Чтение онлайн

В основу логики машины был положен метод «2+1», предложенный Таттом. Машина считывала последовательности символов с двух перфолент. Первая лента содержала перехваченное сообщение, вторая — последовательности из двух первых импульсов кодовых символов, соответствующих каждому из возможных сочетаний положений двух первых колёс немецкой шифровальной машины. Первое колесо, как мы уже упоминали, имело 41 возможную позицию, а второе — 31. Таким образом, длина второй ленты составляла 41 x 31 = 1271 символ. Машина просматривала все возможные наложения символов кодовой ленты на символы закодированного сообщения и оценивала каждое из этих наложений при помощи специального метода, основанного на анализе разностей импульсов, в итоге определялись наиболее вероятные позиции двух первых колёс машины. В результате этого получались сообщения с раскодированными первыми двумя импульсами каждого символа, которые передавались затем людям, занимающимся ручной дешифровкой, — эта финальная операция (восстановление пяти импульсов по двум первым) обычно была не сложнее обычной словесной головоломки [414] .

Машина работала достаточно хорошо для того, чтобы показать правильность концепции Ньюмана, однако в процессе её использования обнаружился ряд технических проблем. Устройства для чтения перфолент выдавали ошибки, если на лентах возникали длинные участки последовательных отверстий или, напротив, длинные участки без отверстий. Серьёзной проблемой была синхронизация двух лент при скорости протяжки более 1000 символов в секунду — даже небольшое смещение делало весь процесс бесполезным.

В Доллис-Хилл Ньюман познакомился с Томасом Флауэрсом. Флауэрс был блестящим инженером-электронщиком; он и взялся за постройку новой машины, получившей название «Колосс» (Colossus). Флауэрс уже давал советы относительно конструкции «Хита Робинсона». Основной его вклад состоял в том, что он предложил генерировать положения колёс электронным способом в кольцевых проводках, устраняя таким образом одну из перфолент и избавляясь от проблемы синхронизации. Для этого требовалось огромное количество электронных ламп; однако Флауэрс был уверен, что всю эту конструкцию можно заставить работать. «Моё предложение, сделанное в феврале 1943 года, было встречено со значительным скептицизмом, — писал позже Флауэрс. — Первая реакция состояла в том, что машина с требуемым количеством ламп будет слишком ненадёжна, чтобы приносить реальную пользу. К счастью, эта критика была побеждена ссылкой на опыт почты, использующей тысячи ламп в своей сети связи. Эти лампы не подлежали перемещению или обслуживанию, а их питание никогда не отключалось. В этих условиях отказы ламп были крайне редкими».

Разработка новой машины (позже названной Colossus Mark I) началась в марте 1943 г. «Колосс» использовал современные для 1943-го вакуумные лампы (термоэлектронные клапаны), тиратроны и фотоумножители для оптического чтения перфоленты. Машина была введена в эксплуатацию в январе 1944 г. и успешно прошла первый тест на ленте с реальным зашифрованным сообщением. «Колосс» мог обрабатывать данные со скоростью до 5000 символов в секунду благодаря тому, что лента проходила по нему со скоростью около 50 км/ч. Это позволило сократить время взлома сообщений с нескольких недель до нескольких часов, что оказалось весьма вовремя, и в результате работы машины была получена жизненно важная информация для организации успешной высадки союзников в Нормандии. Расшифрованные сообщения показали, что Гитлер проглотил дезинформацию и был уверен, что атака будет предпринята через Па-де-Кале и что танковые дивизии вермахта находятся в Бельгии.

В июне 1944 г. была разработана улучшенная версия «Колосса» под названием Mark II и было дополнительно собрано восемь машин, чтобы справиться с увеличением количества сообщений — нарушение наземных линий связи в результате действий авиации и французского движения Сопротивления вынуждало немцев использовать радиоканал более интенсивно.

Mark II содержал 2500 электроламп и 800 реле и был способен считывать данные с ленты в пять раз быстрее, чем Mark I. Этого удалось достичь благодаря комбинации параллельной обработки и буферной памяти (регистров).

После победы в войне восемь из десяти «Колоссов» в Блетчли были разобраны на месте, а два отправились в Лондон, где примерно в 1960 г. их также разобрали. Тогда же все чертежи машины были сожжены, а само её существование много лет держалось в секрете.

В книге мы ещё неоднократно расскажем о деятельности Алана Тьюринга. К сожалению, она оказалась недолгой — учёного постигла печальная судьба.

В 1952 г. он был обвинён в совершении «грубой непристойности» [gross indecency]. «Поправка Лабушера», принятая в 1885-м, использовалась для преследования гомосексуальных мужчин в ситуациях, когда наличие полового акта не могло быть доказано (в противном случае применялась другая, более жёсткая статья). В соответствии с «поправкой Лабушера» «любая особа мужского пола, которая открыто или в частном порядке совершает, или участвует в совершении, или занимается либо пытается заниматься сводничеством для совершения любого акта грубой непристойности с какой-либо особой мужского пола, является виновной в преступлении и осуждается за него по решению суда к тюремному заключению на срок до двух лет с назначением исправительных работ или без такового». Конкретного определения «грубой непристойности» закон не содержал, что не мешало применять его против тех, чья половая жизнь не соответствовала общественным представлениям о «благопристойности» [415] . Тьюринг был признан виновным и поставлен перед непростым выбором: сесть в тюрьму или подвергнуться принудительной гормональной терапии, направленной на подавление полового влечения. Учёный выбрал последнее.

8 июня 1954 г. домработница обнаружила Алана Тьюринга мёртвым в постели, а на прикроватной тумбочке лежало надкушенное яблоко. Вскрытие показало, что причиной смерти стало отравление цианидом, а официальное расследование пришло к выводу, что учёный покончил с собой [416] .

Широко распространилось мнение, что в яблоке содержался яд (хотя экспертиза яблока не проводилась). Биографы Тьюринга Эндрю Ходжес и Дэвид Ливитт предполагают, что Тьюринг воссоздал сцену из мультфильма Уолта Диснея «Белоснежка» (1937). По словам Ливитта, «ему [Тьюрингу] особенно нравилась сцена, в которой злая королева погружает яблоко в ядовитое зелье» [417] , [418] . Этой же версии придерживается и друг Тьюринга — писатель Алан Гарнер [419] . Молва утверждает, что именно это надкушенное яблоко изображено на логотипе компании Apple [420] .

Но некоторые современные исследователи подвергают сомнению версию о самоубийстве Тьюринга, считая, что смерть случилась из-за отравления, вызванного случайным вдыханием паров синильной кислоты, которые выделялись аппаратом для гальванического золочения. Современный исследователь Джек Коупленд указывает, что гормональная терапия уже год как закончилась и учёный перенёс её бодро и даже с некоторым юмором, отнесясь к ней как к неизбежности (хотя среди последствий терапии были, в частности, импотенция и гинекомастия [421] , [422] , [423] ). Друзья и соседи Алана отмечали, что за несколько дней до смерти он находился в хорошем настроении, без каких-либо признаков депрессии. Также учёный составил список задач, которыми планировал заняться после выходных. Мать Тьюринга тоже считала, что смерть её сына была случайностью, связанной с неаккуратным обращением с химикатами [424] . Ходжес, впрочем, полагает, что Тьюринг мог нарочно подстроить ход эксперимента таким образом, чтобы не расстраивать её [425] .

Спустя более чем полвека мы вряд ли сможем достоверно установить истину, но в любом случае нельзя оправдать бесчеловечную практику преследования людей за поведение, не наносящее никому вреда.

В 1970-е первая информация об исследованиях в Блетчли-парке и о «Колоссах» начала просачиваться в публичное пространство. Профессор Брайан Рэнделл из Университета Ньюкасла начал исследование машины. Доктор Флауэрс и некоторые другие инженеры-разработчики написали в 1980-х статьи, описывающие «Колосс» в самых общих чертах.

«Колосс» не был тьюринг-полной машиной, хотя Алан Тьюринг и работал в Блетчли-парке. В то время важность полноты по Тьюрингу ещё не осознавалась в полной мере. Большинство вычислительных машин того времени также не были полными по Тьюрингу — это относится и к компьютеру Атанасова, и к Harvard Mark I, и к релейным машинам Bell Labs, созданным Джорджем Штибицем, и к первым разработкам Конрада Цузе. Несмотря на быстрый прогресс вычислительных технологий в военное время, представление о компьютере как о чём-то большем, чем просто о калькуляторе, предназначенном для решения сложных, но специфических задач, формировалось постепенно в течение долгих лет.

Благодаря реализованным в «Колоссе» параллельным вычислениям скорость машины была впечатляющей даже по сегодняшним меркам. Скорость протяжки ленты, соответствующая 5000 символов в секунду, была выбрана исключительно из соображений безопасности. Флауэрс однажды ускорил мотор, протягивающий ленту, чтобы посмотреть, что произойдёт. При скорости 9600 символов в секунду ленту разорвало на части, которые разлетелись по всей комнате со скоростью около 100 км/ч. Было решено, что 5000 символов в секунду — это безопасная скорость. При такой скорости временной интервал между двумя рядами отверстий на ленте составляет 200 микросекунд. За это время «Колосс» способен выполнить до 100 логических операций одновременно на каждом из пяти ленточных каналов и в пятисимвольной матрице. Время задержки затвора составляет 1,2 микросекунды, что весьма впечатляюще для самых обычных электроламп.

В 1994 г. команда под руководством Тони Сэйла начала реконструкцию «Колосса» в Блетчли-парке. Машина была готова в ноябре 2007 г., и, чтобы отпраздновать завершение проекта и ознаменовать начало инициативы по сбору средств для Национального музея вычислительной техники, был организован конкурс — восстановленный «Колосс» против радиолюбителей всего мира. Задача заключалась в том, чтобы первым получить и декодировать три сообщения, зашифрованные с помощью Lorenz SZ42, переданные радиостанцией DL0HNF, расположенной в компьютерном музее Heinz Nixdorf MuseumsForum. Победителем соревнования стал радиолюбитель Йоахим Шют, который тщательно подготовился к этому событию и разработал собственную систему для обработки сигналов и расшифровки кода с использованием компьютерного языка Ada. «Колоссам» помешало желание использовать аутентичную радиоаппаратуру времён Второй мировой войны, что задержало их на один день из-за плохих условий приёма [426] . Программа Шюта, запущенная на ноутбуке с тактовой частотой 1,4 ГГц, за 46 секунд [427] нашла настройки для всех двенадцати колёс шифровальной машины. «Мой ноутбук обрабатывал шифротекст со скоростью 1,2 миллиона символов в секунду — в 240 раз быстрее, чем „Колосс“, — сказал Шют. — Если вы разделите частоту процессора на этот коэффициент, то получите для „Колосса“ эквивалентную частоту, равную 5,8 МГц. Это замечательная скорость для компьютера, построенного в 1944 году» [428] .