Kaarten, Wiskunde en de Maan: De Impact van Vrouwelijke Innovaties op de Moderne Informatica

Kaarten, Wiskunde en de Maan: Hoe de innovaties van vrouwen de moderne informatica hebben vormgegeven

In deze Maand van de Vrouwelijke Geschiedenis kijken we naar hoe de innovaties van vrouwen het vakgebied van computerprogrammering hebben bevorderd.

Jaren voordat softwareprogrammeurs zich over hun toetsenborden bogen in moderne, stijlvolle tech-kantoren, legden vrouwen de fundamenten van de moderne computerprogrammering – onder minder glamoureuze omstandigheden.

Gedurende een groot deel van de vroege geschiedenis werd programmeren beschouwd als repetitief en saai werk. Veel historici hebben laten zien dat het voornamelijk vrouwen waren die dit werk verrichtten, volgens het Smithsonian American Women’s History Museum. Nu de Maand van de Vrouwelijke Geschiedenis ten einde loopt, kijken we naar de innovaties die vrouwen hebben gerealiseerd en die de informatica hebben gevormd, van het schrijven van het eerste computerprogramma tot het ontwikkelen van de software die Amerikaanse astronauten naar de Maan bracht.

Het eerste computerprogramma

Toen ze een artikel van de wiskundige Luigi Menabrea over de Analytische Machine vertaalde – algemeen beschouwd als de eerste computer – ontdekte de Britse wiskundige Ada Lovelace dat ze zijn notities aan het corrigeren was in plaats van alleen te vertalen. En dat ze het eerste computerprogramma schreef.

Lovelace, de dochter van de dichter Lord Byron, had sinds haar kindertijd een affiniteit voor wiskunde. Haar talenten leidden tot een nauwe professionele samenwerking met de wiskundige en uitvinder Charles Babbage, vooral met betrekking tot zijn Analytische Machine. Bij het vertalen van Menabrea’s artikel in 1843 waren Lovelace’s uitgebreide voetnoten haar beslissende bijdrage aan de informatica. In deze notities was ze de eerste die suggereerde dat een machine niet alleen met cijfers kon werken en wiskundige uitkomsten kon produceren, maar ook met symbolen kon omgaan.

De Analytische Machine “zou ook op andere dingen kunnen inwerken dan alleen getallen, mits er objecten gevonden worden waarvan de onderlinge fundamentele relaties kunnen worden uitgedrukt door die van de abstracte wetenschap van operaties, en die ook vatbaar zouden moeten zijn voor aanpassingen aan de actie van de operationele notatie en mechanismen van de machine,” schreef ze in een van haar vertalersnotities.

Lovelace stelde ook voor dat cijfers konden worden gebruikt om meer dan alleen hoeveelheden weer te geven en illustreerde de rol van de machine die verder gaat dan berekeningen. Ze schetste de mogelijke vertaling van “geluiden” en “muzikale compositie” in operaties die een machine zou kunnen gebruiken om “uitgebreide en wetenschappelijke muziekstukken van elke complexiteit of omvang” te componeren, zoals ze in haar notities schreef.

De berekeningen en opmerkingen van de wiskundige verdriedubbelden bijna de lengte van het oorspronkelijke artikel en vormden de eerste set instructies voor computers. Lovelace’s notities informeerden later de Britse wiskundige en logisch denker Alan Turing tijdens zijn codeerwerk in de Tweede Wereldoorlog.

De compiler en communiceren met machines

Jarenlang schreven mensen computerprogramma’s als lange reeksen getallen zodat computers ze konden begrijpen. Toen, in 1952, creëerde computerwetenschapper en voormalig Amerikaanse marineofficier Grace Hopper de compiler – een programma dat code omzet van een hoog-niveau programmeertaal waarin het is geschreven (Java en Python zijn enkele moderne voorbeelden) naar laag-niveau talen die een computer kan begrijpen (zoals binaire code).

Deze compiler, genaamd A-0, vertaalde symbolische wiskundige code naar machineleesbare code en was essentieel voor de ontwikkeling van moderne programmeertalen. Hopper’s compiler was een product van jarenlange inspanningen om computerprogrammering te vereenvoudigen.

Tijdens haar werk aan de Mark I – de eerste grootschalige automatische calculator – merkte Hopper op dat sommige berekeningen herhaaldelijk werden gebruikt in een enkele berekening en ze creëerde een klein archief van veelgebruikte codefragmenten. Dit leidde tot het moderne concept van subroutines — kleine stukjes code geschreven binnen een groter programma — die taken uitvoeren die meerdere keren in het hoofdprogramma moeten worden uitgevoerd. Subroutines besparen tijd omdat de code al is geschreven en getest.

Hopper’s A-0 compiler, ontwikkeld jaren na de oorlog, stelde gebruikers in staat om de schetsen van een programma in vereenvoudigde taal te coderen. Hopper had gestaag haar archief van subroutines uitgebreid, die ze op een tape plaatste en nummers toekende. Wanneer een gebruiker het programma dat ze nodig hadden uitschreef, zou de compiler automatisch de benodigde subroutines op de tape lokaliseren en rangschikken.

Hopper hielp ook bij de ontwikkeling van een van de vroegste op het Engels gebaseerde programmeertalen: COBOL (Common Business-oriented Language). Ze hielp bij het ontwerpen en ontwikkelen van compilers daarvoor. Met A-0 en COBOL maakte Hopper het gemakkelijker om met machines te communiceren.

Fijn afstemmen van de moderne GPS

Het werk van de Amerikaanse wiskundige Gladys West is verantwoordelijk voor de nauwkeurigheid van het moderne Global Positioning System (GPS) — een technologie die vandaag de dag bijna overal wordt gebruikt, door toeristen, taxichauffeurs en piloten. Bij haar toetreding tot de US Naval Proving Ground in 1956, als de tweede Afro-Amerikaanse vrouw die dat deed, leidde West een groep analisten die gegevens van de sensoren van satellieten gebruikten om de vorm en grootte van de aarde en de baanroutes eromheen te berekenen.

Deze berekeningen vormen de basis voor de vluchtpaden die GPS-satellieten vandaag de dag plotsen. Het werk van West bleef lange tijd onopgemerkt totdat ze in 2018 de Space and Missiles Pioneers award van de Amerikaanse luchtmacht ontving. In 2021 werd ze de eerste vrouw die de Prince Philip Medal ontving, uitgereikt door de Royal Academy of Engineering in het Verenigd Koninkrijk.

Software ontwikkelen om naar de Maan te gaan

In een faciliteit net buiten Boston, VS, slaagden vrouwen erin om de software-instructies voor de Apollo-missies op te slaan in een lange, draadvormige ’touw’. De Amerikaanse computerwetenschapper en softwareprogrammeur Margaret Hamilton leidde de softwareontwikkeling en -productie voor de Apollo-missies van de Verenigde Staten, en haar werk was essentieel voor de zes missies naar de Maan tussen 1969 en 1972.

Onder haar leiding vond het team een ingenieuze manier om computerprogramma’s voor de Apollo Guidance Computers op te slaan: ze weefden ze in een koperdraad. Computers slaan informatie op in binaire code, een volgorde van enen en nullen. De geheugen van moderne computers slaat deze informatie meestal op kleine siliciumchips op. In de tijd van de missies werd deze informatie opgeslagen door het magnetiseren van donutvormige kernen.

Een draad zou door het gat worden gehaald om een binaire een te vertegenwoordigen, of om de kern heen buigen, het gat omzeilend, om een nul voor te stellen. Deze technologie werd core-rope memory genoemd. Tijdens de Apollo-missies, zodra een computerprogramma was geschreven, vertaald in code, en op papieren kaarten of punchkaarten was geperforeerd, werd de code naar een faciliteit gestuurd waar vrouwen, meestal voormalige werknemers van textielfabrieken, de koperdraad en kernen in een lange draad weefden om grote hoeveelheden code op te slaan.

Naast het aannemen van deze ingenieuze opslagoplossing, was Hamilton’s belangrijkste focus het ontwerpen van software om systeemfouten te detecteren en software te herstellen in het geval van een computercrash, wat cruciaal bleek te zijn voor de Apollo 11-missie die succesvol op de Maan landde. “De software-ervaring zelf (het ontwerpen, ontwikkelen, evolueren en het zien presteren en leren van het voor toekomstige systemen) was minstens zo spannend als de gebeurtenissen rond de missie,” zei Hamilton in 2009 tegen MIT News, terwijl ze terugblikte op haar ervaring met de Apollo-missies. “Als ik terugkijk, waren we de gelukkigste mensen ter wereld; er was geen keuze behalve pioniers te zijn; geen tijd om beginners te zijn.”