“謎”與“如謎的解謎者” （十八）

花卷

全面合作

其實，早在加入戰爭之前，美國人就已經對Enigma 的破譯感興趣了，他們也聽說英國在這方面很有兩把刷子，于是打算派人來英國取取經。當然了，兩手空空總歸不好，美國人還帶了一份“見面禮”—— 一臺復刻版的日本“紫密”密碼機?！白厦堋比Q叫“九七式歐文印字機”，是日本外務?。ㄍ饨徊浚┎捎玫囊环N密碼機，這玩意兒的設計也很有趣，這里先賣個關子，留到今后有機會再說咯。總之，美國人這個見面禮還是很有誠意的——我給你分享破譯日本密碼機的進展，你們也跟我分享一下德國密碼機的情報唄？不過，當時美國還沒“入伙”，英國人還是不敢啥都告訴他們，萬一他們一轉臉泄露給德國人了呢？于是英國人只給了美國人一些有限的資料，就把他們給打發回去了。

隨著美國向德國宣戰，英國和美國這回真的上了同一條船。1942年4月，英國派布萊切利的密碼學家約翰·蒂爾特曼（JohnTiltman）上校去美國出差。蒂爾特曼去美國就是為了談密碼破譯的合作，于是他來到了位于華盛頓的美國海軍密碼破譯部門，這個部門的代號叫作“OP-20-G（海軍通訊20處G組）”。OP-20-G是個很年輕的部門，成立才兩年，負責人勞倫斯·薩福德（LauranceSafford）也只是個中尉軍銜，怎么看都有點太低配了。即便如此，雙方這次應該還是談得很愉快，蒂爾特曼發現美國對破譯德國潛艇的密電很感興趣，而英國呢，雖然有技術，但是打了幾年仗消耗太大，財力物力都捉襟見肘了，于是來一句官話就是：雙方就密碼破譯領域繼續深化合作達成了共識。

1942年7月，美國派人到布萊切利莊園學習調研，這回英國人拿出了幾乎全部關鍵資料，里面有炸彈機的設計圖——包括最新的4個轉輪的高速型號——全都讓美國人帶回去了。美國人回家一合計，這玩意兒看起來很厲害，咱們必須造起來啊，他們英國人沒錢，我們有??！1942年9月，美國海軍跟上面申請了一筆200萬美元的預算用來造炸彈機，轉天就批下來了。家里有礦就是好，英國人表示羨慕嫉妒恨——要知道當年研制炸彈機的時候，特拉維斯好不容易才申請到10萬英鎊的預算呢。

1942年10月，布萊切利莊園的總指揮官特拉維斯親自去了一趟華盛頓，英美雙方搞了一次比較高級別的會晤，還簽了一攬子協議，反正大致意思就是說，雙方在密碼破譯領域要開展“全面的合作”。這件事兒意義還是非常重大的，全面合作嘛，意味著雙方都要毫無保留了。可是，這樣的合作對英國來說有什么好處呢？答案很簡單，還是因為美國人有錢。為了對付德國潛艇部隊新升級的4轉輪密碼機，英國人研發了新型高速炸彈機。無奈自己財力有限，無法大規模生產，如果美國能幫他們制造更多的高速炸彈機，英國自然也可以共享這些資源，就用不著花錢自己造了。根據協議，英國向美國提供技術支持，美國則要負責制造至少100臺炸彈機，然后由英國負責統一調配這些機器的使用，并且雙方完全共享破譯成果——這么看的話，英國可真的不虧。

雖然有了圖紙，也有了錢，但是技術這個東西也不是這么好學的，美國人在實際制造炸彈機的時候也遇到了一些困難，他們趕緊找到英國人，說你們還是給我們派點大牛來幫幫忙吧。英國人一想，這個忙不幫的話，美國人造不出來，我們也用不上啊。于是，1942年11月，英國人派出了一個專家團漂洋過海開赴華盛頓，其中就包括炸彈機的設計者艾倫·圖靈。

美國海軍當年生產的最后一臺炸彈機，目前展出于美國國家密碼學博物館

圖靈出使

英國的炸彈機算是圖靈親手設計的，可以說沒人比他更了解炸彈機，以及炸彈機背后的數學邏輯和原理了。有了圖靈大神的加持，美國人不愁解決不了困難了。然而，圖靈到了美國，還沒入境就給攔下來了，還差點被遣送回國，理由是他攜帶了除了外交郵包之外的其他文件——要知道，打仗的時候，對邊境的管理是很嚴格的，誰知道你是不是間諜呢？圖靈一聲嘆息，我可是你們請來的專家啊，我帶的文件還不是為了幫你們做事嘛，但是他又不能詳細解釋，畢竟他干的還是絕密工作。好在經過交涉，邊境審查員最終把他給放過去了，總算是沒耽誤了大事。

圖靈在美國都做了些什么呢？12月21日，圖靈去了負責制造炸彈機的NCR公司視察工作。NCR全稱叫“國家現金出納機公司（NationalCashRegister）”，看名字貌似主業是造收銀機的。圖靈這趟視察到底解決了什么技術問題似乎已經很難查證了，但有一點可以肯定的是，美國人真的不差錢——當初英國在造炸彈機的時候為了降低成本做出了一些工藝上的妥協，而到了美國這邊，人家完全可以無視這些問題。一開始NCR接到的訂單是要造336臺炸彈機，因為他們的設想是讓每一臺炸彈機對應8x7x6=336（8個轉輪里面選3個）種轉輪排列方式中的一種。但是圖靈給他們支了個招，只要使用一些小技巧，利用電文指標組中的一些弱點，只需要96臺就夠了。圖靈在后來的文章中回憶道：居然沒人跟他們講過炸彈機的運用技巧，這簡直不可思議。

除了為NCR在炸彈機的制造上提供指導之外，其實圖靈這趟來美國還有另外一個重要的任務，那就是和著名的貝爾實驗室一起研發一種語音加密系統。這件事兒說起來也和炸彈機有點關系，我們前面說過，英美兩國的計劃是“全面合作”，包括共享所有的炸彈機等資源，但要實現這個的前提是，你英國和美國得有辦法方便并且安全地通信啊！別忘了，那時候可沒有互聯網，而英國和美國之間也沒有電話線路（只有海底電報線路），要打電話都是通過無線電的。如果是無線電報的話，我們還可以用各種方法來加密，但是無線電話傳輸的是模擬語音信號，這東西怎么加密還沒人研究過——換句話說，你要想竊聽無線電話，那簡直是太容易了，毫無秘密可言。

貝爾實驗室其實在這方面有了很多研究和進展，圖靈在貝爾實驗室泡了兩個月，就把他們的理論和技術都吃透了——簡單來說，這套系統就是要把聲音用數字編碼，然后再通過疊加密鑰的方式來進行加密——當然，實際做起來還是有很多問題要解決，比如說編碼再解碼之后聲音還能不能聽清楚之類的。在貝爾實驗室的這段時間，圖靈在和美國同事合作進行科研攻關的同時，還完成了一篇論文，題目叫《關于基于時間片段擾亂技術的語音加密系統》——你看，學霸的效率就是高。除此之外，他還結識了一位朋友，據說相談甚歡，這個人就是克勞德·香農（ClaudeElwoodShannon）。香農是一位數學家和電子工程師，同時也是一位密碼學家，他在數年后發表的一篇論文奠定了信息論的基礎，為后來的現代密碼學發展做出了巨大的貢獻。

可惜，這次出差時間有限，圖靈于1943年3月就收工回國了。有了圖靈等人的支持，美國海軍終于在1943年5月順利部署了第一批炸彈機，其中最早的兩臺被命名為“亞當”和“夏娃”。美國海軍的炸彈機雖然原理上和英國的一樣，但是因為不用糾結成本，所以使用了很多先進的設計和技術，其轉輪的轉速高達每分鐘1725轉，是英國早期型號的34倍，按照3個轉輪的配置，跑遍所有可能的位置組合只需要50秒，連一分鐘都不到！即便是對于最新的4個轉輪配置，跑遍所有可能的位置組合也只需要20分鐘就夠了，簡直可以算得上是光速了！

1943年的下半年，美國幾乎保持著每周兩臺的生產速度，到1944年9月為止總共制造了121臺炸彈機。按照之前的協議，這些炸彈機都要和英國共享統籌使用，而英國和美國則主要通過加密電報來交換猜詞、密鑰等相關的信息。美國的加入為盟軍破譯來自Enigma密碼機的情報提供了有力的支持，也為盟軍在“二戰”中取得最終的勝利做出了重要的貢獻。

幕后英雄

自1943年起，“二戰”的局勢開始發生逆轉，日本在太平洋戰場上吃了幾次敗仗，德國打蘇聯費了半天勁也沒打下來，意大利則是首當其沖被盟軍給打趴下了。至于后面的事，大家講起來可能比我還清楚，反正結局就是盟軍取得了勝利，然后就是大佬們在一起開會瓜分勝利果實重建世界秩序這些歷史考試每次都要考的劇情了，在這里就不多說了。

在這場戰爭中，布萊切利莊園為盟軍破譯了無數寶貴的情報，但是除了一些軍方高層領導之外，幾乎沒有其他人知道他們在做些什么——這也很容易理解，畢竟他們在做的是最高保密級別的“絕密”工作。在破譯工作最繁忙的1945年1月，布萊切利莊園再加上周邊的炸彈機外圍站點，總共有超過1萬人在從事這項絕密的工作，但他們每個人都簽訂了最嚴格的保密協議，連家人都不知道他們在做什么工作，而且他們在工作的時候也不允許和其他組的同事談論自己的工作內容，畢竟在布萊切利莊園可是潛伏著貨真價實的間諜。

即便是戰爭結束了，整個英國都在慶祝勝利，但布萊切利莊園卻依然守護著它的秘密，包括圖靈在內的這些人依然是幕后英雄，別人知道他們的名字，卻不知道他們做過什么。直到20世紀70年代之后，這些歷史才逐步解禁。戰后，圖靈主要從事機器計算方面的研究，他提出的“圖靈機”模型奠定了現代計算機的邏輯基礎。他還提出了一個著名的“圖靈測試”，這個應該知道的人更多，圖靈設計了這種測試方法來回答“機器會思考嗎”這個問題，到現在依然是人工智能領域的重要研究課題和目標。

遺憾的是，圖靈這樣的天才，命運卻對他不公。1952年，圖靈因為同性戀被警察逮捕，并因此受到了英國法庭的審判。根據審判結果，圖靈要么坐牢，要么被注射雌性激素，他選擇了后者。這種刑罰十分殘酷，圖靈為此受盡了折磨。1954年6月7日，圖靈被發現死在自己家里，享年41歲，死因是吃了泡過氰化物的蘋果，警方調查的結果是圖靈死于自殺。

在圖靈死后50多年間，盡管相關法案一改再改，但是從未還這位功勛卓著的天才一個清白。2009年，因3萬多人發起簽名請愿，當時的英國首相戈登·布朗（JamesGordonBrown）在《每日電訊報》上發表了一篇聲明，代表政府向圖靈正式道歉。

2013年，英國女王伊麗莎白二世簽署特赦令，正式赦免圖靈的同性戀罪名。2017年，英國《警務與犯罪法案》正式實施，這一法案又被稱為“圖靈法案”，政府根據這一法案赦免了歷史上約5萬名和圖靈一樣被定罪的同性戀者。

圖靈傳記——Alan Turing： The Enigma（《如謎的解謎者》）

為了紀念圖靈對計算機科學的偉大貢獻，世界計算機協會（ACM）從1966年起設立“圖靈獎”，這是計算機科學領域的最高獎，也可以說是計算機科學領域的“諾貝爾獎”。1983年，英國數學家安德魯·霍奇斯（AndrewHodges）出版了由他撰寫的圖靈傳記，這本傳記的中文版副標題就叫《如謎的解謎者》，這也正是本章標題的出處。

從戰火中的波蘭三杰，再到英國的布萊切利莊園，這場偉大的接力堪稱密碼攻防的歷史上最為波瀾壯闊的一段故事。而這段故事的另一個主角——Enigma密碼機，也的確可以堪稱近代機械密碼的經典之作，只是德國人過于相信密碼機的安全性，而忽視了實際運用中的一些弱點和漏洞，這也為現代密碼學算法和工具的設計積累了重要的經驗和教訓。