisini arttırmanın; Lovelace'in babasının karamsar ve öngörülemez mizacı karşısında, kızının daha güçlü durabilmesini sağlamak içindi. Annesi, kızının babası gibi bir karaktere sahip olmaması için çok özen sarf ediyordu. Öyle ki Lovelace "irade terbiyesi" için annesi tarafından yerde uzun süre hareketsiz bir şekilde yatmaya bile zorlanmıştı.

Lovelace, erken dönemden itibaren sayılar ve dil konusunda özel bir yetenek göstermeye başlamıştı. Sosyal reformcu William Frend'den; ailenin doktoru William King'den ve İskoç astronom ve matematikçi Mary Somerville’den dersler aldı. Bu isimlerin hepsi kendi alanlarında çok özel isimlerdi; örneğin Somerville, Kraliyet Astronomi Topluluğu'na kabul edilen ilk kadınlardan biriydi!

Babbage, Analitik Motor ve Lovelace

Ada, 17 yaşında bir matematikçi ve mucit olan Charles Babbage ile tanıştı. Kısa sürede dost oldular ve çok daha yaşlı olan Babbage, Lovelace'e akıl hocalığı yaptı. Lovelace, Babbage aracılığıyla Londra Üniversitesi profesörü Augustus de Morgan ile ileri matematik çalışmaya başladı. Babbage, Cambridge Üniversitesi'nde Lucasian Matematik Profesörü idi. Bu unvan, bir zamanlar Isaac Newton tarafından ve günümüze daha yakın zamanda Stephen Hawking tarafından taşınmış bir unvandı!

Lovelace, bugün "bilgisayarın babası" olarak bilinen Babbage'ın fikirlerine hayran kalmıştı. Genel olarak ilk bilgisayar olarak kabul edilen Analitik Motor, 19. yüzyılda İngiliz mucit Charles Babbage tarafından tasarlanmış ve kısmen inşa edilmişti! Babbage, 1871'deki ölümüne kadar bu mekanik cihaz üzerinde çalışmıştı. Aslen İngiliz hükümeti tarafından görevlendirilen Babbage, kendisinden istenen daha basit bir hesaplama makinesi olan "Fark Makinesi" (İng: "Difference Engine") üzerinde çalışırken, onu geliştirmenin yollarını hayal etmeye başlamıştı bile. Esas olarak, fark hesaplamadan başka tür hesaplamalar yapabilmesi için işleyişini genelleştirmeyi düşündü. 1833'te Fark Makinesi'nin finansmanı tükendiğinde, çok daha devrimci bir şey tasarlamıştı: "Analitik Motor" adı verilen genel amaçlı bir hesaplama makinesi!

Retro Computing

Babbage'ın Fark Motoru, her fark sütunu için fiziksel bir dişli sütununa sahipti. Her dişli, bir ondalık basamağa karşılık geliyordu ve her bir tam sütun, bir ondalık sayıydı. Fark Motoru, sekiz sütun dişliye sahipti, böylece yedinci dereceye kadar bir polinomu tablo haline getirebilirdi. Sütunlar başlangıçta fark tablosundaki erken bir satırla eşleşen değerlerle ayarlanmış ve önceden işlenmişti. Bir operatörün krank milini döndürmesiyle, her sütunda depolanan değer, bir sonrakine eklendiğinde sabit farkın makinede yayılmasına neden oluyordu.

Babbage, Fark Motoru'nun küçük bir bölümünü inşa edebildi ve bunu toplantılarda fikirlerini göstermek için kullanabildi. Ancak, iki büyük savaş gemisinin maliyetine eşit miktarda kamu parası harcadıktan sonra bile, makinenin tamamını asla inşa etmeyi başaramadı. Babbage, 1800'lerin başında ihtiyaç duyduğu vites sayısını yeterli doğrulukla yapabilecek birini bulamadı. Hassas işlemenin ortaya çıkmasından sonra bile, çalışan bir Fark Motoru'nun inşa edilmesi 1990'lara kadar beklemek zorunda kaldı. YouTube'da, Mountain View'daki Bilgisayar Tarihi Müzesi'ne ödünç verilen ve çalışan bir Fark Motoru'nu gösteren aşağıdaki videoyu izlemenizi tavsiye ederiz.

Babbage, çok daha güçlü ve esnek bir makinenin inşa edilebileceğini fark ettiğinde, sonunda Fark Motoru'na olan ilgisini kaybetti. Analitik Motoru, bugün Babbage'ın mekanik bilgisayarı olarak bildiğimiz makineydi. Analitik Motor, Fark Motoru'nda kullanılan aynı dişli sütunlarına dayanıyordu, ancak Fark Motoru yalnızca sekiz sütuna sahipken, Analitik Motor'da daha yüzlerce sütun olması gerekiyordu. Analitik Motor, Jakarlı Tezgah gibi delikli kartlar kullanılarak programlanabilir ve çarpma, bölme, toplama ve çıkarma işlemlerini yapabilir. Bu işlemlerden birini gerçekleştirmek için, makinenin "değirmen" adı verilen bir bölümü kendisini uygun konfigürasyona yeniden düzenler, veri depolama için kullanılan diğer sütunların işlenenlerini okur ve ardından sonucu başka bir sütuna geri yazar.

Lovelace, makineyi, yapım aşamasında inceleme şansı yakaladı ve bu çalışmanın karşısında büyülendi. Babbage'den bu makinenin planlarının kopyasını istemişti, çünkü nasıl çalıştığını iyice anlamaya kararlıydı. Analitik Motor'un devrim niteliğindeki özelliği, delikli kartlardaki talimatları değiştirerek, bu bilgiye göre işleyişini değiştirebilmesiydi. Analitik Motor, aslında tamamlanmamış olmasına rağmen, bilgisayar olarak adlandırılmayı hak eden ilk makineydi.

Babbage, yeni makinesini Analitik Motor olarak adlandırdı; çünkü matematiksel analize benzer bir şey yapacak kadar güçlüydü. Fark Makinesi bir polinomu tablo haline getirebilirken; Analitik Motor, örneğin başka bir ifadenin polinom genişlemesinin katsayılarını hesaplayabilirdi. İnanılmaz bir makineydi; ancak İngiliz hükümeti bu cihazın yapımına fon sağlamayı reddetti. Bu yüzden Babbage, fikrine destek bulmak için yurtdışına, İtalya'ya gitti.

Lovelace'in Çeviri Notları ve Yazılımın İcadı

Torino'da Babbage, İtalyan mühendis ve geleceğin başbakanı Luigi Menabrea ile bir araya geldi. Menabrea'yı Analitik Motor'un neler başarabileceğinin bir taslağını yazmaya ikna etti. 1842'de Menabrea, konuyla ilgili Fransızca bir makale yayınladı. Menabrea'nın makalesi, Fark Motoru'nun nasıl çalıştığına dair kısa bir genel bakış sağladı, ardından Analitik Motor'un nasıl çok daha üstün bir makine olacağını gösterdi.

Ertesi yıl Lovelace, Menabrea'nın makalesinin İngilizceye çevirisini yayınladı. Beklenmedik bir şekilde bu çeviri, Lovelace'ın bilgisayar programcılığına atacağı ilk adım olacaktı. Çünkü Lovelace, makaleye kendi notlarından binlerce kelime ekledi. Lovelace, Analitik Motor'un kapsamlı bir matematiksel işlemler dizisini gerçekleştirebileceğini fark etti. Böyle bir sekansla ilgili bir örneği de notlarına karaladı: Bernoulli sayılarının nasıl hesaplanacağına yönelik bir algoritmayı... Bilgisayar tarihçileri tarafından bu algoritma, tarihin ilk bilgisayar programı olarak kabul edilir. Analitik Motor'un, "sayı dışında başka şeyler" üzerinde, örneğin müzik notaları gibi daha soyut kavramlar üzerinde işlem yapmak için kullanılabileceğini bile tahmin etti! Bu günümüzdeki bilgisayarların rahatlıkla yapabildiği bir şeydir.

Lovelace'tan söz ederken bazen sadece "notlar" yayınlamasından ötürü bu katkısı küçümsenmeye çalışılır. Şu, unutulmamalıdır: Lovelace'in orijinal makaleye eklediği notları, makalenin kendisinden üç kat daha uzundu! Lovelace'in notları, Analitik Motor'u ve Babbage'nin kendisini anladığını ve dahası, bilgisayarların işlyeşini kavradığını açıkça ortaya koydu. Şu anda ilk bilgisayar programı olarak kabul edilen Bernoulli sayılarını hesaplamak için makineyi programlayacak veri girişini önerdi. Ayrıca bu çalışmaları, 1843'te bir İngiliz bilim dergisinde yayınlandı. Lovelace, yayında "Augusta Ada Lovelace" kelimelerinin baş harflerini, yani "A.A.L." harflerini kullandı.

Bunun da ötesinde Lovelace, eşi görülmemiş bir vizyonerdi! Lovelace notlarında, cihazın harfleri ve sembolleri sayılarla birlikte işleyebilmesi için kodların nasıl oluşturulabileceğini oldukça detaylı bir şekilde açıklıyordu. Ayrıca, motorun bir dizi talimatı tekrarlaması için, bilgisayar programlarının bugün kullandığı, "döngü" olarak bilinen bir işlemi teorileştirdi. Lovelace, makalede birçok diğer ileri görüşlü kavramın da temellerini attı.

Ne yazık ki Lovelace'in makalesi, o hayattayken çok az ilgi gördü; çünkü çağdaşı olan kimse, Lovelace kadar vizyoner değildi. Lovelace, sayıların niceliklerden daha fazlasını temsil etmek için kullanılabileceğini ve sayılarla temsil edilebilecek herhangi bir veriyi değiştirmek için sayıları işleyebilen bir makine yapılabileceğini anlamıştı (buna bugün "bilgisayar" diyoruz). Analitik Motor gibi makinelerin müzik bestelemek, grafik üretmek ve bilime faydalı olmak için kullanılabileceğini tahmin etti. Bu çalışmaların hepsi, ölümünden yaklaşık 100 yıl sonra gerçek olacaktı!

Bernoulli Sayılarının İşleyişi ve Önemi

Tamsayıların toplamının nasıl hesaplanacağına dair genel bir yöntem bulmaya ilişkin yıllarca çeşitli çalışmalar yapıldı. 1705'te ölen İsviçreli matematikçi Jakob Bernoulli'nin ölümünden sonra yayınlanan çalışmasında, pratik bir genel çözüm belirtilmişti. Bernoulli, ilk $n$ pozitif tamsayıların toplamlarının, birinci, ikinci ve üçüncü güçlerini hesaplamak için formülleri türeterek işe başladı.

Pascal Üçgeni'ni kullanan Bernoulli, bu polinomların öngörülebilir bir model izlediğini fark etti. Esasen, Bernoulli, her terimin katsayılarını iki faktöre indirdi; bunlardan biri Pascal Üçgeni'ni kullanarak belirleyebilirdi ve diğeri, polinomdaki tüm katsayıların her zaman bire eklediği ilginç özellikten türetebilirdi. Her bir terime eklenmesi gereken üssü bulmak hiç sorun olmadı, çünkü bu da tahmin edilebilir bir model izledi. Toplamlar kuralı kullanılarak hesaplanması gereken her katsayının faktörü, Bernoulli sayıları olarak bilinen bir dizi oluşturdu.

Bernoulli’nin keşfi, herhangi bir kuvvet için ilk pozitif $n$ tamsayıların toplamını hesaplamanın artık önemsiz olduğu anlamına gelmiyordu. İkinci kuvvete yükseltilmiş ilk pozitif $n$ tamsayıların toplamını hesaplamak için, ikinci Bernoulli sayısına kadar her Bernoulli sayısını bilmek gerekirdi. Her Bernoulli sayısı, ancak önceki Bernoulli sayıları biliniyorsa hesaplanabilirdi. Ancak Bernoulli sayılarının uzun bir serisini hesaplamak, sırayla her bir güçler toplamı formülünü türetmekten önemli ölçüde daha kolaydı, bu nedenle Bernoulli'nin keşfi, matematik için büyük bir ilerlemeydi. Bernoulli sayılarını daha iyi anlamak için şu video izlenebilir:

İşte Lovelace, Analitik Motor'u kullanarak bu sayıların otomatik olarak hesaplanabileceğini öngörmüş ve bunun nasıl yapılabileceğine yönelik bir algoritma geliştirmişti. Babbage, Lovelace'in katkılarından o kadar etkilendi ki, ona "Sayıların Büyücüsü" adını verdi.

Lovelace'in vizyonerliğini, günümüzden bir örnekle de anlayabilirsiniz: Microsoft'un kuruluş hikayesi, kuşkusuz "bilgi işlem" tarihinin en önemli olaylarından biridir. 1975'te Paul Allen ve Bill Gates; Altair mikro bilgisayarı için yazmış oldukları; BASIC programlama dilini göstermek için Albuquerque'ye gitmişlerdi. Çalışan bir Altair'i (mikrobilgisayar) olmadığı için, Allen ve Gates yazılımlarını, Harvard'ın bilgisayar sisteminde yazıp çalıştırdıkları bir emülatör kullanarak test ettiler. Bir emülatör, bir bilgisayar sisteminin (ana bilgisayar) başka bir bilgisayar sistemi (konuk olarak adlandırılır) gibi davranmasını sağlayan donanım veya yazılımdır. Allen ve Gates'in Dünya'yı değiştirecek BASIC yorumlayıcılarını (İng: "interpreter") yazmadan 1 asırdan fazla zaman önce, Ada Lovelace bir bilgisayar programını tamamen zihninden yazıp yayınlamıştı! Tabii Lovelace'in programı maalesef o zamanlarda çalıştırılamadı; çünkü onu çalıştıracak bilgisayar henüz inşa edilmemişti!

Lovelace'ın Makalesi ve Kitabı

Lovelace'in Dünyanın ilk bilgisayar algoritması olarak kabul edilen satırları içeren öncü makale notlarının nadir bir ilk baskısı, 23 Temmuz 2018 Pazartesi günü bir müzayede ile 95.000 pound (125.000 $) karşılığında satıldı. Açık artırmaya çıkarılan makalesi, hesaplamanın doğası ve potansiyeli hakkında geniş kapsamlı bilgiler vermek için, Babbage'nin o dönemde inşa edilmemiş icadının, dolayısıyla Lovelace'i sınırlandıran dönemin teknolojisinin çok ötesine geçiyordu.

Müzayede evi Moore Allen & Innocent'ten müzayedeci Philip Allwood, Lovelace’ın makalesini "modern zamanlardan önce dijital bilgi işlem tarihindeki tartışmasız en önemli makale" olarak nitelendirdi. Moore Allen & Innocent müzayede evine göre, Lovelace'in makalenin basılmış olduğu kitabın bilinen sadece altı ciltli kopyası bulunuyor.

New Atlas

İlk olarak 1843'te yayınlanan kitap, Lovelace'ın İtalyan matematikçi L. F. Menabrea'dan, Charles Babbage’ın bilgisayar makinesi planlarını tartışan çevirisini içeriyor. Ayrıca, bazı uzmanlar tarafından ilk bilgisayar programı olarak kabul edilen çığır açan bir algoritma içeren açıklayıcı notların yanı sıra düşüncelerini de içeriyor. Kitapta, Lovelace'in eşi Dr. William King'e olduğu düşünülen ek el yazısı notlarla birlikte, "Çevirmen Notları ile" yazılı satırın hemen altında, başlık sayfasında "Lady Lovelace" yazılıdır.

Lovelace'in bilgisayar bilimi alanına katkıları ne yazık ki 1950'lere kadar keşfedilmemiştir. Çalışmalarını ve fikirlerini içeren notları, B. V. Bowden tarafından, 1953'te "Faster Than Thought"ta yeniden yayınlandı. Ölümünden sonra, çalışmaları birçok kez onurlandırıldı. 1980 yılında, ABD Savunma Bakanlığı, Lovelace'ın ölümünden sonra, yeni geliştirilen bir bilgisayar diline "Ada" adını verdi. Her yıl Ekim ayının ikinci Salı günü, kadınların bilime, teknolojiye, mühendisliğe ve matematiğe (STEM) katkıları Ada Lovelace Günü'nde kutlanmaktadır.

Lovelace'in Ölümü

Ada, 1835'te William King ile evlendi. William King'in, evlendikten 3 yıl sonra Lovelace Kontu olmasıyla, Ada; Lovelace Kontesi unvanını aldı. Atları çok seviyorlardı. Üç çocukları oldu. William, karısının akademik çabalarını destekledi. Lovelace ve kocası, büyük fizikçi Michael Faraday ve yazar Charles Dickens de dahil olmak üzere, zamanın birçok ilginç zihniyle bir arada vakit geçiriyorlardı.

Ancak Lovelace'in sağlığı, 1837'de bir kolera nöbeti geçirdikten sonra kötüye gitti. Astım ve sindirim sistemi ile ilgili kalıcı sorunları vardı. Doktorların uyguladığı tedavilerin de etkisiyle, ruh hali değişimleri ve halüsinasyonlar yaşadı. Lovelace, 27 Kasım 1852'de Londra'da rahim kanserinden öldü. Babasının yanına, İngiltere'nin Hucknall kentindeki St. Mary Magdalene Kilisesi'nin mezarlığına gömüldü.