Применение ЭВМ в годы Второй мировой войны

Долгое время считалось, что первой в мире электронно-вычислительной машиной (ЭВМ) была американская ENIAC, запущенная в 1945 году. На самом деле, ЭВМ появились гораздо раньше и активно применялись в военные годы. Однако информация о существовании таких машин десятки лет оставалась засекреченной.

Ещё до начала Второй мировой войны в США и в некоторых странах Европы инженеры-энтузиасты начали создавать первые прототипы вычислительных машин. Так, в 1930-е годы германские учёные разработали принципы построения ЭВМ на базе уже существовавших в то время табуляторов Холлерита и механических арифмометров. В 1938 году немецкий инженер Конрад Цузе продемонстрировал своим друзьям и родственникам первую работающую вычислительную машину Z1. Правда, эта построенная на самодельных аналоговых реле машина была капризна в обращении и ненадёжна в работе, поэтому до серьёзного применения дело так и не дошло. Через год Цузе создал вторую машину — Z2, но и она осталась лишь пробным образцом. К тому же, позже она была уничтожена во время бомбардировок в ходе Второй мировой войны.

Но уже в мае 1941 года в Берлине Цузе представил машину Z3, вызвавшую восхищение у специалистов. Она базировалась на телефонных реле и работала гораздо надёжнее. В этой ЭВМ впервые поддерживались арифметические операции с плавающей запятой, кроме того, сложная в реализации десятичная система исчисления уступила место двоичной. Z3 имела память на 64 числа с плавающей запятой по 22 разряда: 7 разрядов для порядка и 15 разрядов для мантиссы. Программы здесь хранились на перфорированной плёнке. Некоторые историки указывают на то, что на Z3 в годы войны выполнялись расчёты для проектирования самолётов и баллистических ракет Вернера фон Брауна.

Вычислительная система Z3 в годы войны выполнялись расчеты, необходимые при проектировании самолетов и баллистических ракет Вернера фон Брауна

Z3 в годы войны выполняла расчёты, необходимые в проектировании самолётов и баллистических ракет Вернера фон Брауна

Гигантские ЭВМ для военных нужд в США

Вообще, первые вычислительные системы, нашедшие применение в годы Второй мировой, не являлись универсальными машинами и не соответствовали требованию полноты по Тьюрингу. Но всё же, их можно было назвать компьютерами, хоть и узкоспециализированными.

Разработка первой ЭВМ для сугубо военных целей Whirlwind началась ещё до Второй мировой войны. Создавали её для такой грандиозной задачи как подготовка пилотов на авиационных симуляторах. Однако решение подобного задания в довоенные и военные годы оказалось невыполнимым, поэтому Whirlwind так и не построили. Но в конце 1940-х между СССР и США началась холодная война, поэтому идею Whirlwind возродили: на этот раз предполагалось, что ЭВМ будет задействована для перехвата стратегических бомбардировщиков. В 1953-м году проект Whirlwind всё-таки завершили, система состояла из 50 тыс. вакуумных ламп и могла выполнять 75 тыс. операций в секунду. Потребление энергии достигало нескольких сотен киловатт. В процессе создания ЭВМ были внедрены такие инновационные технологии как ферритовые накопители данных, оперативная память на электронно-лучевых трубках и даже нечто вроде примитивного графического интерфейса. Для военных целей Whirlwind почти не использовали, поскольку примерно в то же время уже появились более экономные и производительные машины.

 В Whirlwind уже появилось некое подобие примитивного графического интерфейса

В Whirlwind уже появилось некое подобие примитивного графического интерфейса

Гораздо более успешной в США оказалась другая вычислительная машина – «Mark I» . История её создания такова: в 1944 году американская разведка получила информацию о том, что для расчёта баллистики немецкие инженеры используют электронно-вычислительные машины. Использовав собственные наработки и данные разведки, американский инженер Говард Эйкен при поддержке корпорации IBM сконструировал собственный компьютер для выполнения баллистических расчётов. Новая система под названием «Mark I» весила 5 тонн и включала в себя, среди прочего, более 600 км кабеля.

ЭВМ «Mark I» весила около 5 тонн, а ее длина превышала 20 метров

ЭВМ «Mark I» весила около 5 тонн, а её длина превышала 20 метров

В «Mark I» использовался принцип электромеханического реле, то есть, механические части перемещались с помощью электромагнитных сигналов. Система была очень медленной, для одной вычислительной операции требовалось 3-5 секунд. Но, несмотря на огромные размеры и слабую производительность, машиной «Mark I» можно было управлять с помощью программ, которые вводились с перфоленты. Это давало возможность решать довольно широкий класс математических задач.

В 1943 году по заказу Лаборатории баллистических исследований армии США стартовал проект разработки системы ENIAC, который завершился в 1945-м. Предполагалось, что ENIAC будут использовать для расчётов таблиц стрельбы. Однако ЭВМ была полностью готова лишь осенью 1945 года. Поскольку война к тому времени уже закончилась, Министерство обороны США решило использовать ENIAC в расчётах по разработке термоядерного оружия.

ENIAC использовалась для расчётов таблиц стрельбы и при разработки термоядерного оружия

ENIAC использовалась для расчётов таблиц стрельбы и при разработки термоядерного оружия

В отличие от «Mark I» в ENIAC использовались электровакуумные лампы, а потребляемая мощность составляла 160 кВт. В то время вакуумные лампы были очень ненадёжны, сгоревшие элементы приходилось менять буквально каждый день. Тем не менее, разработчикам всё же удавалось выполнить несколько миллионов операций в течение нескольких часов, пока не происходил очередной сбой из-за сгоревшей лампы. Система ENIAC проработала в Лаборатории баллистических исследований армии США до 1955 года.

Британский прорыв. ЭВМ, сыгравшая важнейшую роль в победе

Чтобы эффективно вести войну важны любые знания о предполагаемых ударах противника, перемещении войск, их численности, подготовке, вооружении и т. д. Такие знания можно получить различными путями: вербовать старших офицеров и генералов из штаба Вермахта, владеющих стратегической информацией, словить «языка», перехватывать вражеские радиосообщения. Скажем так: все средства по-своему хороши, но не все одинаково доступны.

Перехватом шифровок немецкого командования занимались как советские разведслужбы, так и спецслужбы других стран. Основную проблему представляла расшифровка – вручную это занимало недопустимо много времени, ведь ситуация на фронтах менялась очень быстро. Чтобы информация не устаревала, расшифровку надо было выполнять буквально за 1-2 дня. Но вычислительных машин в СССР в то время не было.

Для шифрования секретных приказов верховного главнокомандования Вермахта, аппарата полиции, СД, СС в фашисткой Германии использовалась электрическая шифровальная машина «Энигма». Ещё до начала Второй мировой войны поляки сумели сделать точную копию «Энигмы» и переправить её в Великобританию. Но без ключа и схемы коммутации, которые немецкие связисты меняли 3 раза в день, даже имея в качестве приёмо-перехватчика ещё одну «Энигму» дешифровать сообщение было невозможно.

Электрическая шифровальная машина «Энигма»

Электрическая шифровальная машина «Энигма»

Для разгадки ключей шифра британское командование организовало тайный центр в Блетчли-Парк. С целью создания дешифровальной ЭВМ в этом центре собрали команду математиков, шахматистов, любителей кроссвордов, знатоков различных областей знаний и даже двух музыкантов. Среди специалистов был и Алан Тьюринг, возглавлявший одну из групп, в которой работали 12 математиков и 4 лингвиста. В работу его группы и некоторых других входило создание различных специальных вычислительных машин для дешифровки немецких сообщений.

Идеи и таланты творческой команды Блетчли-Парка через кратчайшее время воплотились в реальных устройствах, среди которых была электромеханическая машина «Heath Robinson», включавшая два фотоэлектрических устройства считывания с перфоленты со скоростью 2 тыс. символов в секунду (подобно бесконечной ленте и считывающей головке «машины Тьюринга»), арифметическое устройство на реле и печатающий блок, а также машины «PeterRobinson», «SuperRobinson» и т. д. Эти устройства работали по принципу перебора различных комбинаций из символов немецкого кода до получения осмысленного сообщения.

В сентябре 1942 года в Блетчли-Парк прибыл английский математик и криптоаналитик Макс Ньюмен, который возглавил группу специалистов по созданию электронной вычислительной машины для дешифровки перехваченных немецких сообщений. В результате в декабре 1943 года была создана первая (не только в Британии, но и в мире) электронная вычислительная машина Colossus, содержащая 2 тыс. электронных ламп. Colossus стал первым полностью электронным вычислительным устройством, хотя на нём и нельзя было реализовать любую вычислимую функцию. Ввод данных — перехваченных за день неприятельских сообщений в закодированном виде — осуществлялся с перфоленты. Скорость считывания достигала 5 тыс. символов в секунду, для этого использовались 5 фотосчитывающих устройств. Машина в поисках соответствия сопоставляла зашифрованное сообщение с уже известными кодами «Энигмы», которые хранились в кольцевых регистрах, выполненных на тиратронах. 

Британская ЭВМ Colossus (1943 г.), используемая для дешифровки перехваченных немецких сообщений

Британская ЭВМ Colossus (1943 г.), используемая для дешифровки перехваченных немецких сообщений

Colossus стала первой ЭВМ, которая с успехом работала для военного дела и которая сыграла важнейшую роль во Второй мировой войне. К концу войны было изготовлено около 10 таких ЭВМ, которые работали в государственном институте Блетчли-Парк.

«Не хочу сказать, что мы выиграли войну благодаря машине Тьюринга, но беру на себя смелость сказать, что без него мы могли бы её и проиграть», — вспоминал через годы один из специалистов команды по созданию Colossus.

Информация о существовании этих машин держалась в секрете до 1970-х гг. После войны Уинстон Черчилль лично подписал приказ о разрушении машины на части, не превышающие размером человеческой руки. В результате, из-за повышенной секретности Colossus не был упомянут во многих трудах по истории компьютеров.

А что же в СССР?

Известно, что первая отечественная ламповая вычислительная машина МЭСМ была создана под руководством академика С. А. Лебедева в Киеве лишь в 1951 году. Разработка собственных ЭВМ сдерживалась чрезвычайно слабой отечественной радиоэлементной базой и массовыми репрессиями против учёных. Так, в 1937 году в Соловецком лагере особого назначения был расстрелян Павел Флоренский, выдающийся учёный, который внёс значительный вклад в развитие отечественной электро- и радиотехники.

Но и в 1950-х годах советские идеологи относились к кибернетике очень скептически, называли её «наукой мракобесов». В 1952 году один из философов-марксистов заявил, что концепция кибернетики противоречит теории диалектического материализма Маркса, и назвал науку о компьютерах попыткой западных капиталистов ещё больше притеснять пролетариат, заменив рабочих, которым надо платить жалованье, на электронные машины.

После войны…

Наибольшего расцвета применение кибернетики для военных нужд достигло уже в послевоенное время. Сегодня компьютеры используются в обучающих симуляторах, для проектирования оружия, для наведения всевозможных ракет и управляемых снарядов. Наиболее продвинутые и богатые страны уже создали свои кибервойска и ведут кибератаки против других стран. Эксперты всё более уверено заявляют, что следующая мировая война будет вестись виртуально, в киберпространстве. Но это уже совсем другая история… Доменный регистратор №1 в Украине imena.ua

Читайте также:

Нам нужна новая наука прогресса

Бьюти-фильтры (не) спасут мир: авторское мнение и комментарий психолога

Вопрос времени: когда террористы начнут использовать AI в качестве оружия?

6 вредных привычек, которые угрожают вашему компьютеру