Более 50 лет после окончания Второй мировой войны власти Великобритании сохраняли в тайне события, связанные с расшифровкой английским математиком и криптографом Аланом Тьюрингом кода «Энигмы» — главной тайны военно-морского флота нацистской Германии. Как считают исследователи, взлом этого кода ускорил окончание Второй мировой войны более чем на два года, и сохранил жизни не менее 14 миллионам человек.

Но нет пророка в своем Отечестве. Великий изобретатель Алан Тьюринг, спасший жизни тысячи английских моряков, был признан виновным по обвинениям в совершении «грубой непристойности» в соответствии с «поправкой Лабушера», по которой преследовали гомосексуальных мужчин. 7 июня 1951 года он умер, предположительно от передозировки лекарственных препаратов. Более 60 лет спустя, 24 декабря 2013 года, Алан Тьюринг был посмертно помилован королевой Великобритании Елизаветой II.

Битва за Атлантику

4 сентября 1939 года Великобритания объявила войну нацистской Германии. И тут, буквально, как мина замедленного действия, всплыла на поверхность обратная сторона секретного англо-германского договора от 1935 года, направленного в свое время против Советского Союза. По этому договору Германия получила право приступить к широкомасштабному строительству флота, общее водоизмещение которого не должно было превышать 35 процентов от британского. Это соотношение касалось всех классов кораблей. Кроме подводных лодок, для которых отдельно был оговорен 45-процентный лимит. При выборе перспективного типа подводного корабля немцы сумели избежать довольно распространенного в то время убеждения, что субмарина непременно должна быть большим кораблем: ведь ее боевая мощь не возрастает прямо пропорционально ее размерам, как у других боевых кораблей. И это позволило им увеличить допустимое договором число подводных лодок.

Поэтому вместо больших подлодок водоизмещением до 2 000 тонн немцами было решено строить по четыре 500-тонных субмарины. Ядро подводного флота Третьего рейха составили лодки VII серии — имеющие четыре носовых и один кормовой торпедный аппарат. Эти лодки развивали надводную скорость 16 узлов, дальность плавания составляла 6 200 морских миль. К началу войны было спущено на воду десять таких кораблей.

В декабре 1938 года Германия известила английское правительство о том, что доведет численность своего подводного флота до численности британского подводного флота. А 28 апреля 1939 года Гитлер заявил в рейхстаге о расторжении упомянутого выше договора от 1935 года. К этому времени германский флот уже имел на ходу 46 подводных лодок различных классов, и еще 11 подлодок были заложены на стапелях. 22 субмарины были подготовлены к боевым действиям в Атлантике.

Те немецкие силы, которые по замыслу Великобритании должны быть направлены против СССР, теперь, с началом войны, обратились против нее самой. Первой жертвой немецкой подводной лодки во Второй мировой войне считается британский пассажирский лайнер «S.S. Athenia», торпедированный 3 сентября 1939 года, через несколько часов после вступления Великобритании в войну с Германий. Лайнер находился в двухстах милях от Гебридских островов. В результате атаки немецкой подводной лодки U-30 погибли 128 членов команды и пассажиров лайнера, среди которых было много детей. Впоследствии немецкое командование уверяло, что пассажирский лайнер по ошибке был принят за вспомогательный крейсер.

События разворачивались молниеносно. 5 и 6 сентября у берегов Испании были потоплены корабли «Босния», «Ройал Сетр» и «Рио Кларо». Великобритании пришлось ввести конвоирование судов. 17 сентября 1939 года германская подводная лодка U-29 потопила британский авианосец «Корейджес». Для английского адмиралтейства потеря корабля такого класса и 500 человек команды была большим ударом. 14 октября 1939 года германская подводная лодка U-47 потопила британский линкор «Ройал Оук», находившийся на стоянке в военно-морской базе Скапа-Флоу на Оркнейских островах.

В киновыпусках любимого детища доктора Геббельса «Die Deutsche Wochenchau» немецким зрителям демонстрировались кадры гибели английских судов, пораженных торпедами немецких подводных лодок. И это не было монтажом: только в июне 1940 года германские лодки потопили в Атлантике 140 судов из конвоев союзников общим водоизмещением 585 496 тонн. Вскоре действия немецкого флота и авиации поставили под угрозу международную торговлю и само существование Великобритании.

К концу 1941 года обстановка продолжала складываться в пользу Германии: ведь за два прошедших с начала войны года немецким подводным лодкам удалось потопить столько судов, сколько британские и канадские верфи производили за четыре года. Не зря, видимо, ещё первый морской лорд (главнокомандующий королевским флотом) в 1910–1911 годах адмирал Артур Уилсон называл подводную лодку «подлым и чертовски неанглийским оружием».

История машины «Энигма»

Для координации целей и планирования атак немецкий военно-морской флот использовал кодированные сигналы, которые очень часто менялись с помощью шифровальной машины «Энигма». Разработка этой машины имела свою историю.

23 февраля 1918 года немецкий инженер Артур Шербиус получил патент на шифровальную машину, использующую роторы (эта машина и является первым вариантом «Энигмы», что в переводе с греческого на немецкий язык означает «загадка»).

Устройство постепенно усовершенствовалось, и стало применяться военным ведомством. В 1939 году трое сотрудников польской разведки, Мариан Реевский, Ежи Рожицкий и Генрих Зыгальский, за полтора месяца до вторжения немецких войск в Польшу разработали специальное устройство для расшифровки немецких закодированных сообщений, посылаемых машиной «Энигма». Свою разработку молодые поляки окрестили «криптологической бомбой», и предоставили её французской и британской спецслужбам.

Узнав об этом, немецкие инженеры усложнили устройство «Энигмы», и в 1938 году немецкая фирма C. Lorenz AG в Берлине выпустила обновленную версию с модификациями SZ40, SZ42, SZ42A и SZ42B, (аббревиатура SZ означает шифрование — Schlüssel-Zusatz) в сочетании с коротковолновым передатчиком в диапазоне 4-7,5 MHz. Всего в годы войны было изготовлено около ста тысяч таких аппаратов.

Взломать их коды и стало главной задачей специальной группы криптографов, возглавляемой Аланом Тьюрингом.

Маленький любитель кроссвордов

Будущий взломщик немецкого кода родился в Лондоне 23 июня 1912 года в семье колониального чиновника, служившего в Индии. Его родители — Юлиус Мэтисон Тьюринг и Этель Сара Стоуни — познакомились в Индии, где и обвенчались.

Признаки гениальности проявлялись у Тьюринга с раннего детства: это отметил еще директор средней школы для одаренных детей в городе Шерборн графства Дорсет, в которую мальчик пошел в 1926 году, в тринадцатилетнем возрасте. Его увлечением было разгадывание кроссвордов. Десяток лет спустя именно по скорости разгадывания кроссвордов он будет подбирать сотрудников в свою группу специалистов для взлома немецкого кода.

В 1931 году Алан поступил в Кингз-колледж Кембриджского университета. И уже в 1936 году им была опубликована выдающаяся работа под названием «О вычислимых числах, с приложением к проблеме разрешимости». В этом, понятном лишь для узкого круга лиц, трактате он впервые ввел математическое определение абстрактного эквивалента алгоритма, или вычислимой функции, получившее затем название «машины Тьюринга». Это был проект механического устройства, имеющего все основные свойства современной информационной системы: программное управление, память и пошаговый способ действий.

«Машина Тьюринга» создала теоретическую базу для работы цифровых компьютеров, которые появились в 1940-е годы.

Но ещё до этого он защитил степень доктора философии в Принстонском университете, после чего военное министерство Великобритании пригласило ученого возглавить специальную команду по расшифровке немецких шрифтов в правительственной Школе кодов и шифров. Позднее это учреждение получило название Центр правительственной связи.

Счастливая случайность

В 1939 году британское военное ведомство поставило перед Тьюрингом задачу разгадать секрет новой «Энигмы» — усложненного специального устройства, использовавшегося для шифровки радиограмм в германском военно морском флоте и в воздушном флоте («Люфтваффе»). Группа, которую возглавил Алан Тюринг и которая отвечала за криптоанализ сообщений военно-морского флота Германии, имела шифр «Hut 8». Лучшие логики и криптологи страны, набранные Тьюрингом, за два года работы смогли лишь приблизиться к разгадке, и хотя на эксперименты было затрачено более ста тысяч английских фунтов, они не достигли окончательного результата.

В художественном кинофильме «Игра в имитацию» 2014 года режиссера Мортена Тильдума по сценарию, написанному Грэмом Муром (премия «Oskar» Американской киноакадемии за 2014 год), авторы умолчали о том, что на самом деле произошло в самый разгар работы над расшифровкой немецкого устройства. А случилось следующее.

9 мая 1941 года 3-й британской эскортной группой в Северной Атлантике была захвачена немецкая подводная лодка U-110. При этом впервые в руки союзников попала шифровальная машина «Энигма» вместе с кодами, радиограммами и другими документами (забегая вперед, скажем, что один из сохранившихся в рабочем состоянии экземпляров шифровальной машины «Энигма» выставленный в 2016 году на продажу в Лондоне аукционным домом Sotheby’s, был куплен частным коллекционером за 113 000 евро).

Капитан британского судна, захватившего U-110, скрыл от пленных немецких подводников, что их субмарина была обыскана и «Энигма» со всеми документами попала в руки врага. Было объявлено, что подводная лодка U-110 сразу же затонула.

Попавшая в руки британцев машина ускорила ход расшифровки. Подсказкой послужило также и то, что немцы в метеосводках погоды, передаваемых машиной «Энгма», опрометчиво использовали одни и те же сочетания понятий.

Немцы меняли кодовое слово каждые сутки. Поэтому машина для расшифровки имела лишь двадцать четыре часа для вычисления исходного шифровального сообщения. Но и это удалось преодолеть группе Алана Тьюринга. В конце 1941 года (по другим данным, к июлю 1942 года) была создана машина для расшифровки, названная Tunny. При 64 оборотах ротора в минуту она позволяла просмотреть 1 054 560 вариантов ответа. Однако при такой скорости для получения полной расшифровки суточного сигнала требовалось около десяти часов. Уплотнить время удалось с помощью параллельно работающих нескольких машин.

В конце 1941 года в Великобритании имелось 12 машин Тюринга; к концу 1944 года в США и в Великобритании работали уже 300 таких агрегатов. Эти агрегаты во многом предопределили военные успехи британского флота. Не даром машине дали название «Бомба».

Гении и злодеи

Однако если бы любая запланированная атака немецких подводных лодок срывалась британским флотом, немцам стало бы ясно, что код «Энигмы» взломан. И они бы срочно разработали новую, усложненную версию своей шифровальной машины. Так, как это уже случилось в 1939 году, когда польские криптографы разгадали немецкий шифровальный код. И снова потребовались бы долгие месяцы для новой расшифровки. А за это время на дно океана ушли бы десятки транспортных и военных кораблей флота Великобритании и ее союзников, погибли бы сотни моряков, тысячи тонн военных грузов. И война продлилась бы ещё на некоторое время. Поэтому нельзя было дать понять нацистам, что их шифр вскрыт.

Для этой непростой задачи Алан Тьюринг предложил использовать математическую статистику и другие методы, дабы создать ощущение случайного обнаружения немецких подводных лодок.

В указанном выше художественном кинофильме это обстоятельство получило прекрасное освещение. В первый день, когда кодовое слово было расшифровано и специалисты группы Тьюринга поняли, что через несколько часов будет совершено нападение немецких подводных лодок на британский конвой, один из разработчиков встревоженно закричал:

— Скорее посылайте сообщение в адмиралтейство! На этом корабле плывёт мой старший брат.

На что Алан Тьюринг ему ответил:

— Мне очень жаль, но я не могу это сейчас сделать…

Гениальность и злодейство соединились воедино в тот момент, когда это оказалось действительно необходимым.

Проблемы мирного времени

После разгрома нацистской Германии Алан Тьюринг был удостоен звания кавалера Ордена Британской империи 4 й степени. Его пригласили в Национальную физическую лабораторию в Лондоне, где поручили возглавить разработку большого автоматического вычислительного устройства АСЕ. Изобретенные Аланом Тьюрингом в этой лаборатории «Сокращенные кодовые инструкции» стали основой для практического использования языков программирования.

В 1948 году ученый был назначен заместителем директора вычислительной лаборатории одного из наиболее значимых британских «университетов из красного кирпича» — Манчестерского университета. Там под руководством директора этой лаборатории Макса Ньюмена создавался компьютер с самой большой по тому времени памятью — так называемая «манчестерская автоматическая цифровая машина». Ученые и журналисты, используя первые буквы английского названия, в шутку прозвали её «Мадам». Для этой «Мадам» Тьюринг создал несколько программ с использованием буквенно цифрового кода.

В 2002 году Алан Тьюринг вошел в число «ста величайших британцев» под номером 21 (Маргарет Тэтчер, занявшая в этом списке 16-е место, была единственной из живших на тот момент британцев, находившихся в списке выше, чем Тьюринг).

Наследство ученого

До судебного разбирательства он успел в 1950 году в философском журнале Mind опубликовать одну короткую статью «Вычислительные машины и разум», ставшую вскоре знаменитой. В ней ставился эпохальный вопрос: «Мыслит ли машина?» и предлагался для этого специальный тест, получивший название «тест Тьюринга». Его стандартная интерпретация звучит так:

«Человек взаимодействует с одним компьютером и одним человеком. На основании ответов на вопросы он должен определить, с кем он разговаривает: с человеком или компьютерной программой. Задача компьютерной программы — ввести человека в заблуждение, заставив сделать неверный выбор».

С 1990 года ежегодно проводится международный конкурс программ, расшифровывающих тест Тьюринга, и присуждается «премия Лебнера» за лучшую «человеческую программу». Самой «человечной» программе вручается премия в две тысячи долларов.

Стать победителем года настолько престижно, что в конкурсе принимают участие такие известные программисты в области искусственного интеллекта, как, например, Брюс Уилкокс (родился в год смерти Алана Тьюринга, в 1951 году, выиграл «премию Лебнера» в 2014 и 2015 годах).

Конкурс закончится, когда будет создана программа, которая пройдёт этот тест с использованием текстового, визуального и звукового подтверждения. Авторам будет вручена золотая медаль и приз в сто тысяч долларов. После этого конкурс прекратится. До настоящего времени такая программа еще не появилась.

Как было бы хорошо, если бы лучшие умы человечества занимались расшифровкой мирных программ, а не военных кодов противника!

В заключение приведем одно из самых известных высказываний Алана Тьюринга, касающееся жизни каждого человека: «В отсутствии законов поведения, которые в своей совокупности определяли бы нашу жизнь, нельзя убедиться так же легко, как в отсутствии законченного списка правил действия. Единственный известный нам способ отыскания таких законов есть научное объяснение, и конечно мы никогда … не можем сказать: «Мы достаточно уже исследовали. Законов, которые полностью определяли бы нашу жизнь и поведение, не существует».