Пиксель. История одной точки

В Блетчли-Парке Тьюринг, как известно, помог взломать схему шифрования, которую немцы использовали для военной радиосвязи. Немцы создали чертовски сложную шифровальную машину под названием «Энигма» (это ее настоящее фирменное наименование), которая напоминала старомодную пишущую машинку в деревянном футляре. Оператор вводил текстовое сообщение — скажем, от адмирала из штаба немецкого военно-морского флота для подводной лодки в море, — и машина кодировала буквы одним способом, затем кодировала полученные буквы другим способом и так далее. При помощи сменных роторов производилось шифрование в несколько слоев. Радист на подводной лодке настраивал свою принимающую «Энигму» в соответствии с передающей. Затем полученное сообщение расшифровывалось слой за слоем в обратном порядке, пока не получался исходный текст, который распечатывался для капитана субмарины. Немцы использовали систему одноразовых блокнотов для ежедневной перенастройки шифровальной машины. Напомню, и Котельников, и Шеннон доказали, что такую систему нельзя взломать — по крайней мере, при правильном использовании. Но немцы полагали, что она неуязвима из-за огромного количества возможных конфигураций. На самом деле они так до конца войны и не поняли, что Тьюрингу и его коллегам из Блетчли-Парка удалось найти слабые места. Взлому способствовали множество факторов: неправильное использование системы операторами, заведомо известные тексты сообщений (например, метеосводок), захваченные у противника машинки, — но ключевую роль сыграли вычисления, проделанные в огромных объемах. Вот тут и вступили в дело вычислительные машины.(Энигма была взломана в Домике № 8, который изображен на фотографиях B и C на рисунке 3.7. На фото А — эклектичный особняк по соседству.)

Метод проб и ошибок при расшифровке кода «Энигмы» подразумевал очень утомительную работу, которую сначала выполняли вручную сотни «вычислителей», «рабынь» Тьюринга. Чтобы облегчить утомительный труд и увеличить скорость декодирования, работавшие в Блетчли-Парке шифровальщики построили большие машины, которые они называли «криптологическими бомбами». Эти машины в современном смысле еще не были компьютерами, но уже определенно стали заметным шагом на пути к ним. В них отсутствовала возможность программирования даже с помощью аппаратных переключателей и кабелей. В некотором смысле «бомбы» допустимо назвать машинами Тьюринга, но не универсальными машинами Тьюринга. Они выполняли систематическую задачу, состоящую из множества шагов, — перебирали огромное количество способов шифрования, которые могла бы использовать «Энигма». Других вычислений они не выполняли. Электромеханические «бомбы» работали значительно быстрее «вычислителей» из плоти и крови. Скорость имела решающее значение, позволяя, скажем, предупреждать американские и британские торговые суда о зонах охоты немецких подводных лодок. Так что прогресс налицо: вычисления становились быстрее.

Макс Ньюман

Тьюрингу требовался партнер, а не лидер. Он не умел играть в команде и тяготел к одиночеству. Поэтому в дело снова вступил Макс Ньюман, которому уже доводилось выступать в роли его наставника и промоутера. Как и Тьюринг, Ньюман после Принстона вернулся в Англию. В отличие от Тьюринга, у него была семья — жена Лин и двое маленьких сыновей, Эдвард и Уильям, — и их требовалось защищать. Поскольку он был евреем (как, кстати, и фон Нейман), в случае захвата Англии нацистами его семье грозила бы смертельная опасность. В 1940 году он оставил жену и мальчиков в далеком, но знакомом Принстоне (оттуда они вернутся только после войны), а сам тем временем присоединился к команде Блетчли-Парка.

Рис. 3.7

Тьюринг возглавил первую атаку на шифровальную машину «Энигма» с помощью «криптологических бомб». Теперь настала очередь Ньюмана. Он командовал второй волной атак, направленных против новейшей немецкой шифровальной машины по прозвищу «Танни» (словом tunny в Британии называют тунца). Здесь использовалась гигантская электронная счетная машина Colossus, первый прототип которой был построен в 1943 году и перевезен в Блетчли-Парк в 1944 году. К концу войны там действовало десять таких монстров. Все эти почти-компьютеры — пока что не компьютеры с хранимой в памяти программой — применялись для практических расчетов еще до появления почти-компьютера ЭНИАК в Америке.

Тьюринг косвенно повлиял на работу Colossus. Он пришел к математическому открытию, известному на сленге Блетчли как тьюринжизм, — оно и стало ключом к разгадке шифра. Удивительно, что он не принимал прямого участия в расшифровке кода «Танни», учитывая его отношения с Ньюманом и опыт работы с бомбами в Блетчли-Парке. Но тогда — и еще какое-то время после — команда с Ньюманом у них не сложилась, потому что расшифровка текстов больше не занимала Тьюринга. Он увлекся кодированием голоса. Британское правительство поддержало интерес, отправив его обратно в Америку со специальной миссией.

Вокодер как связующее звено