يوم 8 مايو 1945، يوم النصر في أوروبا! مع استسلام ألمانيا، انتهى الجزء الأوروبي من الحرب العالمية الثانية. آلان تورينج، ومساعده دونالد بايلي، احتفلا بالنصر بهدوء إنجليزي مميز، بِقيامهم بنزهة طويلة معاً.
لقد عملوا معاً لأكثر من عام في مختبر إلكترونيات سريّ في ريف إنجلترا. دونالد بايلي، مهندس كهربائي شاب، لم يكن يعرف الكثير عن حياة تورينج كمُحلل رموز، سوى أن تورينج كان يغادر على دراجة هوائية من حينٍ لآخر إلى مؤسسة سرية أخرى تبعد حوالي 10 أميال. كما علم بايلي لاحقًا، أن هذه المؤسسة هي بلتشلي بارك، مركزٌ ضخمٌ وغير مسبوقٌ لفك الشفرات.
عندما جلسوا للاستراحة وسط الغابة، قال بايلي: “حسناً، انتهت الحرب الآن، إنها فترة سلام، لذا يمكنك أن تخبرنا كل شيء”.
تخرج دونالد بايلي (1921-2020) بدرجة هندسة كهربائية. تم تعيينه في المهندسين الملكيين للكهرباء والآليات، ثم اختير للعمل مع آلان تورينج في مشروع دليلة. وفي حياته المتأخرة، صمم نظام “بيكولو” القائم على آلة الكتابة التلغرافية للاتصالات اللاسلكية الدبلوماسية السرية، والذي تبنته وزارة الخارجية البريطانية واستخدمت في جميع أنحاء العالم.
بونهامز
أجاب تورينج: “لا تكن بهذا السذاجة”.
تذكر بايلي بعد 67 عامًا: “ذلك كان نهاية تلك المحادثة”.
عمل تورينج الرائع في فك الشفرات، وعمله في علم الحاسوب، وأسسه الرائدة في مجال الذكاء الاصطناعي، لم يعد سريًا.
في نوفمبر 2023، بيعت مجموعةٌ كبيرةٌ من وثائق تورينج، والمعروفة بـ “وثائق بايلي”، في مزادٍ في لندن بما يقارب نصف مليون دولار. وتحتوي هذه المجموعة الجديدة على العديد من الأوراق بخطِّ يده، تكشف عن مشروعه الهندسي السريّ “دليلة” من عام 1943 إلى 1945. دليلة هو نظامٌ محمولٌ لتشفير الصوت، سميّ باسم المرأة المخادعة في الكتاب المقدس.
عندما علمت الحكومة البريطانية ببيع هذه الوثائق في مزاد علني، سارعت إلى فرض حظر على تصديرها، مُعلنةً إياها “جزءًا هامًا من تاريخنا الوطني”.
لقد حظيتُ بفرصة الوصول إلى هذه المجموعة قبل المزاد، حيث طلبت دار المزاد مني المساعدة في تحديد بعض المواد الفنية. تُسلط وثائق بايلي ضوءًا جديدًا على تورينج المهندس، حيث يتحرك من التركيز على المنطق الرياضي ونظرية الأعداد إلى عالم الدوائر والإلكترونيات ورياضيات الهندسة.
مشروع دليلة لتورينج
أدرك تورينج خلال الحرب أن الحدود الجديدة لعلم التشفير ستكون تشفير الكلام. كانت آلات التشفير الحربية مثل آلة “البنفسجي” اليابانية، و Enigma الألمانية، و آلات الكتابة الآلية SZ42 مخصصة لتشفير النصوص المكتوبة. لكن النص ليس الطريقة الأكثر ملاءمة للقادة في التواصل، وكان الاتصال الصوتي الآمن على قائمة رغبات الجيش.
كان نظام تشفير الكلام الرائد SIGSALY من مختبرات بيل مُنشأً في مدينة نيويورك، بموجب عقد عسكري أمريكي، خلال عامي 1942 و 1943. كان ضخماً، يزن أكثر من 50 ألف كيلوغرام، ويملأ غرفةً كاملة. أراد تورينج تصغير تشفير الكلام، ونتج عن ذلك جهاز دليلة، الذي يتكون من ثلاثة وحدات صغيرة، بحجم صندوق الأحذية تقريباً. يُزن فقط 39 كيلوغراماً، بما في ذلك وحدة الطاقة، سيكون جهاز دليلة مناسباً في شاحنة، أو خندق، أو حقيبة ظهر كبيرة.
كان تركيب مختبرات بيل السري لنظام تشفير الصوت SIGSALY آلة بحجم الغرفة تزن أكثر من 50,000 كيلوغرام. وكالة الأمن القومي
في عام 1943، أقام تورينج مساحة عمل في كوخ نيسن وعمل على مشروع دليلة سراً في متنزه هانسلوب، وهو منشأة عسكرية في وسط لا شيء، إنجلترا. واليوم، لا يزال متنزه هانسلوب موقعًا استخباراتيًا سريًا يُعرف باسم مركز اتصالات حكومة جلالة الملك.
يبدو أن تورينج قد استمتع بالعامين اللذين قضاها في هانسلوب بارك وهو يعمل على دليلة. لقد جعل كوخًا قديمًا منزله وتناول وجباته في مطعم الجيش. ذكر قائد القوة أنّه “سرعان ما استقر و أصبح منا”. في عام 1944، حصل تورينج على مساعده الشاب، بايلي، الذي تخرج حديثًا من جامعة برمنغهام بدرجة البكالوريوس في الهندسة الكهربائية. أصبح الاثنان صديقين حميمين، وعَمَلا معًا على دليلة حتى خريف عام 1945. أطلق بايلي على تورينج لقب “الأستاذ”.
قال بايلي: “لقد أُعجِبت بمُبتَكَرِ عقله. لقد علّمَني الكثير، ولذلك أظل ممتنًا له إلى الأبد”.
مقابل ذلك، قام بايلي بتعليم تورينج مهارات العمل على الأجهزة.
عندما وصل تورينج لأول مرة إلى هانسلوب بارك، وجد بايلي تورينج يربط الدوائر معًا، تشبه “عش العنكبوت”. أمسك بايلي بتورينج بقوة من يده وسحبه عبر معسكر تدريب على لوحات التوصيل.
ألان تورينج ومساعده دونالد بايلي صمما هذا النموذج الأولي العامِل لنظام تشفير الصوت الخاص بهم، المسمى دليلة.
الأرشيف الوطني، لندن
بعد عام، مع اقتراب نهاية الحرب الأوروبية، نجح تورينج وبايلي في تشغيل نظام نموذجي. وصف بايلي نظام دليلة بأنه “من أوائل الأنظمة التي تستند إلى مبادئ التشفير الدقيقة”.
كيف عمل نظام تشفير صوت تورينج
استلهم تورينج نظام تشفير الصوت من آلات التشفير النصية الموجودة. عملت آلات التشفير القائمة على آلات الكتابة التلغرافية، مثل آلة SZ42 الألمانية المعقدة – التي كسرها تورينج وزملاؤه في بلتشلي بارك – بشكل مختلف عن آلة Enigma المعروفة أكثر. كانت إينيغما تستخدم عادةً لرسائل الإرسال الإذاعي باستخدام رمز مورس.
أَشْفَرَت آلة SZ42 مُخرَجات آلة الكتابة التلغرافية عن طريق إِضافة سلسلة من حروف التلغراف المُخفية، المُسمَّاة مفتاحًا، إلى الرسالة المُشفَّرة.
احتوت آلة تشفير صوت دليلة على وحدة رئيسية تولّد الأرقام العشوائية المزيفة المستخدمة في إخفاء الرسائل. الأرشيف الوطني، لندن
داخل جهاز دليلة، تم توليد المفتاح بواسطة مُولد مفتاح مكوّن من خمسة عجلاتٍ دوارة وبعض الإلكترونيات المتطورة التي ابتكرها تورينج. وفي حالة دليلة، كان المفتاح عبارةً عن سلسلةٍ من الأرقام العشوائية المزيفة.
طبقاً لمبدأ مشابه، أضافت دليلة مفتاحاً مُخفياً لكلماتٍ مُنطوقة.
بدأت عملية التشفير-فك التشفير بتقطيع الإشارة الصوتية، ما نسميه اليوم التحويل التماثلي إلى الرقمي. أُضيفت أرقام من مفتاح دليلة إلى هذه الأرقام. وكان التسلسل الناتج للأرقام هو الشكل المشفر لإشارة الكلام.
كانت النتيجة “صفيرًا” ومليئًا بضوضاء الخلفية، لكنه عادةً مفهوم – على الرغم من أنه إذا حدثت مشاكل، فقد يكون هناك “صدى مفاجئ كالطلق الناري”، وفقًا لتقرير تورينج وبايلي.
لكن الحرب كانت تتضاءل، ولم تكن القوات المسلحة مهتمة بالجهاز. توقفت أعمال مشروع دليلة بعد فترة وجيزة من انتهاء الحرب، عندما تم تعيين تورينج في مختبر الفيزياء الوطني البريطاني لتصميم وتطوير حاسوب إلكتروني.
مفكرة مختبر تورينج
إنّ السنتين اللتين قضاها تورينج على دليلة أنتجتا أوراق بايلي. وتتكون هذه الأوراق من دفتر مختبر، وكمية كبيرة من الأوراق المُفرده، ومجلّد حلقي مُفكك ممتلئ بالصفحات.
من بين الوثائق المهمة في أوراق بايلي هذا دفتر الملاحظات المختبري، حيث توجد أول 24 صفحة بخطّ توريْنغ. تُفصّل هذه الصفحات أعمال توريْنغ على مشروع دليلة قبل وصول بايلي في مارس 1944. بونهامز
يُفصّل دفتر المختبر أشهرًا من العمل. تضمن التجربة الأولى التي سجّلها تورينج قياس نبضٍ مُنبعث من مُتذبذب متعدد، وهو دارة يمكن تنشيطها لإنتاج نبضٍ كهربائيّ مفرد أو سلسلة من النبضات.
اليوم، هناك اهتمام شديد باستخدام المُذبذبات المتعددة في التشفير.
صفحتان من ملاحظات تورينج، تُوضّحان ما يُسمّى بنظرية النطاق، المعروفة الآن بنظرية نيكويست-شانون للعينات. بونهامز
في وسط كومة من الأوراق المُبعثرة، توجد صفحةٌ مُعلّنة باسم “نظرية النطاق الترددي”. كانت ديلّيلا تطبيقاً عملياً لنظرية نطاق ترددي تُعرف اليوم بنظرية نياكويزت-شانون للعَيّنة.
في مختبرات بيل، كتب كلود شانون ورقةً تُلخص أعمالًا سابقةً حول النظرية، ثم أثبت صياغته الخاصة بها.
ملاحظات تورينج “النّموذج الأحمر”
خلال الحرب، استضافت هانسلوب بارك قسمًا كبيرًا لمراقبة الراديو. تم تحديد عمليات الإرسال باستخدام آلة إنيغما، بلغة مورس، من خلال شكلها العسكري النمطي، بينما كان صوت الـ SZ42 الراديوي النمطى واضحًا ومُتعرفًا عليه على الفور.
كان ورق الكتابة نادرًا في بريطانيا خلال الحرب، واستخدم تورينج جوانب الصفحات الخلفية البيضاء من هذه “النماذج الحمراء”. بونهامز
كان ورق الكتابة نادرًا في بريطانيا خلال الحرب. من الواضح أن تورينج استخدم كميات كبيرة من النماذج الحمراء، وكتب ملاحظات كثيرة عن دليلة على الجوانب الخلفية الفارغة.
إنّ مظهر هذه الوثائق يُشير إلى طبيعة مشروع دليلة وخصائصها المُتحدّية.
غطاء مجلّد الحلقات المرن مطبوع عليه بحروف ذهبية “مدرسة الملكة ماري”. وهو مُكتظ بملاحظات مكتوبة بخط اليد من قبل بايلي خلال سلسلة من المحاضرات المسائية التي ألقاها تورينج في هانسلوب بارك.
يمكن إطلاق عنوان مناسب على هذه الملاحظات بـ
محاضرات تورينج في الرياضيات المتقدمة للمهندسين الكهربائيين. فهي تمتد إلى 180 صفحة.
كما نعلم الآن، بعد الحرب، صمم تورينج نفسه حاسوبًا إلكترونيًا يُدعى آلة الحساب الآلية، أو ACE.
ومع ذلك، ظلَّتْ صورة تورينج كشخصٍ قدمَ إسهاماتٍ أساسيةً، لكنّها مجردة، بدلًا من كونه شخصًا كانت جهوده أحيانًا تتلاءم مع نطاقٍ يتراوح بين الإلكترونيات المخبرية ونظرية الهندسة. تُبرز أوراق بايلي تورينج مختلفًا: تورينج المهندس الكهربائيّ المبدع.
لا يوجد سوى القليل من المعلومات المحددة عن الإلكترونيات في المحاضرات، بخلاف الإشارات العابرة، مثل الإشارة إلى متابعات الكاثود.
ربما كان فهم تورينج للإلكترونيات العملية أدنى من فهم مساعده، على الأقل في البداية، حيث درس بايلي هذا الموضوع في الجامعة ثم شارك في مجال الرادار قبل نقله إلى هانسلوب بارك. لكن عندما يتعلق الأمر بالجانب الرياضي للأمور، كانت الحالة مختلفة تمامًا. تُظهر أوراق بايلي نضج معرفة تورينج بالرياضيات المتعلقة بتصميم الدوائر الكهربائية.
إن المدى غير العادي لمواهب تورينج الفكرية – عالم رياضيات، ومنطقي، وكاشف رموز، وفيلسوف، ورائد نظرية الحاسوب، ورائد الذكاء الاصطناعي، وعالم بيولوجيا الحاسوب – جزء لا يتجزأ من شخصيته العامة. وعلى هذا يجب الآن إضافة تقدير لمهارته الفريدة في الهندسة الكهربائية.