🔙 Quay lại trang tải sách pdf ebook Những Người Tiên Phong - Walter Isaacson Ebooks Nhóm Zalo Walter Isaacson Sinh 20 tháng 5 năm 1952, là nhà văn, nhà báo người Mỹ. Ông là chủ tịch và giám đốc điều hành của Aspen Institute - một tổ chức nghiên cứu chính sách giáo dục trung lập có trụ sở tại Washington, D.C. và tại Cable News Network (CNN). Ông cũng là biên tập viên của Time. Ông là tác giả của American Sketches (2009), Einstein: His Life and Universe (2007), Benjamin Franklin: An American Life (2003) and Kissinger: A Biography (1992) và là đồng tác giả với Evan Thomas, trong The Wise Men: Six Friends and the World They Made (1986). Ngày 24 tháng 10 năm 2011, cuốn tiểu sử về Steve Jobs của ông đã trở thành một cuốn sách bán chạy nhất trên thế giới và phá vỡ mọi kỷ lục về doanh số bán hàng. Tháng 10 năm 2014, ông cho xuất bản cuốn sách The Innovators: How a Group of Inventors, Hackers, Geniuses, and Geeks Created the Digital Revolution. Cuốn sách này cugx đã nằm trong mục bestseller của New York Time. Ông được bình chọn là một trong số 100 người có ảnh hưởng nhất thế giớ do tạp chí Time bình chọn năm 2012. MỤC LỤC WALTER ISAACSON - NHỮNG NGƯỜI TIÊN PHONG INTRODUCTION LỜI TỰA Cuốn Sách Này Ra Đời Như Thế Nào? CHAPTER 1 CHƯƠNG 1 ADA, Nữ Bá Tước Xứ Lovelace CHAPTER 2 CHƯƠNG 2 Máy Vi Tính CHAPTER 3 CHƯƠNG 3 Lập Trình CHAPTER 4 CHƯƠNG 4 Bóng Bán Dẫn CHAPTER 5 CHƯƠNG 5 Vi Mạch CHAPTER 6 CHƯƠNG 6 Trò Chơi Điện Tử CHAPTER 7 CHƯƠNG 7 Internet CHAPTER 8 CHƯƠNG 8 Máy Vi Tính Cá Nhân CHAPTER 9 CHƯƠNG 9 Phần Mềm CHAPTER 10 CHƯƠNG 10 Trực Tuyến CHAPTER 11 CHƯƠNG 11 Web CHAPTER 12 CHƯƠNG 12 ADA Bất Tử THANK YOU LỜI CÁM ƠN Những Người Tiên Phong LỜI TỰA CUỐN SÁCH NÀY RA ĐỜI NHƯ THẾ NÀO? Máy tính và mạng Internet là hai trong số những phát minh quan trọng nhất trong thời đại của chúng ta, thế nhưng, không mấy ai biết đến những con người đã tạo ra chúng. Chúng không phải là những ý tưởng ra đời trong một căn gác xép, trong hầm ga-ra của một nhà phát minh riêng lẻ nào để có thể nêu đích danh họ lên trang bìa tạp chí hay đưa vào ngôi đền bách thần cùng những Edison, Bell và Morse. Trên thực tế, hầu hết các phát minh của thời đại kỹ thuật số đều được tạo ra qua con đường hợp tác với sự tham gia của rất nhiều nhân vật thú vị, trong đó có những người xuất chúng, một số thậm chí là thiên tài. Đây là câu chuyện về họ – những kẻ tiên phong, những tin tặc, những nhà phát minh và những doanh nhân. Họ là ai, trí não của họ hoạt động như thế nào, và điều gì đã khiến khả năng sáng tạo của họ thăng hoa đến vậy? Cuốn sách này sẽ kể về cách thức họ phối hợp với nhau, đồng thời lý giải tại sao khả năng làm việc nhóm lại giúp họ trở nên sáng tạo hơn nữa. Câu chuyện về sự hợp tác của họ rất quan trọng, bởi chúng ta thường không chú trọng đến vai trò có tính quyết định của kỹ năng làm việc nhóm trong quá trình sáng tạo đổi mới. Có hàng nghìn cuốn sách ca tụng những con người mà giới viết tiểu sử chúng tôi miêu tả hoặc thần thoại hóa như những nhà phát minh riêng lẻ. Tôi cũng viết một vài cuốn sách như thế. Tra cụm từ “The man who invented” (người phát minh ra) trên trang Amazon, bạn sẽ có 1.860 kết quả về sách. Nhưng số lượng những câu chuyện về sự sáng tạo tập thể lại ít hơn rất nhiều, trong khi trên thực tế, chính sự sáng tạo tập thể mới là yếu tố quan trọng trong việc tìm hiểu quá trình hình thành cuộc cách mạng công nghệ hiện nay. Có lẽ điều đó cũng lý thú hơn nữa. Ngày nay, chúng ta nói về sáng tạo đổi mới nhiều đến nỗi nó đã trở thành một từ cửa miệng mà thiếu đi ý nghĩa rõ ràng. Vì thế, trong cuốn sách này, tôi sẽ trình bày về sự sáng tạo đổi mới diễn ra như thế nào trên thực tế. Những nhà cách tân giàu trí tưởng tượng nhất trong thời đại chúng ta đã biến những ý tưởng đột phá thành hiện thực ra sao? Tôi tập trung vào các bước đột phá quan trọng nhất của thời đại kỹ thuật số và những con người đã tạo ra chúng. Điều gì đã làm nên những bước nhảy vọt sáng tạo của họ? Những kỹ năng nào được chứng minh là hữu ích nhất? Họ đã dẫn đầu và hợp tác như thế nào? Tại sao có người thành công, còn một số khác lại không? Tôi cũng đi sâu vào các lực lượng văn hóa và xã hội tạo ra môi trường cho sự sáng tạo. Để tạo điều kiện cho sự ra đời của thời đại kỹ thuật số, môi trường này bao gồm một hệ sinh thái nghiên cứu được nuôi dưỡng bởi ngân sách chính phủ và được quản lý bởi sự hợp tác giữa quân đội, giới kỹ thuật công nghệ và giới khoa học. Giao thoa với nó là một liên minh lỏng lẻo gồm các nhà tổ chức cộng đồng, những thanh niên lập dị có tư tưởng cộng đồng, những người có sở thích tự làm những thứ lặt vặt, những tin tặc hoạt động tại gia – hầu hết đều nghi ngờ hệ thống quyền lực tập trung. Có thể viết lại lịch sử theo hướng tập trung vào bất kỳ nhân tố nào kể trên. Một ví dụ là việc phát minh ra Harvard/IBM Mark I, chiếc máy vi tính điện cơ lớn đầu tiên. Grace Hopper – một trong những nhà lập trình của chiếc máy – đã viết về lịch sử chiếc máy tập trung vào nhà phát minh chính là Howard Aiken. IBM phản đối lại bằng một lịch sử khác vinh danh các đội ngũ kỹ sư vô danh của họ, những người đã đóng góp vào sự cải tiến dần dần cho chiếc máy, từ bộ đếm cho đến ngăn đựng thẻ. Tương tự, vấn đề nên đặt tâm điểm vào các cá nhân vĩ đại hay vào các xu hướng văn hóa đã trở thành chủ đề của biết bao cuộc tranh cãi xưa nay. Vào giữa thế kỷ XIX, Thomas Carlyle tuyên bố: “Lịch sử thế giới chỉ là tiểu sử của những con người vĩ đại”, và Herbert Spencer đã trả lời bằng một học thuyết nhấn mạnh đến vai trò của các lực lượng xã hội. Các học giả và những người tham gia vào các sự kiện nhìn nhận sự cân bằng này theo những cách khác nhau. Trong một lần tới Trung Đông làm nhiệm vụ ngoại giao vào thập kỷ 70, Henry Kissinger đã nói với các phóng viên như sau: “Trên cương vị một Giáo sư, tôi thường nghĩ theo hướng lịch sử được vận hành bởi những lực lượng khách quan. Nhưng khi chứng kiến lịch sử trên thực tế, bạn sẽ thấy sự khác biệt thường do các cá nhân mang lại.” Tương tự như quá trình mang lại hòa bình cho Trung Đông, trong sự đổi mới ở thời đại kỹ thuật số cũng có sự tham gia của một loạt các lực lượng cá nhân và văn hóa khác nhau. Và trong cuốn sách này, tôi muốn liên kết chúng lại với nhau. Ban đầu, mạng Internet được tạo ra nhằm giúp cho việc hợp tác thêm thuận lợi. Nhưng ở thế tương phản, những chiếc máy vi tính cá nhân (đặc biệt là loại dùng ở nhà) lại được thiết kế làm công cụ dành cho sự sáng tạo cá nhân. Trong khoảng hơn một thập kỷ tính từ đầu những năm 1970, mạng và máy vi tính tại gia phát triển độc lập với nhau. Đến cuối thập kỷ 80, chúng mới bắt đầu xích lại gần nhau với sự xuất hiện của thiết bị điều giải (modem), các dịch vụ trực tuyến và mạng Web. Cũng giống như sự kết hợp giữa động cơ hơi nước và những loại máy móc sáng tạo đã dẫn đến cuộc Cách mạng Công nghiệp, sự kết hợp giữa máy vi tính và các mạng phân tán đã dẫn đến một cuộc cách mạng kỹ thuật số, cho phép bất cứ ai cũng có thể sáng tạo, truyền bá và truy cập bất cứ thông tin nào ở bất cứ nơi đâu. Giới sử gia khoa học đôi khi dè dặt trong việc gọi những giai đoạn có biến đổi lớn là cách mạng, bởi họ thích nhìn nhận tiến bộ như là sự tiến hóa hơn. Trong cuốn sách viết về cuộc cách mạng khoa học, Steven Shapin, Giáo sư Đại học Harvard, đã viết câu mở đầu đầy châm biếm: “Không hề có cái gọi là cuộc Cách mạng Khoa học, và đây là một cuốn sách viết về nó.” Để thoát ra khỏi sự mâu thuẫn nửa đùa nửa thật của mình, Shapin đã chỉ ra rằng những nhân vật chính của thời kỳ đó đã “thể hiện mạnh mẽ quan điểm” rằng họ là một phần của cuộc cách mạng. “Nhận thức của chúng ta về sự thay đổi triệt để đang diễn ra ngày nay chủ yếu bắt nguồn từ họ.” Tương tự, ngày nay hầu hết chúng ta đều có chung một cảm nhận rằng các thành tựu về kỹ thuật số trong nửa thế kỷ qua đang làm biến đổi, thậm chí là cách mạng hóa lối sống của chúng ta. Tôi vẫn còn nhớ bầu không khí hào hứng mà mỗi sự kiện đột phá mới đã mang lại. Cha và các chú tôi đều là kỹ sư điện, và giống như nhiều nhân vật trong cuốn sách này, tôi đã lớn lên trong một xưởng làm việc đặt ở tầng hầm, nơi có những bảng mạch cần phải hàn, những chiếc radio cần phải tháo tung ra, những chiếc đèn cần phải kiểm tra, những hộp linh kiện bán dẫn và điện trở cần được phân loại và đưa vào sử dụng. Vốn là một đứa trẻ say mê điện tử, yêu thích những bộ dụng cụ Healthkit và sóng vô tuyến nghiệp dư [1] (WA5JTP), tôi vẫn còn nhớ như in thời điểm loại đèn chân không lùi bước trước loại bóng bán dẫn. Thời đại học, tôi học lập trình sử dụng thẻ đục lỗ và tôi vẫn nhớ thời điểm khi cái mệt mỏi của việc xử lý theo lô được thay thế bằng nỗi sung sướng của phương pháp tương tác trực tiếp. Vào những năm 1980, tôi đã vô cùng thích thú với tiếng tĩnh điện và âm thanh rin rít phát ra từ những chiếc modem khi chúng mở ra thế giới kỳ diệu đến lạ lùng của các dịch vụ trực tuyến và những bảng tin điện tử. Đầu thập niên 1990, tôi hỗ trợ vận hành bộ phận kỹ thuật số ở tạp chí Time thuộc tập đoàn Time Warner, đây là bộ phận đã ra mắt các dịch vụ Web và Internet băng thông rộng mới. Như Wordsworth đã nói về những con người đầy nhiệt huyết có mặt từ những ngày đầu của cuộc Cách mạng Pháp: “Hạnh phúc thay khi được sống trong buổi bình minh ấy.” Tôi bắt đầu viết cuốn sách này từ hơn một thập kỷ trước. Nó được nhen nhóm từ niềm đam mê của tôi với những tiến bộ của thời đại kỹ thuật số mà tôi đã được chứng kiến và từ cuốn tiểu sử tôi viết về Benjamin Franklin – một nhà sáng tạo, nhà phát minh, nhà xuất bản, nhà tiên phong trong dịch vụ bưu chính, nhà phát triển mạng lưới thông tin toàn diện và một doanh nhân. Tôi muốn ngưng viết những cuốn tiểu sử vốn có xu hướng tập trung vào vai trò của các cá nhân cụ thể, để một lần nữa được viết một cuốn sách giống nhưThe Wise Men (Những con người thông thái), cuốn sách viết về công việc tập thể đầy sáng tạo của sáu người bạn, những người đã định hình nên các chính sách của Mỹ trong thời kỳ Chiến tranh lạnh mà tôi là đồng tác giả cùng một đồng nghiệp khác. Kế hoạch ban đầu của tôi là tập trung vào các nhóm đã sáng tạo ra Internet. Nhưng khi phỏng vấn Bill Gates, ông đã thuyết phục tôi rằng để có một câu chuyện phong phú hơn, tôi nên nhìn vào sự xuất hiện đồng thời của Internet và máy vi tính cá nhân. Tôi tạm ngừng cuốn sách này vào đầu năm 2009, khi bắt tay vào thực hiện cuốn tiểu sử của Steve Jobs. Nhưng câu chuyện của Jobs lại càng khiến tôi quan tâm hơn tới mối gắn kết giữa Internet và máy vi tính. Vì thế, ngay sau khi hoàn thànhcuốn tiểu sử, tôi trở lại với câu chuyện về những nhà sáng tạo của thời đại kỹ thuật số. Các giao thức của Internet đã được tạo ra từ sự hợp tác ngang hàng, và hệ thống mà sự hợp tác này tạo ra dường như đã chứa sẵn trong mã gen của nó một thiên hướng ủng hộ cho sự hợp tác như vậy. Năng lượng để tạo ra và truyền tải thông tin đã được phân bổ triệt để đến từng nút mạng, và bất kỳ nỗ lực nào nhằm áp đặt sự kiểm soát hay một trật tự nào đó đều có thể bị lái đi theo hướng khác. Có thể tránh cái bẫy ngụy biện chủ đích luận rằng công nghệ là nguồn gốc tạo nên các ý định hay các nhân vật, trong khi vẫn có thể nói một cách công bằng rằng, giống như báo in, một hệ thống các mạng mở kết nối với máy vi tính do cá nhân kiểm soát có xu hướng giành lấy quyền kiểm soát việc phân phối thông tin từ tay các nhóm giữ quyền tiếp cận thông tin, các chính quyền trung ương, và các thể chế sử dụng nhân công là những người soạn thảo tài liệu và sao chép bản thảo. Việc sáng tạo và chia sẻ thông tin đã trở nên dễ dàng hơn đối với những công dân bình thường. Sự hợp tác đã tạo nên thời đại kỹ thuật số không chỉ là sự hợp tác giữa những người đương thời mà còn mang tính xuyên thế hệ. Các ý tưởng được trao truyền từ nhóm các nhà sáng tạo này tới nhóm các nhà sáng tạo khác. Một chủ đề nữa nổi lên trong nghiên cứu của tôi là người dùng thường xuyên tận dụng các sáng tạo kỹ thuật số để tạo nên những công cụ liên lạc và mạng xã hội. Tôi cũng quan tâm đến một thực tế là cho tới bây giờ, công cuộc tìm kiếm trí tuệ nhân tạo – tức những cỗ máy có thể tự suy nghĩ – vẫn tỏ ra kém hiệu quả hơn so với việc sáng tạo ra những cách thức để củng cố mối quan hệ cộng tác (hay sự cộng sinh) giữa con người và máy móc. Nói cách khác, sự sáng tạo tập thể vốn ghi dấu thời đại kỹ thuật số bao gồm cả sự hợp tác giữa loài người và máy móc. Cuối cùng, tôi rất ngạc nhiên khi nhận thấy những sáng tạo đích thực của thời đại kỹ thuật số lại đến từ những con người có khả năng kết nối giữa nghệ thuật và khoa học. Họ tin vào tầm quan trọng của cái đẹp. Khi tôi bắt đầu viết cuốn tiểu sử về Jobs, ông nói với tôi rằng: “Ngày nhỏ, tôi luôn nghĩ rằng mình là người có thiên hướng về các ngành nhân văn, nhưng tôi lại thích ngành điện tử học. Sau đó, tôi đọc thấy ở đâu đó một trong những thần tượng của tôi, Edwin Land (nhà đồng sáng lập tập đoàn Polaroid), nói về tầm quan trọng của những con người có thể đứng ở giao điểm giữa các ngành nhân văn và ngành khoa học. Và tôi quyết định đó là điều tôi phải theo đuổi.” Những con người có thể thoải mái đứng ở giao điểm giữa nhân văn và công nghệ này đã góp phần tạo nên mối quan hệ cộng sinh giữa con người và máy móc, và họ cũng là trọng tâm của cuốn sách này. Giống như nhiều khía cạnh khác của thời đại kỹ thuật số, ý tưởng rằng sự sáng tạo nằm ở giao điểm giữa khoa học và nghệ thuật không phải là một ý tưởng mới mẻ. Leonardo da Vinci chính là một điển hình của sự sáng tạo thăng hoa khi các ngành nhân văn và khoa học giao thoa với nhau. Khi gặp vướng mắc trong quá trình nghiên cứu thuyết Tương đối rộng, Einstein thường lấy cây đàn vĩ cầm ra và chơi một bản nhạc của Mozart, cho đến khi có thể tái kết nối với cái mà ông gọi là “sự hài hòa của vũ trụ”. Trong lĩnh vực máy vi tính, có một nhân vật lịch sử khác không nổi tiếng như hai nhân vật trên, nhưng cũng là hiện thân cho sự giao hòa giữa nghệ thuật và khoa học. Giống người cha nổi tiếng của mình, bà hiểu sự lãng mạn của thơ ca. Nhưng khác ông, bà còn nhận ra sự lãng mạn của toán học và máy móc. Và đó là nhân vật khởi đầu cho câu chuyện của chúng ta. Chân dung Ada, nữ Bá tước xứ Lovelace (1815-1852) do Margaret Sarah Carpenter vẽ năm 1836. Chân dung Huân tước Byron (1788-1824), cha của Ada, trong trang phục của người Albania do Thomas Phillips vẽ năm 1835. Charles Babbage (1791-1871), ảnh chụp vào khoảng năm 1837. CHƯƠNG 1 ADA, NỮ BÁ TƯỚC XỨ LOVELACE TKhoa Học Nên Thơ háng 5 năm 1833, Ada Byron 17 tuổi đã là một trong số các thiếu nữ được vào diện kiến hoàng gia Anh. Mọi người trong gia đình sợ rằng với bản tính hay lo lắng và tự chủ của mình, cô sẽ khó mà cư xử đúng mực, nhưng cuối cùng thì mẹ cô cũng bảo “Tạm được”. Buổi tối hôm đó, trong số những người mà Ada đã gặp có Công tước xứ Wellington – một người cương trực, thẳng thắn khiến cô ngưỡng mộ, và Talleyrand – vị đại sứ Pháp 79 tuổi, người đã để lại cho cô ấn tượng về một “con khỉ già”. Là con gái hợp pháp duy nhất của thi hào Byron [2], Ada thừa hưởng tâm hồn lãng mạn của cha, một phẩm chất mà mẹ cô đã cố gắng kiềm chế bằng cách cho cô học thêm môn toán. Sự kết hợp này đã hình thành nên trong Ada một tình yêu dành cho thứ mà cô gọi là “nền khoa học nên thơ”, chiếc cầu kết nối trí tưởng tượng mang màu sắc nổi loạn với niềm đam mê những con số của cô lại với nhau. Đối với nhiều người, bao gồm cả cha cô, sự nhạy cảm, tinh tế của thời đại Lãng mạn hoàn toàn đối lập với sự hào hứng với công nghệ của cuộc Cách mạng Công nghiệp. Thế nhưng Ada lại khá thoải mái khi đứng ở vị trí giao điểm của hai thời đại này. Vì thế, không có gì ngạc nhiên khi buổi ra mắt lần đầu tại hoàng gia, dẫu hào nhoáng nhưng lại không ấn tượng với Ada bằng một sự kiện hoành tráng khác mà cô tham dự vài tuần sau đó trong mùa giao lưu [3] ở London. Ở đó, Ada đã gặp Charles Babbage, một nhà khoa học, toán học kiệt xuất 41 tuổi, góa vợ và có ảnh hưởng lớn trong đời sống xã hội London. Mẹ cô kể lại với một người bạn rằng: “Ada hài lòng với bữa tiệc nó tham gia hôm thứ Tư hơn bất cứ cuộc hội họp nào của giới quý tộc. Ở đó, con bé đã gặp một vài người thuộc giới khoa học và nó rất có hứng thú với Babbage.” Những cuộc hội họp hào hứng do Babbage tổ chức hằng tuần với số lượng khách mời có khi lên đến 300 người là nơi để các vị quý tộc với chiếc áo đuôi tôm kiểu cách, các vị phu nhân với bộ váy kim tuyến kết giao cùng các nhà văn, nhà thơ, nhà tư bản công nghiệp, diễn viên, nhà chính trị, nhà thám hiểm, nhà thực vật học, cùng rất nhiều “nhà khoa học” khác, một từ “mới” mà bạn bè của Babbage đặt ra. Bằng việc đưa các học giả khoa học vào lĩnh vực cao quý này, Babbage đã “thành công trong việc khẳng định địa vị xã hội của đội ngũ này thông qua khoa học”, một nhà địa chất học nổi tiếng nhận xét. Những buổi tối nhộn nhịp với các hoạt động khiêu vũ, đọc sách, chơi cờ và diễn thuyết, đi kèm với đó là rất nhiều hải sản, thịt gia cầm, những đồ uống nước ngoài và các món tráng miệng có kem. Các quý bà thì trình diễn các hoạt cảnh tĩnh, trong đó họ mặc những trang phục tái hiện các bức họa nổi tiếng. Các nhà thiên văn học cài đặt kính viễn vọng, những nhà nghiên cứu trưng bày các sáng kiến điện và từ của họ, còn Babbage thì cho phép khách khứa chơi đùa với những con búp bê cơ khí của ông. Trọng tâm của các đêm hội – đồng thời cũng là một trong những động cơ khiến Babbage tổ chức chúng – là màn trình diễn của ông về một phần mẫu của chiếc Máy Sai phân, một cỗ máy tính cơ khổng lồ mà ông đang lắp đặt trong một nhà xưởng chịu lửa ngay bên cạnh nhà ông. Babbabe thường trình diễn mô hình máy như biểu diễn một vở kịch. Ông quay tay cầm của máy trong lúc máy tính toán một dãy số, và khi khán giả bắt đầu thấy nhàm chán thì ông cho họ thấy phương thức trên có thể thay đổi đột ngột ra sao dựa trên những câu lệnh đã được mã hóa bên trong cỗ máy. Những ai tỏ ra hứng thú đặc biệt sẽ được mời đi qua sân để tới nhà xưởng, nơi chiếc máy hoàn chỉnh đang được xây dựng. Máy Sai phân của Babbage có thể giải được các phương trình đa thức và nó đã gây ấn tượng với mọi người ở nhiều góc độ khác nhau. Bá tước xứ Wellington cho rằng nó sẽ giúp ích trong việc phân tích các biến mà một vị tướng có thể đối mặt trước khi ra trận. Phu nhân Byron, mẹ của Ada, ngạc nhiên khi thấy nó là một “cỗ máy biết suy nghĩ.” Còn đối với Ada, người sau này sẽ đưa ra một ghi chú nổi tiếng rằng máy móc không bao giờ có thể thực sự suy nghĩ, một người bạn cùng đi đến buổi trình diễn máy với họ thuật lại rằng: “Tuy còn trẻ, nhưng cô Byron đã hiểu được cách hoạt động của cỗ máy và nhìn thấy vẻ đẹp tuyệt vời của phát minh này.” Tình yêu dành cho cả thơ ca và toán học đã giúp Ada nhìn thấy vẻ đẹp trong một cỗ máy tính. Cô chính là một hình mẫu của kỷ nguyên khoa học lãng mạn, mà đặc điểm nổi bật là sự nhiệt tình dành cho các phát minh và khám phá. Trong cuốn The Age of Wonder (Kỷ nguyên của phép màu), Richard Holmes viết rằng đó là giai đoạn đã đưa “sự mãnh liệt của trí tưởng tượng và sự hứng khởi vào công việc khoa học. Nó được thúc đẩy bởi một lý tưởng chung về sự quyết tâm cao độ, thậm chí là liều lĩnh, của cá nhân đối với hoạt động khám phá.” Nói ngắn gọn, thời đại đó không giống thời đại của chúng ta bây giờ. Những tiến bộ của cuộc Cách mạng Công nghiệp như động cơ hơi nước, máy dệt cơ và điện báo đã làm biến đổi thế kỷ XIX theo cách hệt như những tiến bộ của cuộc Cách mạng Kỹ thuật số – máy vi tính, vi mạch và Internet – đã và đang làm biến đổi cuộc sống của chúng ta vậy. Nằm ở trung tâm của cả hai thời đại này là những nhà phát minh, những người đã kết hợp trí tưởng tượng và niềm đam mê với công nghệ diệu kỳ, một sự kết hợp đã tạo nên “nền khoa học nên thơ” của Ada và tạo nên thứ mà thi sĩ Richard Brautigan của thế kỷ XX gọi là “những cỗ máy của sự duyên dáng đáng yêu”. Huân Tước Byron Ada thừa hưởng tâm hồn thơ ca và bản tính nổi loạn của cha, nhưng ông không phải là nguồn gốc tạo nên tình yêu dành cho máy móc của bà. Trên thực tế, ông là một Luddite [4]. Trong bài phát biểu đầu tiên của mình ở Viện Quý tộc vào tháng 2 năm 1812, khi Byron 24 tuổi, ông đã lên tiếng ủng hộ những người đi theo Ned Ludd, người đã nổi loạn chống lại những chiếc máy dệt cơ. Với thái độ đầy miệt thị và mỉa mai, Byron đã chế giễu chủ các nhà máy xay ở Nottingham khi đó đang vận động thông qua một đạo luật theo đó việc phá hủy các máy dệt tự động sẽ bị kết tội tử hình. Ông tuyên bố: “Những chiếc máy đó có lợi cho họ vì chúng thay thế cho nhu cầu phải thuê một số lượng người lao động, và do đó những người này sẽ bị đẩy vào cảnh chết đói. Trong bóng tối của sự ngu dốt, thay vì vui mừng trước những tiến bộ về nghệ thuật mang lại lợi ích cho nhân loại, những người lao động bị đào thải này lại cho rằng họ là vật hi sinh cho những tiến bộ của máy móc kỹ thuật.” Hai tuần sau, Byron giới thiệu hai đoạn đầu tiên trong bài trường thi Childe Harold’s Pilgrimage (Cuộc hành hương của chàng thiếu niên Harold). Bài thơ miêu tả những chuyến lang thang của ông qua Bồ Đào Nha, Malta và Hy Lạp, đây là bài thơ mà như lời kể của ông sau này, “một buổi sáng tôi thức dậy và thấy mình nổi tiếng”. Đẹp đẽ, đầy cám dỗ, nhiều rắc rối cùng những cuộc phiêu lưu tình ái, qua bài thơ ông đang sống cuộc đời của một anh hùng đậm chất Byron, đồng thời tạo nên một nguyên mẫu điển hình trong thơ của mình. Ông trở thành thi sĩ được ngưỡng mộ trong giới văn chương London và được mời dự tiệc tới ba lần một ngày, trong đó đáng nhớ nhất là buổi khiêu vũ xa hoa do Phu nhân Caroline Lamb tổ chức. Mặc dù Phu nhân Caroline Lamb đã kết hôn với một nhà quý tộc rất có quyền lực trên chính trường (người này về sau đã trở thành thủ tướng), nhưng bà vẫn yêu Byron cuồng nhiệt. Tuy cho rằng bà “quá gầy” nhưng ông vẫn bị cuốn hút bởi sự không rõ ràng về giới tính – một điều rất phi truyền thống – của bà (bà thích ăn vận giống một người hầu nam). Họ đã có một cuộc tình đầy sóng gió, và sau khi mọi chuyện kết thúc, bà vẫn tiếp tục theo dõi ông. Phu nhân Caroline Lamb từng có một lời tuyên bố nổi tiếng rằng ông là một kẻ “điên loạn, xấu xa và nguy hiểm cho những ai biết hắn”. Ông quả đúng là người như vậy, và bà cũng thế. Tại bữa tiệc của Phu nhân Caroline, Huân tước Byron còn chú ý đến một cô gái khá nhút nhát và theo hồi tưởng của ông thì “ăn mặc giản dị hơn”. Annabella Milbanke, 19 tuổi, xuất thân từ một gia đình giàu có và nhiều chức tước. Đêm trước bữa tiệc, cô đã đọc bài thơ Cuộc hành hương của chàng thiếu niên Harold và có nhiều cảm xúc pha trộn. Cô viết: “Chàng có một khí chất riêng. Chàng xuất sắc trong việc miêu tả những cảm xúc sâu lắng.” Khi nhìn thấy Huân tước Byron đi ngang qua căn phòng tại bữa tiệc, trong lòng cô trào dâng những cảm xúc đối lập nhau. Cô viết thư cho mẹ kể rằng: “Con không tìm cách làm quen với chàng, vì tất cả phụ nữ ở đó đều đang ve vãn chàng một cách lố bịch và cố gắng tìm kiếm một lời châm biếm của chàng. Con không mong có được một chỗ giữa những tình nhân của chàng. Con không dâng hiến gì trước ngôi đền của chàng thiếu niên Harold, nhưng con sẽ không từ chối làm quen với chàng nếu cơ hội đó xuất hiện.” Và rốt cuộc, cơ hội làm quen cũng đến với cô. Sau khi được giới thiệu chính thức với Annabella, Bryon liền cho rằng có thể cô sẽ là một người vợ phù hợp. Đối với ông, đây là một trường hợp hiếm hoi khi lý trí lấn át sự lãng mạn. Annabella không khơi dậy ở ông niềm đam mê, nhưng cô thuộc tuýp phụ nữ có thể chế ngự những đam mê ấy và bảo vệ ông khỏi những sự quá độ của mình – đồng thời cô còn có thể giúp ông trả hết gánh nặng nợ nần. Ông cầu hôn cô qua một lá thư thiếu lửa nhiệt tình. Cô thông thái khước từ. Ông lao vào những cuộc tình vụng trộm và bất chính, trong đó có Augusta Leign, chị gái cùng cha khác mẹ với ông. Tuy nhiên, một năm sau, Annabella nối lại quan hệ. Byron, lúc này càng lún sâu vào nợ nần đồng thời cũng mong mỏi tìm cách kiểm soát thói ăn chơi của mình, nhìn thấy lý do – mà cũng có thể là sự lãng mạn – trong mối quan hệ đầy khả thi này. Ông thú nhận với dì của Annabella rằng: “Chỉ có một cuộc hôn nhân, và phải là một cuộc hôn nhân chóng vánh, mới có thể cứu vớt được tôi. Nếu có thể với tới được cháu gái của bà thì tôi sẽ chọn nàng; bằng không, tôi sẽ chọn bất kỳ người phụ nữ đầu tiên nào không có vẻ sẽ nhổ nước bọt vào mặt tôi.” Có những lúc Huân tước Byron không phải là người lãng mạn. Ông và Annabella kết hôn vào tháng 1 năm 1815. Byron khởi đầu cuộc hôn nhân theo phong cách đậm chất Byron của mình. “Tôi đã quan hệ với Phu nhân Byron trên ghế sô-pha trước bữa tối”, ông viết về ngày cưới của mình như vậy. Hai tháng sau, khi họ tới thăm chị gái cùng cha khác mẹ của Byron, cuộc hôn nhân của họ vẫn tốt đẹp vì khi đó Annabella đang mang thai. Tuy nhiên, trong chuyến thăm này, Annabella bắt đầu nghi ngờ tình cảm giữa Byron và Augusta đã vượt quá giới hạn tình chị em, đặc biệt khi Byron nằm trên ghế sô-pha rồi bảo cả Annabella và Augusta lần lượt hôn mình. Cuộc hôn nhân của họ bắt đầu rạn nứt. Annabella từng được dạy kèm môn toán – điều khiến Huân tước Byron thấy buồn cười – và trong thời gian hai người tìm hiểu, ông từng lấy sự thiếu thiện cảm với tính chính xác của những con số ra làm trò cười. Ông viết: “Anh biết 2 cộng 2 là 4, và nếu có thể thì anh cũng sẽ rất vui lòng chứng minh điều đó. Tuy nhiên anh phải thú thực rằng, nếu bằng một cách biến đổi nào đó mà anh có thể biến 2 cộng 2 bằng 5 thì anh sẽ vui hơn nhiều.” Thời gian đầu, ông còn trìu mến gọi cô là “nàng công chúa của những hình bình hành.” Tới khi cuộc hôn nhân của họ bắt đầu xấu đi, ông điều chỉnh lại hình ảnh toán học đó: “Chúng ta giống như hai đường thẳng song song, được kéo dài bên nhau mãi mãi nhưng không bao giờ gặp nhau.” Về sau, trong khổ thơ đầu tiên của bài trường ca Don Juan, ông chế nhạo cô rằng: “Môn khoa học yêu thích của cô ta là toán học… Cô ta là một cái máy tính biết đi.” Sự kiện con gái đầu lòng của họ chào đời vào ngày 10 tháng 12 năm 1815 cũng không cứu vãn được cuộc hôn nhân này. Đứa bé được đặt tên là Augusta Ada Byron, trong đó tên chính Augusta được đặt theo tên người chị cùng cha khác mẹ quá mến yêu của Byron. Khi Phu nhân Byron đã chắc chắn về sự phản bội của chồng mình, bà bắt đầu gọi con gái bằng tên đệm. Năm tuần sau đó, bà chất hành lý lên xe và bỏ về điền trang của cha mẹ với Ada còn ẵm ngửa trên tay. Ada không bao giờ gặp lại cha mình nữa. Vào tháng 4 năm đó, Huân tước Byron cũng đi ra nước ngoài sau khi Phu nhân Byron gửi những bức thư đầy tính toán đến nỗi ông phải đặt cho bà biệt danh là “Phù thủy Medea của toán học”, trong đó bà đe dọa sẽ tố cáo những mối quan hệ được cho là loạn luân và đồng giới của ông nhằm đạt được một thỏa thuận ly thân cho bà quyền giám hộ đứa con. Phần mở đầu của khổ thơ thứ ba trong trường thi Chàng thanh niên Harold viết vài tuần sau đó được lấy cảm hứng từ Ada: Con có khuôn mặt của mẹ con không, con của ta? Ada! Đứa con gái duy nhất của dòng họ ta và của trái tim ta? Lần cuối cùng nhìn vào đôi mắt xanh của con, ta thấy chúng đang mỉm cười Và rồi chúng ta chia tay. Byron viết những dòng này khi ông đang ở trong một căn biệt thự ven hồ Geneva cùng với nhà thơ Percy Bysshe Shelly và người vợ tương lai, Mary. Trời mưa dầm dề. Bị mắc kẹt trong nhà nhiều ngày, Byron rủ họ sáng tác truyện kinh dị. Ông viết truyện về một con ma cà rồng, một trong những tác phẩm văn học đầu tiên về đề tài này. Nhưng câu truyện của Mary, Frankenstein or The Modern Prometheus (Frankenstein hay Thần Prometheus hiện đại), mới trở thành một tác phẩm kinh điển. Dựa trên một tích thần thoại Hy Lạp kể về vị thần đã tạo ra một con người sống bằng đất sét và lấy trộm lửa từ các vị thần để con người sử dụng,Frankenstein là câu chuyện về một nhà khoa học đã biến một cỗ máy nhân tạo thành một con người biết suy nghĩ. Đây là một lời cảnh báo về sự phát triển của công nghệ và khoa học. Đồng thời, nó cũng đặt câu hỏi mà về sau sẽ có liên quan đến Ada: các máy móc nhân tạo liệu có thể suy nghĩ thật sự? Đoạn thơ thứ ba của Chàng thiếu niên Harold kết thúc bằng lời dự đoán của Byron rằng, Annabella sẽ tìm cách để Ada không biết gì về cha mình. Và quả thực như vậy. Trong nhà mẹ con họ có một bức chân dung của Huân tước Byron, nhưng Annabella che nó lại, và Ada chưa từng nhìn thấy bức chân dung đó cho đến khi cô 20 tuổi. Ngược lại, Huân tước Byron luôn đặt ảnh của con gái trên bàn làm việc bất kể ông ở đâu, và trong những lá thư của mình, ông thường hỏi thăm tin tức hoặc xin ảnh của con. Lúc Ada lên bảy tuổi, Byron viết thư cho Augusta hỏi: “Giá mà chị có thể hỏi han từ Phu nhân B một vài lời miêu tả về tính tình của Ada… Con bé có giàu trí tưởng tượng không? Nó có giàu đam mê không? Em chỉ hy vọng Chúa đừng ban cho nó tâm hồn thi sĩ – có một gã ngốc trong gia đình là đủ lắm rồi.” Phu nhân Byron đáp lại rằng Ada sở hữu một trí tưởng tượng “được vận dụng chủ yếu trong sự liên hệ với khả năng thiên phú về máy móc của cô bé.” Trong thời gian đó, sau khi đã lang thang khắp nước Ý, Byron tiếp tục viết và phiêu du trong hàng loạt những cuộc tình, ngày càng trở nên chán nản, cuối cùng ông quyết định đăng lính tham gia vào quân đội Hy Lạp trong cuộc chiến giành độc lập từ đế quốc Ottoman. Byron đi thuyền đến Missolonghi, nơi ông nhận nhiệm vụ chỉ huy một nhóm phiến quân và chuẩn bị tấn công một pháo đài của Thổ Nhĩ Kỳ. Tuy nhiên, trước khi tham chiến, Byron bị một trận cảm lạnh nặng và bệnh tình của ông càng diễn biến xấu đi khi bác sĩ quyết định chữa trị bằng phương pháp trích máu. Vào ngày 19 tháng 4 năm 1824, ông qua đời. Người phục vụ của ông kể lại, những lời nói cuối cùng của ông là: “Ôi con gái yêu quý tội nghiệp của ta! Ada yêu quý! Lạy Chúa, hãy cho con nhìn thấy con bé! Xin Người hãy mang lời cầu chúc của con đến cho con bé.” ADA Phu nhân Byron muốn đảm bảo rằng Ada lớn lên sẽ không giống cha mình, và một trong những chiến lược của bà là cho cô học toán thật nhiều, như thể đó là liều thuốc giải độc cho trí tưởng tượng thi ca. Lúc lên năm, Ada tỏ ra yêu thích môn địa lý, nhưng bà Bryon đã ra lệnh thay thế môn học đó bằng những giờ học toán bổ sung, và không lâu sau, cô giáo tự hào thông báo lại rằng: “Con bé có thể thực hiện chính xác các phép cộng gồm năm hoặc sáu hàng số.” Tuy vậy, bất chấp những nỗ lực đó, Ada vẫn có một số thiên hướng giống cha. Khi trở thành một thiếu nữ, cô đã có quan hệ yêu đương với một gia sư của mình. Khi bị phát hiện và gia sư bị đuổi, Ada định bỏ nhà đi theo tình nhân. Không những thế, tâm tính cô còn thay đổi thất thường, từ vui sướng chuyển sang buồn rầu, ủ dột, và cô còn chịu nhiều chứng bệnh khác nữa, cả về thể chất lẫn tâm lý. Ada chấp nhận lời thuyết phục của mẹ rằng việc vùi mình vào toán học sẽ giúp cô chế ngự những thiên hướng của cha. Sau mối quan hệ nguy hiểm với gia sư và được gợi cảm hứng từ Máy Sai phân của Babbage, ở tuổi 18, cô đã quyết định sẽ bắt đầu hàng loạt các bài học mới. Cô viết cho gia sư mới: “Em cần phải chấm dứt ý nghĩ sống để hưởng thụ. Em thấy rằng giờ đây chỉ có sự chuyên tâm vào các môn khoa học mới có thể giữ cho trí tưởng tượng của em khỏi đi rông… Có lẽ, điều đầu tiên em phải làm là theo một khóa toán học.” Giáo viên của cô đồng ý và kê đơn: “Em đã đúng khi cho rằng lúc này, giải pháp và chỗ nương náu chính của em là một khóa học có yêu cầu cao về trí tuệ. Với mục đích như vậy thì không môn học nào có thể sánh được với môn toán.” Ông còn kê thêm đơn thuốc hình học Euclid, tiếp đến là một liều lượng giác và đại số. Cả hai cùng cho rằng điều đó sẽ giúp cho bất kỳ ai thoát khỏi niềm đam mê về nghệ thuật hay lãng mạn. Mối quan tâm dành cho công nghệ của Ada được khơi dậy khi mẹ cô đưa cô theo trong một chuyến đi khắp vùng trung du vốn phát triển về công nghiệp của Anh để thăm thú các nhà xưởng và máy móc mới. Ada đặc biệt ấn tượng với chiếc máy dệt tự động sử dụng thẻ đục lỗ để điều hướng việc tạo hoa văn trên vải, và cô đã phác họa một bức vẽ miêu tả cách hoạt động của nó. Cha của Ada từng có một bài diễn thuyết nổi tiếng trước Viện Quý tộc Anh để bênh vực các Luddite, những người thợ đã đập phá những chiếc máy dệt như vậy vì sợ rằng công nghệ có thể gây hại cho con người. Nhưng Ada thì lại dùng những lời lẽ nên thơ để tán dương chúng và nhìn ra mối liên hệ giữa chúng với một thứ sau này được gọi là máy vi tính. “Chiếc máy này nhắc tôi nhớ đến Babbage và thiên tài cơ khí của ông”, cô viết. Mối quan tâm của Ada với ngành khoa học ứng dụng được kích thích mạnh mẽ hơn khi cô gặp một trong số rất ít những nhà nữ toán học và khoa học tên tuổi của Anh, Mary Somerville. Lúc này, Somerville vừa viết xong một trong những tác phẩm lớn của mình, cuốn sách On the Connexion of the Physical Sciences (Về mối liên kết giữa các ngành Khoa học Vật lý), trong đó bà liên kết quá trình phát triển của các ngành thiên văn học, quang học, điện, hóa học, vật lý học, thực vật học và địa chất học vào với nhau [5]. Được xem là tác phẩm tiêu biểu cho thời kỳ đó, cuốn sách mang đến một cảm giác nhất quán về những nỗ lực khám phá phi thường đang diễn ra. Bà tuyên bố trong câu mở đầu: “Sự tiến bộ của khoa học hiện đại, đặc biệt là trong vòng năm năm qua, thật sự rất đáng chú ý bởi một xu hướng đơn giản hóa các quy luật của tự nhiên và thống nhất các ngành nghiên cứu riêng biệt trên cơ sở các nguyên lý chung.” Somerville đã trở thành nguồn cảm hứng, người bạn, người thầy và người cố vấn cho Ada. Bà thường xuyên gặp mặt, gửi cho Ada những quyển sách toán học, đặt ra nhiều bài toán để Ada giải và kiên nhẫn giải thích các đáp án đúng. Somerville cũng là một người bạn tốt của Babbage. Trong suốt mùa thu năm 1834, bà và Ada thường xuyên tham dự các buổi tụ họp vào tối thứ Bảy của Babbage. Con trai của Somerville là Woronzow Greig cũng nhiệt tình giúp Ada ổn định cuộc sống bằng việc gợi ý cho một người bạn học cũ của mình ở Đại học Cambridge rằng có lẽ cô sẽ trở thành một người vợ thích hợp – hoặc chí ít thì cũng thú vị. William King là một nhân vật khá nổi bật trong xã hội, kinh tế ổn định, thông minh, trầm tĩnh và anh ít nói bao nhiêu thì Ada sôi nổi bấy nhiêu. Giống như cô, William cũng là một sinh viên chuyên ngành khoa học, nhưng anh tập trung vào khía cạnh thực tế nhiều hơn là thơ ca. Mối quan tâm chính của William là các lý thuyết về luân canh mùa vụ và những tiến bộ kỹ thuật trong ngành chăn nuôi gia súc. Chỉ vài tuần sau khi gặp Ada, anh ngỏ lời cầu hôn và Ada đã đồng ý. Mẹ cô, với những lý do mà chắc chỉ có các nhà tâm thần học mới có thể hiểu được, lại quyết định phải nói cho William biết chuyện Ada từng tìm cách bỏ nhà đi theo gia sư của mình. Dù biết việc này, William vẫn sẵn sàng đi đến hôn nhân, và đám cưới được tổ chức vào tháng 7 năm 1835. Phu nhân Byron đã gửi thư cho con gái mình: “Đức Chúa lòng lành, Người đã rất nhân từ khi vừa ban cho con một cơ hội tránh khỏi những con đường nguy hiểm, vừa ban cho con một người bạn đời, một người che chở cho con.” Bà còn nói thêm rằng Ada nên tận dụng cơ hội này để nói lời chia tay với tất cả “những đức tính lập dị, đồng bóng và vị kỷ” của cô. Đây là cuộc hôn nhân được tiến hành dựa trên sự tính toán hợp lý. Với Ada, đây là cơ hội để cô có một cuộc sống ổn định và bình lặng. Quan trọng hơn, nó giúp cô thoát khỏi sự phụ thuộc vào người mẹ độc đoán của mình. Còn với William, nó đồng nghĩa với việc anh sẽ có được một người vợ cá tính và thú vị đến từ một gia đình giàu có và nổi tiếng. Anh họ của Phu nhân Byron, Viscount Melbourne (người đã không may mắn khi kết hôn với Phu nhân Caroline Lamb lúc này đã qua đời), bây giờ là Thủ tướng và theo sắp xếp của ông, trong danh sách tấn phong trong lễ đăng quang của Nữ hoàng Victoria, William sẽ trở thành Bá tước xứ Lovelace. Như vậy, vợ anh sẽ trở thành Ada, nữ Bá tước xứ Lovelace. Vì thế, danh xưng đúng của cô là Ada hay Phu nhân xứ Lovelace, tuy nhiên, ngày nay cô được biết đến nhiều hơn với tên gọi Ada Lovelace. Vào lễ Giáng sinh năm 1835, Ada nhận được một bức chân dung khổ lớn vẽ cha mình do mẹ cô gửi tới. Bức tranh này của họa sĩ Thomas Phillips thể hiện chân dung nhìn nghiêng đậm chất lãng mạn của Huân tước Byron, với đôi mắt đăm đắm hướng về phía chân trời và trang phục truyền thống của người Albania, gồm chiếc áo khoác nhung đỏ, thanh kiếm nghi thức và mũ đội đầu. Suốt bao nhiêu năm qua, bức tranh vẫn được treo phía trên lò sưởi trong nhà của ông bà Ada, nhưng nó đã bị phủ lên bằng một tấm vải xanh kể từ ngày cha mẹ cô chia tay. Bây giờ thì Ada không những được phép thấy nó mà còn được giao phó quyền sở hữu nó cùng với cây bút và giá để bút của cha. Mấy tháng sau đó, khi đứa con trai đầu lòng của nhà Lovelace chào đời, mẹ Ada thậm chí còn làm một việc gây bất ngờ hơn nữa. Tuy không mấy thiện cảm với những ký ức về người chồng quá cố, nhưng bà vẫn đồng ý cho Ada đặt tên đứa bé là Byron, và Ada đã làm như vậy. Ada sinh thêm một cô con gái vào năm tiếp theo và với ý thức trách nhiệm, cô đặt tên con là Annabella theo tên mẹ mình. Sau đó, Ada mắc phải một chứng bệnh kỳ lạ khiến cô phải nằm liệt giường trong nhiều tháng. Sức khỏe của cô hồi phục đủ để cô sinh thêm đứa con thứ ba, một cậu con trai và đặt tên là Ralph. Nhưng tình trạng sức khỏe của cô vẫn rất xấu. Ada mắc các vấn đề về đường tiêu hóa, hô hấp và bệnh tình của cô còn xấu đi do hệ quả của việc điều trị bằng cồn thuốc phiện, morphine và các dạng thuốc giảm đau khác, khiến tâm trạng cô trở nên thất thường và thi thoảng xuất hiện ảo giác. Ada càng bất ổn hơn trước sự xuất hiện của một tấn bi kịch cá nhân lạ lùng ngay cả khi so với tiêu chuẩn của gia đình Byron. Tấn bi kịch này liên quan đến Medora Leigh, con gái của người chị cùng cha khác mẹ, đồng thời cũng là tình nhân của Byron. Theo những lời đồn thổi được nhiều người thừa nhận thì Medora là con gái của Byron. Có vẻ như Medora quyết tâm chứng tỏ rằng sự sa đọa là truyền thống của gia đình mình. Cô ngoại tình với chồng của em gái, sau đó bỏ sang Pháp cùng anh ta và họ có với nhau hai đứa con ngoài giá thú. Trong một hành động tự cho rằng mình đúng, Phu nhân Byron đã sang Pháp để cứu Medora, sau đó bà tiết lộ cho Ada biết về chuyện loạn luân của cha mình. Đoạn “lịch sử kỳ lạ và khủng khiếp nhất” này dường như không khiến Ada bất ngờ. Cô viết cho mẹ: “Con không hề ngạc nhiên chút nào. Mẹ chỉ xác nhận lại những gì mà bao năm nay con gần như chắc chắn.” Không những không tức giận, ngược lại, dường như cô còn thấy hào hứng một cách kỳ lạ trước thông tin này. Cô tuyên bố rằng mình có thể hiểu được sự phản kháng quyền lực đó của cha. Nhắc đến “tài năng bị sử dụng sai lầm” của cha, cô viết cho mẹ rằng: “Nếu cha có truyền lại cho con một chút nào trong cái thiên tài đó, con sẽ dùng nó để tìm ra những sự thật và những nguyên tắc vĩ đại. Con nghĩ cha đã giao lại cho con nhiệm vụ này. Con cảm nhận được điều đó một cách mãnh liệt và con sẽ rất vinh dự nếu được thực hiện nó.” Một lần nữa, Ada lại tiếp tục công việc nghiên cứu toán học để trấn tĩnh bản thân. Cô tìm cách thuyết phục Babbage làm gia sư cho mình. Trong lá thư gửi Babbage, cô viết: “Tôi có một cách học khác thường và tôi nghĩ phải có một người khác thường mới có thể dạy tôi được.” Có thể do sử dụng các loại thuốc giảm đau hoặc do những gì đã được dạy dỗ, hoặc cũng có thể là do cả hai, Ada dần dần có một quan điểm có phần cường điệu về tài năng của bản thân và bắt đầu coi mình là một thiên tài. Cô viết cho Babbage: “Đừng cho là tôi kiêu ngạo, nhưng tôi tin rằng khi theo đuổi những sở thích đó, tôi có thể tiến bao xa tùy ý muốn, và ở đâu có mối quan tâm – mà tôi có thể nói là niềm đam mê, xét theo những gì tôi dành cho chúng – thì tôi ngờ rằng ở đó sẽ luôn tồn tại một phần nào đó của thiên tài bẩm sinh.” Babbage từ chối yêu cầu của Ada, và có lẽ đây là một hành động sáng suốt. Quyết định này đã giúp gìn giữ tình bạn giữa hai người để dành cho một sự hợp tác quan trọng hơn gấp nhiều lần, và nhờ đó Ada cũng tìm được một gia sư toán học hàng đầu để thay thế: Augustus De Morgan, một quý ông nhẫn nại, người tiên phong trong lĩnh vực logic ký hiệu. Ông đã đưa ra một ý tưởng mà sau này Ada sẽ vận dụng và mang lại một ý nghĩa lớn, theo đó một phương trình đại số có thể áp dụng cho những thứ khác nữa chứ không chỉ riêng với những con số. Mối quan hệ giữa các ký hiệu (ví dụ như a + b = b + a) có thể thuộc về một logic vận dụng được với những thứ không phải là con số. Ada chưa bao giờ là một nhà toán học vĩ đại như những người thần thánh hóa cô đã khẳng định. Nhưng cô là một người ham học, có thể hiểu hầu hết các khái niệm cơ bản trong tính toán, và với sự nhạy cảm nghệ thuật của mình, cô thích hình dung ra sự thay đổi của những quỹ đạo và những đường cong mà các phương trình mô tả. De Morgan khuyên cô tập trung vào nguyên tắc làm việc thông qua các phương trình, nhưng cô lại hào hứng với việc thảo luận các khái niệm cơ bản hơn. Tương tự với hình học, cô thường yêu cầu những phương thức trực quan để hình dung các vấn đề, như là giao điểm của các đường tròn trên một hình cầu đã chia hình cầu đó thành rất nhiều hình dạng khác nhau như thế nào. Khả năng thưởng thức vẻ đẹp toán học của Ada là một tài năng vượt quá sự hiểu biết của nhiều người, bao gồm cả những người tự cho mình là trí thức. Ada nhận ra toán học là một ngôn ngữ đáng yêu, thứ ngôn ngữ miêu tả sự hài hòa của vũ trụ và đôi khi cũng khá thi vị. Bất chấp những nỗ lực của mẹ, cô vẫn là con gái của cha mình, sự nhạy cảm thơ ca cho phép cô mường tượng về một phương trình như một nét cọ phác ra một góc vẻ đẹp lộng lẫy về mặt vật lý của tự nhiên, cũng giống như việc cô có thể hình dung ra “đại dương có màu rượu u tối” hay một người phụ nữ “bước đi trong nhan sắc, giống như màn đêm”. Nhưng sức hấp dẫn của toán học còn đi sâu hơn nữa, nó mang yếu tố tâm linh. Theo cô, toán học “tạo nên thứ ngôn ngữ mà chỉ cần thông qua nó chúng ta có thể thể hiện những hiện thực vĩ đại của thế giới tự nhiên”, và nó cho phép chúng ta miêu tả một cách sinh động “những biến đổi của mối quan hệ qua lại” diễn ra trong quá trình sáng tạo. Nó là “công cụ mà thông qua đó, trí tuệ yếu ớt của con người có thể hiểu được một cách hiệu quả những công trình của Đấng Sáng tạo.” Khả năng vận dụng trí tưởng tượng vào khoa học là đặc thù của cuộc Cách mạng Công nghiệp cũng như cuộc cách mạng máy vi tính, và Ada sẽ trở thành vị thần bảo trợ cho khả năng này. Như cô từng nói với Babbage, cô có thể hiểu được mối liên hệ giữa thơ ca và phân tích theo những cách còn vượt xa hơn cả tài năng của người cha. Cô viết: “Tôi không tin rằng cha tôi từng là (hoặc lẽ ra đã có thể là) một Nhà Thơ, hay tôi sẽ là một Nhà Phân Tích; bởi đối với tôi, hai điều này luôn đi cùng với nhau, không thể tách rời.” Ada nói với mẹ rằng việc cô quay lại với toán học đã kích thích khả năng sáng tạo ở cô và dẫn đến một “sự mở rộng mênh mang của trí tưởng tượng, đến mức con đoán chắc rằng nếu như tiếp tục việc học thì sẽ đến lúc con trở thành một Nhà Thơ.” Toàn bộ khái niệm về trí tưởng tượng, đặc biệt là khi nó được vận dụng vào công nghệ, đã kích thích sự hiếu kỳ của cô. Trong một bài viết năm 1841, cô đặt câu hỏi: “Trí tưởng tượng là gì? Nó là khả năng kết hợp. Nó đưa các sự việc, dữ kiện, ý tưởng, khái niệm lại gần với nhau trong những hợp thể mới, độc đáo, vô tận và luôn thay đổi… Đó là thứ đã xâm nhập vào các thế giới vô hình xung quanh chúng ta, các thế giới của khoa học.” Khi đó, Ada tin rằng cô sở hữu những khả năng đặc biệt, thậm chí là siêu nhiên, thứ mà cô gọi là “cảm nhận bằng trực giác về những điều bị che giấu”. Quan điểm phóng đại về tài năng của bản thân khiến Ada theo đuổi những khát vọng vốn xa lạ đối với một phụ nữ quý tộc và một người mẹ trong những năm đầu của thời đại Victoria. Trong một bức thư gửi mẹ vào năm 1841, cô viết: “Con tin mình sở hữu các phẩm chất phù hợp để trở thành nhà phát minh nổi bật về những thực tại bị ẩn giấu trong tự nhiên. Con có thể liên kết các tia sáng từ khắp nơi trong vũ trụ thành một tiêu điểm lớn.” Với tâm thế như vậy, cô đã quyết định liên lạc lại với Charles Babbage, người tổ chức các bữa tiệc của giới văn nghệ sĩ mà cô đã tham gia lần đầu tiên từ tám năm về trước. Charles Babbage và những cỗ máy Ngay từ thuở nhỏ, Charles Babbage đã quan tâm đến những cỗ máy có thể thực hiện các công việc của con người. Khi còn là một cậu bé, ông thường được mẹ đưa đi thăm nhiều phòng trưng bày và các bảo tàng kỳ diệu mọc lên ở khắp London vào đầu những năm 1800. Ở một phòng trưng bày như vậy tại quảng trường Hanover, người chủ, khéo thay lại có tên là Merlin [6], mời cậu bé Babbage lên thăm xưởng làm việc của mình ở tầng gác mái, nơi có rất nhiều con búp bê máy được gọi là “automata”. Trong đó có một con búp bê vũ công cao khoảng 30cm, có thể cử động cánh tay duyên dáng và một tay giữ một con chim biết vẫy đuôi, vỗ cánh và há mỏ. Khả năng diễn tả cảm xúc và tính cách của búp bê Tiểu thư Bạc khiến Babbage rất thích thú. Ông nhớ rằng “đôi mắt của nó đầy ắp trí tưởng tượng”. Nhiều năm sau, ông nhìn thấy Tiểu thư Bạc ở một cuộc bán đấu giá phá sản và mua lại nó. Nó trở thành một trò mua vui trong các bữa tiệc tối của Babbage, nơi ông tôn vinh những điều kỳ diệu của công nghệ. Ở Đại học Cambridge, Babbage kết bạn với một nhóm, trong đó có John Herschel và George Peacock, những người bất mãn với phương pháp giảng dạy môn toán ở đó. Họ thành lập một câu lạc bộ lấy tên là Hội Giải tích và hội này tổ chức một chiến dịch vận động nhà trường loại bỏ các ký hiệu toán học sử dụng dấu chấm do Newton, cựu sinh viên của trường tạo ra, và thay vào đó, sử dụng các ký hiệu của Leibniz trong đó dx và dy được dùng làm đại diện cho các gia số vi phân, và do đó được gọi là ký hiệu “d”. Babbage đặt tiêu đề cho bản tuyên ngôn của họ là The Principles of pure D ism in opposition to the Dot-age of the University (Những nguyên tắc của chủ nghĩa D thuần túy đối lập với thời đại Dấu chấm của trường Đại học). Ông là một người dễ cáu giận nhưng lại có khiếu hài hước. Một hôm, Babbage ngồi trong phòng của Hội Giải tích làm việc với một bảng các hàm logarit có nhiều sai sót. Herschel hỏi ông đang nghĩ gì. Babbage trả lời: “Ước gì những phép toán này được máy hơi nước thực hiện.” Trước ý tưởng về việc dùng máy móc để lập bảng các hàm logarit, Herschel đáp: “Cũng khả thi đấy chứ.” Năm 1821, Babbage bắt đầu chú tâm vào việc chế tạo ra một chiếc máy như thế. Trong nhiều năm, nhiều người đã nghĩ đến ý tưởng chế tạo ra những cỗ máy dùng để tính toán. Vào những năm 1640, Blaise Pascal, nhà toán học và triết gia người Pháp, đã chế tạo ra một cỗ máy tính cơ giúp cho công việc giám sát thuế của cha mình bớt cực khổ và nhàm chán. Cỗ máy có những bánh xe kim loại gắn nan hoa với các số từ 0 đến 9 trên vành của chúng. Để cộng hay trừ các con số, người sử dụng sẽ dùng một chiếc bút để quay một số, giống như cách dùng điện thoại quay số, sau đó lại quay chữ số tiếp theo; có một phần lõi để nhớ hoặc mượn một đơn vị khi cần thiết. Đây là cỗ máy tính đầu tiên được cấp bằng sáng chế và trở thành sản phẩm thương mại. Ba mươi năm sau, Gottfried Leibniz, nhà toán học và triết gia người Đức, đã cố gắng cải tiến cỗ máy của Pascal với một chiếc “bàn tính từng bước” có khả năng thực hiện được cả phép nhân và phép chia. Cỗ máy này có một trục quay tay gắn một bộ răng khớp với các bánh xe tính toán. Tuy nhiên, Leibniz lại gặp phải một vấn đề mà sau này sẽ trở thành một chủ đề lặp đi lặp lại trong thời đại kỹ thuật số. Khác với Pascal, một kỹ sư khéo tay có thể kết hợp các lý thuyết khoa học với tài năng cơ khí, Leibniz hầu như không có năng khiếu kỹ thuật và ông cũng không tập hợp xung quanh mình những người giỏi về lĩnh vực này. Bởi thế, giống như nhiều nhà lý thuyết lớn thiếu những người cộng tác về thực tiễn, ông không thể tạo ra các phiên bản tin cậy cho cỗ máy của mình. Dẫu vậy, ý tưởng cốt lõi của ông, được gọi là bánh xe Leibniz, vẫn có sức ảnh hưởng đến các thiết kế máy tính trong suốt thời của Babbage. Babbage có biết đến các cỗ máy của Pascal và Leibniz, nhưng ông muốn tạo ra một thứ gì đó phức tạp hơn thế. Babbage muốn xây dựng một phương pháp dùng máy cơ để tính toán các hàm logarit, sin, cosin và tang [7]. Để làm được điều này, ông dựa theo một ý tưởng của nhà toán học người Pháp Gaspard de Prony trong những năm 1790. Để lập các bảng hàm logarit và lượng giác, de Prony đã chia các phép toán thành những bước đơn giản chỉ bao gồm phép cộng và phép trừ. Sau đó, ông lại đưa ra các chỉ dẫn dễ hiểu để các nhóm công nhân, những người hầu như không biết về toán học có thể thực hiện được những nhiệm vụ đơn giản này và chuyển tiếp câu trả lời của họ cho nhóm công nhân tiếp theo. Nói cách khác, ông đã tạo ra một dây chuyền lắp ráp, một sáng tạo tuyệt vời của thời đại công nghiệp đã được phân tích một cách ấn tượng trong phần mô tả của Adam Smith về việc phân công lao động ở một nhà máy chế tạo đinh ghim. Babbage biết đến phương pháp này của de Prony trong một chuyến đi đến Paris, khi trở về, ông viết: “Đột nhiên tôi nghĩ đến ý tưởng áp dụng phương pháp tương tự vào công trình lớn lao mà tôi đang trăn trở để chế tạo các hàm logarit như nhà máy chế tạo những chiếc đinh ghim vậy.” Babbage nhận ra rằng ngay cả các bài toán phức tạp cũng có thể được chia thành các bước để tính “sai phân hữu hạn” thông qua các phép cộng trừ đơn giản. Ví dụ, để lập bảng các giá trị bình phương 12, 22, 32, 42, … ta có thể liệt kê những số đầu tiên theo thứ tự: 1, 4, 9, 16,… Những số này được xếp vào cột A. Bên cạnh đó, ở cột B, ta có thể tính được sai phân giữa các số đó, trong trường hợp này là 3, 5, 7, 9, … Cột C sẽ liệt kê sai phân giữa từng số trong cột B, tức là 2, 2, 2, 2, … Sau khi được đơn giản hóa như vậy, có thể đảo ngược quá trình này và giao việc cho những người lao động chưa qua đào tạo. Một người sẽ phụ trách nhiệm vụ thêm 2 vào số cuối cùng ở cột B rồi chuyển kết quả sang cho người khác, và người này sẽ cộng kết quả đó vào số cuối cùng ở cột A, như vậy sẽ tạo ra số tiếp theo trong dãy các số chính phương. Babbage đã nghĩ ra một cách để cơ khí hóa quá trình này, và ông đặt tên cho nó là Máy Sai phân. Cỗ máy này có thể lập bảng bất kỳ hàm đa thức nào và là một phương pháp kỹ thuật số để giải gần đúng các phương trình vi phân. Mô hình Máy Sai phân Mô hình Máy Giải tích Chiếc máy dệt Jacquard Bức chân dung Joseph-Marie Jacquard (1752-1834) bằng lụa được dệt từ máy Jacquard. Cỗ máy đó hoạt động như thế nào? Máy Sai phân sử dụng các trục dọc gắn các ổ đĩa có thể quay đến bất kỳ số nào. Chúng được gắn vào các bánh răng có thể quay được để cộng hoặc trừ số đó vào một ổ đĩa trên trục liền kề. Cỗ máy này còn có thể “lưu trữ” kết quả tạm thời trên một trục khác. Điều phức tạp nhất ở đây là làm thế nào để “nhớ” và “mượn” khi cần, như khi chúng ta dùng bút để tính các phép tính như 36 + 19 và 42 - 17. Dựa trên các cỗ máy của Pascal, Babbage đã nghĩ ra một vài thiết bị thông minh, cho phép các bánh răng và trục có thể xử lý các phép tính. Về mặt ý tưởng, cỗ máy này là một kiệt tác đích thực. Babbage thậm chí còn nghĩ ra cách để máy có thể lập một bảng các số nguyên tố lên đến 10 triệu. Chính phủ Anh rất ấn tượng với cỗ máy này, chí ít là lúc đầu. Năm 1823, họ cấp cho ông 1.700 bảng Anh để khởi động dự án, về sau, họ còn rót thêm hơn 17.000 bảng (gấp đôi chi phí chế tạo một chiếc tàu chiến) vào cỗ máy trong suốt thập kỷ mà Babbage đã dành để chế tạo nó. Nhưng dự án gặp phải hai vấn đề: Thứ nhất, Babbage và kỹ sư mà ông tuyển dụng không đủ kỹ năng để vận hành cỗ máy; thứ hai, ông bắt đầu mơ tưởng đến một thứ khác tốt hơn. Ý tưởng mới của Babbage được hình thành vào năm 1834. Đó sẽ là một chiếc máy tính đa năng có thể thực hiện nhiều chức năng khác nhau dựa trên các câu lệnh đã được lập trình sẵn. Nó có thể thực hiện một tác vụ, sau đó được chuyển sang thực hiện một tác vụ khác. Nó thậm chí có thể tự ra lệnh cho mình chuyển đổi giữa các tác vụ – tức là thay đổi “cách thức hoạt động” theo giải thích của Babbage – dựa trên những tính toán bên trong của mình. Babbage gọi tên chiếc máy dự kiến này là Máy Giải tích. Ông đã đi trước thời đại mình cả trăm năm. Máy Giải tích là sản phẩm từng được Ada Lovelace gọi là “Khả năng Kết hợp” trong bài viết về trí tưởng tượng. Babbage đã kết hợp các phát minh xuất hiện trong nhiều lĩnh vực khác, một mẹo thường thấy ở nhiều nhà phát minh lớn. Ban đầu, ông dùng một chiếc trống kim loại gắn những chiếc que nhọn để kiểm soát việc xoay của các trục. Thế nhưng sau đó, giống như Ada, ông nghiên cứu kỹ lưỡng chiếc máy dệt tự động do một người Pháp có tên Joseph-Marie Jacquard phát minh vào năm 1801 – chiếc máy đã làm thay đổi cả ngành dệt. Những chiếc máy dệt tạo nên hoa văn cho vải bằng cách sử dụng những chiếc móc để nhấc một số sợi dọc lên, sau đó một chiếc que sẽ luồn sợi ngang xuống phía dưới. Jacquard đã nghĩ ra phương pháp dùng các tấm thẻ đục lỗ để điều khiển quá trình này. Các lỗ sẽ quyết định ở mỗi lần dập máy, móc và que nào sẽ được kích hoạt, từ đó tự động tạo ra các họa tiết phức tạp. Mỗi lần con thoi được thả ra để tạo một đường sợi mới, một chiếc thẻ đục lỗ sẽ được kích hoạt. Ngày 30 tháng 6 năm 1836, Babbage đã viết vào cuốn sổ mà ông gọi là “Sổ ghi chép” một ý tưởng mà sau này sẽ trở thành một mốc quan trọng trong thời kỳ tiền sử của máy vi tính: “Giả sử chiếc máy dệt của Jacquard thay thế cho những chiếc trống.” Sử dụng những chiếc thẻ đục lỗ thay cho những chiếc trống thép có nghĩa là có thể đưa vào một số lượng không giới hạn các câu lệnh. Ngoài ra, có thể điều chỉnh chuỗi các tác vụ, khiến cho việc thiết kế một chiếc máy đa năng linh hoạt và có thể lập trình được trở nên dễ dàng hơn. Babbage mua một bức chân dung của Jacquard để treo ở phòng khách nhà mình. Bức tranh phác họa chân dung nhà sáng chế ngồi trên một chiếc ghế bành, tay cầm một đôi thước cặp đặt trên các thẻ đục lỗ hình chữ nhật, đằng sau là chiếc máy dệt. Babbage mua vui cho các vị khách của mình bằng cách hỏi họ đoán xem bức tranh làm bằng chất liệu gì, và hầu hết mọi người đều nghĩ đây là một tuyệt phẩm chạm khắc. Sau đó, ông mới tiết lộ rằng nó thật ra là một tấm thảm lụa mịn dệt từ 24.000 hàng chỉ, mỗi hàng do một thẻ đục lỗ điều khiển. Khi Hoàng thân Albert, phu quân của Nữ hoàng Victoria đến dự một trong những bữa tiệc của Babbage, ông hỏi tại sao Babbage lại có hứng thú với tấm thảm này, Babbage trả lời: “Nó sẽ hỗ trợ rất nhiều cho việc giải thích bản chất cỗ máy tính của tôi – chiếc Máy Giải tích.” Tuy nhiên, rất ít người nhận ra vẻ đẹp của cỗ máy mới mà Babbage đề xuất. Chính phủ Anh cũng không có ý định tài trợ cho nó. Tuy đã rất cố gắng, song Babbage hầu như cũng không gây được sự chú ý gì nhiều trong cả giới báo chí bình dân lẫn các tạp chí khoa học. Nhưng ông vẫn tìm được một người tin mình. Ada Lovelace đánh giá cao ý tưởng về một chiếc máy đa năng. Quan trọng hơn, cô còn hình dung ra một thuộc tính có thể khiến nó trở thành một điều tuyệt diệu: Nó không những có thể xử lý các con số mà còn có thể xử lý bất kỳ ký hiệu nào, bao gồm cả ký hiệu trong âm nhạc và nghệ thuật. Cô nhận ra sự thi vị trong một ý tưởng như vậy, và quyết tâm khích lệ người khác cùng nhận thấy điều đó. Cô đã gửi hàng loạt bức thư cho Babbage, trong đó có những bức có giọng điệu khá xấc xược, dù Babbage lớn hơn cô đến 24 tuổi. Trong một bức thư, cô miêu tả một trò chơi với 26 viên bi. Mục tiêu của trò chơi này là thực hiện các bước nhảy để cuối cùng chỉ còn lại một viên bi duy nhất. Cô đã chơi thành thục trò này nhưng muốn rút ra một “công thức toán học… để từ đó xây dựng nên cách giải, đồng thời có thể đưa công thức này vào một thứ ngôn ngữ ký hiệu”. Sau đó, cô đặt câu hỏi: “Tôi có giàu trí tưởng tượng quá so với ông không? Tôi nghĩ là không.” Mục đích của cô là được làm việc cùng với Babbage trên cương vị đối tác truyền thông và cộng sự của ông để tranh thủ sự ủng hộ xây dựng cỗ Máy Giải tích. Đầu năm 1841, trong một bức thư gửi ông, cô viết: “Tôi nóng lòng muốn được nói chuyện với ông. Tôi sẽ cho ông gợi ý về điều mà tôi muốn nói. Tôi nghĩ rằng vào thời điểm nào đó trong tương lai… trí não của tôi có thể sẽ do ông tạo ra, và tuân theo một vài mục đích cũng như kế hoạch của ông. Nếu tôi có thể hữu ích hay có thể để ông sử dụng, thì đấy, trí não của tôi sẽ thuộc về ông.” Một năm sau, một cơ hội trời cho xuất hiện. Những phụ chú của nữ Bá tước Lovelace Trong quá trình tìm kiếm người ủng hộ Máy Giải tích, Babbage đã nhận lời đến trình bày trước Hội nghị các Nhà Khoa học Ý ở Turin. Ông đã thu hút sự quan tâm của một kỹ sư quân đội trẻ tuổi, đại úy Luigi Menabrea, người sau này sẽ trở thành Thủ tướng Ý. Tháng 10 năm 1842, với sự giúp đỡ của Babbage, Menabrea xuất bản một bài báo bằng tiếng Pháp mô tả chi tiết về cỗ máy. Một người bạn gợi ý Ada dịch lại bài báo của Menabrea cho tờ Scientific Memoirs, một tạp chí xuất bản định kỳ chuyên đăng tải các bài viết khoa học. Đây là cơ hội để cô hỗ trợ Babbage và thể hiện tài năng của mình. Sau khi hoàn thành, cô báo tin cho Babbage biết. Ông hết sức vui mừng song cũng có phần ngạc nhiên. Ông kể lại: “Tôi hỏi tại sao cô ấy không tự viết một bài về chủ đề mà mình đã hết sức quen thuộc.” Đáp lại, cô nói mình chưa từng nghĩ đến việc đó. Thời ấy, phụ nữ thường không xuất bản các bài viết khoa học. Babbage đã gợi ý cô nên bổ sung một số ghi chú vào bài viết của Menabrea và ý kiến này đã được cô hưởng ứng nhiệt tình. Cô bắt tay vào viết một phần có tên Notes by the Translator (Những phụ chú của người phiên dịch) và nó được hoàn thành với 19.136 từ, dài gấp đôi bài viết gốc của Menabrea. Phụ chú được đứng tên “A.A.L” – viết tắt của Augusta Ada Lovelace – không lâu sau nó trở nên nổi tiếng hơn cả bài báo gốc, và nó giúp cô trở thành một nhân vật biểu tượng trong lịch sử tin học. Khi Ada viết những phụ chú tại điền trang của mình ở Surrey vào mùa hè năm 1843, cô và Babbage đã trao đổi rất nhiều thư từ qua lại, và đến mùa thu năm đó, hai người lại có vô số cuộc gặp gỡ sau khi cô trở về nhà ở London. Một cuộc tranh cãi nhỏ liên quan đến chuyên môn và giới tính đã diễn ra xoay quanh chủ đề về mức độ đóng góp của mỗi người. Trong hồi ký của mình, Babbage đã ghi nhận phần lớn công lao cho cô: “Chúng tôi đã bàn luận về phần minh họa để đưa vào giới thiệu, trong đó tôi có đề xuất một số, nhưng sự lựa chọn hoàn toàn do cô ấy quyết định. Đối với việc dùng đại số để giải các bài toán cũng vậy, ngoại trừ những phần liên quan đến số Bernoulli mà tôi đã đề nghị được đỡ phần việc rắc rối đó cho phu nhân Lovelace. Cô ấy đã gửi lại phần đó để tôi sửa vì phát hiện ra một sai lầm nghiêm trọng mà tôi mắc phải trong quá trình thực hiện.” Trong Phụ chú, Ada phân tích về bốn khái niệm mà âm hưởng của chúng còn vang đến một thế kỷ sau, khi máy vi tính cuối cùng cũng được ra đời. Khái niệm đầu tiên là về một chiếc máy đa năng không những có thể thực hiện một tác vụ đã cài đặt sẵn, mà còn có thể lập trình và tái lập trình để thực hiện một số lượng không giới hạn các tác vụ khả biến khác. Nói cách khác, cô đã hình dung về chiếc máy vi tính hiện đại. Khái niệm này là trọng tâm của Phụ chú A, phần chỉ ra sự khác biệt giữa Máy Sai phân đầu tiên của Babbage và Máy Giải tích mới mà ông đề xuất. Trước tiên, cô giải thích rằng mục đích của cỗ máy là tính toán các bảng hàng hải: “Hàm số có phần tích phân mà Máy Sai phân được xây dựng để lập bảng là ∆7ux = 0. Ngược lại, Máy Giải tích không chỉ đơn thuần được dùng để lập bảng các kết quả cho một hàm cụ thể nào, mà là để phát triển và lập bảng cho bất kỳ hàm nào.” Cô viết rằng điều này được thực hiện nhờ “việc vận dụng nguyên lý mà Jacquard đã lập ra để xếp đặt, thông qua phương tiện là các thẻ đục lỗ, các họa tiết phức tạp nhất trong việc sản xuất ra những loại vải dệt.” Ada còn nhận ra tầm quan trọng của việc này hơn cả Babbage. Nó đồng nghĩa với chiếc máy có thể giống với loại máy vi tính mà chúng ta quen thuộc ngày nay: một chiếc máy không chỉ đơn thuần thực hiện một nhiệm vụ số học cụ thể mà còn có thể là một chiếc máy đa năng. Cô giải thích: Các giới hạn về số học đã bị phá vỡ ngay khi ý tưởng sử dụng những tấm thẻ xuất hiện. Máy Giải tích không đứng chung hàng với những “cỗ máy tính toán” đơn thuần. Nó có một vị trí riêng của mình. Khi tạo ra một cơ chế có thể kết hợp những ký hiệu tổng quát trong những chuỗi đa dạng với quy mô không giới hạn, tức là ta đã thiết lập được một liên kết hợp nhất giữa những hoạt động vật chất với các quá trình trí tuệ trừu tượng. Tuy những câu chữ trên có phần vụn vặt, nhưng chúng xứng đáng được đọc một cách cẩn thận. Chúng miêu tả đặc tính cơ bản của những chiếc máy vi tính hiện đại. Và Ada đã làm sinh động khái niệm đó bằng những diễn đạt hoa mỹ nên thơ. Cô viết: “Máy Giải tích dệt nên các họa tiết đại số, giống như chiếc máy Jacquard dệt nên các họa tiết hoa lá.” Khi đọc Phụ chú A, Babbage rất thích thú và không hề sửa chữa gì. Ông yêu cầu: “Xin đừng thay đổi nó.” Khái niệm đáng chú ý thứ hai của Ada xuất phát từ những mô tả này về chiếc máy đa năng. Cô nhận ra rằng các hoạt động của nó không nhất thiết chỉ giới hạn trong toán học và các con số. Dựa trên phần mở rộng của de Morgan về đại số sang logic hình thức, cô chỉ ra rằng một chiếc máy giống như Máy Giải tích có thể lưu trữ, thao tác, xử lý và thực hiện bất cứ điều gì có thể được truyền đạt bằng các ký hiệu như: các từ, logic và âm nhạc. Để giải thích khái niệm này, cô đã cẩn thận định nghĩa một thao tác máy vi tính là gì: “Có thể lý giải một cách thỏa đáng rằng với từ ‘thao tác’, chúng tôi muốn chỉ đến bất kỳ quá trình nào làm thay đổi mối tương quan của hai hay nhiều thứ, bất kể đó là loại quan hệ gì.” Cô cho biết, một thao tác máy vi tính có thể thay đổi mối quan hệ không chỉ giữa các con số mà còn giữa bất kỳ những ký hiệu nào có quan hệ logic với nhau. “Ngoài các con số, nó còn có thể tác động đến những thứ khác, nếu các đối tượng có mối tương quan cơ bản có thể được biểu diễn bằng các đối tượng khoa học trừu tượng của các thao tác.” Về lý thuyết, Máy Giải tích thậm chí còn có thể thực hiện các thao tác trên các ký hiệu âm nhạc: “Giả sử những mối quan hệ cơ bản của các âm thanh trầm bổng trong khoa học hòa âm và sáng tác âm nhạc có thể tuân theo những cách thể hiện và phối hợp như vậy, thì khi đó cỗ máy có thể soạn được những đoạn nhạc đầy công phu và mang tính khoa học ở bất kỳ độ phức tạp nào.” Nó chính là khái niệm “nền khoa học nên thơ” đậm chất Ada: một bản nhạc công phu và khoa học được sáng tác bởi một chiếc máy! Cha cô hẳn cũng phải rùng mình. Nhận thức này sẽ trở thành tư tưởng cốt lõi của thời đại kỹ thuật số: bất kỳ nội dung, dữ liệu hoặc thông tin dạng nào – âm nhạc, văn bản, hình ảnh, số, ký hiệu, âm thanh, video – đều có thể được biểu diễn dưới dạng kỹ thuật số và được thao tác bởi máy móc. Ngay cả Babbage cũng không thể bao quát điều này một cách đầy đủ, bởi ông chỉ tập trung vào các con số. Nhưng Ada nhận thấy rằng các chữ số trên các bánh răng có thể đại diện cho những thứ khác ngoài các định lượng toán học. Như vậy, cô đã thực hiện một bước nhảy vọt về mặt nhận thức từ những chiếc máy tính toán đơn thuần sang những chiếc máy mà ngày nay chúng ta gọi là máy vi tính. Doron Swade, một sử gia máy vi tính chuyên nghiên cứu những cỗ máy của Babbage, đã tuyên bố đây là một trong những di sản mang tính lịch sử của Ada. Ông cho biết: “Nếu chúng ta tìm kiếm và sàng lọc lịch sử cho bước ngoặt đó thì bước ngoặt này rõ ràng đã được Ada thực hiện trong bài viết năm 1843 của mình.” Đóng góp thứ ba của Ada, trong bản phụ chú cuối cùng mang tên Phụ chú G, là chỉ ra chi tiết từng bước một về hoạt động của cái mà ngày nay chúng ta gọi là một chương trình máy vi tính (hay một thuật toán). Ví dụ được cô sử dụng là một chương trình để tính các số Bernoulli [8], một dãy số vô hạn cực kỳ phức tạp, dưới nhiều dạng khác nhau, các số này giữ một vai trò quan trọng trong lý thuyết về số. Để chỉ ra cách tạo số Bernoulli của Máy Giải tích, Ada đã mô tả một chuỗi các phép tính, sau đó vẽ biểu đồ trình bày cách mã hóa từng phép tính vào máy. Trong quá trình thực hiện việc này, cô đồng thời đã góp phần đưa ra các khái niệm về những chương trình con (một chuỗi các câu lệnh thực hiện một tác vụ cụ thể, chẳng hạn như tính cosin hay tính lãi kép, và chúng có thể được nhúng vào một chương trình lớn hơn khi cần thiết) và một vòng lặp đệ quy (một chuỗi các câu lệnh có thể tự lặp lại chính nó) [9]. Có thể thực hiện các việc trên bằng cơ cấu dùng thẻ đục lỗ. Cô lý giải rằng cần có 75 thẻ đục lỗ để tạo ra một con số, và sau đó quá trình này được lặp đi lặp lại để con số đó được đưa trở lại vào quá trình trên nhằm tạo ra số tiếp theo. Ada viết: “Rõ ràng chính 75 thẻ biến số đó có thể sẽ được lặp lại để tính toán mọi số tiếp theo.” Cô đã hình dung ra một thư viện các chương trình con được sử dụng thường xuyên, thứ mà những người thừa kế trí tuệ của cô, bao gồm những phụ nữ như Grace Hopper tại Harvard và Kay McNulty, Jean Jennings tại Đại học Pennsylvania, sẽ tạo ra vào một thế kỷ sau đó. Ngoài ra, vì cỗ máy của Babbage còn có thể thực hiện việc nhảy tới và lui trong một chuỗi các thẻ chứa câu lệnh dựa trên các kết quả trung gian mà nó tính được, do đó nó đã đặt nền móng cho cái mà ngày nay chúng ta gọi là rẽ nhánh có điều kiện, tức là tự chuyển sang một nhánh câu lệnh khác nếu thỏa mãn các điều kiện cụ thể nào đó. Babbage đã giúp Ada tính toán các số Bernoulli, song các bức thư cho thấy cô cũng tham gia sâu vào việc thực hiện chi tiết. Vào tháng 7, chỉ vài tuần trước khi bản dịch và các phụ chú đến hạn gửi in, cô viết thư cho Babbage: “Tôi đã kiên trì lao vào và sàng lọc cho đến cùng mọi phương pháp để suy ra các số Bernoulli. Tôi rất buồn khi bị mắc kẹt vào bãi lầy và sự phiền toái với những con số này, đến nỗi tôi không thể hoàn thành công việc trong ngày hôm nay… Tôi đang rơi vào một trạng thái rối trí khó cưỡng lại được.” Khi những rắc rối đó được giải quyết, cô bổ sung thêm một đóng góp nữa, và đóng góp này phần lớn là công lao của cô: một bảng và một biểu đồ thể hiện chính xác từng bước cách đưa thuật toán vào máy vi tính, bao gồm hai vòng lặp đệ quy. Đó là một danh sách được đánh số thứ tự các câu lệnh, bao gồm các thanh ghi đích, các phép toán, và các chú thích – thứ có lẽ là quen thuộc với những nhà lập trình C++ ngày nay. Cô viết cho Babbage: “Tôi đã làm việc liên tục cả ngày và rất thành công. Ông sẽ vô cùng thích thú Bảng và Biểu đồ này, vì chúng đã được thực hiện hết sức cẩn thận.” Khi nghiên cứu tất cả các bức thư trao đổi, có thể thấy rõ rằng cô đã tự mình lập nên bảng đó; sự hỗ trợ duy nhất là từ chồng cô, một người không am hiểu về toán học nhưng vẫn sẵn lòng chép lại cẩn thận bằng bút mực những gì cô đã hoàn thành bằng bút chì. Cô viết cho Babbage: ”Hiện giờ, Bá tước Lovelace đang có lòng tốt viết lại tất cả bằng bút mực giúp tôi. Tôi đã phải làm bằng bút chì.” Chủ yếu dựa trên cơ sở biểu đồ này, cùng với quá trình phức tạp để suy ra các số Bernoulli, Ada đã được những người hâm mộ vinh danh là “nhà lập trình máy vi tính đầu tiên trên thế giới”. Hơi khó để biện hộ, vì ít nhất về mặt lý thuyết, Babbage đã nghĩ ra hơn 20 cách giải thích về các quá trình cỗ máy trên có thể thực hiện. Nhưng không một giải thích nào trong số đó được công bố và cũng không có mô tả rõ ràng về phương thức trình tự hoạt động. Vì vậy, có thể công bằng mà nói rằng thuật toán và những mô tả lập trình chi tiết để tạo ra các số Bernoulli là chương trình máy vi tính đầu tiên được công bố. Và tên họ viết tắt ở cuối ấn phẩm này là của Ada Lovelace. Trong Phụ chú, Ada còn đưa ra một khái niệm quan trọng khác, gợi cho câu chuyện về Frankenstein mà Mary Shelley viết khi bà cùng chồng trải qua kỳ nghỉ cuối tuần cùng Huân tước Byron. Khái niệm này đặt ra điều mà tới tận ngày nay vẫn còn là một chủ đề siêu hình hấp dẫn nhất liên quan đến máy vi tính, đến trí tuệ nhân tạo: Liệu máy móc có thể tư duy? Ada tin là không thể. Cô khẳng định rằng một cỗ máy giống như cỗ máy của Babbage có thể thực hiện các hoạt động khi được ra lệnh, tuy nhiên nó không thể tự nghĩ ra các ý tưởng hay có các ý định riêng của mình. Cô viết trong Phụ chú: “Máy Giải tích không có ý định khởi tạo ra bất kỳ thứ gì. Nó có thể làm bất cứ điều gì nếu chúng ta biết cách ra lệnh cho nó thực hiện. Nó có thể thực hiện các phân tích, nhưng nó không hề có năng lực dự đoán bất kỳ mối liên hệ mang tính phân tích hay chân lý nào cả.” Một thế kỷ sau, lời khẳng định này sẽ được nhà tiên phong về máy vi tính Alan Turing đặt tên là “Sự phản bác của Phu nhân Lovelace” (Chương 3). Ada muốn công trình của mình được nhìn nhận là một công trình khoa học nghiêm túc chứ không đơn thuần chỉ là một bài viết vận động công chúng, vì vậy ngay ở phần mở đầu của Phụ chú, cô đã khẳng định rằng cô sẽ “không nêu quan điểm” về thái độ do dự của chính phủ trong việc tiếp tục tài trợ cho các nỗ lực của Babbage. Điều này khiến Babbage không hài lòng. Ông đã viết một bài dài để công kích chính phủ. Ông muốn Ada bổ sung bài viết này vào Phụ chú, nhưng không đề tên ông, coi như đây là quan điểm của cô. Tuy nhiên, Ada đã từ chối. Cô không muốn công trình của mình bị dung hòa. Babbage đã trực tiếp gửi phần bổ sung của mình tới tạp chí Scientific Memoirs mà không hề thông báo cho Ada. Các biên tập viên của tờ tạp chí này quyết định đăng riêng nó và đề nghị ông nên “can đảm” ký tên thật. Babbage có thể là người dễ mến khi ông muốn thế, nhưng giống như hầu hết các nhà phát minh, đôi khi ông cũng có thể trở nên cáu bẳn, ngang bướng và cố chấp. Kiến nghị của các biên tập viên khiến ông tức giận. Ông viết thư cho Ada yêu cầu cô rút lại bài viết của mình. Lúc này, lại đến lượt Ada nổi giận. Cô viết thư cho ông với cách xưng hô thường thấy giữa các quý ông: “Thưa ngài Babbage đáng kính của tôi, việc rút lại bản dịch và Phụ chú là một việc làm đáng hổ thẹn và vô lý.” Cô kết thúc bức thư bằng câu: “Hãy yên tâm rằng tôi là người bạn tốt nhất của ngài, nhưng tôi không bao giờ có thể hay sẵn lòng ủng hộ ngài hành động theo những nguyên tắc mà tôi cho rằng không chỉ sai lầm mà còn là tự sát.” Babbage nhượng bộ và đồng ý đăng riêng bài viết của mình trong một số khác. Hôm đó, Ada đã phàn nàn với mẹ: Con đã bị làm phiền và bị ép buộc theo một cách rất khó hiểu bởi cách hành xử của ngài Babbage… Con rất lấy làm tiếc khi phải đưa ra kết luận rằng ông ấy là một trong những người khó giao du, ích kỷ và quá đáng nhất mà con biết… Con đã tuyên bố thẳng với Babbage rằng không có một sức mạnh nào có thể buộc con phải dính dáng vào các cuộc cãi cọ của ông ấy hay trở thành công cụ phát ngôn của ông ấy… Ông ấy đã rất giận dữ. Con thì không hề khoan nhượng và bình tĩnh. Phản ứng của Ada đối với cuộc tranh cãi này là một bức thư kỳ quặc dài 16 trang, tràn đầy sự giận dữ gửi tới Babbage, qua đó thể hiện một cách sống động tính khí thất thường, sự hân hoan, những ảo tưởng và cả niềm đam mê của cô. Cô tán dương và mắng mỏ ông, ca ngợi và phỉ báng ông. Có chỗ cô so sánh các động cơ của họ: “Nguyên tắc không thỏa hiệp của tôi là phải đặt tình yêu sự thật và Chúa lên trước danh vọng và vinh quang. Nguyên tắc của ông là yêu sự thật và Chúa; nhưng ông còn yêu danh vọng, vinh quang và thanh danh hơn thế.” Cô khẳng định rằng cô coi sự nổi tiếng chắc chắn sẽ đến của mình mang bản chất cao quý: “Tôi muốn góp sức mình để diễn giải Đấng Toàn năng và các luật lệ của Người… Nếu có thể trở thành một trong những nhà tiên tri xuất sắc nhất của Người, tôi sẽ xem đó là một vinh quang không nhỏ.” Sau khi đưa ra mọi lý lẽ, Ada đề xuất với ông một thỏa thuận: hai người nên phát triển mối quan hệ cộng tác cả về công việc kinh doanh lẫn chính trị. Cô sẽ vận dụng các mối quan hệ và ngòi bút đầy sức thuyết phục của mình để hỗ trợ nỗ lực xây dựng Máy Giải tích của ông nếu – và chỉ nếu – ông để cô kiểm soát mọi quyết định kinh doanh của ông. Ada viết: “Ông là lựa chọn đầu tiên mà tôi ngỏ ý muốn được cống hiến cả công sức và trí tuệ của mình. Đừng khinh suất mà từ chối chúng.” Bức thư có những đoạn nghe giống một bản ghi các điều khoản đầu tư mạo hiểm hay một thỏa thuận tiền hôn nhân, được hoàn thiện bằng khả năng của những quan tòa. Cô viết: “Ông sẽ có nghĩa vụ phải tuân theo toàn bộ những phán đoán của tôi (hay của bất kỳ ai mà lúc này ông muốn chỉ định làm trọng tài, bất kỳ khi nào chúng ta xảy ra mâu thuẫn) trong mọi vấn đề thực tiễn.” Đổi lại, cô hứa sẽ “trao cho ông những đề nghị rõ ràng và giá trị trong khoảng vài năm để thực hiện cỗ máy của ông”. Bức thư này có lẽ sẽ khiến người đọc phải ngạc nhiên, bởi nó không hề giống những bức thư khác được Ada viết trước đó. Nó là một minh chứng cho thấy những tham vọng lớn lao của Ada đôi khi đã lấn át cả chính cô như thế nào. Tuy nhiên, cô xứng đáng có được sự tôn trọng trên cương vị một người đã vượt lên trên những kỳ vọng đối với nền tảng xuất thân và giới tính của mình, và bất chấp những rắc rối mà các thành viên ưa dằn vặt trong gia đình mang đến, để cống hiến hết mình cho những kỳ tích toán học phức tạp mà hầu hết chúng ta không bao giờ dám hoặc có thể thử (chỉ riêng các số Bernoulli cũng có thể khiến nhiều người trong chúng ta nản lòng). Những nỗ lực toán học rất ấn tượng và kho kiến thức đầy ắp trí tưởng tượng của Ada diễn ra trong bối cảnh tấn kịch của Medora Leigh cùng hàng loạt chứng bệnh khiến cô phải phụ thuộc vào thuốc phiện, những điều càng làm trầm trọng thêm tính khí thất thường của cô. Cuối bức thư gửi Babbage, cô giải thích: “Bạn thân mến của tôi, nếu ông biết được những điều buồn bã và kinh khủng mà tôi đã và đang trải qua – theo những cách mà ông không thể tưởng tượng nổi – hẳn ông sẽ hiểu rằng phần nào những sự nặng nề trong thư là xuất phát từ tâm trạng của tôi.” Tiếp theo, sau một chút vòng vo để nêu ra một ý kiến nhỏ về việc sử dụng tính toán những sai phân hữu hạn để suy ra các số Bernoulli, cô ngỏ ý xin lỗi vì “lá thư này thật là một vết nhơ đáng buồn” và buồn rầu hỏi, “Liệu ông có muốn giữ lại cô gái bé nhỏ này để phục vụ mình hay không?” Ada tin tưởng rằng Babbage sẽ chấp nhận đề nghị trở thành đối tác kinh doanh của mình. Cô viết thư cho mẹ: “Ông ấy hiểu rõ lợi ích khi được ngòi bút của con phụng sự nên có lẽ ông ấy sẽ khuất phục, dẫu rằng con yêu cầu những sự nhượng bộ rất lớn. Nếu ông ấy bằng lòng với những đề nghị của con, con sẽ có thể đưa ông ấy ra khỏi những rắc rối và giúp hoàn thiện chiếc máy.” Thế nhưng, Babbage lại nghĩ mình nên từ chối. Ông đến gặp Ada và từ chối tất cả các điều kiện. Và dù không bao giờ hợp tác trong khoa học nữa, mối quan hệ giữa họ vẫn được duy trì. Vào tuần kế tiếp, Ada lại viết thư cho mẹ: “Con nghĩ bây giờ Babbage và con còn là bạn bè thân thiết hơn bao giờ hết.” Tháng sau đó, Babbage cũng đồng ý đến thăm điền trang của cô và trong một bức thư gửi cho cô, ông thân mật gọi cô là “Phù thủy của các con số” và “Người Thông dịch thân mến và đáng ngưỡng mộ của tôi”. Cũng trong tháng 9 năm 1843, cuối cùng bản dịch và Phụ chú của cô cũng xuất hiện trên Scientific Memoirs. Cô nhận được vô số lời khen ngợi từ bạn bè, và cô đã có thể tin rằng, giống như người hướng dẫn của mình là Mary Somerville, cô sẽ được giới khoa học và văn học nhìn nhận nghiêm túc. Bài viết này cuối cùng đã khiến cô cảm thấy mình như “một con người hoàn toàn chuyên nghiệp. Tôi thực sự đã có sự gắn bó với một nghề nghiệp hệt như ngài rồi”, cô viết thư cho một luật sư. Điều đó không thành hiện thực. Babbage không có thêm kinh phí dành cho những chiếc máy của mình, chúng không bao giờ được hoàn thành, còn ông thì chết trong nghèo khó. Về phần phu nhân Lovelace, cô không xuất bản một bài viết khoa học nào khác nữa. Thay vào đó, cuộc đời của cô cũng bắt đầu xuống dốc. Cô trở thành một kẻ nghiện cờ bạc và thuốc phiện. Sau đó, cô có quan hệ tình cảm với một người bạn cờ bạc. Gã đã tống tiền cô, buộc cô phải mang đồ trang sức của gia đình đi cầm cố. Trong năm cuối cùng của cuộc đời, cô vật vã, đau đớn chống chọi với căn bệnh ung thư tử cung và liên tục bị xuất huyết. Năm 1852, cô qua đời ở tuổi 36. Theo một nguyện vọng cuối đời của mình, cô được an táng ở miền quê, bên cạnh người cha thi sĩ mà cô chưa từng biết mặt, người cũng qua đời ở cùng độ tuổi với cô. Cuộc Cách mạng Công nghiệp được đặt cơ sở trên hai khái niệm vĩ đại mà sâu sắc bởi sự đơn giản của chúng. Các nhà sáng chế đã nghĩ ra nhiều cách thức để đơn giản hóa những nỗ lực của mình bằng việc chia chúng ra thành những nhiệm vụ nhỏ và dễ dàng hơn để có thể thực hiện trên các dây chuyền lắp ráp. Sau đó, khởi đầu từ ngành công nghiệp dệt, các nhà sáng chế đã tìm ra cách cơ giới hóa các khâu để có thể thực hiện bằng máy móc, phần nhiều trong số đó chạy bằng những động cơ hơi nước. Dựa trên các ý tưởng của Pascal và Leibniz, Babbage đã cố gắng vận dụng hai quá trình này vào việc tính toán, tạo ra một phiên bản cơ cho máy vi tính hiện đại. Bước nhảy vọt về mặt nhận thức quan trọng nhất của ông là ở chỗ những chiếc máy như vậy không nhất thiết chỉ có thể được thiết lập để thực hiện một quá trình duy nhất, mà chúng có thể được lập trình và tái lập trình thông qua việc sử dụng các thẻ đục lỗ. Ada nhận ra vẻ đẹp và tầm quan trọng của ý tưởng thú vị này, và cô cũng mô tả một ý tưởng còn hấp dẫn hơn bắt nguồn từ đó: những chiếc máy như vậy có thể xử lý không chỉ các con số mà bất cứ thứ gì có thể được biểu diễn bằng những ký hiệu. Qua nhiều năm, Ada Lovelace đã được tôn vinh như một biểu tượng nữ quyền và như một người tiên phong trong lĩnh vực máy vi tính. Chẳng hạn, Bộ Quốc phòng Mỹ đã đặt tên cho ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng bậc cao của họ là Ada. Tuy nhiên, bà cũng bị chỉ trích là ảo tưởng, phù phiếm và chỉ là một người đóng góp ít ỏi vào bản Phụ chú mang tên viết tắt của bà. Như chính bà đã viết trong Phụ chú, phần nói về Máy Giải tích nhưng bằng những ngôn từ phần nào cho thấy danh tiếng không ổn định của bà: “Với bất kỳ chủ đề mới nào, chúng ta thường có xu hướng, trước tiên là đánh giá quá cao những gì chúng ta thấy thú vị hay đáng chú ý; và rồi tiếp theo, như một phản ứng tự nhiên, lại hạ thấp giá trị thực sự của chủ đề đó.” Trên thực tế, những đóng góp của Ada vừa sâu sắc lại vừa đầy cảm hứng. Hơn cả Babbage hay bất kỳ cá nhân nào khác trong thời đại của mình, bà đã nhìn thấy trước một tương lai trong đó máy móc sẽ trở thành đối tác của trí tưởng tượng con người, cùng con người dệt nên những tấm thảm đẹp như những sản phẩm được tạo ra từ chiếc máy dệt Jacquard. Sự trân trọng nền khoa học nên thơ đã khiến bà ca tụng một chiếc máy tính toán đã bị nền khoa học chính thống đương thời bác bỏ, và bà đã hiểu có thể vận dụng sức mạnh xử lý của một thiết bị như vậy đối với bất kỳ dạng thông tin nào. Như vậy, Ada, Nữ bá tước xứ Lovelace đã góp phần gieo những hạt giống cho một thời đại kỹ thuật số sẽ đơm hoa kết trái sau đó 100 năm. Vannevar Bush (1890-1974), và chiếc Máy Phân tích Vi sai của ông tại Viện Công nghệ Massachusetts. Alan Turing (1912-1954), tại Trường Sherborne năm 1928. Claude Shannon (1916-2001) năm 1951. CHƯƠNG 2 MÁY VI TÍNH Đôi khi, phát minh chỉ là vấn đề thời điểm. Một ý tưởng lớn sẽ xuất hiện vào đúng thời điểm có những công nghệ thích hợp để thực hiện nó. Chẳng hạn, ý tưởng đưa người lên mặt trăng được đề xuất ngay khi sự tiến bộ của vi mạch đạt tới trình độ có thể đưa các hệ thống điều khiển bằng máy vi tính vào trong chóp mũi của tên lửa. Tuy nhiên lại có những trường hợp khác, khi mà thời điểm không phù hợp. Charles Babbage xuất bản bài viết về một chiếc máy vi tính tinh vi vào năm 1837, thế nhưng phải đến 100 năm sau mới có đủ các tiến bộ công nghệ cần thiết để tạo ra nó. Trong số đó, có những tiến bộ trông khá tầm thường, nhưng sự phát triển không chỉ đến từ những bước nhảy vọt mà còn từ hàng trăm các bước tiến nhỏ. Hãy lấy ví dụ về những tấm thẻ đục lỗ, giống như những tấm thẻ mà Babbage nhìn thấy trên chiếc máy dệt Jacquard và nảy ra ý tưởng ứng dụng chúng vào Máy Giải tích của mình. Việc ứng dụng những chiếc thẻ đục lỗ cho máy vi tính đã diễn ra nhờ Herman Hollerith, một nhân viên của Cục Thống kê Dân số Mỹ, quá kinh hoàng khi phát hiện ra rằng đã phải mất gần tám năm để lập bảng cho đợt điều tra dân số năm 1880 bằng phương pháp thủ công, ông quyết tâm tự động hóa quá trình tính toán của đợt điều tra năm 1890. Dựa theo cách những người bán vé xe lửa bấm lỗ tại các vị trí khác nhau của một tấm vé để chỉ ra đặc điểm của từng hành khách (giới tính, chiều cao ước lượng, tuổi tác, màu tóc), Hollerith đã chế tạo những chiếc thẻ đục lỗ gồm 12 hàng và 24 cột ghi các dữ kiện nổi bật về từng người trong cuộc điều tra dân số. Những tấm thẻ sẽ trượt giữa một lưới các giọt thủy ngân và một bộ những chiếc kim được đẩy ra bởi lò xo, từ đó tạo ra một mạch dẫn điện ở bất cứ chỗ nào có lỗ hổng trên thẻ. Chiếc máy có thể lập bảng không chỉ tổng số thô đơn giản mà cả sự kết hợp của nhiều đặc điểm khác nhau, như số lượng nam giới đã kết hôn hay số lượng phụ nữ được sinh ra ở nước ngoài. Với các máy lập bảng của Hollerith, cuộc điều tra dân số năm 1890 đã được hoàn thành chỉ trong một năm thay vì tám năm như trước. Đó là ứng dụng lớn đầu tiên của các mạch điện trong việc xử lý thông tin. Hollerith đã thành lập công ty và sau nhiều lần sáp nhập rồi mua lại, năm 1924 nó trở thành tập đoàn International Business Machines, gọi tắt là IBM. Có một cách nhìn nhận về sự sáng tạo là coi đó như sự tích lũy của hàng trăm tiến bộ nhỏ lẻ, chẳng hạn những chiếc máy đếm và máy đọc thẻ đục lỗ. Ở những nơi như IBM, vốn chuyên về sự cải tiến do các đội ngũ kỹ sư tạo ra hàng ngày, đây là cách thức ưa dùng để tìm hiểu bản chất của sáng tạo. Một số công nghệ quan trọng nhất trong thời đại chúng ta, như kỹ thuật khoan thủy lực đã và đang được phát triển trong sáu thập niên qua để khai thác khí đốt tự nhiên, vốn ra đời từ vô số các phát minh nhỏ cũng như từ một vài bước nhảy có tính đột phá. Với trường hợp của máy vi tính, có rất nhiều sự cải tiến nhỏ như vậy được tạo ra bởi những kỹ sư vô danh ở những nơi như IBM. Nhưng điều đó vẫn chưa đủ. Mặc dù những chiếc máy do IBM sản xuất vào đầu thế kỷ XX có thể tổng hợp dữ liệu, nhưng chúng vẫn chưa được gọi là máy vi tính. Chúng thậm chí còn chưa phải là những chiếc máy tính toán đặc biệt thông minh. Chúng vẫn chưa hiệu quả. Ngoài hàng trăm tiến bộ nhỏ đó, sự ra đời của thời đại máy vi tính còn đòi hỏi những bước nhảy vọt lớn hơn nữa về trí tưởng tượng từ những con người sáng tạo có tầm nhìn xa trông rộng. Kỹ thuật số đánh bại kỹ thuật tương tự Các cỗ máy do Hollerith và Babbage thiết kế là máy kỹ thuật số, nghĩa là chúng tính toán bằng cách sử dụng các chữ số: các số nguyên rời rạc và riêng biệt như 0, 1, 2, 3. Trong các cỗ máy của họ, những số nguyên được thêm bớt bằng cách sử dụng các chốt và bánh xe có thể nhấn vào một chữ số ở một thời điểm, giống như những máy đếm. Một cách tính toán khác là xây dựng các thiết bị có thể bắt chước hay mô phỏng một hiện tượng vật lý và sau đó thực hiện các phép đo trên mô hình tương tự để tính toán các kết quả liên quan. Chúng được gọi là máy vi tính kỹ thuật tương tự vì xử lý bằng tín hiệu tương tự. Máy vi tính kỹ thuật tương tự không dựa trên các số nguyên riêng biệt để tính toán; thay vào đó, chúng sử dụng các hàm liên tục. Trong máy vi tính kỹ thuật tương tự, một đại lượng biến số như điện áp, vị trí của dây ròng rọc, áp suất thủy lực hoặc một phép đo khoảng cách được đại diện bởi một đại lượng tương tự cho những độ lớn tương ứng của bài toán cần được giải quyết. Một chiếc thước trượt là kỹ thuật tương tự; một chiếc bàn tính là kỹ thuật số. Những đồng hồ với các kim quay là kỹ thuật tương tự, còn những đồng hồ có các số hiển thị là kỹ thuật số. Vào thời điểm Hollerith xây dựng máy lập bảng kỹ thuật số, hai trong số các nhà khoa học lỗi lạc nhất của nước Anh là Nam tước Kelvin và anh trai James Thomson cũng tạo ra một chiếc máy kỹ thuật tương tự. Nó được thiết kế để xử lý công việc giải những phương trình vi phân tẻ nhạt nhằm hỗ trợ quá trình xây dựng các biểu đồ thủy triều [10] và những bảng hiển thị các góc bắn để tạo ra những quỹ đạo khác nhau của đạn pháo. Bắt đầu từ những năm 1870, hai anh em Thomson đã tạo ra một hệ thống dựa trên diện tích kế, công cụ có thể đo diện tích của một hình dạng hai chiều, chẳng hạn như không gian trong một đường cong trên một mảnh giấy. Người dùng sẽ lấy thiết bị này vạch theo đường cong, thiết bị sẽ tính toán diện tích bằng cách sử dụng một quả cầu nhỏ được từ từ đẩy ngang trên bề mặt của một đĩa quay lớn. Bằng cách tính toán diện tích dưới đường cong, nó có thể giải các phương trình bằng cách tích phân – nói cách khác, nó có thể giải một bài toán giải tích cơ bản. Kelvin và anh trai có thể sử dụng phương pháp này để thiết kế nên một “bộ tổng hợp hài hòa”, có thể tạo ra một biểu đồ thủy triều thường niên trong vòng bốn giờ. Nhưng họ đã không khắc phục được những khó khăn về mặt cơ học để liên kết nhiều thiết bị cùng lúc nhằm giải các phương trình có rất nhiều biến số. Phải đến năm 1931, thách thức liên kết nhiều máy tích phân với nhau mới được giải quyết khi một Giáo sư ở Viện Công nghệ Massachusetts (MIT), Vannevar Bush – hãy nhớ cái tên này, vì đây sẽ là một nhân vật chính trong cuốn sách – tạo ra chiếc máy vi tính điện cơ kỹ thuật tương tự đầu tiên trên thế giới. Bush gọi chiếc máy của mình là Máy Phân tích Vi sai. Nó bao gồm sáu bộ tích phân dạng đĩa và bánh xe (không khác lắm máy của Nam tước Kelvin) được nối với nhau bởi một loạt các bánh răng, ròng rọc, và trục quay bằng động cơ điện. Thật may là Bush làm việc tại MIT, bởi ở đây có rất nhiều người có thể lắp ráp và hiệu chỉnh những cỗ máy phức tạp. Cỗ máy hoàn chỉnh cuối cùng có kích thước bằng một phòng ngủ nhỏ, có thể giải các phương trình lên tới 18 biến độc lập. Trong thập kỷ tiếp theo, các phiên bản Máy Phân tích Vi sai của Bush được nhân rộng tại khu thử nghiệm Aberdeen ở Maryland của quân đội Mỹ, trường Kỹ thuật Điện Moore tại Đại học Pennsylvania, các trường Đại học Manchester và Cambridge ở Anh. Những chiếc máy này tỏ ra đặc biệt hữu ích trong việc tạo ra các bảng bắn pháo [11] cũng như trong việc đào tạo và truyền cảm hứng cho thế hệ các nhà tiên phong tiếp theo trong lĩnh vực máy vi tính. Tuy nhiên, chiếc máy của Bush lại không có cơ duyên được trở thành một bước tiến lớn trong lịch sử máy tính bởi nó là một thiết bị kỹ thuật tương tự. Thực ra, nó lại là hơi thở cuối cho điện toán kỹ thuật tương tự, ít nhất là trong nhiều thập kỷ. Các phương pháp tiếp cận, những công nghệ và lý thuyết mới bắt đầu xuất hiện vào năm 1937, đúng 100 năm sau khi Babbage lần đầu công bố bài viết về Máy Giải tích. Năm 1937 trở thành một năm kỳ tích của thời đại máy vi tính, với thành tựu là sự lên ngôi của bốn khái niệm có mối tương quan tương đối với nhau, và cũng là những yếu tố sẽ định nghĩa nên ngành tin học hiện đại: KỸ THUẬT SỐ. Một đặc điểm cơ bản của cuộc cách mạng máy vi tính là nó dựa trên các máy tính kỹ thuật số chứ không dựa trên máy tính kỹ thuật tương tự. Điều này bắt nguồn từ nhiều lý do mà chúng ta sẽ sớm được biết sau đây, trong đó bao gồm những tiến bộ đồng thời về lý thuyết logic học, các bảng mạch và những bộ chuyển mạch đóng-mở điện tử, tất cả đã góp phần giúp phương pháp kỹ thuật số gặt hái được nhiều thành quả hơn so với kỹ thuật tương tự. Phải đến tận những năm 2010, với mong muốn mô phỏng bộ não con người, các nhà khoa học máy vi tính mới bắt đầu nghiêm túc tìm cách hồi sinh điện toán kỹ thuật tương tự. NHỊ PHÂN. Các máy vi tính hiện đại không chỉ sử dụng kỹ thuật số mà hệ thống kỹ thuật số của chúng còn sử dụng kỹ thuật nhị phân, hay hệ đếm cơ số 2, tức là hệ đếm này chỉ sử dụng hai số 0 và 1 chứ không phải tất cả mười chữ số trong hệ thập phân chúng ta vẫn dùng hằng ngày. Cũng như nhiều khái niệm toán học khác, lý thuyết nhị phân được Leibniz tiên phong vào cuối thế kỷ XVII. Trong thập niên 1940, người ta ngày càng nhận thấy rõ hệ nhị phân hoạt động tốt hơn so với các hệ số khác, kể cả hệ thập phân, trong việc thực hiện các phép tính logic sử dụng bảng mạch chứa các nút chuyển mạch đóng-mở. ĐIỆN TỬ. Vào giữa thập niên 1930, kỹ sư người Anh Tommy Flowers là người đầu tiên sử dụng đèn chân không làm công tắc đóng-mở trong các mạch điện tử. Trước đó, các mạch hoạt động dựa vào những bộ chuyển mạch cơ và điện cơ, chẳng hạn như các rơ-le điện từ kêu lách cách được các công ty điện thoại sử dụng. Đèn chân không đến lúc đó được dùng chủ yếu để khuếch đại tín hiệu thay vì làm công tắc đóng-mở. Nhờ vào việc sử dụng các thành phần điện tử như đèn chân không, và sau này là bóng bán dẫn và vi mạch, máy vi tính có thể vận hành nhanh hơn gấp hàng nghìn lần so với những cỗ máy dùng các bộ chuyển mạch điện cơ có thành phần chuyển động. ĐA CHỨC NĂNG: Cuối cùng, các cỗ máy cũng có thể được lập trình và tái lập trình, thậm chí tự tái lập trình cho nhiều mục đích khác nhau. Chúng sẽ có khả năng giải được không chỉ một dạng phép toán, chẳng hạn như các phương trình vi phân, mà còn có thể xử lý được vô số nhiệm vụ và các thao tác ký hiệu, bao gồm chữ viết, âm nhạc, hình ảnh, con số, và như vậy, chúng đã hiện thực hóa được những tiềm năng mà nữ Bá tước Lovelace từng ca tụng khi miêu tả Máy Phân tích của Babbage. Sự sáng tạo xảy ra khi những hạt chín trên cây rơi xuống mặt đất màu mỡ. Những bước tiến vĩ đại của năm 1937 không xuất phát từ một nguyên nhân duy nhất mà từ sự kết hợp của những tiềm năng, ý tưởng và nhu cầu xuất hiện đồng thời ở nhiều nơi. Như vẫn thường xảy ra trong biên niên sử các phát minh, đặc biệt là phát minh trong lĩnh vực công nghệ thông tin, thời điểm thích hợp và bầu không khí đã chín muồi. Sự phát triển của đèn chân không dùng trong ngành công nghiệp vô tuyến đã mở đường cho việc tạo ra các mạch điện tử kỹ thuật số. Song song với đó là những tiến bộ trong lý thuyết logic giúp các mạch điện trở nên hữu dụng hơn. Cuộc hành quân này còn được giục giã tăng tốc bởi tiếng trống trận. Khi các quốc gia bắt đầu trang bị vũ khí cho cuộc xung đột đang tới gần thì người ta cũng nhận thấy rõ rằng sức mạnh của máy tính cũng quan trọng không kém hỏa lực. Tiến bộ trước làm nền cho tiến bộ sau, và chúng diễn ra gần như đồng thời và tự nhiên ở Đại học Harvard, MIT, Đại học Princeton, Bell Labs và một căn hộ ở Berlin, thậm chí là ở một nơi ít ai ngờ tới nhưng hết sức thú vị như một tầng hầm ở Ames, bang Iowa. Nền tảng cho tất cả những tiến bộ này là một số bước nhảy tuyệt vời – mà hẳn Ada sẽ gọi là nên thơ – của toán học. Một trong số những bước nhảy này đã dẫn đến khái niệm chính thức về một chiếc “máy vi tính vạn năng”, một cỗ máy đa năng có thể được lập trình để thực hiện bất kỳ nhiệm vụ logic nào và mô phỏng hành vi của bất kỳ cỗ máy logic nào khác. Nó xuất hiện trong một thí nghiệm tưởng tượng của một nhà toán học tài năng người Anh, mà cuộc đời của ông là một câu chuyện vừa bi thương vừa đầy ắp cảm hứng. Alan Turing Xuất thân từ bộ phận nghèo túng trong tầng lớp quý tộc nhỏ [12] của Anh, Alan Turing đã trải qua một tuổi thơ thiếu thốn tình cảm. Dòng họ ông được phong nam tước từ năm 1638, và tước hiệu này đã được cha truyền con nối tới đời một trong những người cháu của ông. Nhưng với những người con trai thứ trong phả hệ như Turing, cha và ông nội của ông thì không được thừa kế đất đai và chỉ có rất ít tài sản. Hầu hết tham gia vào những lĩnh vực như giáo sĩ (như ông của Turing) và quan chức thuộc địa (như cha ông làm một viên chức hành chính nhỏ tại các khu vực xa xôi ở Ấn Độ). Mẹ ông mang thai ông khi ở Chhatrapur, Ấn Độ và hạ sinh ông vào ngày 23 tháng 6 năm 1912 tại London, khi cha mẹ ông đang về nhà nghỉ phép. Lúc ông mới được một tuổi, cha mẹ ông quay lại Ấn Độ trong vài năm nên gửi ông cùng người anh trai cho vợ chồng một viên đại tá quân đội đã nghỉ hưu nuôi dưỡng ở một thị trấn nhỏ cạnh bờ biển phía nam nước Anh. Sau này, John, anh trai ông đã viết: “Tuy không phải là nhà tâm lý học trẻ em, nhưng tôi chắc chắn rằng một đứa trẻ còn đang tuổi ẵm ngửa mà bị tách ra khỏi môi trường sống quen thuộc của nó và bị đặt vào một môi trường xa lạ thì thật tồi tệ.” Khi mẹ quay trở lại, cậu bé Alan được sống cùng mẹ vài năm rồi sau đó, khi 13 tuổi, ông được gửi đến trường nội trú. Alan thường một mình đạp xe hai ngày trời vượt qua chặng đường hơn 96 km để đến trường. Điều đó đem lại cho ông một cảm xúc cô đơn, được phản ánh qua sở thích chạy và đạp xe đường trường của ông. Alan cũng có một đặc điểm vốn rất phổ biến trong các nhà sáng tạo và nó đã được người viết tiểu sử cho ông, Andrew Hodges, miêu tả lại một cách duyên dáng như sau: “Alan chậm chạp trong việc nhận ra cái ranh giới mơ hồ giữa sáng kiến và sự bất tuân.” Trong một cuốn hồi ký đầy đau đớn, mẹ ông đã miêu tả về người con trai mà bà hết mực yêu quý như sau: Alan có vóc người cao lớn, vạm vỡ với một cái cằm vuông vắn đầy cương nghị và mái tóc nâu ngang bướng. Nét nổi bật nhất ở nó là đôi mắt xanh, sâu và trong trẻo. Cái mũi ngắn hơi hếch và khuôn miệng hóm hỉnh khiến nó có vẻ ngoài trẻ trung, đôi khi như trẻ con vậy, đến nỗi khi gần 40 tuổi rồi mà đôi lúc nó vẫn bị nhầm là sinh viên. Về trang phục và thói quen, Alan thường khá xuề xòa. Mái tóc thường xuyên để quá dài với lọn tóc mái lòa xòa rủ xuống trán mà nó hay hất đầu đưa tóc ngược ra sau… Alan khá lơ đãng và mơ màng, dễ đắm chìm trong những suy nghĩ của riêng mình. Điều đó đôi khi khiến nó có vẻ khó gần… Thỉnh thoảng, sự nhút nhát biến nó thành người rất vụng về…. Thực ra, Alan cho rằng sự cô lập của một tu viện thời trung cổ sẽ phù hợp với mình hơn. Ở trường nội trú Sherborne, ông nhận ra mình là người đồng tính. Ông phải lòng Christopher Morcom, một bạn học cùng trường có mái tóc vàng và vóc người mảnh khảnh mà ông học chung môn toán và thường cùng thảo luận về triết học. Nhưng vào mùa đông trước khi tốt nghiệp, Morcom đột ngột qua đời vì bệnh lao. Sau đó, Turing viết cho mẹ của Morcom: “Cháu tôn thờ mặt đất nơi cậu ấy bước chân qua – điều mà cháu đã không hề cố gắng che đậy, rất tiếc khi phải nói như vậy.” Trong một lá thư gửi mẹ mình, dường như Turing muốn tìm kiếm sự an ủi bằng niềm tin rằng: “Con cảm thấy mình sẽ được gặp lại Morcom ở một nơi nào đó, và ở đó sẽ có việc cho chúng con cùng làm với nhau, giống như con từng tin rằng có việc cho chúng con làm ở đây. Bây giờ, vì chỉ còn lại một mình con làm việc đó, con sẽ không để cho cậu ấy thất vọng. Nếu thành công, con sẽ xứng đáng được ở bên cậu ấy hơn là bây giờ.” Nhưng bi kịch này rốt cuộc đã hủy hoại đức tin tôn giáo của Turing. Nó cũng khiến ông càng sống hướng nội hơn, và ông không bao giờ còn cảm thấy dễ dàng xây dựng những mối quan hệ thân mật khác nữa. Vào lễ Phục sinh năm 1927, người phụ trách ký túc xá thông báo tình hình cho cha mẹ ông: “Phải thừa nhận rằng cậu ấy không phải là một chàng trai ‘bình thường’. Tuy không quá tệ, nhưng có lẽ cậu ấy sẽ vì thế mà kém hạnh phúc hơn.” Trong năm học cuối tại Sherborne, Turing giành được học bổng của Đại học King ở Cambridge, và năm 1931, ông tới đây để theo học chuyên ngành toán học. Turing dùng một phần số tiền thưởng của mình để mua ba cuốn sách, trong đó có cuốn The Mathematical Foundations of Quantum Mechanics (Nền tảng toán học của cơ học lượng tử) của John von Neumann, một nhà toán học thú vị người Mỹ gốc Hungary, và trên cương vị một nhà tiên phong trong lĩnh vực thiết kế máy vi tính, là người sẽ có ảnh hưởng lâu dài trong cuộc đời Turing. Turing đặc biệt quan tâm tới phần toán trọng tâm của vật lý lượng tử, trong đó mô tả các sự kiện ở cấp độ hạ nguyên tử bị điều khiển bởi những xác suất thống kê thay vì những định luật chắc chắn. Ông đã tin (ít nhất là khi còn trẻ) rằng chính sự không chắc chắn và tính bất định ở cấp độ hạ nguyên tử này cho phép con người thực hiện được ý chí tự do [13] – một đặc điểm mà nếu đúng thì dường như sẽ có thể giúp phân biệt con người với máy móc. Nói cách khác, vì sự kiện ở cấp độ hạ nguyên tử là không được quyết định trước, nên điều đó mở đường cho việc những suy nghĩ và hành động của chúng ta cũng không được quyết định trước. Như ông đã giải thích trong một bức thư gửi cho mẹ của Morcom: Trước đây, trong khoa học người ta tin rằng nếu biết mọi thứ về vũ trụ vào bất kỳ thời điểm cụ thể nào đó, thì khi đó chúng ta có thể dự đoán được vũ trụ trong tương lai. Thực ra, ý tưởng này xuất phát từ những thành công to lớn trong ngành dự báo thiên văn. Tuy nhiên, khoa học hiện đại đã đi đến kết luận rằng khi nghiên cứu các nguyên tử và electron, chúng ta hoàn toàn không thể biết được tình trạng chính xác của chúng, vì các công cụ của chúng ta cũng được cấu thành từ chính bản thân các nguyên tử và electron. Như vậy, quan niệm về việc có thể biết được tình trạng chính xác của vũ trụ cần phải giảm xuống ở quy mô nhỏ. Nghĩa là cũng cần phải giảm quy mô của lý thuyết cho rằng bởi vì thiên thực [14], v.v… được quyết định từ trước nên tất cả các hành động của chúng ta cũng vậy. Chúng ta có một ý chí có thể quyết định hành động của các nguyên tử trong một phần nhỏ của não bộ hay trên toàn thể bộ não. Trong suốt phần đời còn lại của mình, Turing sẽ trăn trở với câu hỏi liệu tâm trí con người có khác một cách cơ bản với một cỗ máy tất định hay không, và ông sẽ dần đi tới kết luận rằng sự khác biệt ở đây không được rõ ràng như ông đã nghĩ. Turing cũng có khuynh hướng tin rằng có nhiều vấn đề toán học cũng không thể được giải quyết bằng con đường cơ học và được ấn định là phải bị bao trùm dưới tấm áo choàng bất định, giống như việc tính không chắc chắn tồn tại khắp phạm trù hạ nguyên tử. Vào thời điểm này, các nhà toán học chủ yếu tập trung vào những vấn đề về tính hoàn chỉnh và thống nhất của các hệ thống logic, một phần do ảnh hưởng từ David Hilbert, một thiên tài ở Đại học Göttingen, Đức, người đã có nhiều thành tựu nổi bật, trong đó có công thức toán học của thuyết tương đối tổng quát được đưa ra cùng thời điểm với Einstein. Trong một hội nghị năm 1928, Hilbert đã đặt ra ba câu hỏi cơ bản về bất kỳ hệ thống chính thức nào của toán học: (1) Tập hợp các định lý của nó có hoàn thiện không, sao cho chỉ cần sử dụng các định lý trong hệ thống là có thể chứng minh (hay bác bỏ) bất kỳ mệnh đề nào? (2) Nó có thống nhất không, sao cho không mệnh đề nào vừa có thể được chứng minh là đúng lại vừa có thể được chứng minh là sai? (3) Nó có quy trình nào để xác định liệu một mệnh đề cụ thể nào đó là khả chứng không, thay vì để ngỏ khả năng rằng một số mệnh đề (ví dụ, những bài toán đố bướng bỉnh như định lý cuối của Fermat [15], giả thuyết Goldbach [16], hay giả thuyết của Collatz [17]) được ấn định ở phạm trù không thể quyết định? Hilbert cho rằng câu trả lời cho hai câu hỏi đầu tiên là có, còn câu thứ ba cần tranh luận. Ông nói một cách đơn giản: “Không có cái gì gọi là vấn đề bất khả giải cả.” Trong vòng ba năm, nhà logic học người Mỹ gốc Áo, Kurt Gödel, khi đó 25 tuổi và đang sống cùng mẹ ở thành phố Vienna, đã loại bỏ hai câu hỏi đầu tiên với hai câu trả lời bất ngờ: không và không. Trong “Định lý bất toàn” của mình, Gödel đã chứng minh rằng có tồn tại những mệnh đề không thể chứng minh được, cũng không thể bác bỏ được. Nói một cách đơn giản, trong số đó có những mệnh đề tương tự như những mệnh đề tự quy chiếu, chẳng hạn: “Mệnh đề này là không thể chứng minh.” Nếu mệnh đề này là đúng, thì nó quy định rằng ta không thể chứng minh nó là đúng; nếu nó sai, điều đó cũng sẽ dẫn đến một mâu thuẫn logic. Nó phần nào đó giống với “nghịch lý kẻ nói dối [18]” của người Hy Lạp cổ đại, trong đó tính đúng đắn của câu nói “Mệnh đề này là sai” là bất khả xác định (bởi nếu mệnh đề này đúng, thì nó cũng sai và ngược lại). Bằng cách đưa ra những mệnh đề không thể chứng minh hay bác bỏ, Gödel chỉ ra rằng bất cứ hệ thống chính thức nào đủ mạnh để diễn đạt toán học thông dụng thì đều không hoàn thiện. Ông cũng có thể đưa ra một định lý đi kèm nữa để trả lời “không” một cách hiệu quả cho câu hỏi thứ hai của Hilbert. Vậy là còn lại câu hỏi thứ ba của Hilbert, câu hỏi về khả năng quyết định hay theo cách gọi của Hilbert làEntscheidungsproblem (từ tiếng Đức có nghĩa là “Bài toán quyết định”). Mặc dù Gödel đã đưa ra những mệnh đề không thể chứng minh hay bác bỏ, song có lẽ bằng cách nào đó, tập mệnh đề này có thể được xác định và khoanh vùng, như vậy phần còn lại của hệ thống vẫn hoàn chỉnh và thống nhất. Điều đó đòi hỏi chúng ta phải tìm ra phương pháp để quyết định xem liệu một mệnh đề là có thể chứng minh được hay không. Khi Max Newman, Giáo sư toán học xuất chúng của Cambridge, dạy Turing về các câu hỏi của Hilbert, ông diễn giải về Entscheidungsproblem như sau: Liệu có một “quá trình cơ học” nào đó có thể được sử dụng để xác định xem một mệnh đề logic cụ thể là khả chứng hay không? Turing rất thích khái niệm về “quá trình cơ học”. Vào một ngày mùa hè năm 1935, như thường lệ, ông ra ngoài chạy bộ một mình dọc theo sông Ely. Sau một vài dặm, ông dừng lại nằm xuống nghỉ dưới những cây táo ở đồng cỏ Grantchester để suy nghĩ về một ý tưởng. Có lẽ Turing đã nghĩ đến khái niệm về một “quá trình cơ học” theo đúng nghĩa đen của nó, hình dung trong đầu về một quá trình cơ học – một cỗ máy tưởng tượng – và đưa nó vào giải quyết vấn đề trên. “Cỗ Máy tính Logic” mà Turing đã hình dung ra (đây chỉ là một thí nghiệm tưởng tượng, không phải là một cỗ máy thực sự được làm ra) thoạt nhìn khá đơn giản, nhưng về mặt lý thuyết, nó có thể xử lý bất kỳ phép tính toán học nào. Nó bao gồm một băng giấy có chiều dài vô hạn chứa các biểu tượng nằm trong các ô vuông; hình dung theo ví dụ nhị phân đơn giản nhất, các biểu tượng này có thể chỉ đơn thuần là một số 1 và một ô trống. Chiếc máy có thể đọc các ký hiệu trên băng giấy và thực hiện những hành vi cụ thể dựa trên “bảng các lệnh” mà nó được cung cấp. Bảng lệnh sẽ cho cỗ máy biết cần phải làm gì dựa trên bất kỳ cấu hình nào mà nó xuất hiện và biểu tượng nào mà nó tìm thấy (nếu có) trong ô vuông. Ví dụ, bảng lệnh cho một tác vụ cụ thể quy định rằng nếu máy đang ở cấu hình 1 và thấy một số 1 trong ô vuông thì nó phải dịch chuyển một ô vuông sang bên phải và chuyển tới cấu hình 2. Điều ngạc nhiên đối với chúng ta (mà thậm chí có lẽ là đối với cả Turing nữa) là một cỗ máy như vậy, khi được cung cấp bảng lệnh phù hợp, có thể thực hiện bất kỳ nhiệm vụ toán học nào dù phức tạp đến mấy. Cỗ máy tưởng tượng này có thể trả lời câu hỏi thứ ba của Hilbert – Bài toán quyết định – như thế nào? Turing tiếp cận vấn đề bằng cách tinh chỉnh lại khái niệm về “các số khả tính”. Bất kỳ số thực nào được định nghĩa theo một định lý toán học đều có thể được tính toán bằng cỗ Máy tính Logic. Thậm chí một số vô tỷ như số π cũng có thể được tính toán vô hạn bằng cách sử dụng một bảng lệnh hữu hạn. Điều đó cũng đúng với logarit của 7, căn bậc hai của 2 hay dãy số Bernoulli mà Ada Lovelace đã góp phần đưa ra giải thuật, hoặc bất kỳ số hay chuỗi số nào dù khó tính toán đến đâu, miễn là cách tính của nó được xác định bằng một tập hữu hạn các quy tắc. Tất cả những số này, theo cách nói của Turing, gọi là “các số khả tính”. Tiếp theo, Turing chứng minh sự tồn tại của các số bất khả tính. Điều này có liên quan đến cái mà ông gọi là “bài toán dừng”. Ông chỉ ra rằng không có phương pháp nào để xác định trước liệu một bảng lệnh bất kỳ kết hợp với một tập dữ liệu đầu vào bất kỳ sẽ khiến cỗ máy đưa ra một câu trả lời hay sẽ sa vào một vòng lặp và cứ thế tiếp tục quay vòng một cách vô hạn, chẳng đi đến kết quả nào cả. Turing chỉ ra rằng, tính bất khả giải của bài toán dừng có nghĩa là bài toán quyết định (hay Entscheidungsproblem của Hilbert) cũng không thể giải được. Dù Hilbert có hy vọng gì đi chăng nữa thì cũng không có một quy trình cơ học nào có thể xác định tính khả chứng của mọi mệnh đề toán học. Lý thuyết bất toàn của Gödel, sự bất định của cơ học lượng tử và câu trả lời của Turing cho câu hỏi thứ ba của Hilbert – tất cả đã đặt dấu chấm hết cho một vũ trụ cơ học, tất định và có thể dự đoán được. Bài viết của Turing được xuất bản năm 1937 với tiêu đề không mấy hấp dẫn: On Computable Numbers with an Application to the Entscheidungsproblem (Về các số khả tính và ứng dụng vào Bài toán quyết định). Câu trả lời của ông cho câu hỏi thứ ba của Hilbert rất hữu ích đối với sự phát triển của lý thuyết toán học. Nhưng quan trọng hơn là sản phẩm phụ trong chứng minh của Turing: khái niệm của ông về một Cỗ Máy Tính Logic mà không lâu sau đó sẽ được biết đến với cái tên Máy Turing. Ông tuyên bố trong bài viết trên: “Chúng ta có thể phát minh ra một chiếc máy độc lập để tính toán bất cứ chuỗi khả tính nào.” Một chiếc máy như vậy có thể đọc các lệnh của một cỗ máy bất kỳ khác và thực hiện mọi nhiệm vụ mà máy móc có thể làm. Về bản chất, nó là hiện thân cho ước mơ của Charles Babbage và Ada Lovelace về một cỗ máy phổ dụng thực sự vạn năng. Đối với Entscheidungsproblem, có một cách giải khác, không hay bằng và cũng có cái tên vụng về hơn gọi là “phép tính lambda [19] chưa xác định” được Alonzo Church, một nhà toán học ở Princeton, công bố vào thời điểm trước đó trong cùng năm. Vì vậy, Max Newman, Giáo sư của Turing, cho rằng Turing nên tới Princeton để học với Church. Trong thư giới thiệu, Newman đã nói về tiềm năng lớn của Turing. Căn cứ vào tính cách của Turing, ông còn bổ sung một lời thỉnh cầu cá nhân: “Cậu ấy đã làm việc mà không cần đến bất kỳ sự giám sát hay phê bình của ai. Vì vậy phải để cậu ấy tiếp xúc càng sớm càng tốt với những chuyên gia hàng đầu trong lĩnh vực này, có như vậy thì cậu ấy mới không trở thành một kẻ cô độc kinh niên.” Quả đúng là Turing có xu hướng sống cô độc. Thiên hướng đồng tính khiến ông đôi khi cảm thấy mình như kẻ đứng ngoài; ông sống một mình và tránh tất cả những mối quan hệ cá nhân gần gũi. Một lần, Turing cầu hôn với một đồng nghiệp nữ, nhưng sau đó, ông cảm thấy cần phải nói với cô rằng mình là người đồng tính; cô gái không hề bối rối và vẫn sẵn sàng kết hôn, nhưng ông cho đó là một sự giả tạo và quyết định không tiến thêm. Tuy nhiên, Turing đã không trở thành “một kẻ cô độc kinh niên”, ông học cách làm việc theo nhóm với các cộng tác viên, và đó là chìa khóa giúp các lý thuyết trừu tượng của ông được áp dụng trong những phát minh thực tế và hữu hình. Vào tháng 9 năm 1936, trong khi chờ đăng tải bài viết nêu trên, ứng cử viên Tiến sĩ 24 tuổi sang Mỹ trên khoang hạng chót của chiếc tàu thủy già nua RMS Berengaria, mang theo một chiếc máy lục phân bằng đồng quý giá. Văn phòng của ông ở Princeton nằm trong tòa nhà khoa toán, khi đó cũng là cơ sở của Viện Nghiên cứu Cao cấp, nơi mà Einstein, Gödel và von Neumann thường đăng đàn. Von Neumann, một người rất lịch lãm và hòa đồng, tỏ ra đặc biệt quan tâm đến công trình của Turing, mặc dù tính cách họ rất khác nhau. Những thay đổi lớn và những tiến bộ đồng thời trong năm 1937 không chịu sự ảnh hưởng trực tiếp từ luận án của Turing. Thực ra, ban đầu bài viết này còn ít được chú ý đến. Turing nhờ mẹ gửi các bản in lại của bài viết cho triết gia kiêm nhà toán học Bertrand Russell và hơn 10 học giả nổi tiếng khác, nhưng nhận xét quan trọng duy nhất là của Alonzo Church, người có đủ khả năng để ca ngợi Turing vì bản thân ông đã đi trước Turing trong việc giải bài toán quyết định của Hilbert. Church không chỉ tỏ ra hào phóng, ông còn chủ động đề xuất tên gọi “Máy Turing” cho cái mà Turing gọi là Cỗ Máy Tính Logic. Vậy là ở tuổi 24, tên của Turing đã được đóng dấu vĩnh viễn lên một trong những ý tưởng quan trọng nhất của thời đại kỹ thuật số. Claude Shannon và George Stibitz tại Bell Labs Trong năm 1937 còn có một bước đột phá khác về lý thuyết có ảnh hưởng sâu rộng và giống với bước đột phá của Turing ở chỗ, nó cũng thuần túy là một thí nghiệm tưởng tượng. Đó là công trình nghiên cứu của Claude Shannon, một sinh viên cao học ở MIT. Năm đó, Shannon đã nộp bản luận án Thạc sĩ có tầm ảnh hưởng nhất mọi thời đại mà sau này tạp chí Scientific American gọi là “Đại hiến chương của thời đại thông tin.” Shannon lớn lên ở một thị trấn nhỏ của bang Michigan, tại đây, ông đã chế tạo những chiếc máy bay mô hình và các đài radio nghiệp dư. Sau đó, ông theo học chuyên ngành kỹ thuật điện và toán học ở Đại học Michigan. Trong năm học cuối, trên bảng tin của trường có mục tuyển trợ tá làm việc tại MIT dưới sự chỉ đạo của Vannevar Bush để hỗ trợ vận hành Máy Phân tích Vi sai, Shannon gửi đơn xin việc và được nhận. Shannon bị mê hoặc bởi cỗ máy này, nhưng ông không mấy để ý tới những cần quay, ròng rọc và bánh răng tạo nên các thành phần kỹ thuật tương tự, mà quan tâm nhiều hơn những công tắc rơ-le điện từ, một phần của mạch điều khiển trong cỗ máy. Khi tín hiệu điện khiến những công tắc này đóng hoặc mở, chúng tạo ra những mô hình mạch khác nhau. Mùa hè năm 1937, Shannon tạm ngừng công việc ở MIT và đến làm việc tại Bell Labs, một cơ sở nghiên cứu do công ty viễn thông ATT điều hành, khi đó được đặt tại làng Greenwich, Manhattan, trên bờ sông Hudson. Nơi đây là thiên đường để biến các ý tưởng thành những phát minh. Tại đây, lý thuyết trừu tượng giao thoa với những vấn đề thực tiễn, và trong các hành lang, những quán cà phê, các nhà lý thuyết lập dị đứng ngồi xen lẫn cùng những kỹ sư tay nghề cao, những thợ cơ khí thô kệch và những chuyên gia giải quyết vấn đề chuyên nghiệp – bầu không khí này đã khích lệ sự giao hòa giữa lý thuyết và kỹ thuật. Điều đó đã biến Bell Labs trở thành hình mẫu lý tưởng của một trong những nền móng quan trọng nhất đối với sự sáng tạo của thời đại kỹ thuật số, nơi mà sử gia khoa học Peter Galison của Harvard gọi là một “khu trao đổi”. Khi những nhà thực hành và những nhà lý luận vốn khác nhau như mặt trăng với mặt trời xích lại gần nhau, họ học được cách tìm ra một thứ ngôn ngữ chung để trao đổi các ý tưởng và thông tin. Ở Bell Labs, Shannon được tận mắt chứng kiến sức mạnh kỳ diệu của các mạch trong hệ thống điện thoại, vốn sử dụng những công tắc điện để điều hướng các cuộc gọi và cân bằng tải. Ông bắt đầu liên hệ cách thức vận hành của các mạch này với một đối tượng khác mà ông cảm thấy thích thú, đó là hệ thống logic đã được nhà toán học người Anh George Boole phát biểu cách đó 90 năm. Boole đã cách mạng hóa logic bằng việc tìm ra những phương pháp trình bày các mệnh đề logic bằng biểu tượng và phương trình. Ông gán cho các mệnh đề đúng giá trị 1 và mệnh đề sai giá trị 0. Khi đó, có thể dùng các mệnh đề này để biểu diễn các phép toán logic – như và, hoặc, không (đảo), hoặc/hoặc (loại trừ) và nếu/thì – như thể chúng là những phương trình toán học. Shannon phát hiện ra rằng các mạch điện có thể thực hiện những phép toán logic này bằng cách sắp đặt các công tắc đóng mở. Ví dụ, để thực hiện hàm và, có thể đặt hai công tắc liên tiếp sao cho cả hai phải đóng cho dòng điện chạy qua. Để thực hiện hàm hoặc, có thể đặt các công tắc song song với nhau để dòng điện sẽ chạy qua nếu một trong hai công tắc đóng. Những công tắc linh hoạt hơn một chút (được gọi là các cổng logic) có thể tổ chức cả quá trình. Hay nói cách khác, ta có thể thiết kế một mạch bao gồm nhiều rơ-le và cổng logic có khả năng thực hiện từng bước một chuỗi các tác vụ logic. (“Rơ-le” đơn giản là một công tắc có thể được đóng và mở bằng điện, chẳng hạn như bằng cách sử dụng một nam châm điện. Những rơ-le đóng mở đôi khi được gọi là điện cơ vì chúng có các bộ phận chuyển động. Cũng có thể dùng các đèn chân không và bóng bán dẫn làm công tắc trong một mạch điện; chúng được gọi là điện tử vì chúng điều khiển dòng các electron mà không cần sự di chuyển của một bộ phận vật lý nào. “Cổng logic” là một công tắc có thể có một hay nhiều đầu vào. Ví dụ, trong trường hợp có hai đầu vào, một cổng logic và sẽ mở (ON) nếu cả hai dữ liệu đầu vào xuất hiện, còn một cổng logic hoặc sẽ mở (ON) nếu một trong hai dữ liệu vào xuất hiện. Phát hiện của Shannon là có thể nối những cổng logic này trong các mạch và có thể thực hiện được những tác vụ trong đại số logic của Boole.) Khi Shannon trở lại MIT vào mùa thu, Bush rất thích thú với các ý tưởng của ông và thúc giục ông đưa chúng vào luận án Thạc sĩ của mình. Với tiêu đề A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits (Một phân tích tượng trưng về rơ-le và các mạch chuyển đổi), luận án đã chỉ ra từng hàm một trong rất nhiều hàm của đại số Bool có thể được thực hiện ra sao. Cuối cùng, ông kết luận: “Có thể thực hiện các phép toán phức tạp bằng các mạch rơ-le.” Điều này đã trở thành khái niệm nền tảng cho tất cả các máy vi tính kỹ thuật số. Các ý tưởng của Shannon cũng thu hút Turing vì chúng vừa vặn liên quan đến ý tưởng mà ông vừa công bố về một cỗ máy vạn năng có thể dùng những lệnh đơn giản được biểu thị bằng mã nhị phân để giải quyết những vấn đề không chỉ trong toán học mà cả trong logic học. Ngoài ra, vì logic liên quan đến cách tư duy của não bộ con người nên về lý thuyết, một cỗ máy thực hiện được những nhiệm vụ logic có thể bắt chước cách tư duy của con người. Cũng làm việc tại Bell Labs vào thời điểm đó có nhà toán học George Stibitz, công việc của ông là tìm ra các phương pháp xử lý những phép tính toán ngày càng phức tạp theo yêu cầu của các kỹ sư điện thoại. Công cụ duy nhất mà ông có là những chiếc máy cộng cơ học để bàn, vì thế ông quyết định phát minh một thiết bị tốt hơn dựa trên ý tưởng của Shannon rằng các mạch điện có thể thực hiện các tác vụ toán học và logic. Một đêm muộn vào tháng 11, ông vào nhà kho để lấy về nhà một số rơ-le điện từ và bóng đèn cũ. Ngay trên chiếc bàn ăn trong bếp, ông lắp các bộ phận này vào một hộp thiếc đựng thuốc lá và một số công tắc để tạo ra một mạch logic đơn giản có thể cộng các số nhị phân. Một bóng đèn sáng biểu thị số 1 và một bóng đèn không sáng biểu thị số 0. Vợ ông đặt tên cho mô hình này là “K-Model” (Mô hình K) theo tên của chiếc bàn ăn. Ngày hôm sau, ông mang nó đến phòng làm việc và thuyết phục các đồng nghiệp rằng nếu có đủ rơ-le thì ông có thể tạo ra một chiếc máy tính. Một sứ mệnh quan trọng của Bell Labs là tìm ra phương pháp để khuếch đại tín hiệu thoại qua những khoảng cách dài, đồng thời lọc bỏ các tạp nhiễu tĩnh. Những kỹ sư có công thức để xử lý biên độ và pha của tín hiệu, và để giải các phương trình của họ, đôi khi cần đến những số phức (những số có một thành phần ảo đại diện cho căn bậc hai của một số âm). Người phụ trách của Stibitz hỏi ông rằng, liệu chiếc máy mà ông đề xuất có thể xử lý số phức hay không. Khi ông nói nó có thể, họ cử một nhóm đến giúp ông chế tạo chiếc máy. Máy tính Số phức, tên gọi của chiếc máy đó, đã được hoàn thành vào năm 1939. Chiếc máy có hơn 400 rơ-le, mỗi rơ-le có thể đóng mở 20 lần trong một giây. Điều đó khiến cho nó vừa rất nhanh so với các máy tính cơ, vừa trông rất kỳ quặc so với các mạch điện tử dùng đèn chân không vừa được sáng chế. Máy vi tính của Stibitz không lập trình được, nhưng nó cho thấy tiềm năng một mạch rơ-le có thể giải toán nhị phân, xử lý thông tin và các hàm logic. Howard Aiken Cũng trong năm 1937, Howard Aiken – một nghiên cứu sinh ở Harvard cũng chật vật xử lý các phép tính dài dòng và mệt mỏi bằng máy cộng để làm luận án vật lý. Khi ông thuyết phục nhà trường chế tạo một chiếc máy vi tính tinh vi hơn để làm công việc đó, vị trưởng khoa của ông nói rằng trên tầng gác mái trung tâm khoa học của Harvard có một số bánh xe bằng đồng từ một thiết bị 100 năm tuổi có vẻ gần giống như thứ mà ông cần. Khi tìm kiếm trên tầng gác mái, Aiken tìm thấy một trong sáu mô hình trình diễn Máy Sai phân của Charles Babbage được con trai ông là Henry sản xuất và phân phối. Phát hiện này khiến Aiken quan tâm tới Babbage và ông chuyển bộ bánh xe bằng đồng vào phòng làm việc của mình. Sau này, ông nhớ lại: “Chắc chắn là tôi đã có hai trong số những bánh xe của Babbage. Đây là những bánh xe mà sau này tôi đã lắp đặt vào thân máy vi tính.” Mùa thu năm đó, trong khi Stibitz đang chế tạo mô hình ở bàn ăn trong nhà bếp, Aiken viết một bản ghi nhớ dài 22 trang gửi cho các lãnh đạo ở Harvard và IBM, đề xuất xin tài trợ để xây dựng một phiên bản hiện đại của cỗ máy kỹ thuật số Babbage. Bản ghi nhớ mở đầu như sau: “Mong muốn tiết kiệm thời gian và chất xám trong việc xử lý các phép tính số học và loại bỏ khả năng sai sót do con người có lẽ cũng lâu đời như bản thân ngành số học.” Aiken lớn lên ở Indiana trong một hoàn cảnh khó khăn. Năm 12 tuổi, ông đã phải dùng que cời lửa để bảo vệ mẹ mình khỏi người cha vũ phu và thường xuyên say xỉn. Sau đó, cha ông đã bỏ bê gia đình và không chu cấp tiền bạc. Vì vậy, Aiken phải bỏ ngang việc học từ lớp chín, làm thợ lắp đặt điện thoại để phụ giúp gia đình. Sau đó, ông tìm được việc làm ban đêm ở một công ty điện địa phương để có thể đi học ở một trường công nghệ vào ban ngày. Aiken đã vươn đến thành công, nhưng trong quá trình đó, ông đã trở thành một người hay thúc ép người khác làm việc với tính tình nóng nảy, đến mức bị ví là “cơn bão”. Harvard phân vân về việc nên chế tạo cỗ máy tính mà Aiken đề xuất, hay mời ông một vị trí chính thức trong trường để đảm trách một dự án thiên về thực tiễn hơn là hàn lâm (đâu đó trong câu lạc bộ giảng viên Harvard, việc gọi ai đó có xu hướng thực tiễn hơn là hàn lâm bị coi là một lời sỉ nhục). Trong số những người ủng hộ Aiken có Chủ tịch Đại học Harvard, James Bryant Conant; trên cương vị Chủ tịch Ủy ban Nghiên cứu Quốc phòng Quốc gia, Conant có thể dễ dàng đưa Harvard vào làm thành phần trong một tam giác gồm học thuật, công nghệ và quân đội. Tuy nhiên, Khoa Vật lý của Aiken lại cầu toàn hơn. Tháng 12 năm 1939, chủ nhiệm khoa này viết thư cho Conant nói rằng cỗ máy đó “nếu có nguồn tiền để làm thì tốt, nhưng chưa chắc sẽ đáng giá hơn bất kỳ thứ gì khác.” Một hội đồng giảng viên thì nói về Aiken như sau: “Đáng lẽ phải làm rõ cho ông ta hiểu rằng những hoạt động như thế này không giúp ông ta cải thiện cơ hội được trở thành một Giáo sư.” Nhưng cuối cùng, Conant đã thắng thế và ủy quyền cho Aiken chế tạo chiếc máy. Tháng 4 năm 1941, trong khi IBM đang chế tạo chiếc máy Mark I tại phòng thí nghiệm ở Endicott, New York theo các thông số kỹ thuật do Aiken đưa ra thì Aiken rời Harvard để phục vụ trong hải quân Mỹ. Hai năm sau, ông trở thành giảng viên mang quân hàm thiếu tá tại Học viện Thủy lôi Virginia. Một đồng nghiệp miêu tả rằng ông “được trang bị đến tận răng bằng những công thức dài bằng cả căn phòng và những lý thuyết của Harvard phủ kín thường xuân, nhưng lại gặp phải một nhóm những kẻ ngốc miền nam mà không ai trong số họ phân biệt nổi đâu là phép tính, đâu là bánh ngô nướng.” Ông dành phần lớn thời gian để suy nghĩ về chiếc máy Mark I và thi thoảng mặc nguyên bộ lễ phục tới Endicott. Thời gian phục vụ quân đội của Aiken có một lợi ích lớn: đầu năm 1944, khi IBM sẵn sàng vận chuyển cỗ máy Mark I đã hoàn thiện đến Harvard, Aiken đã thuyết phục hải quân tiếp quản nó và cử ông làm sĩ quan phụ trách. Điều này giúp ông tránh được bộ máy hàn lâm quan liêu của Harvard, vốn vẫn đang dùng dằng trong việc bổ nhiệm ông vào biên chế chính thức của trường. Vào thời điểm đó, Phòng Thí nghiệm Máy tính Harvard đang là một cơ sở của hải quân, và tất cả các nhân viên của Aiken đều là người của hải quân mặc quân phục đi làm. Ông gọi họ là “thủy thủ đoàn” và họ gọi ông là “chỉ huy”, còn Mark I được gọi là “cô ấy” như thể nó là một chiếc tàu thủy [20] Chiếc máy Mark I của Harvard vay mượn rất nhiều ý tưởng của Babbage. Nó là máy tính kỹ thuật số, dù không dùng hệ nhị phân; những bánh xe của nó có 10 vị trí. Dọc theo trục máy dài 15 mét là 72 bộ đếm có thể lưu trữ lên tới 23 con số; và cỗ máy hoàn thiện nặng năm tấn với chiều dài 24 mét, chiều rộng 15 mét. Trục máy và những bộ phận chuyển động khác được vận hành bằng điện. Nhưng nó rất chậm. Thay vì các rơ-le điện từ, nó sử dụng những rơ-le cơ học được đóng-mở bằng các động cơ điện. Điều đó có nghĩa nó cần khoảng sáu giây để thực hiện một phép nhân, trong khi chiếc máy của Stibitz chỉ cần một giây. Tuy nhiên, nó sở hữu một đặc điểm ấn tượng mà sau này sẽ trở thành yếu tố chủ chốt của máy vi tính hiện đại: chiếc máy hoàn toàn tự động. Các chương trình và dữ liệu được nhập bằng băng giấy và nó có thể hoạt động trong vài ngày mà không cần sự can thiệp của con người. Điều này cho phép Aiken gọi nó là “giấc mơ đã thành hiện thực của Babbage”. Konrad Zuse Nhưng cũng vào năm 1937, tất cả những người tiên phong trên đều bị đánh bại mà không hề hay biết bởi một kỹ sư người Đức đang làm việc trong căn hộ của cha mẹ mình. Lúc này, Konrad Zuse đang hoàn thiện nguyên mẫu cho một máy tính nhị phân có khả năng đọc các lệnh từ băng đục lỗ. Tuy nhiên, ít nhất trong phiên bản đầu tiên mang tên Z1, nó vẫn là một chiếc máy cơ, không phải máy điện hay điện tử. Cũng như nhiều người tiên phong khác trong thời đại kỹ thuật số, Zuse lớn lên với niềm yêu thích dành cho cả nghệ thuật và kỹ thuật. Sau khi tốt nghiệp trường đại học kỹ thuật, ông trở thành chuyên gia phân tích ứng lực cho một công ty chế tạo máy bay ở Berlin, giải những phương trình tuyến tính chứa mọi loại hệ số về tải trọng, sức bền và độ đàn hồi. Dù sử dụng các máy tính cơ, nhưng một người cũng không thể giải hệ nhiều hơn sáu phương trình tuyến tính với sáu ẩn số trong chưa đầy một ngày. Nếu có 25 biến số thì có thể mất tới một năm. Vì vậy, giống như nhiều người khác, Zuse mong muốn cơ giới hóa quy trình giải các phương trình toán học chán ngắt này. Ông đã biến phòng khách trong căn hộ gần sân bay Tempelhof, Berlin của cha mẹ mình thành một xưởng chế tạo. Trong phiên bản đầu tiên của Zuse, những con số nhị phân được lưu trữ bằng việc sử dụng những tấm kim loại mỏng có các rãnh và ghim do ông và bạn bè dùng cưa tạo ra. Ban đầu, ông dùng băng giấy đục lỗ để nhập dữ liệu và chương trình, nhưng không lâu sau đó, ông chuyển sang dùng các băng phim 35 mm phế phẩm, và chúng không chỉ cứng hơn mà còn tình cờ rẻ hơn nữa. Chiếc máy Z1 của ông được hoàn thiện vào năm 1938. Nó có thể giải một số bài toán, tuy không mấy tin cậy. Tất cả các bộ phận của máy đều được làm thủ công, và chúng hay bị kẹt. Ông gặp bất lợi do không có một nơi làm việc như Bell Labs hay tham gia vào một dự án hợp tác như Harvard với IBM, bởi những môi trường như vậy sẽ cho ông cơ hội hợp tác với các kỹ sư, những người có thể hỗ trợ cho tài năng của ông. Tuy nhiên, Z1 đã cho thấy rằng khái niệm logic mà Zuse đưa ra sẽ hoạt động trên lý thuyết. Helmut Schreyer, một người bạn đại học đã hỗ trợ Zuse, thuyết phục ông tạo ra một phiên bản sử dụng đèn chân không điện tử thay cho các công tắc cơ học. Nếu thực hiện điều đó, họ sẽ đi vào lịch sử với tư cách những nhà phát minh đầu tiên của chiếc máy vi tính hiện đại hoạt động được: nhị phân, điện tử và có thể lập trình. Nhưng Zuse cũng như những chuyên gia ở trường kỹ thuật mà ông hỏi ý kiến đều ngần ngại trước khoản chi phí của việc chế tạo một thiết bị với gần 2.000 đèn chân không. Vì vậy đối với Z2, họ quyết định sử dụng các công tắc rơ-le điện từ cũ mua lại của một công ty điện thoại, chúng bền hơn, rẻ hơn nhưng lại chạy chậm hơn rất nhiều. Thành quả là một chiếc máy vi tính sử dụng rơ-le cho đơn vị số học. Tuy nhiên, đơn vị bộ nhớ vẫn là cơ học, sử dụng các ghim di chuyển trên một tấm kim loại. Năm 1939, Zuse bắt đầu nghiên cứu mô hình thứ ba, chiếc máy Z3, sử dụng rơ-le điện cơ cho cả đơn vị số học, bộ nhớ và điều khiển. Khi Z3 được hoàn thành vào năm 1941, nó trở thành máy vi tính kỹ thuật số đầu tiên, đa năng, có thể lập trình và hoạt động với đầy đủ tính năng. Mặc dù không thể trực tiếp xử lý các lệnh nhảy và rẽ nhánh có điều kiện trong các chương trình, nhưng trên lý thuyết, nó có thể hoạt động như một cỗ máy Turing vạn năng. Điểm khác biệt chính của Z3 so với các máy vi tính sau này là nó sử dụng các rơ-le điện từ thô kệch thay vì các thiết bị điện tử như đèn chân không hay bóng bán dẫn. Schreyer, bạn của Zuse, tiếp tục viết luận án Tiến sĩ với tiêu đề The Tube Relay and the Techniques of Its Switching (Rơ-le đèn và các kỹ thuật chuyển mạch) ủng hộ việc sử dụng đèn chân không cho một máy vi tính nhanh và mạnh. Nhưng khi ông và Zuse đề xuất ý tưởng này với quân đội Đức vào năm 1942, các chỉ huy Đức trả lời rằng họ chắc chắn sẽ giành thắng lợi trong cuộc chiến trước thời hạn hai năm cần thiết để tạo ra chiếc máy như thế. Họ quan tâm tới việc chế tạo vũ khí hơn là máy vi tính. Do đó, Zuse bị đẩy ra khỏi công trình nghiên cứu máy vi tính và bị đưa trở lại việc chế tạo máy bay. Năm 1943, những chiếc máy vi tính và bản thiết kế của ông bị phá hủy trong một vụ đánh bom Berlin của quân đồng minh. Zuse và Stibitz làm việc độc lập, nhưng cả hai cùng nghĩ ra ý tưởng sử dụng công tắc rơ-le để tạo ra các mạch có thể xử lý những phép tính nhị phân. Làm thế nào mà họ đồng thời đưa ra ý tưởng này trong khi hai nhóm làm việc của họ bị chiến tranh cô lập? Lý do một phần là bởi những tiến bộ trong công nghệ và lý thuyết đã tạo ra thời cơ chín muồi. Cùng với nhiều nhà phát minh khác, Zuse và Stibitz đều đã quen với việc sử dụng rơ-le trong mạch điện thoại, và rõ ràng có thể liên hệ việc này với các phép tính nhị phân trong toán học và logic. Tương tự, Shannon, vốn cũng quen với các mạch điện thoại, đã thực hiện một bước nhảy tương ứng về mặt lý thuyết rằng các mạch điện tử có thể thực hiện những tác vụ logic của đại số Bool. Ý tưởng cho rằng mạch kỹ thuật số là chìa khóa để xây dựng máy tính đã nhanh chóng phổ biến trong giới nghiên cứu ở khắp mọi nơi, thậm chí là cả những vùng hẻo lánh như miền trung bang Iowa. John Vincent Atanasoff Cũng trong năm 1937, ở một nơi cách xa cả Zuse lẫn Stibitz, một nhà phát minh khác cũng đang làm thí nghiệm với các mạch kỹ thuật số. Ông làm việc miệt mài trong một tầng hầm ở Iowa, và thành quả của ông sẽ là một phát minh mang tính lịch sử tiếp theo: chế tạo một thiết bị tính toán có ít nhất một phần sử dụng đèn chân không. Xét ở vài khía cạnh, thiết bị của ông không tiên tiến bằng những thiết bị khác. Nó không lập trình được và cũng không đa năng; thay vì điện tử hóa hoàn toàn cỗ máy, ông lại sử dụng một số bộ phận cơ học di chuyển chậm chạp; và mặc dù đã xây dựng một mô hình có thể hoạt động về mặt lý thuyết, nhưng trên thực tế ông lại không thể khiến nó vận hành một cách chắc chắn. Tuy nhiên John Vincent Atanasoff, thường được vợ và bạn bè gọi là Vincent, xứng đáng được vinh danh là người đầu tiên nghĩ ra chiếc máy vi tính kỹ thuật số với một phần điện tử, và đó là ý tưởng nảy đến với ông trong một chuyến đi dài vào một đêm tháng 12 năm 1937. Atanasoff sinh năm 1903, là con cả trong một gia đình có bảy người con. Cha ông là một người nhập cư gốc Bulgaria, còn mẹ ông thuộc dòng dõi một trong số những dòng họ lâu đời nhất ở New England. Cha ông từng làm kỹ sư ở một nhà máy điện tại New Jersey do Thomas Edison điều hành, sau đó ông chuyển cả gia đình đến một thị trấn ở vùng nông thôn bang Florida, miền nam Tampa. Khi lên chín, Vincent giúp cha mắc đường điện cho ngôi nhà của họ ở Florida và cha ông tặng cho ông một chiếc thước logarit Dietzgen. “Chiếc thước đó khiến tôi rất thích thú”, ông kể lại. Khi còn nhỏ, Vincent đã hăng say học logarit, một điều có vẻ hơi kỳ cục ngay cả khi ông thuật lại với giọng điệu nghiêm túc nhất: “Bạn có thể hình dung một cậu bé chín tuổi, tâm trí vẫn còn quanh quẩn với bóng chày, lại có thể thay đổi hoàn toàn bởi những tri thức này không? Bóng chày bị giảm xuống gần tới 0 để nhường chỗ cho một chương trình học tập nghiêm ngặt về logarit.” Trong suốt mùa hè, ông đã tính hàm logarit của 5 cho tới cơ số e, sau đó với sự giúp đỡ của mẹ (từng là một giáo viên dạy toán), ông đã học toán giải tích khi vẫn đang học cấp hai. Cha ông, một kỹ sư điện, đã đưa ông đến nhà máy phosphate nơi mình đang làm việc để chỉ cho con cách thức hoạt động của máy phát điện. Chàng trai Atanasoff rụt rè, thông minh và sáng tạo đã hoàn tất chương trình học cấp ba trong hai năm, giành được điểm A ở tất cả các môn trong chương trình học nặng gấp đôi. Ở Đại học Florida, Vincent học chuyên ngành kỹ thuật điện và thể hiện xu hướng thực tế khi dành nhiều thời gian trong các xưởng đúc và xưởng máy của trường. Ông vẫn bị toán học cuốn hút và khi học năm thứ nhất, ông đã nghiên cứu một phép chứng minh liên quan đến số học nhị phân. Bằng khả năng sáng tạo và sự tự tin, ông tốt nghiệp với điểm trung bình cao nhất khóa. Vincent nhận học bổng Thạc sĩ về toán học và vật lý ở bang Iowa, tuy về sau được nhận vào Đại học Harvard, ông vẫn băn khoăn với quyết định muốn chuyển tới thị trấn nông nghiệp Ames. Vincent theo học Tiến sĩ vật lý ở Đại học Wisconsin, và tại đây, ông cũng có những trải nghiệm giống như những người tiên phong khác trong lĩnh vực máy vi tính, trước tiên là Babbage. Công việc của ông là nghiên cứu cách dùng điện trường để phân cực khí heli, và công việc này liên quan đến những phép tính tẻ nhạt. Trong khi chật vật giải toán bằng chiếc máy cộng để bàn, ông mơ tưởng đến những cách để sáng chế ra một chiếc máy tính có thể làm được nhiều việc hơn. Sau khi trở lại bang Iowa vào năm 1930 với vai trò trợ giảng, ông cho rằng với những bằng cấp đã đạt được trong các lĩnh vực kỹ thuật điện, toán học và vật lý, ông có đủ khả năng để đảm trách nhiệm vụ trên. Việc ông quyết định không ở lại Đại học Wisconsin, đến Đại học Harvard hoặc một trường đại học nghiên cứu lớn khác đã dẫn tới một hệ quả. Ở bang Iowa, Atanasoff đơn độc vì không có ai khác cũng đang nghiên cứu phương pháp chế tạo máy tính mới. Ông có thể nảy ra những ý tưởng mới mẻ nhưng xung quanh lại không có ai để trao đổi ý tưởng hoặc giúp ông vượt qua những khó khăn về lý thuyết hay kỹ thuật. Khác với phần lớn các nhà phát minh của thời đại kỹ thuật số, ông là một nhà phát minh cô độc, tự lấy cảm hứng qua những chuyến lái xe một mình, và chỉ thảo luận với một trợ lý là sinh viên cao học. Cuối cùng, điều đó đã được chứng minh là một bất lợi. Ban đầu, Atanasoff định chế tạo một thiết bị kỹ thuật tương tự, với sự yêu thích thước logarit, ông định xây dựng một phiên bản máy khổng lồ sử dụng những băng phim dài. Nhưng rồi ông nhận thấy rằng để có thể giải những phương trình số học tuyến tính một cách chính xác theo yêu cầu của ông, băng phim phải dài hàng trăm mét. Ông cũng chế tạo ra một dụng cụ có thể tạo hình một ụ parafin nhỏ để tính toán một phương trình vi phân cục bộ. Những hạn chế của các thiết bị tương tự này đã buộc ông phải chuyển sang tập trung vào việc tạo ra một phiên bản kỹ thuật số. Vấn đề đầu tiên Atanasoff xử lý là cách thức lưu trữ các con số trong một chiếc máy. Ông sử dụng thuật ngữ bộ nhớ để mô tả tính năng này: “Vào thời gian đó, tôi chỉ biết sơ qua về công trình của Babbage, và vì thế tôi không biết ông ấy gọi khái niệm đó là ‘lưu trữ’… Tôi thích cách gọi của ông ấy, và có lẽ nếu biết trước thì tôi cũng sẽ dùng nó; tôi cũng thích từ ‘bộ nhớ’ vì nó có nét tương đồng với não bộ con người.” Atanasoff nghiên cứu một danh sách các thiết bị có thể làm bộ nhớ như ghim cơ học, rơ-le điện từ, một mẩu nhỏ nam châm có thể bị phân cực bởi điện tích, các đèn chân không và một tụ điện nhỏ. Thiết bị nhanh nhất có lẽ là đèn chân không, nhưng chúng lại quá đắt. Bởi thế, Atanasoff chuyển sang dùng thứ mà ông gọi là “tụ điện” (ngày nay chúng ta cũng gọi là tụ điện, nhưng là một từ khác trong tiếng Anh) – một thiết bị nhỏ, rẻ có thể lưu trữ điện tích, ít nhất là trong thời gian ngắn. Đó là một quyết định có thể hiểu được, nhưng đồng nghĩa với việc chiếc máy sẽ rất chậm chạp và bất tiện. Thậm chí, nếu các phép cộng và trừ được hoàn thành với tốc độ điện tử thì quá trình ghi vào và đọc ra các con số từ đơn vị bộ nhớ cũng sẽ làm máy chậm lại như tốc độ của bộ nhớ hình trống quay. Sau khi chọn xong đơn vị bộ nhớ, Atanasoff chuyển sang xây dựng các đơn vị logic và số học mà ông gọi là “cơ chế tính toán”. Ông quyết định cơ chế này phải điện tử hóa hoàn toàn, điều đó có nghĩa là phải sử dụng đèn chân không dù chúng đắt. Các đèn này sẽ đóng vai trò làm công tắc đóng-mở để thực hiện chức năng của các cổng logic trong một mạch có thể cộng, trừ và thực hiện bất kỳ hàm Bool nào. Điều đó đã đặt ra một vấn đề toán học lý thuyết thuộc loại ông rất yêu thích từ khi còn là một đứa trẻ: Liệu hệ thống kỹ thuật số của ông nên là hệ thập phân, nhị phân hay hệ số khác? Vì là một người say mê các hệ thống số nên Atanasoff đã khai thác rất nhiều lựa chọn. Ông viết trong một bài viết không đăng tải như sau: “Trong một thời gian ngắn, tôi nghĩ hệ số 100 là có tiềm năng. Cách tính toán này chỉ ra về mặt lý thuyết, hệ số cho tốc độ tính toán nhanh nhất là e – hệ số tự nhiên.” Nhưng sau khi cân bằng giữa lý thuyết và thực tế, cuối cùng ông chọn hệ số 2, tức hệ nhị phân. Đến cuối năm 1937, những ý tưởng này và nhiều ý tưởng khác luẩn quẩn trong đầu ông như một “mớ hổ lốn” những khái niệm không chịu định hình rõ ràng. Geoge Stibitz (1904-1995) chụp vào khoảng năm 1945. John Atanasoff (1903-1995) ở bang Iowa, chụp vào khoảng năm 1940. < Konrad Zuse (1910-1995) và máy vi tính Z4 năm 1944. Bản khôi phục lại chiếc máy vi tính của Atanasoff." Atanasoff rất thích ô tô (nếu có thể, ông thích mỗi năm mua một chiếc mới), và vào tháng 12 năm 1937, ông mua một chiếc Ford mới với động cơ V8 rất khỏe. Để thư giãn đầu óc, vào một buổi tối muộn, ông lái xe đi dạo và chuyến đi này sẽ trở thành một thời khắc quan trọng trong lịch sử tin học: Vào một đêm mùa đông năm 1937, cơ thể tôi rã rời vì cố gắng giải quyết những vấn đề của chiếc máy. Tôi lên xe và lái với tốc độ cao trong thời gian dài để có thể kiểm soát những cảm xúc của mình. Tôi có thói quen lái xe vài dặm vì khi tập trung vào lái xe, tôi có thể kiểm soát được bản thân. Nhưng đêm hôm đó, tôi vô cùng bức bách và cứ tiếp tục đi cho tới khi vượt qua sông Mississippi đến tiểu bang Illinois, cách điểm xuất phát 304km [21]. Ông rẽ khỏi đường cao tốc và tấp vào một quán rượu bên đường. Không giống như ở Iowa, ở Illinois, ít nhất ông có thể mua đồ uống, và ông gọi một ly rượu bourbon pha soda, rồi một ly nữa. Ông nhớ lại: “Tôi nhận ra rằng tôi không còn lo lắng nữa và tâm trí tôi lại quay về với những chiếc máy tính. Tôi không biết tại sao đầu óc tôi có thể làm việc được lúc ấy, trong khi trước đó nó không thể hoạt động được, nhưng mọi thứ dường như rất tốt, dễ chịu và yên tĩnh.” Cô phục vụ khá lơ đãng, vì vậy, Atanasoff có thể xử lý các vấn đề của mình mà không bị quấy rầy. Ông phác thảo các ý tưởng của mình lên một tờ giấy ăn rồi lọc ra một số vấn đề thiết thực. Điều quan trọng nhất là làm sao để bổ sung điện tích vào các tụ điện, bởi nếu không, chúng sẽ bị tiêu hao điện tích sau vài phút. Ông nghĩ ra ý tưởng đặt chúng vào những chiếc trống hình trụ xoay có kích thước tương đương với với kích cỡ của lon nước ép V8 nặng 1,3kg, như vậy chúng có thể tiếp xúc với những dây dẫn dạng chổi một lần một giây và điện tích sẽ được nạp lại. Ông bày tỏ: “Trong buổi tối ở quán rượu hôm đó, tôi đã nghĩ ra khả năng về một bộ nhớ có thể phục hồi. Lúc đó tôi gọi nó là hích điện.” Với mỗi vòng xoay của trống hình trụ, các dây dẫn sẽ kích bộ nhớ của các tụ điện, và khi cần thiết, nó sẽ đọc dữ liệu từ các tụ điện và lưu trữ dữ liệu mới. Ông cũng nghĩ ra một cấu trúc có thể đọc các con số từ hai trống hình trụ khác nhau với các tụ điện, rồi sau đó sử dụng mạch đèn chân không để cộng hoặc trừ các số và đưa kết quả vào bộ nhớ. “Sau vài giờ tính toán, tôi lên xe và lái về nhà với tốc độ chậm hơn”, ông kể lại. Đến tháng 5 năm 1939, Atanasoff đã sẵn sàng bắt tay vào chế tạo mô hình mẫu. Ông cần một trợ lý, tốt nhất là một sinh viên cao học có kinh nghiệm về kỹ thuật. Một ngày nọ, một người bạn cùng khoa nói với ông: “Tôi có người anh cần.” Thế rồi, ông bắt đầu cộng tác với Clifford Berry, con trai của một kỹ sư điện tự học. Chiếc máy được thiết kế và nối cứng với một mục đích duy nhất: giải các hệ phương trình tuyến tính. Nó có thể xử lý lên tới 29 biến số. Tại mỗi bước, chiếc máy của Atanasoff có thể xử lý hai phương trình và loại bỏ một biến số, và in kết quả thu được lên những tấm thẻ đục lỗ nhị phân kích cỡ 8x11. Sau đó, bộ thẻ chứa phương trình đơn giản hơn này sẽ được đưa lại vào trong máy để tiếp tục quá trình và loại bỏ thêm một biến số nữa. Quá trình này đòi hỏi một chút thời gian. Chiếc máy (nếu họ có thể làm cho nó vận hành hợp lý) mất gần một tuần để giải xong một hệ 29 phương trình. Trong khi đó, nếu con người thực hiện quá trình này bằng các bàn tính để bàn thì sẽ cần đến ít nhất mười tuần. Cuối năm 1939, Atanasoff cho ra mắt mô hình mẫu với hy vọng nhận được tài trợ để chế tạo một chiếc máy hoàn thiện. Ông đánh máy một bản đề xuất dài 35 trang, sử dụng giấy than để tạo một số bản sao. Bản đề xuất bắt đầu như sau: “Mục đích chính của bản đề xuất này là cung cấp những mô tả và giải thích chi tiết về một chiếc máy tính được thiết kế chủ yếu nhằm giải các hệ phương trình đại số tuyến tính lớn.” Như để phản bác những lời chỉ trích rằng đây là một mục đích hạn chế để phải chế tạo một chiếc máy tính lớn, Atanasoff đã ghi rõ một danh sách dài những vấn đề cần thiết khi giải những phương trình này: “khớp đường cong… các vấn đề dao động… phân tích mạch điện… các cấu trúc đàn hồi.” Ông kết luận bằng một danh sách chi tiết những khoản chi phí dự kiến với tổng số lên tới 5.330 đô-la (cuối cùng, ông nhận được khoản tiền này từ một quỹ tư nhân). Sau đó, ông gửi một bản sao của đề xuất cho một luật sư sáng chế ở Chicago làm việc cho bang Iowa. Tuy nhiên, vì sự chểnh mảng mà sau này sẽ gây ra một cuộc tranh cãi pháp lý nổi tiếng trong lịch sử và kéo dài hàng thập kỷ, vị luật sư này đã không hề đệ đơn xin cấp bằng sáng chế. Đến tháng 9 năm 1942, mẫu máy hoàn chỉnh của Atanasoff cơ bản được hoàn thiện. Nó có kích thước bằng một chiếc bàn và chứa gần 300 đèn chân không. Tuy nhiên có một vấn đề: cơ chế sử dụng tia lửa điện để đốt lỗ trong các thẻ đục lỗ không hoạt động hiệu quả, và ở bang Iowa không có đội ngũ thợ máy và kỹ sư nào để ông có thể kêu gọi sự trợ giúp. Vào thời điểm đó, mọi việc bị dừng lại. Atanasoff bị gọi đi quân dịch và được cử tới làm việc tại phòng thí nghiệm quân nhu của hải quân ở Washington. Tại đây, ông nghiên cứu mìn âm thanh và sau đó là tham gia các cuộc thử bom nguyên tử ở Bikini Atoll. Mặc dù phải chuyển trọng tâm từ máy vi tính sang kỹ thuật quân nhu, Atanasoff vẫn là một nhà phát minh, và ông nhận được 30 bằng sáng chế bao gồm cả bằng sáng chế cho một thiết bị dò mìn. Nhưng vị luật sư ở Chicago thì lại không nộp đơn xin cấp bằng sáng chế cho chiếc máy vi tính của ông. Chiếc máy vi tính của Atanasoff lẽ ra đã là một cột mốc quan trọng nhưng nó đã bị vứt vào thùng rác của lịch sử, xét cả về nghĩa đen và nghĩa bóng. Chiếc máy gần như có thể vận hành được này bị cất vào kho của tòa nhà vật lý ở bang Iowa, và một vài năm sau đó, dường như chẳng còn ai nhớ tới những gì mà nó làm được. Năm 1948, khi cần không gian cho những mục đích sử dụng khác, một sinh viên cao học đã tháo dỡ nó mà không hề nhận ra nó là cái gì, và vứt bỏ đi phần lớn các bộ phận của chiếc máy. Nhiều tài liệu lịch sử về thời đại máy vi tính thậm chí còn không hề đề cập đến Atanasoff. Nhưng dẫu có hoạt động trơn tru đi nữa thì chiếc máy của Atanasoff vẫn còn những hạn chế. Mạch đèn chân không thực hiện các phép tính nhanh như chớp, song các đơn vị bộ nhớ dạng xoay cơ học lại làm quá trình này chậm đi rất nhiều. Hệ thống đốt lỗ cho các thẻ đục lỗ cũng vậy (nếu như nó hoạt động). Để có thể vận hành thực sự nhanh, những chiếc máy vi tính hiện đại cần phải được điện tử hóa hoàn toàn chứ không phải một phần. Mô hình của Atanasoff cũng không lập trình được. Chiếc máy được thiết kế chỉ để thực hiện một công việc duy nhất: giải các phương trình tuyến tính. Điểm lý thú mang màu sắc lãng mạn của Atanasoff là ông là một thợ máy cô độc trong một căn tầng hầm, chỉ có chàng cộng sự trẻ tuổi Clifford Berry làm bầu bạn. Nhưng câu chuyện của ông là minh chứng cho thấy rằng trên thực tế, chúng ta không nên lãng mạn hóa những người cô độc như thế. Giống như Babbage, người miệt mài làm việc trong xưởng sản xuất nhỏ của mình với một trợ lý duy nhất, Atanasoff chưa bao giờ làm cho cỗ máy của mình vận hành được đầy đủ. Giá như ông ở Bell Labs, giữa rất nhiều kỹ thuật viên, kỹ sư, thợ sửa máy, hay ở một trường đại học nghiên cứu lớn thì có lẽ đã tìm ra được giải pháp khắc phục phần đọc thẻ cũng như những bộ phận bướng bỉnh khác trong cỗ máy của ông. Hơn nữa, khi Atanasoff được gọi vào hải quân năm 1942, lẽ ra sẽ có các thành viên trong nhóm ở lại để hoàn thiện nốt chiếc máy, hay ít nhất là để nhớ xem cái gì đang được xây dựng. Thật mỉa mai, điều đã giúp Atanasoff thoát khỏi số phận một dấu vết lịch sử mờ nhạt, bị lãng quên lại là điều sau này khiến ông oán giận. Đó là một chuyến viếng thăm ông vào tháng 6 năm 1941 của một người thuộc tuýp không thích miệt mài làm việc trong sự cô lập mà thích du hí khắp nơi, thu thập các ý tưởng và làm việc theo nhóm. Sau này, chuyến đi của John Mauchly đến Iowa sẽ trở thành chủ đề của những lời cáo buộc gay gắt và những câu chuyện tranh chấp trong lịch sử. Nhưng nó lại cứu vớt Atanasoff thoát khỏi sự quên lãng và thúc đẩy lịch sử máy vi tính tiến về phía trước. John Mauchly Đầu thế kỷ XX, giống như ở Anh trước đó, ở Mỹ cũng hình thành một tầng lớp các nhà khoa học quý tộc thường hội họp trong những câu lạc bộ “sa-lông” và các viện mở rộng khác. Tại đó, họ thích thú chia sẻ các ý tưởng, lắng nghe những bài giảng và hợp tác trong các dự án. John Mauchly lớn lên trong môi trường đó. Cha ông là một nhà vật lý và là một trưởng nhóm nghiên cứu tại khoa Địa từ học của Học viện Carnegie ở Washington, tổ chức đi đầu của nước Mỹ trong việc thúc đẩy sự tiến bộ và chia sẻ các nghiên cứu. Chuyên môn của ông là theo dõi các hiện tượng điện trong khí quyển và liên hệ chúng với thời tiết. Đây là một nỗ lực tập thể, liên quan đến việc điều phối các nhà nghiên cứu từ Greenland cho đến Peru. Lớn lên ở Chevy Chase thuộc vùng ngoại ô Washington, Maulchy được tiếp xúc với cộng đồng khoa học đang lớn mạnh trong vùng. Ông từng thốt lên đầy tự hào: “Dường như Chevy Chase là nơi tập hợp tất cả các nhà khoa học của Washington. Giám đốc Ban Đo lường của Cục Tiêu chuẩn cũng như Giám đốc Ban Vô tuyến đều sống gần chỗ chúng tôi.” Người đứng đầu Viện Smithsonian cũng là hàng xóm của gia đình ông. Maulchy dành các ngày cuối tuần giúp cha tính toán bằng một máy cộng để bàn, từ đó ông nuôi dưỡng niềm đam mê với khí tượng học sử dụng dữ liệu. Maulchy cũng yêu thích các mạch điện. Cùng với những người bạn trẻ tuổi trong vùng, ông đã lắp đặt đường dây liên lạc nội bộ để kết nối các ngôi nhà của họ với nhau và chế tạo thiết bị điều khiển từ xa để bắn pháo hoa phục vụ các bữa tiệc. “Khi tôi ấn nút, pháo hoa sẽ bắn đi cách xa 15 mét.” Năm 14 tuổi, ông đã kiếm tiền bằng cách giúp người dân trong vùng sửa chữa đường dây bị hỏng trong nhà họ. Khi còn là sinh viên Đại học Johns Hopkins, Mauchly đã đăng ký tham gia một chương trình dành cho các sinh viên xuất sắc để được chuyển thẳng lên một chương trình Tiến sĩ về vật lý. Ông làm luận án về phổ ánh sáng vì nó kết hợp vẻ đẹp, những thí nghiệm và lý thuyết với nhau. Ông cho biết: “Bạn phải biết đôi chút lý thuyết để hiểu được dải quang phổ là gì, nhưng bạn không thể làm được điều này nếu không có những bức ảnh thí nghiệm về quang phổ đó, và ai sẽ làm việc đó giúp bạn? Không ai khác ngoài chính bạn. Vì vậy, tôi chăm chỉ luyện tập thổi thủy tinh, làm ra các bóng chân không, tìm kiếm các chỗ hở, v.v..” Mauchly có tính cách lôi cuốn và một khả năng tuyệt vời (cũng là khát khao) để lý giải mọi thứ, vì vậy như một lẽ đương nhiên, ông trở thành một giảng viên đại học. Những công việc như thế hiếm khi xuất hiện trong thời kỳ suy thoái, nhưng ông đã xoay xở để có được một vị trí giảng dạy ở Đại học Ursinus, cách Philadelphia một giờ lái xe về hướng tây bắc. Ông kể rằng: “Tôi là người duy nhất dạy vật lý ở đó.” Một đặc điểm quan trọng trong tính cách của Mauchly là ông thích chia sẻ các ý tưởng – thường là với một nụ cười tươi và một sự nhạy cảm tinh tế – điều này đã giúp ông trở thành một giảng viên rất được yêu quý. Một đồng nghiệp nhớ lại: “John thích nói chuyện và dường như nhiều ý tưởng của ông được phát triển trong các cuộc trao đổi. John thích các sự kiện xã hội, thích ăn các món ngon và uống loại rượu hảo hạng. Ông ấy cũng thích phụ nữ, các thanh niên quyến rũ, những người thông minh và cá tính.” Không nên đặt câu hỏi cho Mauchly, vì ông có thể nói một cách nghiêm túc và say sưa về hầu hết mọi thứ từ phim ảnh, văn học cho tới vật lý. Khi đứng trên lớp, Mauchly như một nghệ sĩ biểu diễn. Để giải thích về động lượng, ông thường xoay tròn người, hai cánh tay giang rộng ra rồi thu lại; còn để mô tả khái niệm về tác động và phản tác động, ông đứng trên một chiếc ván trượt tự chế và lảo đảo tiến