Бомба для "Энигмы"

Полоса 060 Номер № 28(332) от 18.07.2001
Бомба для "Энигмы"
Как и многие гении, Алан Тьюринг был гомосексуалистом. Фактически это стало причиной его смерти
       Этот год можно считать юбилейным для хакеров: 60 лет назад впервые с помощью одной логической машины удалось победить другую. Только машины были не электронные, а механические и взломали не базу данных банка или фирмы, а немецкий секретный шифр, облегчив победу союзников во второй мировой войне. И руководил работой первой команды хакеров не компьютерный "отморозок", а профессор-математик из Кембриджа, один из основателей кибернетики Алан Тьюринг.

Главное дело
       Алан Тьюринг родился 23 июня 1912 года в лондонском пригороде Педдингтоне. Ученых среди родственников будущего светила не было (за исключением деда по материнской линии — физика), однако Алан обнаружил блестящие способности к математике.
       Первые 14 лет он прожил фактически без родителей. Отец, чиновник колониальной администрации в Индии, вышел в отставку только в 1926 году, после чего вернулся с женой в Англию, где все это время двое их сыновей воспитывались в школах-интернатах, где широко практиковались телесные наказания и царила почти военная муштра. Единственной отдушиной для застенчивого мальчика были занятия химией, а затем — математикой.
       Для сына джентри (мелкопоместного дворянина без титула) путь в престижные университеты был закрыт. Однако отцу Алана благодаря своим связям удалось "протолкнуть" его в один из самых престижных — кембриджский King`s College. Там юноша изучал математику, логику и квантовую механику. В частности, его увлекли работы одного из будущих основоположников кибернетики Джона фон Неймана.
       Во время учебы в Кембридже проявилась и нетрадиционная сексуальная ориентация Тьюринга, стоившая ему в конечном счете жизни. В университетской среде подобные отклонения наряду с модными тогда левыми политическими взглядами не считались чем-то из ряда вон выходящим: достаточно вспомнить историю так называемой кембриджской пятерки Кима Филби.
Абстрактная "машина Тьюринга" стала прообразом современных компьютеров
       Главным научным достижением Тьюринга стало решение одной из фундаментальных проблем математики. Недавнему выпускнику университета удалось опровергнуть выводы крупного немецкого ученого Давида Гильберта, полагавшего, что любая математическая теория может быть выражена набором аксиом и теорем. Опираясь на работы соотечественника Гильберта, Курта Геделя, автора знаменитых теорем о неполноте (из которых, в частности, следовало, что никакая математическая теория не может быть полной, поскольку всегда найдутся теоремы, истинность которых не может быть доказана в ее рамках), Тьюринг приступил к разработке алгоритмического метода, который позволил бы тестировать все математические задачи, деля их на решаемые и неразрешимые в принципе. Однако в своей классической работе "О вычислимых числах" (1936) он доказал, что такого универсального метода вычислимости нет, а следовательно, в математике всегда будут существовать задачи, не имеющие решения.
       Для развития математической мысли в ХХ веке открытие Тьюринга оказалось равнозначным открытию принципа неопределенности в квантовой механике. Однако появление работы английского математика имело и другое, не менее важное следствие: на идеях Тьюринга (а также Винера, фон Неймана и других) выросла новая наука, впоследствии названная кибернетикой.
Реальные же помогли взломать немецкие шифры во время второй мировой войны
       Абстрактный эквивалент алгоритма, разработанного Аланом Тьюрингом, позже стали называть "машиной Тьюринга". Разумеется, в 30-е годы ни о каких ЭВМ речи не шло, однако умозрительная схема Тьюринга (бесконечная лента с записанными символами и считывающее устройство), обеспечивающая возможность с помощью последовательных запрограммированных операций решить любую формализованную задачу, была, по сути, прообразом современного компьютера. Во всяком случае, именно с "машиной Тьюринга" связано начало широкой дискуссии в области теории автоматов, которая привела к созданию в начале 1940-х годов первых цифровых вычислительных машин.
       Сам же автор открытия не смог насладиться заслуженной славой — такое в его жизни случится еще не раз. Дело в том, что почти одновременно с работой "О вычислимых числах" вышел в свет аналогичный труд американского логика Алонсо Черча, под руководством которого Алан Тьюринг в 1936-1938 годах писал в Принстонском университете докторскую диссертацию. Спустя годы стало ясно, что учитель и ученик шли каждый своим путем, и более весомыми оказались результаты Тьюринга, но тогда, в конце 30-х, подозрительное совпадение бросало тень на обоих.
       
Неизвестный солдат невидимого фронта
       В 1938 году, сразу после защиты диссертации, Тьюрингу была предложена профессорская ставка в Принстоне, однако молодой ученый вернулся в Кембридж. Там его немедленно ввели в совет King`s College и, освободив от лекционной рутины, предоставили полную свободу. Тьюринг, казалось, жил в свое удовольствие: писал статьи, слушал лекции знаменитого австрийского философа Людвига Витгенштейна и даже конструировал машину для вычисления прикладных математических функций. Однако все это было лишь дымовой завесой, скрывавшей деятельность иного рода, о которой было осведомлено лишь высшее руководство военной разведки его величества.
       Формально страна вступила во вторую мировую войну 3 сентября 1939 года. Но еще за год до того немцы подбросили британской разведке заковыристую задачку под названием "Enigma" ("Загадка"). Так именовалась мощная цифровая электромеханическая машина, с помощью которой шифровались радиосообщения. Ее услугами пользовались разведслужба адмирала Канариса для переговоров с агентами, люфтваффе — при радиообмене с летчиками в воздухе, ВМФ — для связи с капитанами легендарных U-субмарин (U-Boot), пиратствовавших в Атлантике.
       "Расколоть" шифр традиционными методами никак не удавалось. И уже к 1939 году стало очевидно, что клин надо выбивать клином — необходимо построить другую машину, только более мощную. Так началась увлекательнейшая криптографическая битва, главным героем которой стал Алан Тьюринг.
       С первого дня войны он трудился в правительственном шифровальном центре в Блечли-парке. С помощью информации, полученной от польских математиков, бившихся над проблемой Enigma с 1938 года, Тьюрингу с коллегами удалось значительно усовершенствовать их машину-дешифровщик — "Бомбу". В конструкции английской Bombe нашли применение оригинальные идеи Тьюринга, касающиеся алгоритмизации процесса вычислений, и именно это позволило взломать самый простой из шифров Enigma — тот, что использовала люфтваффе. После чего англичане оказались в курсе всех деталей операций, планируемых воздушным ведомством Геринга.
       Но самый замысловатый шифр применял германский ВМФ, и на первых порах он успешно противостоял Bombe. Тьюринг еще в конце 1939 года смог в одиночку найти к нему ключ, но для постановки процесса дешифровки на технологическую основу требовались дополнительные массивы перехваченных данных. Кроме того, было необходимо разработать сложнейшую процедуру их статистической обработки. С этой проблемой удалось справиться только к середине 1941-го, однако долго торжествовать англичанам не пришлось.
       Возможно, немцы почуяли неладное, а может, просто решили подстраховаться — так или иначе, но с 1 февраля 1942 года, вскоре после вступления в войну США, германские U-субмарины перешли на усложненный шифр ("рыбий язык"), который не поддавался расшифровке даже с помощью Bombe. Положение было отчаянным — решалась судьба битвы за Атлантику.
       К счастью для союзников, как раз в это время случился очередной технологический прорыв, связанный с появлением электронных вакуумных ламп. Начальство в Блечли-парке потребовало от инженеров-телефонистов максимально ускорить процесс передачи информации, и их достижениями не преминула воспользоваться местная шифровальная команда.
       В ноябре 1942 года Тьюринг посетил США, где обсуждал с американскими коллегами кризис, возникший в работе по проблеме Enigma, а также участвовал в наладке шифровального оборудования, применявшегося при телефонных переговорах Рузвельта и Черчилля. Год спустя, вернувшись в Блечли-парк, он взялся за создание Colossus — первой в мире вычислительной машины, в которой вместо электромеханических реле использовались 2000 электронных ламп.
       Colossus вступил в строй незадолго до начала операции Overlord — высадки союзников в Нормандии. С его помощью удалось окончательно разгадать загадку Enigma и, таким образом, спасти жизнь тысячам английских и американских солдат. При этом машина Тьюринга — уже реальная — наглядно продемонстрировала, что будущее вычислительной техники — за электроникой.
       Надо сказать, что на сей раз судьба Алана Тьюринга не обидела: с подачи Черчилля, благоволившего к "светилу отечественной науки", математика наградили орденом Британской империи. Но за какие заслуги, знал только узкий круг посвященных.
       
Неправильная ориентация
В 1994 году одна из улиц Манчестера получила его имя
       После завершения операции Overlord Тьюринг, посчитав свой патриотический долг выполненным, вернулся к фундаментальной науке. Он начал работать над концепцией универсальной машины, "электронного мозга", способного выполнять практически любую изначально программируемую задачу. Иначе говоря — цифрового компьютера.
       И вновь его обогнали, на сей раз работавший в США Джон фон Нейман, который в июне 1945 года предложил проект электронного компьютера EDVAC. Это вызвало законную ревность руководства британской Национальной физической лаборатории, в штат которой Тьюринг был зачислен сразу после окончания войны, и ему выдали карт-бланш на реализацию любых, даже самых безумных идей — лишь бы утереть нос американцам.
       Уже в начале 1946 года появилась первая "большая" британская машина ACE (от Automatic Computing Engine), а спустя три года в Манчестерском университете, куда перешел Тьюринг,— Manchester Mark I (или MADAME — от Manchester Automatic Digital Machine) с рекордным по тем временам объемом памяти. При этом в отличие от американцев английская команда применила качественно иной способ повышения быстродействия: введение арифметических функций с помощью буквенно-цифровых программ вместо постройки дополнительных электронных схем.
       Не забывал английский математик и о теоретических разработках. Одна из его ранних идей — аналогии в работе "машины Тьюринга" и человеческого мозга — трансформировалась в концепцию "умного компьютера" (или искусственного интеллекта), чей IQ проверялся с помощью специально разработанной логической процедуры, ныне называемой тестом Тьюринга. Стоит упомянуть также пионерские работы (к сожалению, оставшиеся незавершенными) на стыке физики и биологии. Изучая строение нервной системы, Тьюринг обнаружил в ней сходство с электрическими цепями, что привело его — почти одновременно и, во всяком случае, независимо от Винера — к формулированию общих принципов теории управления в живых и механических системах.
Его открытия есть в любом университетском курсе математики
       Для полноты образа Алана Тьюринга следует упомянуть, что он был еще и отличным спортсменом. Современный Леонардо (так часто называют Тьюринга сегодня) любил и умел бегать: он часто прибывал на научные конференции на своих двоих — раньше коллег, положившихся на общественный транспорт. Более того, его кандидатура всерьез рассматривалась при определении состава национальной сборной на Олимпийских играх 1948 года.
       Увы, жизнь этого разносторонне одаренного человека прервалась на самом взлете. Причиной была не болезнь и не катастрофа, а, как это часто бывает с гениями, конфликт с общественной моралью. То, что сегодня называют вполне респектабельным термином "нетрадиционная сексуальная ориентация", в послевоенной Англии считалось преступлением.
       В 1952 году Тьюринга арестовали за гомосексуальную связь, однако, учитывая чистосердечное признание и сотрудничество со следствием, отправили не в тюрьму, а на принудительное лечение. В условиях маккартистской истерии, достигшей берегов Альбиона, уличение в гомосексуальных наклонностях автоматически означало запрет на профессию для всякого, имевшего допуски секретности. Не минула эта участь и "одного из тайных организаторов победы союзников", "отца английского компьютера" (как позже обозначали Тьюринга газеты), кавалера ордена Британской империи, академика и т. д.
       Тьюринг не вынес травли. Утром 7 июня 1954 года его нашли мертвым в собственном доме на окраине Манчестера. Прибывший врач диагностировал смерть от отравления цианидом, а коронер (так в Британии называется следователь, ведущий дела о насильственной или скоропостижной смерти) сделал вывод о самоубийстве.
       Впрочем, об этих скандальных подробностях сейчас помнят немногие — как говорится, мы любим Тьюринга не за это. В 1994 году участок одной из манчестерских улиц был переименован в проезд Алана Тьюринга, а "машина Тьюринга" и тест Тьюринга есть в любом университетском курсе математики.
ВЛАДИМИР ГАКОВ
       
       
Загрузка новости...
Загрузка новости...
Загрузка новости...
Загрузка новости...
Загрузка новости...
Загрузка новости...
Загрузка новости...
Загрузка новости...
Загрузка новости...
Загрузка новости...
Загрузка новости...