阿波罗软件先驱玛格丽特·汉密尔顿去世,享年90岁

阿波罗软件先驱玛格丽特·汉密尔顿去世,享年90岁。她主导月球任务编程并确立软件工程学科地位,曾领导400余人开发关键代码,其提出的防御性编程理念深刻影响了后世计算机科学发展。

玛格丽特·汉密尔顿(Margaret Hamilton)已去世,享年90岁。作为计算机科学的先驱,她在麻省理工学院(MIT)工作超过二十年,主导了将人类送上月球的首批计算机编程工作,并帮助确立了软件工程作为一门独立学科的地位。

优先级软件助登月

“回顾过去,我们是世界上最幸运的人。”汉密尔顿曾这样评价她在NASA阿波罗计划期间担任软件工程师的经历,“除了成为开拓者,我们别无选择。”

早期生涯与进入MIT

汉密尔顿于1936年出生在印第安纳州帕奥利。她最初在密歇根大学学习数学,后转入厄尔汉姆学院,并于1958年获得数学学士学位,同时修读哲学课程。1959年,她与攻读法律学位的丈夫搬至马萨诸塞州波士顿。

抵达波士顿后不久,汉密尔顿在MIT气象系找到了一份临时工作,协助教授爱德华·N·洛伦兹(Edward N. Lorenz)开发天气预测软件。这是她首次接触计算机编程,其工作成果也为洛伦兹日后关于混沌理论的研究提供了重要参考。

1961年,汉密尔顿加入MIT林肯实验室,担任程序员,参与半自动地面环境(SAGE)项目——美国首个防空系统。她为原型AN/FSQ-7计算机(XD-1)编写软件,用于识别潜在敌对飞机。在此期间,她开始关注当时尚属新鲜概念的“软件可靠性”。

1965年,当汉密尔顿准备攻读研究生时,她的丈夫在报纸上看到一则广告:MIT仪器实验室正在寻找开发人员,任务是“把人送上月球”。该实验室赢得了NASA合同,负责打造阿波罗计划的机载飞行软件。汉密尔顿对此产生兴趣并申请成功,成为该项目的第一位程序员,也是第一位女性程序员。

阿波罗计划中的关键贡献

汉密尔顿首先负责无人阿波罗任务的软件开发,随后晋升为载人任务机载飞行软件团队的负责人。到1968年,她担任指挥和服务模块团队助理主任,领导着400多名工作人员共同推进阿波罗软件的开发。

这张如今广为人知的照片拍摄于1969年的MIT,展示了玛格丽特·汉密尔顿站在登月舱和指令/服务舱机载飞行软件代码列表旁,这些代码堆叠起来几乎与她等高。汉密尔顿领导了这两个团队以及超过400名参与阿波罗软件开发的人员。

在技术层面,汉密尔顿展现了卓越的领导力和问题解决能力。一个著名的案例被称为“劳伦错误”:有一天,她四岁的女儿劳伦在仪器实验室玩指挥模块模拟器时,意外激活了一个名为P01的预启动程序,导致模拟器崩溃。汉密尔顿随即在技术文档中增加了一个警告程序,提示用户在飞行过程中不要启动P01。

尽管她提议修复软件以防止此类错误在真实任务中发生,但该建议最初被驳回。然而,在1968年的阿波罗8号任务中,宇航员吉姆·洛维尔在飞行途中无意中触发了P01程序。汉密尔顿及其团队紧急介入解决故障,此后她提出的改进措施被正式整合进程序中。这被视为“防御性编程”的早期典范,即构建能够预测或修复错误的软件系统。

汉密尔顿对阿波罗计划最著名的贡献发生在1969年7月的阿波罗11号登月任务期间。在“鹰”号登月舱准备着陆前,机载计算机因硬件开关故障发出警报,系统过载,可能无法处理复杂的着陆程序。凭借汉密尔顿团队开发的优先级驱动软件,系统能够关闭不必要的后台任务,确保核心功能运行。休斯顿控制中心信任这一软件架构,允许任务继续执行,最终成功登月。

职业生涯后期与遗产

随着阿波罗计划结束,仪器实验室从MIT分离,成为独立的德雷珀实验室(Draper Laboratory)。汉密尔顿在此留下了深远影响。德雷珀总裁兼首席执行官Walleratz表示:“通过她的领导力和为NASA阿波罗制导计算机开发机载飞行软件的贡献,她帮助确保宇航员安全降落月球并返回地球。”

1976年,汉密尔顿创立了第一家软件公司Higher Order Software,其基础是她倡导的错误预防和容错方法。十年后,她又创立了汉密尔顿科技(Hamilton Technologies),提供旨在现代化规划、系统工程和软件开发过程的产品与服务,以提高可靠性、降低成本并加速上市时间。该公司的旗舰产品通用系统语言(USL)是一种系统建模语言,优先考虑错误预防和防御性编程。

汉密尔顿一生致力于确立软件工程的专业地位。她在2018年接受《El País》采访时回忆道:“我努力使软件合法化……我开始使用‘软件工程’一词,将其与硬件及其他类型的工程区分开来……当我第一次使用这个短语时,人们觉得很有趣,甚至嘲笑我的激进思想。但最终,软件获得了与其他学科同等的尊重。”

她的成就获得了多项荣誉,包括2016年由巴拉克·奥巴马总统颁发的总统自由奖章。奥巴马指出:“汉密尔顿定义了软件工程的新形式……她的软件架构为人类带来了巨大的飞跃,写出了帮助美国踏上月球的代码。”此外,她还获得2003年NASA特殊空间法案奖、2017年计算机历史博物馆院士奖、2019年无畏终身成就奖,并于2022年入选国家航空名人堂。

2016年11月22日,美国总统巴拉克·奥巴马在白宫东厅向玛格丽特·汉密尔顿颁发总统自由奖章。

近年来,汉密尔顿已成为STEM领域女性的标志性人物。2015年,她参与开发的阿波罗软件全部上传至GitHub。2017年,乐高推出“NASA女性”系列套装,其中包含以汉密尔顿为原型的迷你人偶。

2017年,乐高发布“NASA女性”系列套装。图中中间为汉密尔顿,左侧为原始套装设计师、MIT新闻副编辑总监Maia Weinstock,右侧为乐高设计师Tara Wike ’97,三人正在查看接近最终版本的原型。

MIT航空航天系临时主任Olivier de Weck评价道:“说玛格丽特·汉密尔顿是一位先驱者,或者说她领先于时代,都是一种戏剧性的低估。她不仅开发了先进的代码,还带领团队利用这项新兴技术开发了人类迄今为止最复杂的系统之一。”

汉密尔顿身后留下女儿劳伦·汉密尔顿(Lauren Hamilton)、女婿理查德·塞莱斯尼克(Richard Selesnick)、两名孙子女及四名曾孙子女。纪念仪式将于春季在马萨诸塞州剑桥举行。

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