“谜”与“如谜的解谜者” （十八）

花卷

全面合作

其实，早在加入战争之前，美国人就已经对Enigma 的破译感兴趣了，他们也听说英国在这方面很有两把刷子，于是打算派人来英国取取经。当然了，两手空空总归不好，美国人还带了一份“见面礼”—— 一台复刻版的日本“紫密”密码机。“紫密”全称叫“九七式欧文印字机”，是日本外务省（外交部）采用的一种密码机，这玩意儿的设计也很有趣，这里先卖个关子，留到今后有机会再说咯。总之，美国人这个见面礼还是很有诚意的——我给你分享破译日本密码机的进展，你们也跟我分享一下德国密码机的情报呗？不过，当时美国还没“入伙”，英国人还是不敢啥都告诉他们，万一他们一转脸泄露给德国人了呢？于是英国人只给了美国人一些有限的資料，就把他们给打发回去了。

随着美国向德国宣战，英国和美国这回真的上了同一条船。1942年4月，英国派布莱切利的密码学家约翰·蒂尔特曼（JohnTiltman）上校去美国出差。蒂尔特曼去美国就是为了谈密码破译的合作，于是他来到了位于华盛顿的美国海军密码破译部门，这个部门的代号叫作“OP-20-G（海军通讯20处G组）”。OP-20-G是个很年轻的部门，成立才两年，负责人劳伦斯·萨福德（LauranceSafford）也只是个中尉军衔，怎么看都有点太低配了。即便如此，双方这次应该还是谈得很愉快，蒂尔特曼发现美国对破译德国潜艇的密电很感兴趣，而英国呢，虽然有技术，但是打了几年仗消耗太大，财力物力都捉襟见肘了，于是来一句官话就是：双方就密码破译领域继续深化合作达成了共识。

1942年7月，美国派人到布莱切利庄园学习调研，这回英国人拿出了几乎全部关键资料，里面有炸弹机的设计图——包括最新的4个转轮的高速型号——全都让美国人带回去了。美国人回家一合计，这玩意儿看起来很厉害，咱们必须造起来啊，他们英国人没钱，我们有啊！1942年9月，美国海军跟上面申请了一笔200万美元的预算用来造炸弹机，转天就批下来了。家里有矿就是好，英国人表示羡慕嫉妒恨——要知道当年研制炸弹机的时候，特拉维斯好不容易才申请到10万英镑的预算呢。

1942年10月，布莱切利庄园的总指挥官特拉维斯亲自去了一趟华盛顿，英美双方搞了一次比较高级别的会晤，还签了一揽子协议，反正大致意思就是说，双方在密码破译领域要开展“全面的合作”。这件事儿意义还是非常重大的，全面合作嘛，意味着双方都要毫无保留了。可是，这样的合作对英国来说有什么好处呢？答案很简单，还是因为美国人有钱。为了对付德国潜艇部队新升级的4转轮密码机，英国人研发了新型高速炸弹机。无奈自己财力有限，无法大规模生产，如果美国能帮他们制造更多的高速炸弹机，英国自然也可以共享这些资源，就用不着花钱自己造了。根据协议，英国向美国提供技术支持，美国则要负责制造至少100台炸弹机，然后由英国负责统一调配这些机器的使用，并且双方完全共享破译成果——这么看的话，英国可真的不亏。

虽然有了图纸，也有了钱，但是技术这个东西也不是这么好学的，美国人在实际制造炸弹机的时候也遇到了一些困难，他们赶紧找到英国人，说你们还是给我们派点大牛来帮帮忙吧。英国人一想，这个忙不帮的话，美国人造不出来，我们也用不上啊。于是，1942年11月，英国人派出了一个专家团漂洋过海开赴华盛顿，其中就包括炸弹机的设计者艾伦·图灵。

美国海军当年生产的最后一台炸弹机，目前展出于美国国家密码学博物馆

图灵出使

英国的炸弹机算是图灵亲手设计的，可以说没人比他更了解炸弹机，以及炸弹机背后的数学逻辑和原理了。有了图灵大神的加持，美国人不愁解决不了困难了。然而，图灵到了美国，还没入境就给拦下来了，还差点被遣送回国，理由是他携带了除了外交邮包之外的其他文件——要知道，打仗的时候，对边境的管理是很严格的，谁知道你是不是间谍呢？图灵一声叹息，我可是你们请来的专家啊，我带的文件还不是为了帮你们做事嘛，但是他又不能详细解释，毕竟他干的还是绝密工作。好在经过交涉，边境审查员最终把他给放过去了，总算是没耽误了大事。

图灵在美国都做了些什么呢？12月21日，图灵去了负责制造炸弹机的NCR公司视察工作。NCR全称叫“国家现金出纳机公司（NationalCashRegister）”，看名字貌似主业是造收银机的。图灵这趟视察到底解决了什么技术问题似乎已经很难查证了，但有一点可以肯定的是，美国人真的不差钱——当初英国在造炸弹机的时候为了降低成本做出了一些工艺上的妥协，而到了美国这边，人家完全可以无视这些问题。一开始NCR接到的订单是要造336台炸弹机，因为他们的设想是让每一台炸弹机对应8x7x6=336（8个转轮里面选3个）种转轮排列方式中的一种。但是图灵给他们支了个招，只要使用一些小技巧，利用电文指标组中的一些弱点，只需要96台就够了。图灵在后来的文章中回忆道：居然没人跟他们讲过炸弹机的运用技巧，这简直不可思议。

除了为NCR在炸弹机的制造上提供指导之外，其实图灵这趟来美国还有另外一个重要的任务，那就是和著名的贝尔实验室一起研发一种语音加密系统。这件事儿说起来也和炸弹机有点关系，我们前面说过，英美两国的计划是“全面合作”，包括共享所有的炸弹机等资源，但要实现这个的前提是，你英国和美国得有办法方便并且安全地通信啊！别忘了，那时候可没有互联网，而英国和美国之间也没有电话线路（只有海底电报线路），要打电话都是通过无线电的。如果是无线电报的话，我们还可以用各种方法来加密，但是无线电话传输的是模拟语音信号，这东西怎么加密还没人研究过——换句话说，你要想窃听无线电话，那简直是太容易了，毫无秘密可言。

贝尔实验室其实在这方面有了很多研究和进展，图灵在贝尔实验室泡了两个月，就把他们的理论和技术都吃透了——简单来说，这套系统就是要把声音用数字编码，然后再通过叠加密钥的方式来进行加密——当然，实际做起来还是有很多问题要解决，比如说编码再解码之后声音还能不能听清楚之类的。在贝尔实验室的这段时间，图灵在和美国同事合作进行科研攻关的同时，还完成了一篇论文，题目叫《关于基于时间片段扰乱技术的语音加密系统》——你看，学霸的效率就是高。除此之外，他还结识了一位朋友，据说相谈甚欢，这个人就是克劳德·香农（ClaudeElwoodShannon）。香农是一位数学家和电子工程师，同时也是一位密码学家，他在数年后發表的一篇论文奠定了信息论的基础，为后来的现代密码学发展做出了巨大的贡献。

可惜，这次出差时间有限，图灵于1943年3月就收工回国了。有了图灵等人的支持，美国海军终于在1943年5月顺利部署了第一批炸弹机，其中最早的两台被命名为“亚当”和“夏娃”。美国海军的炸弹机虽然原理上和英国的一样，但是因为不用纠结成本，所以使用了很多先进的设计和技术，其转轮的转速高达每分钟1725转，是英国早期型号的34倍，按照3个转轮的配置，跑遍所有可能的位置组合只需要50秒，连一分钟都不到！即便是对于最新的4个转轮配置，跑遍所有可能的位置组合也只需要20分钟就够了，简直可以算得上是光速了！

1943年的下半年，美国几乎保持着每周两台的生产速度，到1944年9月为止总共制造了121台炸弹机。按照之前的协议，这些炸弹机都要和英国共享统筹使用，而英国和美国则主要通过加密电报来交换猜词、密钥等相关的信息。美国的加入为盟军破译来自Enigma密码机的情报提供了有力的支持，也为盟军在“二战”中取得最终的胜利做出了重要的贡献。

幕后英雄

自1943年起，“二战”的局势开始发生逆转，日本在太平洋战场上吃了几次败仗，德国打苏联费了半天劲也没打下来，意大利则是首当其冲被盟军给打趴下了。至于后面的事，大家讲起来可能比我还清楚，反正结局就是盟军取得了胜利，然后就是大佬们在一起开会瓜分胜利果实重建世界秩序这些历史考试每次都要考的剧情了，在这里就不多说了。

在这场战争中，布莱切利庄园为盟军破译了无数宝贵的情报，但是除了一些军方高层领导之外，几乎没有其他人知道他们在做些什么——这也很容易理解，毕竟他们在做的是最高保密级别的“绝密”工作。在破译工作最繁忙的1945年1月，布莱切利庄园再加上周边的炸弹机外围站点，总共有超过1万人在从事这项绝密的工作，但他们每个人都签订了最严格的保密协议，连家人都不知道他们在做什么工作，而且他们在工作的时候也不允许和其他组的同事谈论自己的工作内容，毕竟在布莱切利庄园可是潜伏着货真价实的间谍。

即便是战争结束了，整个英国都在庆祝胜利，但布莱切利庄园却依然守护着它的秘密，包括图灵在内的这些人依然是幕后英雄，别人知道他们的名字，却不知道他们做过什么。直到20世纪70年代之后，这些历史才逐步解禁。战后，图灵主要从事机器计算方面的研究，他提出的“图灵机”模型奠定了现代计算机的逻辑基础。他还提出了一个著名的“图灵测试”，这个应该知道的人更多，图灵设计了这种测试方法来回答“机器会思考吗”这个问题，到现在依然是人工智能领域的重要研究课题和目标。

遗憾的是，图灵这样的天才，命运却对他不公。1952年，图灵因为同性恋被警察逮捕，并因此受到了英国法庭的审判。根据审判结果，图灵要么坐牢，要么被注射雌性激素，他选择了后者。这种刑罚十分残酷，图灵为此受尽了折磨。1954年6月7日，图灵被发现死在自己家里，享年41岁，死因是吃了泡过氰化物的苹果，警方调查的结果是图灵死于自杀。

在图灵死后50多年间，尽管相关法案一改再改，但是从未还这位功勋卓著的天才一个清白。2009年，因3万多人发起签名请愿，当时的英国首相戈登·布朗（JamesGordonBrown）在《每日电讯报》上发表了一篇声明，代表政府向图灵正式道歉。

2013年，英国女王伊丽莎白二世签署特赦令，正式赦免图灵的同性恋罪名。2017年，英国《警务与犯罪法案》正式实施，这一法案又被称为“图灵法案”，政府根据这一法案赦免了历史上约5万名和图灵一样被定罪的同性恋者。

图灵传记——Alan Turing： The Enigma（《如谜的解谜者》）

为了纪念图灵对计算机科学的伟大贡献，世界计算机协会（ACM）从1966年起设立“图灵奖”，这是计算机科学领域的最高奖，也可以说是计算机科学领域的“诺贝尔奖”。1983年，英国数学家安德鲁·霍奇斯（AndrewHodges）出版了由他撰写的图灵传记，这本传记的中文版副标题就叫《如谜的解谜者》，这也正是本章标题的出处。

从战火中的波兰三杰，再到英国的布莱切利庄园，这场伟大的接力堪称密码攻防的历史上最为波澜壮阔的一段故事。而这段故事的另一个主角——Enigma密码机，也的确可以堪称近代机械密码的经典之作，只是德国人过于相信密码机的安全性，而忽视了实际运用中的一些弱点和漏洞，这也为现代密码学算法和工具的设计积累了重要的经验和教训。