Кто такой Алан Тьюринг?
Математик, логик, криптограф, логик и гений, Алан Тьюринг родился в 1912 году на краю Британской империи — в индийском городе Чхатрапур в семье военного. Слой, из которого происходил Тьюринг, принято называть «породой» — в течение нескольких веков Британия, дабы править морями, выращивала особую аристократию с уникальным набором качеств, позволявших нести бремя белого человека так далеко, как они только могут. Главным из которых было умение держать «напряжённой верхнюю губу» — to keep one’s upper lip stiff: это устойчивое выражение означает максимально равнодушное отношение владельца губы к происходящим вокруг него тяготам и лишениям. Как минимум — во внешнем, в том, что касается проявления эмоций, а в идеале же оных лучше было бы вовсе не испытывать, чтобы от строительства империи ничего не отвлекало. Семейное воспитание, частные школы, круг знакомых, идеи о приличествующем занятии, экономическая база — всё это выковывало сверхлюдей, джентльменов от макушки до пяток, повелителей державы, в которой никогда не заходило солнце. О том, какую цену приходилось платить представителям «породы», что такая подготовка делала с их психикой, лучше даже не задумываться. Нарочитая сдержанность зачастую приводила к эмоциональной холодности и невозможности эмпатии, чувственной, да и интеллектуальной тупости; похвальный, казалось бы принцип отказа от излишеств был чреват фрустрацией или утратой мотивации. Умерщвление плоти приводило к психозам, в частности, сексуального характера. Честолюбие, идеализм и примат консервативных идей приводил к ханжеству, лицемерию и болезненным кризисам при столкновении с реальной жизнью — той, где не надо стрелять по аборигенам. Того факта, что всё это позволяло стрелять очень метко и эффективно, конечно, все негативные эффекты не отменяют. Но показателен пример Редьярда Киплинга, автора манифеста «породы» — стихотворения «Если». Когда началась Мировая война, поэт употребил всё своё влияние, чтобы его едва видящий сын смог поехать в войска, невзирая на заключение медкомиссий. Вскоре бедняге снесло полголовы немецким снарядом, а офицеры его подразделения поклялись не говорить старику-отцу, что Киплинг-младший перед смертью позволил себе плакать — дабы не ранить чувства поэта-джентльмена.
Трейлер фильма «Игра в имитацию»
Сказанное выше к Тьюрингу имеет не самое непосредственное отношение. Ему повезло родиться всего за пару лет до Мировой войны, фактически уничтожившей британскую «породу». К тому же повезло родиться гением.
Но человек не может иметь всего, поэтому при рождении Алану Тьюрингу также кое-в-чём не повезло по-крупному...
Ну а то, чем Тьюринг занимался, и вовсе лежит в плоскости чистого разума и бесконечной абстракции, и точно не имеет ни малейшего отношения к культорологии, антропологии и любоё другой области гуманитарного знания. К которым у Алана Тьюринга с детства не лежала душа — довольно нетипично для людей его круга. Директор частной школы для мальчиков советовал родителям будущего светила математики задуматься о правильности их выбора, так как в его заведении и им подобным матану не обучали. Тьюринг, впрочем, на обстоятельства не обижаясь, учил его самостоятельно. Затем — Королевский колледж Кембриджа (который сейчас носит его имя), затем — академическая карьера...
Объяснить научные достижения Тьюринга так, чтобы их величие стало очевидным — задача непростая. Помимо Королевского колледжа его имя носит внушительное число категорий информатики (например, «теория», «машина», «полнота», «тест»). А клад в теорию алгоритмов позволяет говорить об этом учёном как об одном из создателей современного компьютера, сформулировавшего действующие принципы понятия «искусственный интеллект». Суть его открытий быстро не объяснить, особенно, если это пытается сделать не-математик не-математикам. Впрочем, две вещи, связаннные с его именем его знают все. Во-первых, это основанный на обратном тесте Тьюринга CAPTCHA, коде «введите символы» отличающем роботов от людей. И во-вторых, то, благодаря чему про Алана Тьюринга сняли кино, в котором его сыграл Бенедикт Камбербетч, а мы, киносайт «Фильм Про» решили написать про математика. Его победа над «Энигмой».
Что такое Энигма?
Энигма — это машина для шифрования и дешифровки сообщений. Её запатентовали в Голландии ещё в 1917 году — изобретатель Хьюго Коч планировал продавать её банкам. Новинкой, впрочем, быстро заинтересовались военные, и в 1925 минобороны Германии стало закупать «Энигмы» для своих нужд. Вы нажимали на кнопку, чтобы зашифровать букву в вашем сообщении, а машина говорила, на какую букву ее надо заменить.
Чтобы понять, как работала «Энигма», представим для начала устройство попроще — клавиатуру с алфавитом, и панель лампочек с тем же алфавитом, собранные в цепи. Нажимаете «А», цепь замыкается, загорается лампочка с литерой «А».
Теперь представим, что сигнал идет не по проводу напрямую, натыкается на подвижный диск, который перенаправляет его на одну из других 26 лампочек. На какую — зависит от первоначальной установки и положения в момент времени. И при каждом нажатии на клавишу ротор сдвигается на одну позицию, которая изменяет электрический контур и принцип перестановки.
Таких роторов в базовой модели «Энигмы» стояло три, модель для ВМФ улучшили, добавив четвёртый. Второй и третий роторы тоже двигались, но не каждый раз, а при определённых условиях, которые можно было задавать при настройке. Четвертый двигался только вручную.
Но и это ещё не все. «Энигма» оснащалась коммутационной панелью, при помощи которой можно было назначать одним буквам значения других. Например, соединив F с T, и нажав на клавишу F, вы отправляли шифроваться уже Т.
Пройдя три или четыре ротора, сигнал попадал в рефлектор — устройство, которое замыкало контакты последнего ротора попарно и отправляло назад, но по другому маршруту. Благодаря этому шифр и дешифровка, становились как бы тождественными, но зеркальными действиями. Правда, рефлектор исключал ситуацию, когда буква была бы зашифрована через себя, и это впоследствии помогло взломщикам.
Одна из моделей «Энигмы»
К перечисленному стоит добавить, что чтобы понять текст, закодированный машиной, необходимо было иметь такую же, знать секретные первоначальные настройки, абсолютно идентично подогнать новые параметры своей ласточки, замкнуть нужным образом буквы в коммутационной панели — и запустить все в обратную сторону. Но и это ещё не всё: ключи и принципы кодирования менялись раз в сутки, и использовать старый было нельзя. Она создавала 10114 конфигураций оборудования, которые влияли на ход её работы.
Добавим ещё и то, что шифровальщики Вермахта, а особенно — Люфтваффе, Кригсмарине и Абвера — старались максимально осложнить криптоанлиз самими процедурами передачи. Так, сообщения старались не делать длиннее 250 символов, причём они передавались группами по четыре-пять букв. Использовался особый и всегда разный жаргон, к примеру, слово «Minensuchboot» («Минный тралльщик») кодировалось как «MINENSUCHBOOT», «MINBOOT», «MMMBOOT» или «MMM354». Часто встречающаяся в немецком комбинация символов CH заменялась символом Q.
Впрочем, всё это были детали, не слишком существенные, и легко преодолимые, если бы код «Энигмы» смогли разгадать.
Какова была необходимость разгадки «Энигмы»?
«Энигма» использовалась немецким командованием ещё с конца 20-х годов, применяясь для шифрования секретных донесений вплоть до стратегических.
Британия вступила во Вторую мировую войну почти сразу после нападения Германии на Польшу в 1939 году. До вступления СССР, а затем — США (и некоторое время после капитуляции Франции) Британия была один на один с Третьим Рейхом. В 1940 году Германия пыталась навязать своё господство в воздухе (см. «Битва за Британию»), но даже после того, как этот план закончился неудачей, необходимость получения разведданных об авианалётах была чрезвычайно высока.
Другой, как говорят англичане, pain in the arse, помимо ВВС Германии, были подводные лодки знаменитого Карла Дёница, терроризировавшие моря, которыми, по идее, должна была править Британия. Германия изначально поставила на морскую блокаду Британских островов. Англия напрямую зависела от продовольствия и сырья из Нового Света. Блокада также должна была отрезать Британию от подкреплений из колоний и предотвратить морское десантирование. Не имея мощного флота к началу войны, вдобавок почти уничтоженного впоследствии, немцы сделали ставку на подводные лодки — более дешёвые в производстве, более неуловимые для британской авиации. Эта ставка себя оправдала: уже в сентябре 1939 года германский подводный флот потопил 41 судно общим тоннажем 153 879 тонн. До конца войны в состав германского флота вошли 1108 субмарин.
Трейлер немецкой картины Das Boot, одного из лучших фильмов о подводниках Второй мировой
Чтобы слушать переговоры немецких лётчиков и подводников в Британии был объявлен старт операции Ultra. В Букингемшире, в особняке Блетчли-парк появилось главное шифровальное подразделение Великобритании — Правительственная школа кодов и шифров, позже — Центр правительственной связи. В особняк ежедневно в три смены поступали разведданные, тысячи кодированных сообщений, перехваченных приёмными станциями под кодовым именем «Y-station». Для каждого сообщения фиксировали радиочастоту, дату и время перехвата и преамбулу, в которой содержались идентификатор сети, время отправки сообщения, позывной отправителя и приемной станции.
Уилльям Черчилль называл Блетчли-парк «Моей курочкой, которая несёт золотые яйца, но не кудахчет».
Руководителем проекта был назначен ветеран военной разведки Алистер Деннистон. Он набирал в штат криптоаналитиков не кадровых разведчиков, а «умников» самого широкого профиля: лингвистов, математиков, шахматистов, чемпионов по решению кроссвордов,египтологов и даже палеонтологов. В эту тёплую компанию и попал Тьюринг.
Что сделал Тьюринг?
По большому счёту, «Энигма» впервые была взломана ещё в декабре 1932 года поляками, но в 1939 немцы усложнили свои системы многократно, введя дополнительные роторы и увеличив число сочетаний коммутационной панели, Польское бюро шифров перестало быть способным читать «Энигму» и передало все материалы и методы английским союзникам.
Польский метод был основан на переборе — при помощи циклометра, а затем — при помощи так называемой «криптологической бомбы», при использовании которой было необходимо знать ключи немецких шифровальщиков. С усовершенствованием и диверсификацией «Энигм» это стало почти невыполнимым условием.
Тьюринг построил ряд усовершенствованных «криптологических бомб», каждая из которых трудилась за три кода «Энигмы». Но главная его заслуга состояла не в этом. Математик, исследовавший особенности искусственного интеллекта использовал статистический метод в математике — это стало своего рода новаторством в деле дешифровки и вообще новым словом в науке.
Бомба Тьюринга. Фрагмент
Поляки пытались пробить брешь в кодировке, используя ошибки немецких шифровальщиков, например, в процедуре шифрования. Они занимались полным перебором всех возможных комбинаций, что в отсутствие больших вычислительных мощностей современных нам компьютеров было почти бесконечным процессом. Алан Тьюринг предложил более эффективный способ: перебор последовательностей символов на основе подобранного открытого текста. Иными словами, Ultra должна была ежедневно узнавать или угадывать небольшой отрывок из сообщения: несмотря на все тайные ухищрения, немцы общались при помощи одних и тех же стереотипных фраз и слов — и механическим перебором определить, как именно зашифрован этот «известный» отрывок. Тут вдобавок очень пригодилось свойство рефлектора «Энигмы», из-за которого буква кодировалась только другими 25 символами, а не самой собой. Подсказками для дешифровщиков стали служить любые часто повторяющиеся тексты, например, как приветствия или цифры.
Если подсказок не хватало,на них немцев провоцировали, например, демонстративно минировали участок моря, а потом слушали, что немцы думали по этому поводу.
Каким он парнем был?
Тьюринг был в полном восторге от своей работы, от поляков и от собственных результатов. Злило его начальство из разведки и урезанные бюджеты: хотя в проекте Ultra было занято не так много людей, средств на строительство машин требовалось очень много. К счастью, после ряда разгневанных служебных записок, Уинстон Черчилль взял проект под свой личный контроль, повысил финансирование, и всё закончилось великолепно. «Энигма» и другие шифровальные системы Германии были благополучно взломаны, и союзники начали бесперебойно получать ценнейшие разведданные.
Раскрытие кода «Энигмы» и других шифровальных систем немцев изменило ход Второй мировой войны. Ценнейшие сведения помогли не только относительно обезопасить Британские острова, но и подготовиться к масштабным операциям Германии на континенте. . Черчилль сказал королю Георгу VI, что «Именно благодаря Ultra мы выиграли войну», такого же мнения придерживался главнокомандующий западным фронтом союзных сил Дуайт Д. Эйзенхауэр, назвав вклад проекта решающим.
В ходе проекта, между прочим, были получены сведения о подготовке вторжения в СССР. Но Сталин, как известно, в возможность нападения не поверил. Однако Черчилль поручил и далее делиться с СССР информацией, получаемой в ходе операции «Ультра», при условии исключения риска компрометации источника.
Шандор Радо, советский резидент в Швейцарии, получал сведения со ссылкой на источники в немецком командовании.
А сам Тьюринг в 1945 году стал кавалером Ордена Британской империи. Коллеги вспоминали о Тьюринге как о слегка чудаковатом, не слишком обаятельном эксцентричном учёном, довольно желчном и бесконечно трудолюбивом. Эти свойства вообще широко распространены в академической среде, притом они присущи не только «технарям», хотя они, безусловно, лидируют в том, что затрудняет общение. Тьюринг, же, как мы уже упомянули выше, был гением, и его эксцентричность была немного выше среднего по больнице. Так, вспоминали, что Тьюринг был аллергик, однако антигистаминным препаратам (возможно из-за нежелания терпеть их побочного эффекта — сонливости) он предпочитал противогаз, в котором ездил в офис в сезоны цветения. Ещё одна особенность была у его велосипеда: у него слетала цепь через определённые интервалы. Тьюринг не стал её чинить, вместо этого он считал обороты педалей и слезал с велосипеда в нужный момент, чтобы поправить цепь руками. Свою кружку в Блетчли-парке он пристёгивал цепью к батарее, потому что боялся, что её украдут.
Впрочем, на эти чудачества мало кто обращал внимание, памятуя о заслугах Тьюринга и его гении. Его другая особенность стала для великого учёного роковой.
Чем всё кончилось для Тьюринга?
Алан Тьюринг был геем, о чём стало известно через несколько лет после войны, когда любовник учёного его обворовал. Во время дачи показаний математик был вынужден признаться в своей ориентации. Гомосексуальность тогда в Британии преследовалась как уголовное преступление, и Алану Тьюрингу, предложили выбор: тюрьма или гормональная терапия, подавляющая половое влечение. В результате года «лечения» мощнейшими препаратами у Тьюринга развились импотенция и гинекомастия — появилась грудь, как у женщины. Уголовное преследование привело к отстранению Тьюринга от секретной работы, вдобавок британцы опасались, что советские шпионы будут вербовать гомосексуалов на службе Её Величества. Учёного не обвинили в шпионаже, но запретили обсуждать своюб работу в Блэтчли-парке.
Алан Тьюринг покончил жизнь самоубийством в июне 1954 года. Он принял цианистый калий. На прикроватной тумбе было обнаружено надкусанное яблоко — его на содержание следов цианида не изучили, однако коллеги и близкие учёного были уверены, что он ввёл яд именно в плод. Так он воссоздал сцену из мультфильма Уолта Диснея Белоснежка 1937 года — любимой сказки учёного. По воспоминаниям, «ему особенно нравилась сцена, в которой Злая Королева погружает яблоко в ядовитое зелье».
Кадр из мультфильма «Белоснежка и семь гномов»
Великий учёный был реабилитрован посмертно. 10 сентября 2009 года Премьер-министр Великобритании Гордон Браун публично принёс извинения за преследования, которым был подвергнут Алан Тьюринг. В 2013 году королева Великобритании Елизавета II официально помиловала математика за обвинения в «непристойности».
