Na displeji počítače se rozblikal údaj 12 02 a na panelu svítí výstražné světlo. Spojař potvrzuje informaci a uklidňuje astronauty s tím, že je to v pořádku. Ale osádka Eaglu znovu volá: „12 02, 12 02. Co máme dělat s poplachem 12 02 ?“. Posádka dostává odpověď, aby pokračovali. Není opravdu důvod ke znepokojení. Astronauti už dříve dostali příkaz, aby během letu po sestupové dráze až k bodu PDI nechali zapojený setkávací radar, jehož údaje doplňovaly navigační měření. Pak ho však zapomněli vypnout a teď došlo k přetížení palubního počítače. Naštěstí S. Bales, technik zodpovědný za řízení, se v situaci rychle zorientoval a doporučil pokračovat v sestupu, aniž by osádce Eagle cokoliv vysvětloval. Na to nebylo kdy.

Úvodní část článku zná dnes jistě každý skalní fanoušek kosmonautiky, tak jako notoricky známou „Chybu 1202“. Co už bude asi méně známé, je to, kdo zatím vším stál. Dnešní článek bude o Margaret Hamiltonové, americké softwarové inženýrce a podnikatelce, především pak ředitelce oddělení softwarového inženýrství v MIT Instrumentation Laboratory, která vyvíjela letový software pro Program Apollo. Než se však dostaneme až k éře Apolla, začneme od začátku.

Margaret Heafield Hamiltonová se narodila 17. srpna 1936 v Paoli ve státě Indiana. Její otec Kenneth Heafield byl filozof a básník, její matka Ruth Esther Heafieldová, rozená Partingtonová, byla středoškolská učitelka a její dědeček byl ředitel školy a kvakerský duchovní. Margaret měla ještě další dva sourozence, Davida a Kathryn. Už od dětství Margaret hovořila se svým otcem o vesmíru a poslouchala kázání svého dědečka, což pravděpodobně vedlo k její budoucí touze po poznání, zejména v oblasti matematiky a přírodních věd. Její rodina žila v Bostonu v Massachusetts, odkud se přestěhovala do Michiganu.

V novém bydlišti začala navštěvovat Hancock High School, kterou absolvovala v roce 1954. Následující rok se zapsala ke studiu matematiky na University of Michigan. O čtyři roky později získala bakalářský titul z tohoto oboru. Ve studiu pokračovala pod vedením a podle vzoru Florence Long na kvakersky orientované Earlham College v Richmondu, kde v roce 1958 získala také vedlejší specializaci z filozofie jako poctu svému otci. Během studia na Earlhamu poznala předsedu ročníku Jamese Coxe Hamiltona, se kterým si vzájemně „padli do oka“ a za kterého se téhož roku provdala. Téhož roku získala titul z matematiky a filozofie a  v listopadu 1959 se jim narodila dcera Lauren. Jejím přáním bylo pokračovat ve studiu, ale musela pracovat jako učitelka matematiky a francouzštiny na střední škole, aby její manžel mohl dokončit studium práv na Harvardově univerzitě. Její vášeň pro technologie ji však přivedla zpět ke studiu, tentokrát abstraktní matematiky na Brandeis UniveBrande. Proto se přestěhovala společně s manželem do Bostonu. Margaret zanechala postgraduálního studia a v roce 1960 nastoupila jako dočasná pracovnice na oddělení meteorologie Massachusettského technologického institutu (MIT), kde pracovala pod vedením profesora Edwarda Nortona Lorenze, matematika, který vytvořil pojem „motýlí efekt“ a byl průkopníkem teorie chaosu. Margaret Hamiltonová se díky svým znalostem matematiky naučila navrhovat software pro předpověď počasí a využívala k tomu počítače. V rámci projektu MAC (MIT Algebraic Compiler) Marvina Minského pracovala s počítači LGP-30, vyráběnými od roku 1956, a PDP-1, vyráběnými od roku 1960.

Na chvilku se zastavíme u Lincoln Laboratory MIT, kde začala pracovat na vyvoji projektu předpovědi počasí nazvaný SAGE (Semi-Automatic Ground Environment), který se během studené války změnil ve vojenský projekt, když se Spojené státy rozhodly chránit svůj vzdušný prostor pomocí programu pro detekci a sledování nepřátelských letadel radarem. Margaret Hamiltonová byla do projektu SAGE zapojena v roce 1961 a zjistila, že poznámky k instrukcím byly napsány latinsky a řecky. Podařilo se jí spustit software pro první počítač AN/FSQ-7 a své komentáře také napsala v obou klasických jazycích. Její práce byla zásadní pro návrh navigačního softwaru a softwaru pro řízení letu pro mise Apollo a byla průkopnicí konceptu „softwarového inženýrství“. Tento termín, který Hamiltonová vytvořila v polovině 60. let, označuje systematický proces a disciplinovaný vývoj spolehlivého a vysoce kvalitního softwaru. V té době byl vývoj softwaru považován spíše za umění než za vědu a postrádal rigorózní metody a standardy, které charakterizují inženýrství. Vize Hamiltonové v oblasti softwarového inženýrství změnila způsob, jakým se k vývoji softwaru přistupovalo, a položila základy moderních postupů používaných dodnes. Zavedla systematické postupy pro vývoj spolehlivého, efektivního, škálovatelného a bezpečného softwaru s hlubokým dopadem na společnost a vznik nových odvětví.

To už se pohybujemem v období, kdy už se rozbíhal vesmírný program a na obzoru se objevuje program Apollo. V roce 1965 se Hamiltonová připravovala na postgraduální studium, když její manžel uviděl v novinách inzerát, že Instrumentation Laboratory na MIT hledala lidi, kteří by vyvíjeli software, jenž měl „poslat člověka na Měsíc“. Laboratoř získala od NASA zakázku na vytvoření palubního letového softwaru pro program Apollo. Hamiltonovou tato výzva zaujala, přihlásila se a byla přijata jako první programátorka projektu Apollo na MIT a zároveň jako první žena programátorka tohoto projektu. Nejprve pracovala na softwaru pro bezpilotní mise Apollo a následně byla povýšena do vedení týmu vyvíjejícího palubní letový software pro pilotované mise. V roce 1968 byla zástupkyní ředitele odpovědnou za tým velitelského a servisního modulu a na softwaru pro Apollo pracovalo více než 400 lidí. Její tým byl průkopníkem využívání technik softwarového inženýrství k zajištění spolehlivosti a bezpečnosti kosmického softwaru. Během mise Apollo 11 byl software vyvinutý Hamiltonovou a jejím týmem zásadní pro bezpečnost mise a umožnil kosmické lodi přistát na Měsíci navzdory několika problémům s počítačem a alarmům upozorňujícím na přetížení. Margaret Hamilton vzpomínala na toto období takto:

„V době vývoje nebyly ženy vyvíjející software v NASA tak neobvyklé jako dnes. V čerstvém oboru se na to tolik nehledělo. Na projektu jsme pracovali vedle sebe, muži i ženy. Mužů byla většina. Ale řešili jsme záludné problémy v šibeničních termínech a soustředili jsme se spíš na práci než na to, jestli je někdo muž, nebo žena. Z mého vlastního pohledu byla samotná zkušenost se softwarem (jeho navrhování, vývoj, zdokonalování, sledování jeho fungování a učení se z něj pro budoucí systémy) přinejmenším stejně vzrušující jako události kolem mise. Nebyla žádná druhá šance. Věděli jsme to. Svou práci jsme brali vážně, mnozí z nás tuto cestu začínali ještě ve svých dvaceti letech. Vymýšlení řešení a nových nápadů bylo dobrodružství. Oddanost a nasazení byly samozřejmostí. Vzájemný respekt panoval napříč celým týmem. Protože software byl záhadou, černou skříňkou, poskytlo nám vrcholové vedení naprostou svobodu a důvěru. Museli jsme najít způsob a našli jsme ho. Když se ohlédnu zpět, byli jsme nejšťastnějšími lidmi na světě; neměli jsme jinou možnost než být průkopníky.“

Hamiltonová byla obzvláště fascinována situacemi, které se vymykaly předvídanému scénáři. Říkala jim „neočekávaně neočekávané“ situace, na které podle ní musel být počítač přesto připraven. Jak již bylo naznačeno, práce na vývoji softwaru pro kosmickou loď byla velmi náročná, což vedlo k tomu, že její čtyřletá dcera trávila víkendy v laboratořích NASA. Právě zde jednou během testu programu pro Apollo 8 došlo k incidentu, který se stal známým jako „chyba Lauren“. Dcera Lauren si hrála se simulátorem velitelského modulu v Instrumentation Laboratory, když nějakým způsobem během simulovaného letu aktivovala předstartovní program nazvaný P01 – a simulátor se úplně zhroutil. Tato událost vedla Hamiltonovou k vytvoření doplňku programu v technické dokumentaci, který uživatele varoval, aby během letu program P01 nespouštěli. Nezůstala však jen u varování. Navrhla také softwarovou úpravu, která měla zabránit tomu, aby k této chybě došlo během skutečné mise, ale její návrh byl zamítnut s odůvodněním, že vysoce vyškolení astronauti nikdy stejnou chybu neudělají.

O tom, kdo měl pravdu, se nakonec mohli všichni přesvědčit během mise Apollo 8 v roce 1968, kdy se přesně toto stalo. Jim Lovell omylem spustil program P01 během letu, což způsobilo zmizení navigačních údajů za letu. Hamiltonová a její tým byli povoláni, aby chybu vyřešili, a poté byly její navrhované změny začleněny do programu. Šlo o jeden z prvních příkladů „defenzivního“ programování, tedy praxe vytváření softwaru, který dokáže předvídat chyby nebo je sám napravit. Nutno dodat, že inženýři na Zemi, včetně Hamiltonové, strávili devět nervy drásajících hodin studiem zdrojových kódů, aby astronautům poslali náhradní data. Po tomto incidentu měla Hamiltonová svolení věnovat se své „oblíbené“ činnosti – přípravě na chyby, které se nedají předpovědět.

Nyní se dostáváme k další misi Apolla, která byla historická po všech stránkách. Mise Apolla 11, tedy přistání na Měsíci. Jak naznačuje úvod článku, přistání se neobešlo bez problémů.

„Počítač nám hlásí poplach! Číslo 1202! Co to znamená? ptal se Neil Armstrong, velitel lunárního modulu. Pouhé minuty před očekávaným přistáním Apolla 11 na měsíčním povrchu.“

Došlo k přetížení počítače vlivem zapnutého setkávacího radaru, odtud chyba 1202. Hamiltonová a její tým však vytvořili software řízený prioritami, který dokázal vypnout nepotřebné úlohy běžící na pozadí, aby upřednostnil úlohy kritické pro misi. Houston Hamiltonové a jejímu softwaru důvěřoval a dovolil, aby mise pokračovala, a lidé poprvé stanuli na Měsíci. Je třeba si uvědomit, že v té době byl multitasking novinka a programátoři se teprve učili, jak s úkoly ve frontě zacházet. To znamená, že nebylo běžné, aby počítač dokázal dělat více úkonů najednou. Hamiltonová a její tým prosadili systém priorit  a asynchronního zpracování tak, aby v případě, kdy je procesor zahlcen, dostaly přednost úkoly s vysokou prioritou. Jak sama Margaret poté uvedla:

„Počítač dělal více než jen identifikaci chyby. Software v takovém okamžiku dokázal provést restart, zachovat důležité funkce a ignorovat funkce nedůležité. Kdyby software tuto situaci nerozpoznal jako chybu, pochybuji, že by se Apollu podařilo na Měsíci přistát.“

Po svém přínosu na dopravení lidí na Měsíc Margaret v následujících letech řídila a dohlížela na vývoj dalších misí programu Apollo. Aktivně se podílela na tvorbě letového softwaru pro vesmírnou stanici Skylab a také na předběžných požadavcích na software pro řízení letu raketoplánu. Margaret Hamiltonová vytvořila pojem „softwarové inženýrství“ s cílem, aby činnost, kterou ona a její tým vykonávali, byla uznána jako určitý druh inženýrství a zároveň jako samostatná disciplína. V roce 1968 byl tento název formálně přijat na konferenci NATO Software Engineering Conference. Práce na projektu Apollo byla zárodkem některých základních konceptů, které se později ustálily v rámci softwarového inženýrství kritických počítačových systémů, například odolnost vůči poruchám, optimalizovaný návrh rozhraní, otevřené architektury a analýza a modelování systémů a procesů.

„Bojovala jsem za to, aby software získal legitimitu, aby jemu i lidem, kteří jej vytvářejí, byla věnována náležitá úcta, a proto jsem začala používat pojem softwarové inženýrství, abych jej odlišila od hardwaru a jiných druhů inženýrství, a přitom s každým typem inženýrství zacházela jako se součástí celkového procesu systémového inženýrství. Když jsem tento výraz začala používat, považovalo se to za něco docela zábavného. Dlouhou dobu to byl trvalý vtip. Rádi si ze mě kvůli mým radikálním myšlenkám utahovali. Software nakonec a nutně získal stejný respekt jako jakýkoli jiný obor.“

Vše ale jednou končí a něco nového začíná. Platí to i v případě Margaret, která pokračovala v práci v Instrumentation Laboratory až do 70. let. S útlumem programu Apollo se Instrumentation Laboratory oddělila od MIT a stala se nezávislou Draper Laboratory. V roce 1976 založila svou první softwarovou společnost Higher Order Software. Firma vycházela z jejího přístupu k softwarovému inženýrství založeného na prevenci chyb a odolnosti vůči poruchám. O deset let později založila další softwarovou společnost, Hamilton Technologies, jejímž cílem bylo poskytovat produkty a služby pro modernizaci plánování, systémového inženýrství a procesu vývoje softwaru s cílem maximalizovat spolehlivost, snižovat náklady a urychlovat uvedení na trh. Vlajkovým produktem společnosti Hamilton Technologies je Universal Systems Language (USL), jazyk a metodika pro modelování systémů určená k vývoji komplexních softwarových systémů, které kladou důraz na prevenci chyb a defenzivní programování. Margaret Hamiltonová se stala ikonou žen ve vědě a technologiích, zejména poté, co se na internetu začala šířit dnes již slavná fotografie, na níž stojí vedle výtisku kódu Apolla vytvořeného jejím týmem na MIT. V roce 2015 byl software Apolla, na jehož vývoji se podílela, v plném rozsahu přidán na platformu pro sdílení kódu GitHub. A v roce 2017 se stala oficiální figurkou Lego Minifigure poté, co se stavebnice původně navržená vědeckou komunikátorkou MIT Maiou Weinstockovou na její počest a na počest několika dalších žen z historie NASA začala prodávat po celém světě.

Během svého života byla oceněna NASA Exceptional Space Act Award za vědecký a technický přínos z roku 2003, Computer History Museum Fellow Award z roku 2017, Intrepid Lifetime Achievement Award z roku 2019 a uvedení do National Aviation Hall of Fame v roce 2022.

Margaret Hamiltonová zemřela 30. září 2026 ve věku 90 let ve městě Cambridge v Massachusetts.

Zdroje informací:
Margaret Hamilton – První softwarová inženýrka, Autor Luz Abigail Jaramillo Flores, Rok publikování práce 2022
mek.kosmo.cz
news.mit.edu/2019/behind
news.mit.edu/2016/apollo-code-developer-margaret-hamilton

Zdroje obrázků:
reddit.com/r/nasa/comments/
https://www.xideral.co/margaret-hamilton-apollo11/
cs.wikipedia.org/wiki/Margaret_Hamilton
commons.wikimedia.org/wiki/File:Jim_Lovell
wikipedia.org/wiki/Apollo
wikimedia.org/wikipedia