On dokuzuncu yüzyılın ilk yarısında İngiliz matematikçi Charles Babbage, zamanının çok ötesinde bir makine tasarladı. "Analitik Makine" adını verdiği bu buhar gücüyle çalışacak mekanik aygıt, delikli kartlar aracılığıyla programlanabilecek, hesaplama yapacak bir birime ve sonuçları saklayacak bir belleğe sahip olacaktı. Bugünkü bilgisayarların temel bileşenlerinin pek çoğu, bu tasarımda kendine yer buluyordu. Ancak Babbage, teknik güçlükler ve mali sorunlar nedeniyle makinesini hiçbir zaman tamamlayamadı.

Babbage'ın çalışmalarıyla en derinden ilgilenenlerden biri, genç bir matematikçi olan Ada Lovelace'ti. Ünlü şair Lord Byron'ın kızı olan Ada, annesinin isteğiyle küçük yaşlardan itibaren matematik ve bilim eğitimi almıştı. Annesi, kızının babasından miras kalabilecek "şairane" eğilimlerini matematikle dengelemeyi umuyordu. Ancak Ada, kendi yaklaşımını sonradan "şiirsel bilim" olarak tanımlayacak ve hayal gücü ile matematiksel kesinliği birleştirecekti.

1843'te Lovelace, İtalyan bir mühendisin Analitik Makine hakkında Fransızca yazdığı bir makaleyi İngilizceye çevirdi. Ancak çeviriye, özgün makalenin yaklaşık üç katı uzunluğunda kendi notlarını ekledi. Bu notlar, bilgisayar tarihinin en önemli belgelerinden biri hâline geldi. Notların son bölümünde Lovelace, makinenin "Bernoulli sayıları" adı verilen bir sayı dizisini nasıl hesaplayabileceğini adım adım gösteren ayrıntılı bir yöntem sundu. Bu yöntem, pek çok tarihçi tarafından bir makine için yazılmış ilk bilgisayar programı olarak kabul edilir.

Ancak Lovelace'in notlarını asıl değerli kılan, onun makinenin olanakları hakkındaki vizyonudur. Babbage, makinesini esas olarak sayılarla işlem yapan güçlü bir hesap aracı olarak görüyordu. Lovelace ise çok daha ileriye gitti. Ona göre makine, yalnızca sayıları değil, sembollerle ifade edilebilen her türlü şeyi işleyebilirdi. Örneğin müzikteki seslerin ilişkileri uygun biçimde sembollerle ifade edilebilirse, makine karmaşık müzik parçaları besteleyebilirdi. Bu düşünce, bilgisayarların yalnızca hesap makinesi değil, genel amaçlı sembol işleme makineleri olduğu fikrinin ilk ifadelerinden biri olarak görülür.

Lovelace, aynı zamanda makinenin sınırları hakkında da düşündü. Notlarında, Analitik Makine'nin hiçbir şeyi "yaratma" iddiasında olmadığını, yalnızca kendisine ne yapması emredilirse onu yapabileceğini yazdı. Bir yüzyıl sonra Alan Turing, makinelerin düşünüp düşünemeyeceğini tartıştığı ünlü makalesinde bu görüşe "Lovelace'in itirazı" adını verdi ve onu ayrıntılı biçimde ele aldı.

Lovelace'in katkısının boyutu, tarihçiler arasında tartışma konusu olmuştur. Bazı tarihçiler, notlardaki fikirlerin önemli bir kısmının Babbage'a ait olduğunu ileri sürerken, diğerleri Lovelace'in özgün ve derin bir kavrayışa sahip olduğunu vurgular. Bu tartışmadan bağımsız olarak Lovelace, bilgisayar biliminin öncüleri arasında anılır. 1980'lerde geliştirilen bir programlama diline onun onuruna "Ada" adı verilmiştir. Lovelace, otuz altı yaşında hayatını kaybetti; ama bıraktığı fikirler, bilgisayar çağının şafağında yol gösterici olmaya devam etti.