Kódfejtés: Már csak egy lépés az univerzális számítógép felé

Kódfejtés: Már csak egy lépés az univerzális számítógép felé – TARTALOM

1. A látszólag feltörhetetlen kód
2. Univerzális számítógép a Lorenz-kód feltöréséhez
3. Turing-gép – mi is ez?

A látszólag feltörhetetlen kód

A zseniális brit matematikus, Alan Turing neve szorosan összefonódott a német Enigma-kód feltörésével. Bár ez rendkívüli teljesítmény volt, fontos hangsúlyozni, hogy Turing nem egyedül törte fel a kódot – az alapokat a lengyel kriptoanalitikusok adták. Például Marian Rejewski, aki rekonstruálta az Enigma működési elveit, majd 1938-ban kidolgozta a „kriptológiai bombát” a kód feltörésére – Henryk Zygalski pedig felfedezte az első módszereket a kódfejtés gyorsítására. 1939 júliusában ezt a titkot először a franciákkal, majd a britekkel is megosztották.

Turing olyan módszereket dolgozott ki, amelyek felgyorsították a kulcs megtalálását – és az általa tervezett „Bomba” egyszerre épített a lengyel elvekre és saját ötleteire. Ez nem egy univerzális számítógép volt, hanem egy specializált eszköz, amelynek fő feladata az volt, hogy a begyűjtött üzenetekből meghatározza az érvényes napi kulcsot. Az Enigma ugyanis szimmetrikusan titkosított és visszafejtett – ha a szövetségesek megszerezték, akkor a német üzeneteket meg tudták fejteni, amennyiben ismerték az adott napi kulcsot, amelyet a németek minden nap változtattak. A fő problémát tehát nem az jelentette, hogy ne tudták volna, hogyan működik a gép, hanem az, hogy a kulcsokat elég gyorsan kellett feltörni ahhoz, hogy az üzeneteket időben el lehessen olvasni. Ráadásul a kulcsokat többször is fel kellett törni, mert a háború során a németek fokozatosan növelték a titkosítás bonyolultságát.

Univerzális számítógép a Lorenz-kód feltöréséhez

Az univerzális számítógépek felé vezető utat nem az Enigma vagy a Bomba nyitotta meg, hanem egy másik, jóval bonyolultabb titkosítás, a Lorenz-kód feltörésére irányuló munka. Ez egy komplikált rendszer volt, amelyet Hitler és a legfelsőbb vezetés használt, és annyira hatékony, hogy csak 2002-ben hozták nyilvánosságra. A Lorenz-kódot Bill Tutte törte fel teljesen elméleti úton, anélkül, hogy valaha is látta volna a kódológépet. A Lorenz-kód feltöréséhez 1943 és 1945 között hozták létre a Colossus-gépeket – összesen tizenkét készüléket – amelyek ugyan még nem rendelkeztek a mai értelemben vett operatív memóriával, de a bemeneti és kimeneti lyukkártyás működésük révén már erősen emlékeztettek a valódi számítógépekre. Turing nevét néha a Colossus-hoz kötötték, de ez egy független kriptoanalitikai irány volt, ahol a két csapat inkább csak koncepciókat és elveket osztott meg egymással.

A számítástechnika történetében jelentősebb Turing 1936-os, forradalmi munkája, az „On Computable Numbers, with an Application to the Entscheidungsproblem”, amely az úgynevezett dönthetőségi problémával foglalkozik: annak vizsgálatával, hogy egy logikai állítás véges idő alatt eldönthető-e, azaz logikai következtetéssel bizonyítható-e véges számú lépésben. Turing egy olyan gépet javasolt, amely képes volt ezt a problémát megoldani – és egyben bizonyította, hogy léteznek olyan problémák, amelyeket a gép soha nem tud eldönteni.

Turing-gép – mi is ez?

Az ő gondolati modellje, a Turing-gép, nem valódi számítógép, csupán egy elméleti modell. Ugyanakkor nagyrészt ez a klasszikus univerzális számítógép standard modellje: minden olyan számítógép, amely képes megoldani ugyanazokat a feladatokat, mint az absztrakt modellje, turing-teljesnek (Turing-complete) számít. Ez a számítási teljesítmény etalonja, mert ha bizonyítani tudod, hogy a tervezett számítógéped turing-teljes, pontosan tudhatod, mely feladatköröket képes megoldani, és melyeket nem.

A Turing-gépet egyetlen múzeumban sem találod meg, mert csupán egy gondolati koncepció. Modelljét azonban például felépítheted redstone-ból a Minecraftban – és gyakorlatilag minden modern gép, ami előtted áll, turing-teljes. A zseniális matematikai modell tehát sehol nincs fizikailag jelen – és mégis mindenütt ott van.

Az AI előretörésével kapcsolatban érdemes megemlíteni a híres Turing-tesztet is. Az intelligencia mérése bonyolult feladat, ezért Turing egy olyan próbát javasolt, amellyel eldönthető, hogy egy eszköz intelligens-e vagy sem: a tesztelő egy terminál mögött ül, és ezen keresztül kommunikál, anélkül hogy tudná, a másik oldalon ember vagy számítógép van-e. Ha nem tudja megkülönböztetni, a gép átment a Turing-teszten. Ma emulációs tesztnek is hívjuk, mivel a számítógép az emberi kommunikációt szimulálja. Manapság a chat-alapú mesterséges intelligenciák annyira jól teljesítenek, hogy a Turing-tesztet sokan már elavultnak tekintik, és új mérőszámokat keresnek az AI képességeinek felmérésére, például szabványos iskolai tesztek megoldásával, az emberi teljesítményhez viszonyítva.

Alan Turing kétségtelenül a 20. század egyik legjelentősebb matematikusa volt, akinek munkája alapvetően befolyásolta nemcsak a modern kriptográfia fejlődését, hanem az elméleti informatika és a mesterséges intelligencia alapjait is. Bár az Enigma-kód feltörésében betöltött szerepe felbecsülhetetlen, nem szabad megfeledkezni a lengyel kriptoanalitikusok korábbi erőfeszítéseiről sem, akik megalapozták Turing újításait. A Turing-gép koncepciója elméleti alapot teremtett a mai univerzális számítógépek számára, és a Turing-teszt a mai napig fontos vitaalap a számítógépek intelligenciájának természetéről.