150 Nulti kompjuter

Općenito se smatra da je prvi kompjuter ENIAC iz 1945. godine. ENIAC je skraćenica od Electronic Numerical Integrator and Calculator odnosno Elektronički numerički integrator i kalkulator. Sastojao se od 18 000 trioda i bio je sposoban obaviti 5 000 računskih operacija u sekundi. Ukoliko ovoj povijesnoj netočnosti ostavimo njezino ime, “prvi kompjuter”, kako onda nazvati stvarni prvi kompjuter? Nazovimo ga “Nulti kompjuter”.

Kako bi objasnili kako i zašto je došlo do konstrukcije uređaja tijekom 1943. godine i njegovim završetkom u prosincu iste godine, dakle pune dvije godine prije ENIAC-a, vratimo se nekoliko desetljeća u prošlost i opišimo slijed događaja čiji rezultat je bio stvaranje Nultog kompjutera.

Arthur Schrebius

Priča počinje 1918. godine kad su njemački izumitelj Arthur Scherbius i njegov kolega Richard Ritter osnovali trgovačko društvo Scherbius & Ritter. Temeljna djelatnost tvrtke je bilo strojarstvo, a Scherbius je bio zadužen za razvoj i istraživanje. Scherbiusova ideja bila je poboljšati kriptografski sustav iz Prvog svjetskog rata. Konstruirao je kriptografski stroj koji se (pojednostavljeno) sastojao od tipkovnice, premetala, reflektora i pločice sa žaruljicama. Taj kriptografski stroj ušao je u povijest kao Enigma.

Masovna proizvodnja Enigme počela je 1925. godine, a 1926. godine njome se počela opremati i njemačka vojska. Budući da je Scherbiusov kriptografski stroj zbog svoje jedinstvene konstrukcije i genijalnog sustava kodiranja predstavljao apsolutno najsigurniji kriptografski sustav na svijetu u sljedećim desetljećima njemačka vojska je kupila više od 30 000 Enigmi.

Marian Rejewski

Nakon pojave Enigme, a posebno kako je broj Enigmi rastao, britanski, američki i francuski kriptoanalitičari našli su se pred nerješivim problemom i jednostavno je nestala svaka nada da će njemačke poruke šifrirane Enigmom ikad biti dešifrirane. Ne samo da je za dešifriranje Enigme bilo potrebno imati sam stroj, već je trebalo otkriti jedan od milijuna milijardi ključeva dešifriranja.

Zbog sporazuma o vojnoj suradnji između Francuske i Poljske, kao i činjenice da Francuzi, iako su dobili od njemačkog informatora dva vrijedna dokumenta za primjenu Enigme, nisu bili u stanju razbiti kod, Francuska je Poljskoj predala dokumente i operacija razbijanja koda se preselila u poljski Biurou Szyfrow.

Povijesna je činjenica da je poljski strah od njemačke invazije djelovao kao poprilična inspiracija za dešifriranje koda Enigme. Od dvadesetak matematičara (koji su znali njemački jezik) najtalentiraniji je bio mladi Marian Rejewski koji je genijalno uočio neke ranjivosti kriptiranja Enigme. Koristeći neke od specifičnosti kodiranja: na primjer slovo u original tekstu nikad nije bilo jednako slovu u kodiranom tekstu, drugim riječima slovo se nije moglo kodirati u samog sebe, kao i činjenicu da jedno slovo napisano dva puta zaredom u original tekstu daje uvijek dva različita slova u kodiranom tekstu, Marian je bio na najboljem putu da razbije kod Enigme.

Marian Rejewski je znao da pedantni Nijemci, kako bi otklonili mogućnosti greške zbog radiosmetnji ili ljudskog faktora, šifriraju ključ poruke dvaput na početku svake poruke. Ispravno je uočio da ponavljanje stvara obrasce i koristeći ranije navedena svojstva Enigme počeo je proučavati obrasce koji su imali oblik lanca slova. Upotrebom logike, matematičkih obrazaca njemačkog jezika i nekih specifičnosti Enigminog sustava šifriranja uspio je broj mogućih kombinacija, koji je bio otprilike deset miljuna milijardi, smanjiti na nevjerojatnih 100 000.

Zbog izdaje njemačkog informatora (koji je nekoliko godina ranije dao dva vrijedna dokumenta Francuzima) poljski Biurou Szyfrow je bio u posjedu replike Enigme. Ekipa poljskih kriptoanalitičara pod vodstvom Mariana Rejewskog jednostavno je prošla svih 100 000 kombinacija za što im je trebalo otprilike godinu dana. Nakon što je taj mukotrpni posao odrađen, Rejewski je izradio katalog konfiguracije premetala i lanaca slova koji stvaraju i konačno razbijanje šifre Enigme je za poljski Biurou Szyfrow postalo pitanje dana.

Zahvaljujući izuzetnom matematičkom umu mladoga Mariana Rejewskog Poljaci su godinama čitali kompletnu njemačku korespodenciju. Rejewski je otišao korak dalje i konstruirao uređaj za pronalaženje dnevnog ključa, popularno nazvan “bomba”.

Međutim, 1938. godine njemački kriptografi su povećali razinu Enigmine sigurnosti jednostavnim dodavanjem dva nova premetala što je Mariana Rejewskog i Biurou Szyfrow stavilo pred dvije nove nedaće. Prvo, trebalo je nekako doći do unutrašnje konfiguracije dva nova premetala i drugo, trebalo je napraviti toliko novih “bombi” za što skromni poljski proračun jednostavno nije imao sredstava.

Alan Turing

Budući da Poljaci više nisu bili u mogućnosti dešifrirati njemačke šifre, samo dva tjedna prije nego je počeo Drugi svjetski rat otpremili su diplomatskom poštom u Pariz, a odatle u London, dvije replike Enigme i kompletne nacrte “bombi”. Britanci su, poučeni uspjesima poljskih kriptoanalitičara, došli do zaključka da za uspješno razbijanje šifri nisu dovoljni samo lingvisti, klasičari i prirodoslovci već i matematičari. U Bletchley Parku je osnovana kriptoanalitička organizacija koja je raspolagala sa više ljudi i sredstava od skromnog poljskog Biurou Szyfrowa.

Alan Turing bio je čovjek koji je otkrio najveću Enigminu slabost i okrenuo tijek Drugog svjetskog rata. Turing je proučavajući ogromne količine dešifriranih poruka uočio neke zakonitosti koje su proizlazile iz tradicionalne njemačke pedantnosti. Naime, zaključio je da Nijemci svako jutro odmah poslije 6 sati šalju poruke koje su sadržavale šifrirane vremenske izvještaje. Nije mu trebalo dugo da ustanovi da svaka poruka sadrži njemačku riječ za vrijeme “wetter”. Pedantni Nijemci imali su rigorozni vojni protokol koji se, zahvaljujući radu genijalnog britanskog znanstvenika i kriptoanalitičara Alana Turinga, okrenuo protiv njih samih.

Prema poljskom stroju za pronalaske dnevnih ključeva i Turing je konstruirao sličan stroj i također ga nazvao “bombom”. Iako je dešifriranje njemačkih poruka bilo vrlo uspješno, ipak nije bilo formalnost. Naime, prije nego bi “bombe” uopće otpočele sa radom trebalo je pronaći “kućište” odnosno riječ kao “wetter”. Ipak, usprkos težini zadatka Turingove “bombe” su bile uspješne.

Max Newman

Njemački vojni vrh kriptirao je svoje poruke još težim oblikom enkriptiranja od Enigme. Stroj koji je obavljao šifriranje je bio Lorenz SZ40, radio je slično kao i Enigma, međutim bio je dosta složeniji. Za razbijanje Lorentzove šifre Turingove “bombe” bile su jednostavno preslabe. Šifre enkriptirane Lorenzovim strojem morale su se razbijati ručno. Međutim matematičar iz Bletchley Parka Max Newman imao je ideju kako mehanizirati kriptoanalizu Lorenzove šifre. Nadograđujući osnovne ideje Alana Turinga Max Newman je smislio koncept stroja koji bi bio sposoban prilagoditi se rješavanju različitih problema.

Gledajući iz današnje perspektive ovo je bila genijalna ideja, međutim voditelji Bletchley Parka smatrali su ga tehnički neizvedivim. Srećom, jedan inženjer se oglušio na odluku uprave i uzevši nacrte uspio je izraditi stroj.

Nulti kompjuter

Stroj je dobio ime Colossus i sastojao se od 1 500 trioda. Ovo je prvi stroj u povijesti ljudskog roda kojeg je izradio čovjek i koji se mogao programirati. Proizveden je u dva modela Mark I (1 500 trioda) i Mark II (2 400 trioda). Nažalost, nakon Drugog svjetskog rata Colossus je uništen, kao i nacrti za njegovu izradu.

Osim nesumnjivog doprinosa čovječanstvu, od Colossusa nije ostalo ništa. Osim ove slike.

150_1

I imena prve Tetke: Dorothy Du Boisson.