Một trong những đột phá quan trọng nhất của ngành dự báo khí tượng xảy đến vào mùa xuân năm 1950, trong một cuộc thí nghiệm mang tên Aberdeen Proving Ground do Quân đội Hoa Kỳ tiến hành tại bang Maryland. Trong vòng một tháng liền, một nhóm các nhà khoa học và những người vận hành hệ thống máy tính đã làm việc không ngừng nghỉ để thực hiện điều mà các nhà khí tượng học đã nỗ lực hướng tới trong suốt một thế kỷ: dự báo thời tiết bằng toán học.

Xin lưu ý rằng điều này diễn ra từ rất lâu, trước khi ta có MacBook Air. Các nhà khoa học sử dụng một trong những chiếc máy tính đời đầu, một cỗ máy phức tạp, cao 150-foot tên là ENIAC, nó ra đời sau khi Thế chiến thứ hai vừa khép lại. Một trong những nhà khoa học tham gia vào cuộc thử nghiệm, George Platzman, về sau đã giải thích một quy trình phức tạp gồm 16 bước mà họ đã không ngừng lặp đi lặp lại: sáu bước để ENIAC bắt đầu chạy các phép tính, và 10 bước nữa để nhập lệnh và ghi lại kết quả đầu ra trên thẻ đục lỗ. Những lỗi nhỏ khiến họ phải làm lại nhiều giờ — đôi khi là nhiều ngày. Trong một khoảnh khắc hệ trọng, ngón tay cái của người vận hành máy tính vướng vào máy móc, khiến nó tạm thời dừng hoạt động.

Nhưng cuối tháng đó, đội ngũ này đã cho ra đời hai dự báo đột phá trong 12-tiếng và bốn dự báo trong 24-tiếng (vâng, nói đúng hơn chúng là “dự báo từ mô hình trong quá khứ,” bởi họ sử dụng dữ liệu từ những cơn bão trước đây). Tờ The New York Times ca ngợi dự án là một cách “vén màn những bí ẩn chưa được tiết lộ trước đây có liên quan đến khoa học dự báo thời tiết.” Các chuyên gia khí tượng chia sẻ với tờ Times rằng dự án đã mang lại lợi ích “rõ ràng” đối với ngành nông nghiệp, hàng hải, và hàng không cũng như các ngành công nghiệp khác. Kết quả của nhóm đã chứng minh rằng dự báo dựa trên máy tính, nền tảng của dự báo thời tiết hiện đại, là điều khả thi.

Cục Thời Tiết ghi nhận “những người đàn ông này là những người đầu tiên thành công trong việc dự báo thời tiết trên máy tính.” Nhận định của họ gần như đúng hết, trừ điều này: không chỉ có mỗi đàn ông. Nhiều người phụ nữ đã đóng những vai trò quan trọng về mặt khoa học trong cuộc thử nghiệm này, nhưng công lao của họ hầu như — hay thậm chí là hoàn toàn — không được ghi nhận vào thời điểm đó.

Các lập trình viên đầu tiên của ENIAC gồm Jean Bartik, Betty Holberton, Kathleen Antonelli, Marlyn Meltzer, Ruth Teitelbaum, và Frances Spence — những người phụ nữ này đều tự trau dồi kiến thức để lập trình cỗ máy này. Hầu hết, nếu không muốn nói là tất cả, những người vận hành máy tính trong thí nghiệm thời tiết năm 1950 đều là phụ nữ (đóng góp của họ chỉ đơn thuần được ghi nhận trong vỏn vẹn một trang giấy vì “đã giúp mã hóa vấn đề cho ENIAC và chạy các phép tính”).

Trước khi thí nghiệm bắt đầu, Norma Gilbarg, Ellen-Kristine Eliassen và Margaret Smagorinsky — một trong những nữ thống kê đầu tiên được Cục Thời tiết thuê, vợ nhà khí tượng học kiêm thành viên nhóm thí nghiệm Joseph Smagorinsky — đã dành hàng trăm giờ để tính toán thủ công các phương trình mà ENIAC sẽ cần chạy trong thử nghiệm hoàn chỉnh. Trước khi mất năm 2001, Smagorinsky nhớ lại trong cuộc phỏng vấn với nhà sử học khoa học George Dyson: “Đó là một công việc rất tẻ nhạt. Ba chúng tôi làm việc trong một căn phòng rất nhỏ, và chúng tôi đã làm việc chăm chỉ.”

Nhưng có lẽ Klara von Neumann mới là người phụ nữ có nhiều đóng góp nhất.

Klara, tên thân mật là Klari, được sinh ra vào năm 1911 trong một gia đình gốc Do Thái sung túc ở Budapest, Hungary. Sau Thế chiến thứ nhất, khi Hungary kết đồng minh với Áo để trở thành một trong các phe chính tham chiến tại Châu Âu, Klara nhập học một trường tư thục nội trú Anh và trở thành nhà vô địch trượt băng nghệ thuật quốc gia. Thuở thiếu thời ở Budapest, trong suốt những năm 20, cha và ông của cô đã tổ chức các bữa tiệc, mời các nghệ sĩ và nhà tư tưởng hàng đầu lúc bấy giờ — trong số họ bao gồm cả phụ nữ.

Klara kết hôn khi còn trẻ, li dị và tái hôn trước khi bước sang tuổi 25 . Năm 1937, nhà toán học Hungary, John von Neumann, bắt đầu tán tỉnh cô. Von Neumann đã kết hôn tại thời điểm đó nhưng đang trong quá trình hoàn tất thủ tục li dị (vợ đầu của ông, Mariette, đã yêu nhà vật lý nổi tiếng J.B. Horner Kuper, cả hai người này về sau sẽ trở thành hai trong số những nhân viên đầu tiên của Phòng thí nghiệm quốc gia Brookhaven, Long Island). Trong vòng một năm sau đó, John và Klara đã kết hôn.

John nhận làm giáo sư giảng dạy tại Đại học Princeton, và khi Đức Quốc Xã giành được thế thượng phong ở châu Âu, Klara theo ông đến Mỹ. Dù Klara chỉ có bằng trung học môn đại số và lượng giác, cô ấy có cùng sở thích làm việc trên những con số với người chồng mới của mình, và được đảm bảo một chân làm việc thời chiến tại Văn phòng Nghiên cứu Dân số của Princeton để điều tra xu hướng dân số.

Vào thời điểm này, John đã trở thành một trong những nhà khoa học nổi tiếng nhất thế giới với tư cách là thành viên của một dự án danh giá nhất lúc bấy giờ: Dự án Manhattan; đây là dự án nghiên cứu nổi tiếng của chính phủ Hoa Kỳ nhằm chế tạo quả bom nguyên tử đầu tiên. Với chất giọng Hungary mạnh mẽ và một loạt các tính cách lập dị — ông đã từng trêu chọc Albert Einstein bằng cách đề nghị chở ông ấy đến ga xe lửa và đưa đi nhầm chuyến tàu — sau này ông trở thành nguồn cảm hứng để đạo diễn Stanley Kubrick tạo nên nhân vật Tiến sĩ Strangelove. Trong khi Klara ở lại làm việc toàn thời gian tại Princeton, John chuyển đến Los Alamos, New Mexico, thực hiện hàng nghìn phép tính cần thiết để chế tạo vũ khí hủy diệt hàng loạt đầu tiên.

Công việc của ông đã thành công mỹ mãn vào năm 1945, khi Hoa Kỳ thả hai quả bom nguyên tử xuống Nhật Bản, làm thiệt mạng 250.000 người. Sau chiến tranh, John quyết định chuyển hướng, sử dụng tài năng toán học của mình cho mục đích hòa bình. Ông nghĩ rằng mình có thể sử dụng ENIAC — một máy tính mới với nhiều tính năng, ban đầu được sử dụng để hoàn thành các tính toán quan trọng tạo nên nguyên mẫu bom khinh khí — vào việc cải thiện dự báo thời tiết.

Khi John bắt đầu theo đuổi ý tưởng này, ông đã tìm cách liên hệ với các nhà khí tượng học hàng đầu ở Hoa Kỳ và Na Uy. Vào thời điểm đó, Klara đến thăm ông ở Los Alamos, bà đã tính toán thành thạo nhờ công việc của mình tại Princeton.

“Rất lâu trước khi [ENIAC] hoàn thành, tôi đã trở thành chuột bạch của Johnny,” bà chia sẻ với Dyson. “Thực sự rất vui. Tôi đã học được cách diễn dịch các phương trình đại số thành dạng số, sau đó phải chuyển sang ngôn ngữ máy theo một trật tự tính toán, theo chuỗi hoặc lặp đi lặp lại, cho đến khi tính xong một phần của vấn đề, và sau đó tiếp tục xác định cách thức nào đó, bất cứ cách thức nào có vẻ phù hợp cho bước tiếp theo… Máy sẽ phải được kể toàn bộ câu chuyện, và được cung cấp tất cả các hướng dẫn về những gì nó cần phải giải quyết trong một lần, và sau đó được phép tự chạy cho đến khi các hướng dẫn đã kết thúc.”

Công việc này chứa đầy thách thức, đặc biệt là so với lập trình trên máy tính hiện đại với những thứ xa xỉ như bộ nhớ và hệ điều hành tích hợp, nhưng theo Klara, bà cảm thấy lập trình “rất thú vị và là trò chơi ghép hình khá phức tạp.”

ENIAC được vận chuyển đến Maryland vào năm 1947, tại đây, thông qua một sáng kiến ​​do John và Klara dẫn dắt, nó đã trở thành một trong những máy tính với chương trình có sẵn đầu tiên. Điều này có nghĩa là các bộ hướng dẫn phức tạp yêu cầu máy tính thực hiện những tác vụ khác nhau có thể được lưu trữ dưới dạng mã nhị phân trên bộ nhớ, thay vì nhập đi nhập lại theo cách thủ công. Nhằm cài đặt hệ thống mới này, Klara đã đào tạo 5 người từng làm việc trong Dự án Manhattan để cùng tham gia lập trình ENIAC. Cho đến lúc đó, ngoài von Neumann và một nhà vật lý trẻ tên là Nick Metropolis, không ai sử dụng thành thạo máy tính.

Trong 32 ngày liên tục, họ đã cài đặt hệ thống điều khiển mới, kiểm tra mã và chạy ENIAC cả ngày lẫn đêm. John viết rằng rằng Klara “rất kiệt quệ sau thí nghiệm ở Aberdeen1, sụt 15 pound, và [đã] kiểm tra sức khỏe tổng quát tại Bệnh viện Princeton.”

Đầu năm 1950, thời điểm một nhóm các nhà khí tượng học — gồm Platzman, Smagorinsky, Jule Charney, Ragnar Fjørtoft và John Freeman — đến nơi này, ENIAC đã hoạt động ở chế độ chương trình chạy sẵn được hơn một năm, Platzman nói “nó đã đơn giản hóa công việc của chúng tôi một cách kinh khủng.” Trước đó, các nhà khoa học này đã dành vài năm để phát triển các phương trình biểu diễn các động lực khác nhau trong khí quyển, có thể được đưa vào máy tính. Trong một bức thư, Charney viết:

Bầu không khí là một nhạc cụ mà người ta có thể chơi nhiều giai điệu. Các nốt cao là sóng âm, nốt thấp là sóng quán tính dài, và và tự nhiên là một người nhạc sĩ với phong cách hơi hướng Chopin hơn là Beethoven”

ENIAC không hoàn hảo. Nó chỉ có thể tạo ra 400 phép nhân mỗi giây, chậm đến mức nó vang lên những nhịp đều đều. Nhưng sau hơn một tháng làm việc, nhóm nghiên cứu đã có sáu viên ngọc quý: hai dự báo hồi cứu 12 giờ và bốn dự báo hồi cứu 24 giờ.

Đây không chỉ là những dự báo thời tiết đầu tiên trên máy tính mà còn đánh dấu bước ngoặt lần đầu tiên các nhà khoa học thành công trong việc sử dụng máy tính để tiến hành một thí nghiệm vật lý. Nó đã tạo ra một sự thay đổi trong tư duy học thuật, thu hẹp khoảng cách giữa toán học “thuần túy” và việc sử dụng toán học cho các ứng dụng có ý nghĩa trong thực tế. Platzman hồi tưởng, bởi vì “chúng ta đang sống trong thời đại mà phép màu đến từ điện tử là điều quá đỗi bình thường, chúng ta trở nên miễn nhiễm trước bất kỳ cảm giác sợ hãi và kinh ngạc nào” trước những điều chừng như là “không thể tin được” chỉ vỏn vẹn cách đây vài thập kỷ.

Trong năm tuần này, Klara là luôn có mặt ở hiện trường. Chính bà là người kiểm tra dòng lệnh cuối cùng cho cuộc thử nghiệm. Bà đã tham gia với ENIAC ngay từ những ngày đầu tiên, và — theo các bức thư và nhật ký do Charney, Platzman và những thành viên khác trong nhóm viết — bà giữ vai trò lãnh đạo chính trong Dự án Khí tượng học. Ngoài việc hướng dẫn quá trình cài đặt hệ thống chương trình được lưu trữ và đào tạo các nhà khoa học viết mã trên ENIAC, bà còn phụ trách công đoạn đục lỗ bằng tay và quản lý từng thẻ trong số 100.000 thẻ đục lỗ của thí nghiệm, thứ được dùng như bộ nhớ đọc / ghi của ENIAC.

“Khi bạn có 100.000 thẻ, bạn phải đảm bảo rằng mình không đánh mất bất kỳ thẻ nào trong số đó,” John Knox, giáo sư Đại học tại Đại học Georgia, cho biết. “Nếu một trong số chúng không theo thứ tự, toàn bộ chương trình sẽ rơi vào hỗn loạn.”

Đối với công việc khó khăn, đòi hỏi kỹ thuật cao này — mà theo GS Knox, nếu vào thời nay, bà ấy chắc chắn sẽ được ghi vào vị trí đồng tác giả của một bài báo — cuối cùng chỉ còn lại là một “lời cảm ơn” khiêm tốn ở cuối bài báo cáo của nhóm thực hiện.

Vào những năm 1940, “đứng quanh quẩn gần phần cứng (hardware) trông sẽ quyến rũ hơn là đứng gần phần mềm (software),” Knox nói. “Bạn sẽ thấy những bức ảnh này của [John] von Neumann và J. Robert Oppenheimer [người đứng đầu Dự án Manhattan] đứng xung quanh máy tính, mỉm cười và khoe mẽ. Không ai quan tâm đến phần mềm; theo một cách nào đó, đó là “công việc của phụ nữ,” mặc dù sẽ chẳng có gì hoạt động được nếu không có phần mềm.” Về Dự án Khí tượng học, Knox nói, “Có vẻ đối với họ thì nó ít quan trọng hơn, kiểu như ‘Ồ, đây chỉ là thứ mà Klara đang đục lỗ vào thôi.’”

Vào cuối những năm 1950, các công ty như IBM, Raytheon và Texaco lúc bấy giờ thuê phụ nữ cho các vị trí lập trình, họ biết rằng phụ nữ có khả năng và thông thạo công việc này. Trên thực tế, trong cuốn sách Recoding Gender xuất bản năm 2012 của tác giả Janet Abbate, cô ấy viết rằng phụ nữ trong những năm 50 và 60 “sẽ chế giễu quan điểm rằng lập trình là một nghề dành cho nam giới.” Nhưng khi góc nhìn về giá trị của máy tính và lập trình phát triển, số lượng phụ nữ được thuê để làm những công việc đó giảm dần.

Klara, về phần mình, hầu như không còn lập trình gì nữa sau Dự án Khí tượng học. John gắn chặt đời mình trên chiếc xe lăn vào năm 1956 và phải chống chọi với căn bệnh ung thư chỉ trong một năm sau đó, nguyên nhân được cho là do ông đã bị nhiễm phóng xạ khi đang thực hiện Dự án Manhattan. Klara đã viết lời tựa cho di cảo mang tên Máy Tính và Bộ Não (The Computer and the Brain) của chồng, bà đã trình bày nó trước Đại học Yale vào năm 1957. Trong đó, bà mô tả ngắn gọn những đóng góp của người chồng quá cố trong lĩnh vực khí tượng học, rằng “các phép tính toán của anh ấy dường như rất hữu ích trong việc mở ra các hướng đi hoàn toàn mới.”

Bà chưa bao giờ nghĩ đến và thừa nhận vai trò của chính mình trong dự án ấy. Tuy nhiên, nếu không có sự đóng góp của bà, thí nghiệm tạo tiền đề cho dự báo thời tiết hiện đại có thể sẽ không bao giờ thành công. Vì vậy, lần tới khi bạn lướt qua ứng dụng thời tiết trước khi quyết định có nên mặc áo mưa ra khỏi nhà hay không — hãy nghĩ đến Klara và những tính toán của bà, thứ đã giúp điều bạn đang làm trở nên khả thi.