Супермозг

Супермозг

В 1996 году в АНБ прошла самая важная за всю историю агентства операция. Пациентом, если можно так выразиться, было само АНБ, а трансплантации должен был подвергнуться его электронный мозг— суперкомпьютерный центр. Любая ошибка была чревата серьезными последствиями. Пациент мог навсегда лишиться памяти или потерять способность выполнять возложенные на него обязанности. По выражению тогдашнего директора АНБ Кеннета Минихана, «от этого зависел ни больше, ни меньше успех всей разведывательной деятельности агентства». Подготовка к операции длилась несколько лет, на протяжении которых инженеры, ответственные за ее проведение, приходили на работу рано утром, а уходили поздно вечером. В результате этой операции АНБ планировалось оснастить самым большим и мощным электронным мозгом в мире.

Но сначала необходимо было соорудить здание, способное вместить супермозг АНБ. Затем необходимо было из подвала штаб-квартиры АНБ перевезти в это здание 150 тонн компьютерного оборудования, требовавшего весьма деликатного обращения. И если в других правительственных ведомствах США площадь, отведенная для установки компьютеров, исчислялась квадратными метрами, то в АНБ она измерялась акрами. Как в конце 1960-х годов сказал один сотрудник АНБ, «мы не считаем компьютеры поштучно, только занимаемую ими площадь — 5 с половиной акров». Спустя 10 лет другой сотрудник АНБ заявил, что с тех пор эта площадь удвоилась. После переезда требовалось вернуть компьютеры к жизни и подсоединить их через оптоволоконный канал к штаб-квартире АНБ.

В октябре 1996 года Минихан разрезал красную ленточку на церемонии открытия нового суперкомпьютерного центра АНБ. Церемония была секретной, по ее итогам не было выпущено пресс-релиза, а в приглашениях на нее ничего не было сказано о месте проведения (приглашенные и без того отлично знали, куда им следовало явиться). Здание суперкомпьютерного центра стало первым в истории АНБ, названным в честь человека. Им стал Луи Торделла, бывший заместитель директора АНБ, покинувший этот пост в 1974 году и скончавшийся в начале 1996 года.

В США история дешифрования и история компьютеров неразделимы. Однако АНБ предпочитало не рекламировать свою роль в развитии компьютерной техники. Человеком, который долгое время отвечал в АНБ за применение компьютеров для взлома шифров, и был тот самый Торделла, в честь которого назвали суперкомпьютерный центр агентства. Он же и окружил разработку суперкомпьютеров в интересах АНБ завесой тайны, под которой она спрятана до сих пор.

Хотя перед началом Второй мировой войны американские дешифровальщики уже в достаточной мере осознали всю важность использования машин для взлома шифров, однако их применение на практике было весьма ограниченным. В распоряжении сотрудников АДС было всего лишь 15 машин, которые обслуживал 21 оператор. В мае 1945 года количество клавишных перфораторов, использовавшихся в АДС для взлома иностранных шифров, достигло 405, а обслуживающий персонал насчитывал 1275 человек. Помимо универсальных табуляторов армейские дешифровальщики имели в своем распоряжении специализированные машины, сконструированные именно для взлома шифров. Они назывались экспресс-аналитическими машинами (ЭАМ) и изготавливались из электроламп и реле, соединенных электрическими проводами. Это были прообразы современных компьютеров, отличавшиеся чрезмерно высокой стоимостью и слишком большой степенью специализации. Большинство из них конструировались для взлома одного конкретного шифра и моментально становились ненужными, если этот шифр менялся или выходил из употребления.

Военно-морская дешифровальная служба ОП-20Г (в структуре военно-морских сил США это наименование означало службу «Г» 20-го оперативного отдела главного штаба) заключила контракты на изготовление ЭАМ с «Истман-Кодак» и с несколькими другими американскими компаниями, а АДС наиболее тесно сотрудничала с компанией «Белл». Во время Второй мировой войны одним из самых крупных подрядчиков, занимавшихся в США изготовлением дешифровальных машин для военных нужд, стала корпорация «ИБМ». Она разработала специальную приставку к своим табуляторам, благодаря которой их производительность при решении дешифровальных задач увеличивалась на несколько порядков. Две машины, изготовленные для АДС, особо выделялись среди прочих своей ценой и быстродействием. Они стоили по несколько миллионов долларов каждая (огромная по тем временам сумма) и выполняли такие трудоемкие операции, которые, если бы производились вручную, потребовали бы совместных усилий 200 тысяч человек. В конце Второй мировой войны в США велись работы по изготовлению машины, которая заменяла 5 миллионов дешифровальщиков.

После Второй мировой войны темпы производства дешифровальных машин в США заметно упали. Потенциальные подрядчики уже не изъявляли большого желания вести дорогостоящие исследования по разработке новых машин. В военное время эти исследования щедро финансировались государством, а с наступлением мирного времени денег на них стало выделяться значительно меньше. Чрезвычайно строгие требования по допуску к секретным работам в интересах АДС и ОП-20Г и ограниченность применения полученных результатов за пределами спецслужб еще больше отпугивали многие компании.

Примерно в это же самое время в Пенсильванском университете в США была закончена работа по изготовлению чуда техники под названием «Электронный нумерационный интегрирующий компьютер» («ЭНИАК»). Ему был посвящен курс лекций, прочитанных в Пенсильванском университете с 8 июля по 31 августа 1946 года. Среди присутствовавших на лекциях был и лейтенант военно-морских сил США Джеймс Пендерграсс, которому было поручено оценить степень полезности применения машин, подобных «ЭНИАК», в дешифровании.

На Пендерграсса прослушанные лекции произвели большое впечатление. Компьютеры, по его мнению, обладали гибкостью, которой недоставало ЭАМ. Последние были нацелены исключительно на взлом конкретного шифра, а компьютеры могли применяться для решения разнообразных дешифровальных задач. В своем отчете, подготовленном по итогам прослушанных лекций об «ЭНИАК», Пендерграсс написал:

«Я полагаю, что универсальный математический компьютер, который в настоящее время находится в стадии проектирования, представляет собой универсальную дешифровальную машину. Компьютер может делать все то, что сейчас делают наши аналитические машины, и значительную часть из этого он делает значительно быстрее».

В декабре 1950 года по заказу военно-морских сил США был изготовлен специализированный компьютер, предназначенный для решения дешифровальных задач. Его назвали «Атлас» в честь одного из героев серии комиксов «Барнаби». Этот герой отвечал на любой заданный ему вопрос только после того, как производил вычисления, пользуясь логарифмической линейкой. Второй экземпляр «Атласа» в марте 1953 года получило в свое распоряжение АНБ.

Основным компонентом «Атласа» являлись электровакуумные лампы. Их в «Атласе» было столько, что на некоторое время АНБ и военно-морские силы США стали владельцами самой большой коллекции электровакуумных ламп в мире, а работавшие с «Атласом» инженеры — самыми крупными специалистами в области их эксплуатации и технического обслуживания. Кроме того, электровакуумные лампы, в огромном количестве собранные в одном месте, требовали соответствующего охлаждения, для которого применялись кондиционеры общим весом более 15 тонн.

Отчет Пендерграсса произвел впечатление не только на его непосредственного начальника Торделлу, но и на сотрудника АДС Самуила Снайдера, который получил возможность ознакомиться с этим отчетом в ноябре 1946 года. Снайдер немедленно пошел к своему начальнику Соломону Кульбаку и сказал ему, что необходимо как можно быстрее заполучить машину, подобную «ЭНИАК». Кульбак поручил Снайдеру исследовать этот вопрос, и весь следующий год Снайдер провел, консультируясь со специалистами, которые занимались исследованиями в области компьютеров— такими, например, как Джон фон Нейман. По выражению Снайдера, деньги для АДС не были проблемой. Там могли заполучить на расходы практически любую сумму, которую бы захотели.

В конечном итоге по заказу АДС был построен специализированный компьютер под названием «Абнер», которое он, как и «Атлас», получил в честь героя комиксов. Абнер обладал большой физической силой, но не отличался интеллектом. Выбором названия, по мнению Снайдера, в АДС хотели подчеркнуть, что «компьютеры могут быть большими и взламывать шифры с применением грубой силы, однако они не обладают умом; они могут только выполнять простые команды, а думать сами по себе не могут».

Изначально количество команд, которые мог выполнять «Абнер» равнялось всего 15, позднее оно возросло до 30. Тем не менее, когда в апреле 1953 года работа над созданием «Абнера» была закончена, он стал самым совершенным компьютером в США. Для ввода в него информации использовались не только перфокарты, но и бумажная и магнитная лента, а также электрическая пишущая машинка.

В 1954 году Торделла был назначен руководителем отдела, который занимался в АНБ взломом высокоуровневых зарубежных шифров. Выступая за разработку все более мощных компьютеров, Торделла и его коллеги получили поддержку за пределами агентства. Гарвардский профессор Джеймс Киллиан, занимавшийся исследованием проблемы подготовки к отражению неожиданного военного нападения на США, пришел к выводу о том, что 90 % всех предупреждений о готовящейся атаке будут исходить от американской радиоразведки. Поскольку, по оценке Киллиана, время на подготовку для нанесения ядерного удара по территории США исчислялось минутами, он призвал всячески ускорить процесс добывания радиоразведывательной информации.

В 1956 году было положено начало одной из самых долгосрочных и дорогостоящих программ в истории АНБ. Местом ее рождения стала вечеринка, на которой присутствовали директор АНБ Ральф Кенайн и несколько его подчиненных, отвечавших за разработку дешифровального оборудования для нужд АНБ. Возник вопрос о своеобразном соперничестве между дешифровальщиками, разрабатывавшими все более трудоемкие алгоритмы взлома шифров, и инженерами, строившими компьютеры для реализации дешифровальных алгоритмов. На практике всегда оказывалось, что какими бы быстродействующими ни были компьютеры, их производительность отставала от потребностей дешифровальщиков.

В этом же году инженеры из АНБ приступили к проектированию компьютерной системы под кодовым именем «Урожай». Предполагалось, что быстродействие «Урожая» будет в сотни раз выше, чем у тогдашних компьютеров. Однако завершить работу над «Урожаем» планировалось только через несколько лет, что вызвало раздражение у Кенайна:

«Черт возьми, заставьте попотеть этих парней из компьютерных компаний! Вы должны построить мне машину, выполняющую миллионы операций. Деньги я добуду».

По воспоминаниям начальника отдела разработки, инженерии, математики и физики АНБ Говарда Кемпейна в 1950-е годы казалось, что для инженеров агентства не было ничего невозможного. Если у них появлялась какая-то идея, руководство неизменно давало свое согласие на ее воплощение в жизнь. Не обходилось, конечно, без ошибок, но в большинстве случаев удавалось добиваться успеха, пусть и частичного. В результате, например, по заказу АНБ был разработан первый твердотельный компьютер в мире, в котором вместо электровакуумных ламп использовались транзисторы.

Согласно Кемпейну, успехи, достигнутые в АНБ в 1950-е годы, объяснялись по большей части отсутствием страха перед рискованными предприятиями в надежде добиться благоприятного для себя исхода. Эта философия основывалась на убеждении, состоявшем в том, что каким бы стойким не был шифр, его можно взломать.

Самым веским аргументом в 1950-е годы при рассмотрении вопроса о выделении АНБ денег американским конгрессом была ссылка на секретность. Конгрессмены были весьма дружелюбно настроены в отношении АНБ, и упоминание о секретности неизменно производило на них должное впечатление. А любимым ответом Кенайна на вопросы, которые ему задавали конгрессмены в ходе слушаний по поводу выделения АНБ бюджетных средств, были такие слова: «Сэр, на самом деле вы же совсем не желаете услышать от меня ответ на свой вопрос. Ведь после этого вы уже не сможете спокойно спать по ночам». Конгрессмены переглядывались и больше никаких вопросов не задавали. В результате надзор со стороны конгресса за расходами АНБ практически отсутствовал.

В июне 1957 года в АНБ начались работы по проекту «Молния». На их проведение конгрессмены ассигновали 25 миллионов долларов. Подрядчиками по проекту, до той поры крупнейшему в компьютерной истории, были выбраны самые авторитетные разработчики компьютеров в США. Основной целью «Молнии» было улучшение характеристик компьютерных электрических схем в тысячи раз. В качестве возможных вариантов рассматривались криогенные компоненты, миниатюризация и повышение быстродействия переключающих элементов. Проект был рассчитан на 5 лет.

Одним из наиболее ценных результатов, полученных в ходе реализации «Молнии», стал прогресс в разработке «Урожая», который должен был стать первым универсальным компьютером в АНБ. Прежде компьютеры для нужд АНБ делались для взлома определенного шифра— например, швейцарской шифровальной машины «Хагелин», использовавшейся многими государствами по всему миру. Эти специализированные компьютеры хорошо справлялись с решением возложенной на них конкретной задачи. Однако для их изготовления требовалось значительное время. Необходимо было обеспечить постановку задачи, спроектировать необходимое оборудование, наладить его работу и установить в АНБ. Все это время дешифровальщики были вынуждены томиться в ожидании вместо того, чтобы трудиться над взломом шифра.

С помощью «Урожая» дешифровальщики из АНБ надеялись взламывать не только «Хагелины», но и остальные шифраторы. Эти надежды были связаны с тем, что по мере того, как компьютеры становились все более универсальными, они могли применяться для имитации работы любой шифровальной машины, чтобы потом успешно ее взламывать.

Первоначально в АНБ планировалось назвать новую компьютерную систему «Плантация». Название выбиралось, чтобы подчеркнуть модульную архитектуру компьютерной системы. В ее центр предполагалось поместить сверхмощный компьютер, окружив различными вспомогательными устройствами подобно тому, как вокруг плантации возводят амбары, конюшни, коровники и сараи.

Однако от названия «Плантация» пришлось отказаться. Выяснилось, что президентская администрация уже задействовала это слово для обозначения операции по перебазированию президента на случай возникновения чрезвычайной ситуации. В конечном итоге компьютерную систему окрестили «Урожай», решив, что урожай — это тоже неотъемлемая составная часть любой плантации.

Интересно отметить, что Кульбак, который возглавлял департамент АНБ, занимавшийся разработкой компьютеров, не испытывал большого энтузиазма в отношении перспектив использования компьютеров для решения дешифровальных задач. По воспоминаниям Кемпейна, Кульбак никогда не вмешивался в работу разработчиков, не чинил им препятствий. Просто он не был энтузиастом компьютерного направления в дешифровании.

В 1955 году корпорация «ИБМ» приступила к разработке своего самого амбициозного компьютера «ИБМ 7030». Покупателей на него нашлось всего два — АНБ и Комиссия по атомной энергетике (КАЭ). В апреле 1958 года АНБ и КАЭ утвердили окончательный проект «ИБМ 7030». Пять лет спустя в АНБ был установлен первый изготовленный экземпляр «ИБМ 7030». Разработка и производство «ИБМ 7030» оказались убыточными «ИБМ», что породило там настороженное отношение к суперкомпьютерам, и на долгое время лидерство в области их создания захватила компания «Крей».

«ИБМ 7030» стал супермозгом компьютерной системы «Урожай». К нему были подключены вспомогательные устройства, составлявшие половину всего оборудования «Урожая». Одним из них было так называемое «Звено поточной обработки» («ЗПО»), предназначенное для ускорения выполнения трудоемких дешифровальных операций. Другое предоставляло удаленный доступ к «Урожаю» через несколько десятков удаленных терминалов. По некоторым оценкам, «Урожай» по своей производительности превосходил серийно выпускаемые компьютеры в 50-200 раз.

Во время Второй мировой войны в распоряжении «ОП-20Г» была дешифровальная машина, способная проверять полторы тысячи ключей к немецкой шифровальной машине «Энигма» в секунду в поисках ключа, который позволил бы прочесть перехваченную шифровку немцев. С использованием «ЗПО» число проверяемых ключей возросло до 3 миллионов в секунду— впечатляющий прирост производительности! Менее 4 часов требовалось «ЗПО», чтобы обработать порядка 7 миллионов шифровок длиной до 500 символов, отыскивая в этих шифровках любое из 7 тысяч ключевых слов типа «субмарина» или «батальон» — то есть, в среднем 30 тысяч перехваченных сообщений в минуту.

Для доставки перехваченных сообщений со станций перехвата по всему миру для обработки в штаб-квартиру АНБ служила высокоскоростная система связи. Она была введена в эксплуатацию в конце 1941 года и с тех пор неоднократно модернизировалась. В середине 1960-х годов ее пропускная способность составляла 25 миллионов слов в день.

В 1957 году перехваченные сообщения поступали из АНБ в администрацию президента США в обработанном виде в среднем примерно через 9 часов после того, как они были перехвачены. Президент Эйзенхауэр потребовал, чтобы это время было сокращено до десятков минут. Через месяц на совещании в Белом доме с участием Эйзенхауэра выступил Торделла с предложениями по созданию системы передачи особо важной разведывательной информации — КРИТИКОММ. Эйзенхауэр одобрил предложения Торделлы, и в результате через полгода время доставки радиоразведывательной информации на стол президенту США сократилось до 50 минут. Еще через полгода это время упало до 13 минут, а в конечном итоге оно стало составлять от 3 до 5 минут.

Когда «Урожай» был введен в эксплуатацию, мало кто осознавал блестящее будущее, которое ему было уготовано. Это была громоздкая компьютерная система, которая своей сложностью в обращении ставила в тупик самые светлые умы в АНБ. Нередко можно было услышать насмешливые реплики в адрес «Урожая» со стороны сотрудников АНБ типа «Он — само совершенство, но работать не может». Но после того, как дешифровальщики осознали потенциальные возможности «Урожая» в своей работе, он стал их верным помощником на протяжении целых 14 лет: АНБ перешло на использование более совершенных чем «Урожай» компьютерных систем только в 1976 году.

По мере того, как компьютеры становились все более полезными и при разработке шифров, и при их взломе, возникли опасения, что СССР создаст собственные компьютерные системы, которые превзойдут по своим возможностям американские. Полученная информация вселяла оптимизм: в конце 1950-х годов в США функционировали порядка 3 тысячи компьютеров, десятая часть которых представляла собой суперкомпьютеры стоимостью более миллиона долларов. СССР же имел в своем распоряжении всего 400 компьютеров, из которых только 50 обладали высокой производительностью. И хотя советский электроламповый компьютер «М-20» по быстродействию был сравним с американским «ИБМ 709», положение резко изменилось с развитием компьютерного производства на основе полупроводниковых технологий. По оценкам АНБ, СССР мог догнать США в этой области только через 2–3 года и только при условии, что мобилизует все имевшиеся у него ресурсы. Признаков, что это произойдет в ближайшее время и что в СССР ведется работа над проектом, подобным американской «Молнии», замечено не было.

После того, как «Урожай» отслужил свое и был заменен другими компьютерными системами, суперкомпьютерный центр АНБ, подобно человеческому мозгу, в котором есть правое и левое полушария, оказался разделен на две части. Их назвали «Карильон» и «Магнетит». Сначала «Карильон» включал в себя компьютеры «ИБМ 360», которые затем были заменены на «ИБМ 3033». А «Магнетит» состоял из единственного суперкомпьютера «Крей-1». Он был сделан из 200 тысяч интегральных схем, 3400 печатных плат и более 100 километров медного провода, которые были размещены так компактно, что если бы не мощное фреоновое охлаждение, немедленно бы расплавились из-за выделяемое при работе тепла.

«Крей-1» был разработан американским инженером Сеймуром Креем, начавшим свою карьеру в 1951 году после окончания Миннесотского университета в компании под названием «Инженерная исследовательская ассоциация». Она занималась производством дешифровальных машин для военно-морских сил США. Компанию возглавлял будущий заместитель директора АНБ Говард Энгстром. Крей мечтал о том, чтобы построить суперкомпьютер, который был бы способен выполнять от 150 до 200 миллионов операций в секунду. Такой суперкомпьютер по своему быстродействию в сотни раз превосходил бы серийно выпускаемые компьютеры своего времени.

В 1976 году Крей осуществил свою мечту. Первый экземпляр «Крея-1» был установлен в суперкомпьютерном центре АНБ. В 1985 году его сменил «Крей-2». Внешне он походил на предмет обстановки из борделя, а не на суперкомпьютер из правительственного агентства по взлому шифров. В АНБ «Крей-2» прозвали «Пузырьки», поскольку для его охлаждения использовалась пузырящаяся жидкость, изготовленная на основе фтора.

Во второй половине 1980-х годов среди разработчиков суперкомпьютеров началась настоящая гонка за право именовать свое детище самым быстрым суперкомпьютером в мире. Наибольшее беспокойство в АНБ вызывали японские производители суперкомпьютеров и комплектующих для них. Американская суперкомпьютерная промышленность зависела от японцев в том, что касалось основных компонентов, из которых изготавливались суперкомпьютеры— таких как, например, микросхемы. Это стало следствием сворачивания производства полупроводниковых элементов в США в 1980-е годы. В результате в 1986 году АНБ оказалось почти в полной зависимости от японской компании «Киосера», которая производила компоненты для 171 из 196 микросхем, использовавшихся для изготовления суперкомпьютеров в США. При самом худшем варианте развития событий японцы могли сократить или вовсе прекратить поставку в США своих компонентов, и тогда американцы отстали бы на десятилетия от своих заокеанских соперников в области изготовления суперкомпьютеров.

Озабоченное такой неблагоприятной возможностью, АНБ построило собственное промышленное предприятие по производству микроэлектронных компонентов— Лабораторию специальных технологий. Она приступила к выпуску микросхем в 1991 году. Тем самым АНБ решило еще одну проблему— сохранение в строжайшем секрете информации об электронных компонентах, которые использовались при создании специализированных устройств для взлома шифров. Эти компоненты— так называемые специализированные интегральные схемы (СИС) — зачастую являлись ядром дешифровальных систем. С помощью всего лишь одной СИС можно было запросто реализовать алгоритм функционирования любой зарубежной шифрсистемы. Такая СИС ни при каких обстоятельствах не должна была попасть в чужие руки. Поэтому в Лаборатории специальных технологий для СИС был придуман механизм самоуничтожения: их покрывали защитным слоем, попытка снять который приводила к разрушению микросхемы.

Перед своими японскими конкурентами американские разработчики суперкомпьютеров обладали важным преимуществом: они умели делать суперкомпьютеры состоящими из большего количества процессоров и распараллеливать на них решение дешифровальных задач. Очередное творение Крея, суперкомпьютер «Крей-3», состоял из 16 процессоров. Ивее равно Крей был ненасытен в своем стремлении побить им же установленные рекорды производительности. Следующий свой суперкомпьютер Крей планировал построить из принципиально нового материала— арсенида галлия, в котором электроны двигались до 10 раз быстрее, чем в кремнии.

Однако суровая действительность внесла свои коррективы в мечтания талантливого создателя суперкомпьютеров. «Холодная война» закончилась. За продукцией компании «Крей» больше не выстраивалась очередь из разработчиков новых систем вооружений. Компьютерная индустрия постепенно отворачивалась от «Креев», состоявших из малого числа процессоров с рекордной производительностью, в сторону параллельных компьютеров, которые строились из тысяч относительно недорогих микропроцессоров. Даже в АНБ, которое было основным заказчиком «Креев», началась разработка специализированных аппаратных ускорителей для универсальных компьютеров, которые позволили бы повысить их производительность до уровня «Креев» за значительно меньшие деньги.

Неудивительно, что когда в 1993 году работа над «Креем-3» была закончена, желающих приобрести его не нашлось. Крей потратил около года, пытаясь найти покупателей для «Крея-3», пока не заключил соглашение со своим давним клиентом — АНБ. В августе 1994 года в США было официально объявлено, что компания «Крей» изготовит для АНБ специализированный «Крей-3» для обработки сигналов и распознавания образов, то есть, говоря иными словами — для обработки перехвата и взлома шифров. Это позволило Крею приступить к созданию «Крея-4», который в 1995 году должен был вдвое превысить производительность «Крея-3» и при этом стоить на 75 % меньше. Поползли даже слухи о том, что до ухода на пенсию Крей планирует закончить работу над «Креем-5» и «Креем-6».

Поэтому 24 марта 1995 года сотрудники компании «Крей» испытали настоящий шок, когда, явившись на работу, обнаружили двери здания компании закрытыми и опечатанными. А увидев над зданием белый флаг, они и без помощи суперкомпьютера поняли, что у человека, который никогда не испытывал дефицита новых плодотворных идей, окончательно иссяк банковский счет, и компания «Крей» обанкротилась.

Крей никогда не терял присутствия духа. Вместе со своими самыми близкими единомышленниками он основал компанию «СРК», название которой расшифровывалось как «Сеймур Роджер Крей», и поставил перед собой задачу создать с нуля суперкомпьютер, работавший в десятки тысяч раз быстрее, чем «Крей-1».

Однако эту работу Крею не суждено было закончить. Весной 1996 года от него отвернулись даже его постоянные заказчики — правительственные ведомства США, которые заказали для себя новые суперкомпьютеры в Японии. Они побоялись отстать от Австралии, Англии и Канады, которые планировали заполучить японские суперкомпьютеры в январе 1998 года.

А несколько месяцев спустя Крей на своем автомобиле попал в серьезную аварию, несколько раз перевернулся и впал в кому. Через две недели 5 октября 1996 года он скончался, не приходя в сознание. С трагической кончиной Крея производство суперкомпьютеров в США оказалось под угрозой, что не могло не вызвать озабоченность в АНБ. В итоге там было решено вернуться к построению специализированных суперкомпьютеров собственными силами. В качестве разработчика был выбран Суперкомпьютерный исследовательский центр (СИЦ) АНБ, который был создан в 1984 году с целью сделать такой рывок в области суперкомпьютеров, чтобы оставить весь остальной мир далеко позади. По словам тогдашнего директора АНБ Линкольна Фаурера, перед СИЦ была поставлена задача разработать новое поколение суперкомпьютеров, которые были бы производительнее существующих в 10 тысяч и более раз.

С тех пор сотни миллионов были потрачены в АНБ на поиск параллельных суперкомпьютерных алгоритмов, которые позволили бы взломать самые стойкие зарубежные шифры и одновременно сделать американские шифрсистемы неприступными для иностранных взломщиков. Достижения сотрудников СИЦ вряд когда-нибудь будут преданы гласности, но судя по объемам финансирования, именно АНБ можно по праву считать обладателем самого быстродействующего в мире суперкомпьютера.

С момента своего создания СИЦ являлся составной частью Исследовательского института АНБ, учрежденного президентом США Эйзенхауэром в 1958 году. Этот институт занимался решением долгосрочных теоретических проблем, связанных со взломом шифров и перехватом в АНБ. За счет бюджета Исследовательского института финансировались совместные работы, которые его сотрудники вели с представителями академического сообщества в США. В результате в 1965 году был разработан специализированный компьютер для взлома шифров, который, согласно секретному отчету АНБ, с лихвой оправдал все финансовые вложения в Исследовательский институт с момента его создания.

Первоначально Исследовательский институт размещался на территории Принстонского университета. Однако из-за нараставшего в 1960-е годы антивоенного движения было решено вывести Исследовательский институт за пределы территории Принстонского университета в специально построенное трехэтажное здание в соседнем лесу. Новое здание Исследовательского института было напрочь лишено окон на первом и втором этажах, а также не имело никаких опознавательных знаков, свидетельствовавших о его принадлежности АНБ. Чтобы еще больше скрыть от посторонних его связи с АНБ, Исследовательский институт был переименован в Коммуникационный компьютерный центр.

Помимо СИЦ, в распоряжении АНБ находилась Лаборатория физических наук (ЛФН), созданная в конце 1950-х годов. Для нее было построено здание стоимостью в несколько десятков миллионов долларов. Разрабатываемые в ЛФН технологии были призваны способствовать совершенствованию возможностей АНБ в области перехвата. Например, они позволили значительно повысить плотность записи на магнитные носители информации и построить сверхбыстродействующие компьютерные компоненты из арсенида галлия.

Увеличение быстродействия компьютерных компонентов всегда было связано с повышенным тепловыделением. Поэтому ЛФН занималась такими технологиями, как производство синтетических алмазов, которые значительно более эффективно отводят тепло, чем медь, и являются гораздо более дешевыми по сравнению с природными алмазами. Например, микросхема, смонтированная на керамическом основании, нагревалась до 87 градусов при комнатной температуре, а если ее поместить на алмазное основание, то температура микросхемы падала до 54 градусов.

Более производительные суперкомпьютеры не только выделяли больше тепла, но и требовали огромных хранилищ данных. Увеличение в перехвате доли мультимедийной информации, а также необходимость совместной работы большого числа пользователей с данными, сделали эти требования еще более высокими. Решить проблему хранения перехвата с мультимедийной информацией должен был проект «Океанариум».

Этот проект изменил сам порядок доступа к хранимой информации и ее распространения. Прежде каждое разведывательное ведомство в США ревностно охраняло добытые им данные. Проект «Океанариум» помог сделать так, чтобы доступ к самым сокровенным секретам АНБ можно было получить не только посредством подключения к интранет-сети АНБ под названием «Вебцарство», но и через «Разведлинк».

В 2001 году плотность записи информации на магнитные диски и ленты в АНБ достигла десятков гигабайт на квадратный дюйм. Многообещающей на тот момент выглядела технология, использовавшая микроскопические магниты размером с молекулу. Такие магниты, изготовленные из смеси марганца, водорода, кислорода и углерода, позволяли уплотнять магнитные носители информации в миллионы раз. Однако, чем плотнее упакована информация, тем труднее оказывалось ее стирать. Поэтому в АНБ была разработана специальная приставка, которая подсоединялась к жесткому диску и могла совершенно бесследно стирать всю хранимую на нем информацию.

В середине 1990-х годов в СИЦ прошла серия совещаний по вопросу возможности очередного рывка в области повышения быстродействия суперкомпьютеров. К этому времени в СИЦ уже настолько уменьшили размеры транзистора, что могли разместить целых 70 штук на поверхности размером с сечение человеческого волоса. Теперь на повестке дня было достижение в следующие 20 лет производительности, изменяемой квадрильонами (10¹⁵) операций в секунду. Перспективной была признана технология, при использовании которой процессоры помещались непосредственно в ячейки памяти, где хранилась обрабатываемая информация. За пределами АНБ вряд ли станет известно, насколько агентство преуспело в реализации своих грандиозных планов. Скорее всего, после этого оно в полной тайне перейдет к погоне за септиллионами операций в секунду.

В конце 1990-х годов АНБ совершило очередной прорыв, когда сумело создать суперкомпьютер размером с обычный домашний холодильник. Вскоре его производительность удалось повысить на 10 %, одновременно сократив размеры до маленького чемоданчика. В 1999 году основные суперкомпьютерные блоки уменьшились настолько, что стали помещаться в кармане пальто. Однако чтобы преодолеть барьер из квадрильонов операций в секунду, необходимо было сделать эти блоки соизмеримыми с атомами. И тогда сотрудники СИЦ обратили свои взоры на квантовые компьютеры.

АНБ интересовалось квантовыми компьютерами с 1994 года, тратя примерно по 4 миллиона долларов в год на финансирование исследований в университетских лабораториях. АНБ надеялось с помощью квантовых компьютеров облегчить себе взлом зарубежных шифрсистем за счет ускорения процесса поиска аномалий в перехвате, которые могли бы свидетельствовать о неправильном использовании шифрсистемы, сбое в работе шифровального оборудования или небрежном отношении связистов к исполнению своих служебных обязанностей.

Но самой многообещающей особенностью квантовых компьютеров была их способность вести параллельную обработку данных. На квантовом компьютере вместо того, чтобы перебирать один ключ за другим в поисках подходящего к данной шифрсистеме, можно было проверять все несколько квадрильонов ключей одновременно.

Выступая на одном из совещаний в СИЦ АНБ в середине 1990-х годов, Крей сказал: «Нам нужно изготовить суперкомпьютер примерно таких же размеров, как и нынешние, но количество компонентов в них должно возрасти в тысячу раз». Чтобы сделать это, по мнению Крея, надо было перейти к изготовлению компьютерных блоков из биологических материалов, либо использовать биологические процессы для изготовления небиологических устройств, например, путем генной инженерии создать бактерии, которые будут производить транзисторы.

В начале 2000-х годов перед сотрудниками СИЦ была поставлена задача создать самый совершенный суперкомпьютер в человеческой истории — с производительностью в несколько квадрильонов в секунду, объемом в один литр и энергопотреблением в несколько ватт. За образец такого суперкомпьютера был взят мозг современного человека.

В августе 2011 года корпорация «ИБМ» представила прототип компьютера, построенного из микросхем, которые воспроизводили функции клеток человеческого мозга. Этот компьютер и микросхемы были названы когнитивными. Исследователи из «ИБМ» заявили, что когнитивный компьютер обладает широкими возможностями применения, особенно в современных задачах одновременной обработки множества потоков данных, которые характерны для дешифрования.

Для создания когнитивного компьютера исследователям из «ИБМ» сперва пришлось прибегнуть к последним достижениям неврологии для разработки алгоритмов моделирования функций мозга человека. Затем они обратились к исследованиям в области нанотехнологий, используя нанополупроводники в качестве высокопроизводительных элементов ядра когнитивных микросхем. Конечной целью когнитивного проекта «ИБМ» была провозглашена разработка искусственного мозга, схожего по размерам, возможностям и энергопотреблению с человеческим.

Новые более совершенные суперкомпьютеры, которые создавались для нужд АНБ, надо было где-то устанавливать. Суперкомпьютерный центр АНБ, введенный в эксплуатацию в октябре 1996 года, давно исчерпал свои возможности. Поэтому в Блаффдейле недалеко от американского города Солт-Лейк-Сити 6 января 2011 года состоялась церемония, посвященная началу строительства центра обработки данных (ЦОД) АНБ. Вместе с директором АНБ Инглисом эту церемонию посетили помощник директора АНБ Харви Дейвис и сенатор от штата Юта Оррин Хэтч.

Отвечая на вопросы репортеров относительно назначения нового ЦОД, Инглис воспользовался эзоповым языком: «Это будет самое передовое сооружение, предназначенное для оказания содействия разведывательному сообществу США в его деятельности по обеспечению кибербезопасности». А когда репортеры обратились за дополнительными разъяснениями к Хэтчу, тот сказал, что не может «подробно рассказать, зачем нужен ЦОД, поскольку это государственная тайна».

Принимая во внимание огромную площадь, отведенную под строительство, и тот факт, что терабайт информации может быть запомнен на носителе информации размером с мизинец взрослого человека, потенциальный объем хранилища данных нового ЦОД АНБ был огромен. Речь шла о хранении нескольких септибайтов (10²⁴ байтов) данных.

Зачем АНБ нужно было хранить так много информации? Согласно прогнозному исследованию корпорации «Сиг», в период с 2010 по 2015 год совокупный мировой интернет-трафик должен был возрасти в 4 раза, достигнув 966 эксабайтов в год. Однако основные интересы АНБ лежали далеко за пределами хранения миллиардов общедоступных веб-страниц. АНБ больше всего интересовал так называемый глубинный интернет— совокупность страниц и сайтов, недоступных для обычных поисковых систем. Он включал в себя данные, защищенные паролем, шифрованную правительственную переписку и файлообменные хранилища для совместного доступа доверенных пользователей. В отчете Научного комитета министерства обороны США за 2010 год, в частности, говорилось: «Нужны альтернативные инструментальные средства для индексации и поиска данных в глубинном интернете… Добывание секретной информации о потенциальном противнике как раз и является той областью, в которой наше разведывательное сообщество в состоянии добиться наибольших успехов». После введения нового ЦОД в действие в сентябре 2013 года у АНБ появилась бы техническая возможность хранить и анализировать секреты, украденные в глубинном интернете.

Однако одной способности хранить огромные объемы данных для АНБ было мало. Необходимо было еще иметь надежные источники их получения. С этой целью в методы сбора информации в АНБ были внесены радикальные изменения. Произошло это в ходе воплощения в жизнь секретной программы под названием «Звездный ветер». Во всех телекоммуникационных компаниях в США были тайно сооружены комнаты, где были установлены глубинные анализаторы пакетов для мониторинга коммуникационных сетей. Эти комнаты находились под контролем АНБ, и об их противозаконном существовании стало известно еще в годы правления Джорджа Буша-младше-го. Однако перед этим конгресс США успел принять поправки к «Закону о контроле за внешней разведкой», которые легализовали «Звездный ветер». А телекоммуникационным компаниям, участвовавшим в «Звездном ветре», эти поправки гарантировали иммунитет от уголовного преследования.

Оставалась, правда, одна технология, которая не давала АНБ осуществлять беспрепятственный доступ к любым данным. Это было стойкое шифрование. Его использование явилось еще одним побудительным мотивом для создания нового ЦОД АНБ. Известно, что для успешного взлома надежного шифра требуются самые быстродействующие компьютеры и большое количество перехваченных шифровок. Чем больше шифрованных сообщений из одного и того же источника накоплено, тем выше шансы найти в них особенности, которые облегчают процесс дешифрования. И надо признать, что новый ЦОД в Блаффдейле мог хранить очень и очень много таких сообщений. Рассказывают, что директор Национальной разведки США Деннис Блэр, увидев проект ЦОД, поинтересовался, зачем он нужен. К нему привели ведущих дешифровальщики АНБ. Те откровенно признались, что не смогут ничего поделать с новейшими стойкими шифрами, если не получат возможность накапливать большие объемы информации. И Блэр решил вопрос о строительстве ЦОД положительно.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.