虚拟博物馆 “近代史”部分

                         第 18~19 展 厅


18、“巨人”之谜

二次世界大战期间,英国也曾研制出一种最早的电子计算机,然而,它是英国的超级机密,有关部门甚至规定:“文件到了2015年才能解密”。距伦敦西北约70公里,有处悠静的庄园名叫“布雷契莱”,一幢维多利亚式的建筑深藏在茂密树丛中。30年代末,这里悄悄聚集起越来越多的人,庄园内布满了仓促修建的窝棚,被精心伪装成一所简易战地医院。

布雷契莱的秘密名称叫“政府密码学校”,真实身份则是战时英国的情报破译中心,12000名志愿者在这里夜以继日地工作, 截获并破译德国军事情报,直接报送给英国最高指挥当局。布雷契莱庄园破译的主要对象,是德军的“爱尼格玛”(Enigma),译成中文就是“谜”,即德军用来加密通信文件的密码机。爱尼格玛外表像老式打字机,破密的关键是找出机器转轮组合的规律。 爱尼格玛能变换出8万亿个密文字母,如果改动接线,它的变化将超过2.5千万亿亿。 战争期间,德军配备了10万多部爱尼格玛,并宣称“谁也不可能把它破解”。

布雷契莱的领导人包括英国著名数学家纽曼(M.Newman)教授等人,此外,还有语言学家、电器工程师、无线电专家等等,他们在破译室夜以继日地工作,试图攻破爱尼格玛的秘密。

1939年, 27岁的阿兰·图林(Alan Turing)加入布雷契莱,人们都称他“教授”,不一定知道他的真名。 图林根据波兰同行的研究成果, 制作了一台破译密码的机器——“图林炸弹” (Bomba)。这台机器主要用继电器构成,据说也用了80个电子管,由光电阅读器直接读入密码。图林称它是“罗宾逊”——海斯·罗宾逊是英国著名漫画家,以画一些稀奇古怪的机器而闻名。

1939年底,“罗宾逊”交由英国制表机公司制造完成,能以每秒2000字符的速度破译情报,由于掌握了德国飞机的行踪,德国空军在“海狮行动”里遭到沉重的打击。德军很快有了警觉,1942年,他们研制出更先进的保密电传打字机“Lorenz”。爱尼格玛密码机只有3个转轮,而Lorenz有10~12个转轮,具有159万亿种可能的加密方式,是前者的26倍。在它面前,用英国人用继电器组装的“炸弹”失去了威力。

布雷契莱庄园把德军的新机器称为“鱼”。纽曼教授负责对付“鱼”的译码处理,图林则提议,请托马斯·弗劳尔斯(T..Flowers)工程师协助研制一台“捕鱼”的机器。弗劳尔斯是伦敦大学的毕业生,在30年代一直供职于伦敦北部的英国邮政研究所,在电子电话传输方面颇有造诣。

弗劳尔斯接受了任务,他设计出一台真正的电子计算机——“巨人”(Colossus)。1943年10月,布雷契莱庄园制造出第一部样机,用1500个电子管取代了继电器,阅读速度提高到每秒5000字符。 “巨人”安装在两个被架起的7英尺高、16英尺宽的箱子里,功率达4.5千瓦。“巨人”的程序均以接线方式运行,密码文本则由5孔纸带输入。

1944年2月, “巨人”计算机正式启用,比美国的ENIAC还早2年。布雷契莱庄园依靠“巨人” 向英国和盟军指挥部发出了48000份“超级机密”电报,平均每小时破译的德国情报超过了11份。 由于“巨人”及时提供准确的情报,德军“海狼行动”遭到惨败,600余舰被击沉。 此外, “巨人”也在诺曼底登陆战役里发挥了巨大作用,以至有人认为:“巨人”参战改变了战争的进程。

直到战争结束前,英国共制造了11台“巨人”,电子管也增加到2400只,但后来都被丘吉尔首相下令销毁。90年代末,英国科学家开始着手重新建造一台“巨人”机。“巨人”的图纸已被烧毁,他们只得根据照片,用3D图形设计技术重新绘制。由于老式电子管的数量不足,“巨人”计算机的复原工作尚未全部完成。

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19、图林与英国早期计算机

1945年,阿兰·图林带着大英帝国授予的荣誉勋章,被录用为泰丁顿国家物理研究所的高级研究员。在布雷契莱实践基础上,阿兰·图林提交了一份“自动计算机”的设计方案,领导一批优秀的电子工程师,着手制造新型电脑ACE。

1950年, ACE电脑样机公开表演,被认为是世界上最快最强有力的电子计算机。它大约用了800个电子管, 成本约为4万英镑。ACE计算机由英国电气公司制造了大约30台,图林在介绍它的存储装置时说:“它可以十分容易把一本小说中的10页内容记住。”显然,ACE比ENIAC的存储器更先进。就在这一年,图林来到曼彻斯特大学任教,并被指定为该大学自动计算机项目的负责人,编写出版了《曼切斯特电子计算机程序员手册》。图林的最大贡献是在计算机理论方面,他因创立通用计算机的理论,与冯·诺依曼并称为“计算机之父”。

曼切斯特大学是英国早期计算机研制中心,曼切斯特计算机又称“曼切斯特MarkⅠ”,是该大学威廉姆斯(F. Willims)纽曼教授等人共同设计的著名计算机之一。纽曼教授就是当年布雷契莱庄园的领导人, 也是图林多年的密友。早在1948年6月,他们就完成了该机器的原型,英国弗兰特公司承担建造了一条计算机生产线,后来成为英国计算机工业的基础。

 

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阿兰·图林小传

冯·诺依曼曾多次向别人强调: “如果不考虑巴贝奇、阿达和其他人早先提出的有关思想,计算机基本概念只能属于阿兰·图林。”

阿兰·图林1912年6月23日出生于英国伦敦一个书香门第的家庭。孩提时代性格活泼好动。3岁那年,他进行了首次实验尝试,把玩具木头人的胳膊掰下来载到花园里,想让它们长成更多的木头人。8岁时,他开始尝试写作了一部科学著作, 题名《关于一种显微镜》。图林很早就表现出科学探究精神,他的老师认为: “阿兰的头脑可以像袋鼠般地跳跃。”1931年,他考入剑桥皇家学院。

大学毕业后留校任教, 不到一年功夫,就发表了几篇很有份量的数学论文,被选为皇家学院最年轻的研究员,年仅22岁。

1936年, 图林发表了一篇划时代的论文——《论可计算数及其在判定问题中的应用》 ,后被人改称《理想计算机》。论文里论述了一种“图林机”,只要为它编好程序, 它就可以承担其他机器能作的任何工作。当世界上还没人提出通用计算机的概念前,图林已经在理论上证明了它存在的可能性。

1950年10月, 图林的另一篇论文《机器能思考吗》发表,首次提出检验机器智能的“图林试验” ,从而奠定了人工智能的基础,使他再次荣膺“人工智能之父”称号。

1954年, 42岁的阿兰·图林英年早逝。为了纪念他在计算机领域奠基性的贡献, 美国计算机学会决定设立“图林奖”,从1956年开始颁发给最优秀的电脑科学家,它就像科学界的诺贝尔奖那样,是电脑领域的最高荣誉。

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