Игра разума. Как Клод Шеннон изобрел информационный век - Джимми Сони

наблюдавших демонстрацию последней в рамках Всемирной выставки 1939 года, где она стала хитом. Вот как он вспоминал об этом:

«На недавней Всемирной выставке была продемонстрирована машина под названием Водер. Девушка нажала на клавиши, и та выдала различимую речь. В течение всего процесса не были задействованы человеческие голосовые связки. Переключатели просто сочетали генерируемые электричеством вибрации и передавали их в репродуктор. В ”.Лабораториях Белла” существует машина с обратным процессом, которая называется Вокодер. Репродуктор заменен микрофоном, собирающим звук. Если в него что-то сказать, то начнут двигаться соответствующие клавиши».

Лишь позднее изобретение Дадли поступило в распоряжение военных. Способный вычленять информацию из человеческого голоса, Вокодер стал идеальной основой для создания системы SIGSALY. Одна из ключевых сложностей системы кодирования заключается в следующем: каждая новая буква или слово в сообщении – это потенциальная возможность для взлома шифра врагом. Другими словами, чем менее оно коммуникативно, тем лучше. Так как Вокодер пытался шифровать и воспроизводить гласные и согласные с минимальной затратой энергии, он выжимал излишки человеческой речи. Результатом этого была экономность передаваемой информации. Другими словами, шифровалось только то, что было необходимо, и ничего больше, сокращая, таким образом, тот объем информации, который может быть подвержен дешифровке со стороны врага.

Система SIGSALY была настолько секретной, что, даже являясь членом проектной команды, Шеннон не знал, для чего он производил все эти числовые расчеты.

Задача передать максимум информации с минимальным риском ее раскрытия была жизненно важной, одной из самых насущных и сложных задач военного времени. «Лаборатории Белла» стали одним из национальных лидеров в этой области и даже получили за это награды, включая премию «Лучшая технология обработки сигнала» в 1946 году. Система SIGSALY оставалась засекреченной, поэтому ее внутреннее устройство не было продемонстрировано аудитории, присутствовавшей на вручении премии. Но представитель «Лабораторий» все-таки позволил себе выразить благодарность с помощью закодированного телефонного звонка: «Phrt fdygui jfsowria meeqm wuiosn jxolwps fuekswusjnvkci! Thank you!»

Шеннон был частью команды, состоящей почти из тридцати человек, которые работали на определенных участках проекта SIGSALY. Перед ним стояла задача проверять алгоритмы, которые надежно и безопасно воспроизводили бы сообщение на приеме. Система SIGSALY была настолько секретной, что, даже являясь членом проектной команды, Шеннон не знал, для чего он производил все эти числовые расчеты. Но эта работа позволила ему заглянуть в мир зашифрованной речи, передачи информации и криптографии – уникальный синтез научных направлений, который на тот момент, возможно, нельзя было встретить нигде, кроме «Лабораторий Белла». Как отмечал Шеннон, «не много лабораторий владели шифровальными приборами для скремблирования речи».

Впоследствии Шеннон признает, что криптография была «очень приземленной наукой о том, как шифровальщик должен работать и что должен делать». Но большая часть работы Шеннона предназначалась не для шифровальщиков. Когда Шеннон занимался вопросами шифрования вне рамок проекта SIGSALY, он писал больше для аудитории «математиков или мыслителей в области криптографии», чем для рядовых шифровальщиков. Как он сам признавался, его научная публикация в области криптографии «не получила той оценки… которую я ожидал получить от шифровальщиков». Позднее один из специалистов отметит, что в работе Шеннона по теме криптографии сквозило «желание привнести свой посильный вклад в дело обороны страны, и не важно, в какой области».

Если же говорить в целом, то самым важным итогом работы Шеннона в области криптографии стало то, что она заложила строгую теоретическую основу для большинства ключевых понятий данного направления. Ежедневная кропотливая работа ученого над вопросами криптографии в годы войны принесла свои плоды. Но сама работа была опубликована в виде секретного документа лишь 1 сентября 1945 года – за день до того, как был подписан Акт о капитуляции Японии. Этот научный труд, «Математическая теория криптографии», содержал важные антецеденты более поздних работ Шеннона, а также впервые доказанное центральное понятие криптологии – «ключ одноразового использования».

Система ключа одноразового использования была концептуальной основой Вокодера, созданного в «Лабораториях», но задуманного впервые еще в 1882 году. Нужно, чтобы зашифрованному сообщению предшествовал ключ для расшифровки. Этот ключ должен быть секретным, абсолютно бессистемным набором символов такого же размера, как сообщение, и может быть использован лишь однократно. Приложенные Клодом Шенноном усилия и временной промежуток более чем в полвека доказали, что кодовую систему, созданную в таких суровых условиях, невозможно взломать и что полная секретность криптографической системы вполне реальна, по крайней мере, в теории. Даже имея в своем распоряжении неограниченную вычислительную мощь, враг не мог взломать код, построенный на подобной основе.

Криптографический труд Шеннона вполне естественно попал в сумрак разведывательного аппарата, мир засекреченных файлов и тайн, где результат научного исследования скрывался даже от его автора. Впоследствии Шеннон выскажется об этих людях следующим образом: «Этих ребят точно не назовешь разговорчивыми. Они были самыми скрытными людьми в мире. Было очень сложно выяснить, к примеру, кто является главными криптографами в стране». Работа Шеннона оставалась закрытой для широкой публики на протяжении еще пяти лет. Истинное ее значение, как оказалось в итоге, заключалось не в создании нерушимого кода, а, скорее, в том, что об идеях и понятиях, лежащих в основе его революционной теории информации, вновь заговорили: «Это был мощный поток идей, идущий от одного к другому, туда-сюда».

12. Тьюринг

Работа Шеннона в области криптографии имела еще одну ценность: она дала ему возможность познакомиться с гигантом цифрового века Аланом Тьюрингом. В 1942 году Тьюринг приехал в Америку в рамках организованного правительством ознакомительного тура с военными проектами в области криптографии. К этому моменту его имя говорило само за себя. Еще в начальной школе он демонстрировал поразительные знания в математике, к шестнадцати годам освоил труды Эйнштейна, а в двадцать три года был избран членом научного общества Королевского колледжа Кембриджского университета. В 1936 году он задумал создать «машину Тьюринга» – судьбоносный интеллектуальный эксперимент, ставший теоретическим фундаментом для создания современного компьютера.

Тьюринг также занялся криптоаналитической деятельностью, которая прославила его на весь мир. Именно криптография привела его в Соединенные Штаты с целью установить контакты с американскими коллегами, встретиться с военным руководством и оценить качество и безопасность американских машин. Помимо прочих проектов, его также интересовала система SIGSALY. На случай если бы британскому руководству понадобилось воспользоваться данной системой и принять сообщения, доктор Тьюринг должен был подтвердить, что система и вправду надежная.

Секретность этой миссии, репутации Тьюринга и Шеннона и военная атмосфера придавали встрече двух мыслителей оттенок интриги и тайны. Но в их общении не было ничего авантюрного. По словам биографа Тьюринга Эндрю Ходжеса, Шеннон и Тьюринг встречались