Rok 1822. Charles Babbage, ekscentryczny angielski matematyk, siedzi nad stosem ręcznie obliczonych tablic logarytmicznych pełnych błędów. Wpada w furię i rzuca znamienne zdanie: „I wish to God these calculations had been executed by steam!” – dałby Bóg, żeby te obliczenia wykonywała para. To zdanie zmieni historię. Babbage postanawia zbudować maszynę, która obliczy wszystko sama – bez pomyłek, bez zmęczenia, bez ludzkiej omylności. Nie wie jeszcze, że jego projekt – Maszyna Analityczna – stanie się pierwszym konceptualnym komputerem w historii, wyprzedzając epokę krzemu o ponad sto lat.
Około 1833 roku Babbage sformułował znacznie ambitniejszy plan. Maszyna Analityczna (Analytical Engine) miała być maszyną ogólnego przeznaczenia – zdolną do wykonania dowolnego algorytmu, nie tylko jednego rodzaju obliczeń. Jej architektura zdumiewająco przypominała współczesny komputer: zawierała „składnicę” (magazyn danych, odpowiednik pamięci RAM), „młyn” (jednostkę obliczeniową, odpowiednik procesora), mechanizm sterowania sekwencją operacji oraz urządzenia wejścia i wyjścia. Instrukcje miały być wprowadzane za pomocą kart perforowanych – dokładnie tych samych, które znalazły zastosowanie w krośnie Jacquarda. Babbage wprost inspirował się tkackim wynalazkiem: informacja zakodowana w kartonowych kartach mogła sterować nie tylko niciami tkaniny, lecz również sekwencją obliczeń mechanicznej maszyny.
W 1833 roku Babbage zaprosił na pokaz swojej Maszyny Różnicowej siedemnastoletnią Adę Byron, późniejszą hrabinę Lovelace – córkę poety lorda Byrona. Zamiast powtarzać ogólnikowe zachwyty innych gości, Lovelace zadawała celne pytania techniczne. Babbage był zdumiony. W ciągu kolejnych lat stała się jego najbliższym współpracownikiem intelektualnym i głęboko pojęła zasadę działania Maszyny Analitycznej. W 1843 roku przełożyła z francuskiego wykład włoskiego matematyka Menabrei opisujący Maszynę Analityczną. Ale nie poprzestała na tłumaczeniu. Do tekstu dołączyła własne komentarze, które były trzy razy dłuższe niż oryginał. W tych notach zawarła coś, czego Menabrea nie napisał i Babbage nie zaproponował: pierwszą w historii dokładną instrukcję algorytmu zaprojektowanego dla maszyny. Algorytm ten obliczał liczby Bernoulliego – złożoną sekwencję matematyczną. Była to pierwsza pełna procedura komputerowa w historii.
Ada Lovelace wykroczyła daleko poza rolę tłumaczki czy nawet dokumentalistki. W swoich notach zawarła spostrzeżenia, które wyprzedzały myśl technologiczną o ponad sto lat. Po pierwsze, dostrzegła, że Maszyna Analityczna może przetwarzać nie tylko liczby, lecz również dowolne symbole – o ile zostaną odpowiednio zakodowane. To znaczy, że mogłaby komponować muzykę, przetwarzać język, prowadzić rozumowanie logiczne. Była to wizja komputera ogólnego przeznaczenia, zapisana w 1843 roku. Po drugie, Ada sformułowała coś, co dziś nazywamy pętlą i instrukcją warunkową – podstawami każdego języka programowania. Jej algorytm dla liczb Bernoulliego zawierał skoki do wcześniejszych kroków, czyli mechanizm pętli. Był to pierwszy udokumentowany algorytm z rozgałęzieniem logicznym. Po trzecie, Ada napisała coś proroczego: że maszyna nie może sama niczego wymyślić – stworzyć czegoś, co nie wynika z wprowadzonych do niej instrukcji. Była to pierwsza filozoficzna refleksja nad granicami sztucznej inteligencji, dokładnie ta sama, którą Alan Turing rozważył w 1950 roku jako „obiekcję lady Lovelace”.
Babbage zaczął od skromniejszego projektu – Maszyny Różnicowej (Difference Engine), która miała automatycznie wyliczać tablice matematyczne metodą różnic skończonych. Rząd brytyjski przyznał mu finansowanie – było to pierwsze państwowe dofinansowanie projektu obliczeniowego w historii. Przez kolejne lata projekt pochłonął tysiące roboczogodzin i ogromne fundusze, a Babbage stworzył precyzyjne rysunki techniczne maszyny złożonej z tysięcy części. Maszyna miała ważyć kilkanaście ton i obliczać do 20 cyfr dziesiętnych. Nigdy nie została ukończona – nie z braku pomysłu, lecz z braku technologii i ciągłości finansowania. Dopiero w 1991 roku, na podstawie oryginalnych rysunków Babbage’a, inżynierowie Muzeum Nauki w Londynie zbudowali działającą Maszynę Różnicową nr 2. Działała dokładnie tak, jak zaprojektował ją Babbage 150 lat wcześniej.
Babbage spędził resztę życia, próbując zebrać fundusze i zbudować Maszynę Analityczną. Nie udało mu się – nie z braku geniuszu, lecz z braku technologii i pieniędzy. Precyzja obróbki metalu w XIX wieku nie pozwalała na budowę maszyny z kilkudziesięciu tysięcy części o tolerancji wymaganej do poprawnego działania. Ada Lovelace, która mogła być jego intelektualnym spadkobiercą, zmarła w 1852 roku na raka, mając zaledwie 36 lat. Babbage umarł w 1871 roku. Ich wizja leżała zapomniana przez dziesięciolecia. Dopiero II wojna światowa z jej pilnym zapotrzebowaniem na obliczenia balistyczne i kryptologiczne przyniosła prawdziwy skok ku elektronicznym maszynom obliczeniowym. Ale architektura, którą zaprojektował Babbage – pamięć, procesor, język instrukcji, dane wejściowe i wyjściowe – była zasadniczo identyczna z architekturą ENIAC i Mark I. Babbage i Lovelace byli prawdziwymi współtwórcami ery komputerowej. Tylko świat nie był jeszcze na nich gotowy.