重新发现“巨人”：第一台大规模电子计算机
巨人计算机因政府保密而被隐藏了几十年。如今，它终于被公认为世界上第一台可编程电子数字计算机，甚至早于 ENIAC。巨人计算机是英国密码破译者在第二次世界大战期间开发的，用于破解德国最高统帅部的洛伦兹加密信息。它彻底改变了密码破译，并为现代计算机铺平了道路。
巨人计算机
巨人计算机（约 1963 年），在二战中发挥了关键作用的密码破译数字计算机。图片（经修改）由 GCHQ 提供尽管其意义重大，但围绕其存在的保密性使其故事隐藏了几十年。如今，巨人计算机被公认为第一台可编程电子数字计算机。
巨人计算机的诞生
20 世纪 40 年代初，英国面临着一项艰巨的挑战：破解由洛伦兹 SZ40/42 密码机（代号“图尼”）加密的信息。与更为人熟知的恩尼格玛密码机不同，“图尼”加密的是德国高层通信，需要一种完全不同的破译方法。这些通过电传打字机传输的信息的复杂性，要求创新远远超出人工密码分析。于是，巨人计算机应运而生。巨人计算机的诞生是集体努力的成果。1941 年，约翰·蒂尔特曼在“图尼”加密信息中发现了模式，取得了初步突破。1942 年，比尔·塔特破译了洛伦兹密码机的基本结构，推断出其复杂的内部构造，而他从未见过该硬件。他的工作揭示了密码对旋转轮的依赖，这些轮子的模式不断变化，决定了加密过程。
巨人计算机
巨人计算机 Mark II，由皇家海军妇女服务队的多萝西·杜博伊森（左）和埃尔西·布克尔（右）操作。图片由 GCHQ 提供
数学家马克斯·纽曼建议使用电子方法自动化破译过程。邮政总局研究站的工程师托马斯·弗劳尔斯接受了这一挑战。他设计了巨人计算机，将自动化、电子技术和逻辑学的概念结合起来，制造出一台能够以前所未有的速度处理加密信息的机器。1943 年 12 月，第一台巨人计算机在布莱切利园投入使用，其改进型后继产品 Mark II 于 1944 年问世。
一个完全电子化的系统
巨人计算机是一台开创性的机器，它引入了将影响未来计算机发展的技术。其设计完全电子化，依靠2000多个热离子阀（真空管）进行逻辑运算。这使得它比早期的机电设备更快、更可靠。巨人计算机的速度也令人难以置信。它能够以每秒5000个字符的速度读取打孔纸带，这比它的前身——希思罗宾逊机器快得多。这种速度使其能够实时处理大量数据，这对于破解洛伦兹加密信息来说是一个至关重要的优势。
托马斯·H·弗劳尔斯（计算机的创造者）绘制的巨人计算机的改编草图。图片由AlanTuring.net和杰克·科普兰提供
尽管巨人计算机并不具备现代意义上的可编程性，但它可以通过插板和开关进行重新配置。操作人员可以将其设置为不同的任务，使其能够适应各种密码破译场景。巨人计算机引入了并行处理技术，使用移位寄存器同时进行多次比较。巨人计算机使用闸流管来电子化地生成和存储轮子图案，这消除了对机械存储系统的需求，并且是早期电子存储的一个例子，也是后来计算机的一个关键组成部分。
对战争的巨大影响
巨人计算机的成功运行对盟军的战争努力产生了立竿见影且深远的影响。在巨人计算机出现之前，破解一条“图尼”信息可能需要数周时间，等到情报可用时，它已经过时了。有了巨人计算机，这个过程被缩短到了几个小时。它最重要的贡献之一是在1944年6月诺曼底登陆计划期间。巨人计算机解密了德军关于部队调动的电报，使盟军指挥官能够以前所未有的精确度策划他们的战略。这一情报挽救了无数生命，并在入侵的成功中发挥了至关重要的作用。巨人计算机还影响了战后技术的发展。它的成功展示了电子计算的潜力，激励了未来的发展。然而，由于其存在被保密，其对更广泛计算机领域的影响多年来一直受到限制。相反，像ENIAC这样的其他项目尽管建造得更晚，却获得了公众的认可。由于政府保密，巨人计算机的遗产被掩盖了几十年。战后，十台机器中有八台被销毁，剩下的两台在20世纪60年代被拆解。参与巨人计算机工作的人被要求保密，官方记录也被销毁了。
被遗忘的巨人重获新生
直到20世纪70年代，巨人计算机的故事才开始逐渐浮出水面，这多亏了像布莱恩·兰德尔教授这样的研究人员的努力。到那时，计算机的历史叙事在很大程度上已经被其他计算机所塑造。巨人计算机最终被公认为世界上第一台可编程电子数字计算机，早于 ENIAC 以及其他早期系统。
托尼·塞尔（右）领导的团队重建了一台巨人计算机 Mark II托尼·塞尔（右）领导的团队在布莱切利园重建了一台巨人计算机 Mark II。2006年，塞尔使用这台完成的机器监督破解一条加密信息。图片由维基共享资源提供（CC BY-SA 3.0）
对巨人计算机的纪念始于20世纪90年代。受到其历史重新发现的启发，托尼·塞尔带领一个团队利用解密的信息和现存的零部件重建了这台机器。结果是一台完全可运行的复制品，如今它被展示在布莱切利园的国家计算博物馆。如今，巨人计算机作为计算机领域的一个标志性成就以及对其创造者智慧的证明而受到赞誉。2024年，为了纪念其80周年纪念日，新的图片和信息被发布，进一步揭示了其设计和影响。它的故事继续激励着研究人员、工程师和历史学家，提醒人们即使在最具挑战性的环境下，创新也能蓬勃发展。
