Cuộc Chiến Phá Mã Đức Quốc Xã Khai Sinh Kỷ Nguyên Máy Tính

Đây là Carl Dornish, đô đốc chỉ huy hạm đội tàu ngầm Urquhart huyền thoại và cũng là quốc trường cuối cùng của đức quốc xã. Suốt ba thật kỳ qua, ông luôn tin rằng hạm đội tàu ngầm của mình bại trận vì phe đồng mình có radar mạnh hơn và vũ khí tối tận hơn. Nhưng chỉ từ khi đã về cuối đời, ông mới nhận ra một sự thật nghiệt ngã. Người đức khi ấy sử dụng con quái vật mật mã mang tên Enigma. Bản chất nó là một cỗ máy mã hóa thông tin có thể tạo ra tới 159 triệu tỷ tỷ cấu hình, khiến việc giải mã bàn tay trong Thế Chiến Thứ Hai gần như là bất khả thị. Ngay cả những siêu máy tính mạnh nhất thế kỷ 20 cũng phải mất ít nhất một năm mới có thể giải một bức điện báo. Nhưng phe đồng mình với một vũ khí bí mật lại có thể đọc tới 84.000 thông điệp mà đức gửi đi mỗi tháng. Nhờ đó, rút ngắn Thế Chiến Thứ Hai từ 2 đến 3 năm và cứu lấy hàng triệu sinh mạng. Rốt cuộc, thứ vũ khí bí mật đó là gì? Bước vào Thế Chiến Thứ Hai, Hitler triển khai một học thuyết quân sự mới mang tên Chiến Tranh Chợp Nhóa. Thời gian trở thành yếu tố quyết định. Điều đó đồng nghĩa với việc thông tin liên lạc cũng phải nhanh chóng. Bởi vậy Thế Chiến Thứ Hai còn được gọi là cuộc chiến cuộc sống vô tuyển. Bộ chỉ huy tối cao Đức đã đào tạo hàng nghìn điện báo viên xuất sắc. Nhiệm vụ của họ là giải mã chính xác những chuỗi âm thanh mốt ngắt quãng trong mọi điều kiện. Dẫu vậy, vẫn còn một vấn đề cần giải quyết. Làm thế nào để người Đức bảo mật nội dung liên lạc của chính mình? Câu trả lời nằm ở cỗ máy Enigma. Thật nhìn nó chẳng khác gì một chiếc máy đánh chữ. Enigma cũng có ban phím để nhập nội dung. Nhưng thay vì in chữ lên giấy, thì phía trên là một bảng đèn gồm 26 bóng, tương ứng với 26 chữ cái. Bên trong thân máy còn có 3 rotor, hệ thống dây điện và một bảng cắm dây. Giác sự khi người lính nhấn phím W trên bàn phím, dòng điện sẽ không đi thẳng tới bảng đèn. Theo vào đó, nó chạy qua bảng cắm dây, đi xuyên qua 3 rotor, chạm đến bộ phàn xạ rồi quen được trở lại, trước khi làm sáng một bóng đèn. Cuối cùng, đèn chữ G lại sáng. Nếu tiếp tục nhấn W thêm một lần nữa, kết quả có thể ra chữ A. Tức là khi sử dụng Enigma, một chữ cái sẽ không bao giờ được mã hóa thành chính nó. Nguyên nhân là bởi sau mỗi lần bấm, rotor ngoài cùng bên phải sẽ tự động xoay thêm một nữa. Sau số vòng quay nhất định, rotor thứ 2 rồi đến rotor thứ 3 cũng lần lượt di chuyển. Nguồn Enigma hoạt động, máy của người gửi và người nhận phải được thiên lập giống hệt nhau. Để làm được điều đó, của đội đức phát cho mỗi đơn vị một cuốn sổ mật. Mỗi ngày đều có một dòng quy định cách lắp đặt Enigma. 3 rotor được chọn từ 5 rotor có sẵn. Tiếp theo là vị trí khởi đầu của từng rotor, rồi quy định những cặp chữ cái nào sẽ được nối với nhau. Như đó, Enigma có thể tạo ra khoảng 159 triệu tỷ tỷ cấu hình khác nhau. Thế nhưng vẫn tồn tại một tí hy vọng rất mong manh cho quân đồng minh. Vì đã chọn niềm tin vào sức mạnh của Enigma, Bộ chủ y đích quốc xá đã dùng nó cho mọi thông tin tối mật trên chiến trường. Điều đó đồng với việc, nếu giải mã được hệ thống này, phe đồng minh sẽ giành chiến thắng. Năm 1938, cơ quan mật vụ Anh mua lại Bradley Park, một dinh thượng rộng lớn năm cách London khoảng 80km về phía Bắc. Địa điểm ấy nhanh chóng trở thành trung tâm mới cho hoạt động giải mã các bản tiền của địch quốc xá. Đây vốn là một lĩnh vực rất đặc biệt. Không ai thực sự biết mẫu người nào sẽ làm tốt công việc ấy. Thành ra, người ta đang phải hỏi các ứng viên xem, ai giỏi giải câu chữ để tuyển dụng? Kết quả là khoảng 30 người được chọn. Trong số đó có các nhà khóc cổ, chuyên gia ngôn ngữ, kỹ thù cơ vua, và không thể thiếu cả những kẻ nghiệm đồ vùi. Đặc biệt, chỉ có đúng 2 nhà toàn học. Và một trong số đó là Alan Turing. Ông là giảng viên tại Đại học Cambridge, danh giá khi mình chỉ 23 tuổi. Turing nổi tiếng với khả năng giải quyết những bài toán cực kỳ phức tạp bằng tư duy phi logic. Trong các mọi người, ông lúc nào cũng xuất hiện với dáng vẻ đầy lập dị, với bộ quần áo gần như lúc nào cũng luộn thuận. Vào mùa hè, nhiều người còn bắt gặp Turing đeo mặt nạo phòng đông, chỉ để tránh dị ứng phân hóa. Nhưng ở Blesley Park, chẳng ai bận tâm đến những điều đó. Điều duy nhất họ cần là trí tuệ của ông. Sau nhiều tháng nghiên cứu, Turing phát hiện ra rằng, do cấu tạo của hệ thống dây điện biến trong Enigma, không một chút kẻ nào có thể được mã hóa thành trình nào. Nghĩa là nếu người vận hành gọi chữ A, kết quả chắc chắn sẽ là một ký dạu khác. Ký tác ấy ngay lập tức trở thành mảnh mối quan trọng. Điện báo viên Đức thường sử dụng những cuộn từ quen thuộc trong các bản tịch. Đó có thể là lời chào, câu hỏi về thời tiết hay khẩu hiệu. Turing gọi những đoạn văn bản được dự đoán trước ấy là Crypt. Khi thu được một bức điện, ông sẽ thử đặt cuộn từ nghi ngờ vào nhiều vị trí khác nhau. Nếu có bất kỳ chữ cái nào chùng với chính ký tự đã mã hóa, khả năng ấy lập tức bị loại bỏ. Tiếp tục lập lại phép thử, số đáp án sai giảm đi nhanh chóng. Dù đã có tiến triển, nhưng tới thời điểm đó, toàn bộ công việc vẫn được làm thủ công. Quá trình có thể kéo dài hàng giờ, mà chiến trường thì không cho họ từng ấy thời gian. Turing hiểu rằng, đã đến lúc phải để máy móc làm công việc của con người. Thực chất ý tưởng này đã có từ trước khi chiến tranh nổ ra. Các nhà toán học Ba Lan tuyên trế tạo một thiết bị cơ điện mang tên Bomber để hỗ trợ phá giải những phiên bản Enigma đầy đầu. Nhưng khi người Đức bổ sung thêm nhiều rotor và thay đổi quy trình mạng hóa, phương pháp cũ gần như không còn hiệu quả. Turing quyết định kế thừa những nguyên lý toán học ấy, rồi phát triển thành một cỗ máy hoàn toàn mới, Bomber. Khác của Enigma chỉ lớn bằng một chiếc máy đánh chữ. Bomber là một hệ thống điện cơ khổng lồ, cao gần 2 mét, rộng hơn 2 mét và nặng gần 1 tấn. Mặt trước của nó được phủ kín bởi hàng chục trống quay xếp thành nhiều tầng. Cứ 3 trống gép lại sẽ mô phỏng một bộ rotor của Enigma. Khi vận hành, toàn bộ các trống quay đồng lặt xoay với tốc độ rất cao, tạo nên âm thanh cơ khí vàng khắp căn phòng. Trước khi khởi động, các nhà giải má sẽ cắm các dây nối lên bằng kết nối ở mặt trước cỗ máy. Cách đeo dây này được thiết lập dựa trên một grip. Sau đó, dòng điện liên tục chạy qua toàn bộ hệ thống để tìm kiếm những mâu thuẫn lựu dịch. Chỉ cần phát hiện một điểm vô lý, cỗ máy sẽ lập tức loại bỏ cấu hình đó mà không cần kiểm tra tiếp. Cứ như vậy trong gần 10 phút, nó đã có thể kiểm tra khoảng 17.576 cấu hình Enigma khác nhau. Như vậy mỗi tháng, khoảng 90.000 bức điện đã được giải má. Lần đầu tiên trong lịch sử, một cỗ máy có thể đảm nhiệm những phép suy luận vốn trên con người mới thực hiện được. Chính tư duy ấy về sau đã trở thành một trong những nên tảng của khoa học máy tính hiện đại. Thế nhưng, Turing khi đó không có cơ hội nghi đến tương lai. Sau khi Pháp đầu hàng, anh gần như đơn độc trong cuộc đối đầu với Hitler. Những chiếc bom bè đầu tiên giúp Blackley Park đọc được ngay càng nhiều điện tín của không quân Đức. Nhờ nguồn tin ấy mà các phi đội hoàng gia có thể tổ chức đánh trạn chính xác hơn trước. Tuy nhiên, Hitler cũng nhanh chóng thay đổi kế hoạch. Ông tự bỏ ý định đưa quân đổ bộ qua ơ biển vàng trề vào đầu năm 1941. Thay vào đó là cắt đứt mọi nguồn tiếp tế để bộ nước Anh phải khuất phục. Karl Dönitz được giao quyền chỉ huy chiến dịch. Ngay lập tức, ông cho xây dựng một căn cứ tầm ngầm khổng lồ tại Cảng Laurent, trên bờ Đại Tây Dương của nước Pháp. Từ sở chỉ huy ấy, Dönitz có thể điều phối lực lượng U-boat như những quân cờ. Mỗi ngày, các tàu ngầm đều phát hiện đoàn vận tải đối phương. Toàn bộ lực lượng gần khu vực sẽ lập tức được điều tới. Hải quân Đức gọi đó là chiến thuật Bảy Sỏi. Điệt cuối năm 1940, hàng trăm tàu vận tải của phe đồng minh cứ thế biến mất giữa Đại Tây Dương. Hơn 5 triệu tân hàng hóa cũng bị nhấn chìm theo làn nước. Thế nhưng, phương tức tác chiến này lại để lộ một đi mưu chết người. Muốn điều phối hàng chục U-boat hoạt động như một lực lượng thống nhất, Dönitz buộc phải liên lạc bằng sòng vô tuyến. Vì thế, mọi chỉ thị đều phải đi qua Enigma trước khi đến tay các thuyền trưởng. Nếu đồng minh phá giải được cỗ máy ấy, cảnh cân sức mạnh chắc chắn sẽ đào chiều. Vấn đề nằm ở chỗ, Enigma lúc đó là phiên bản cao cấp nhất. Từ năm 1940, họ đã nâng cấp hệ thống bằng cách tăng số rotor có thể lựa chọn từ 5 lên 8. Chỉ một thay đổi ấy cũng đủ khiến độ khó tăng lên gấp nhiều lần. Hầu như mọi người tại Bradley Park đều tin rằng hệ thống mật mã hải quân là bất khả sản phạm. Dình Turing thì khác. Ông thậm chí còn bay tỏ hứng thú với thử thách đầy khó khăn ấy. Ít lâu sau, Turing được chuyển tới H-8, bộ phận chuyên xử lý Enigma của hải quân này. Sau thời gian nghiên cứu, ông tin rằng lực lượng này không chỉ mã hóa nội dung bản tin. Ngay cả cách thiết lập Enigma từng ngày cũng được che giấu bằng một lớp bảo mật khác. Và chỉ ít lâu sau, giả thuyết của Turing đã được chứng minh. Tháng 5 năm 1941, đoàn tàu văn tải của anh di chuyển từ Liverpool tới Bắc Mỹ dưới sự hộ tống của lực lượng Hoàng gia. Khi tiến vào vùng biển gần Iceland, họ bị một nhóm U-Boat của Đức phục kích. Hai tàu buôn bị ngư lôi đánh chúng. Ngay lập tức, đội hộ tống của anh phản công bằng bóng chỉ. Một vụ nổ xảy ra ngay dưới thân chiếc U-Boat chỉ huy, khiến động cơ và hệ thống điều khiển bị hư hỏng nặng. Trong lúc khổn loạn, quân Đức không kịp tiêu hủy toàn bộ tài liệu mật. Và đây chính là khoảnh khắc mà Turing cùng các đồng nghiệp của H-8 chờ đợi suốt được một năm. Tại khoang chỉ huy của chiếc U-Boat bị bỏ lại, các thủy thủ Anh thu được một máy Enigma còn nguyên vẹn. Cùng nhiều cuốn sổ mật, chứa các thiết lập liên lạc của H-8. Tất cả ngay lập tức được đưa vào Black Leopold. Những chiến lợi phẩm quý giá ấy đã giúp nhóm của Turing nắm được cách H-8 lựa chọn rotor, thay đổi khóa mã và vận hành hệ thống liên lạc. Kết hợp với cục máy bom đi, họ có thể giải được các bước điện Enigma của lực lượng H-8 ngay trong ngày. Toàn bộ thúc thi sau đó được chuyển ngay tới bộ chỉ huy Anh. Vị trí hoạt động của các bầy sói U-Boat trên Bắc Đại Tây Dương dần hiện rõ. Khoảng 80% số đoàn vận tài từng được một phần ba tổng khối lực hàng hóa thoát khỏi nguy cơ bị đánh chìm. Black Leopold cũng dần chuyển mình từ một trung tâm nghiên cứu nhỏ thành một cỗ máy công nghiệp khổng lồ. Những dãy nhà mới liên tục bỏng lên. Hàng nghìn nhân viên làm việc ngày đêm để xử lý lượng điện tin chưa từng có. Nhưng đúng lúc Enigma dường như đã bị khuất phục, một thách thức còn lớn hơn lại xuất hiện. Các nhân viên nghe lén vô tuyến vốn đã quá quen với âm thanh tic-tac của Mamos. Chỉ cần nghe vài nhịp, họ đã biết đó là Enigma. Rồi một ngày nọ, xuất hiện thứ âm thanh hoàn toàn khác lạ. Đó là tín hiệu từ công máy mật mã thế hệ mới mang tên Lawrence. Trong khi đầu đốc Cardonis và các triều yên ngoài mặt trận trao đổi bằng Enigma, Hitler cùng bộ tổng tham mưu lại liên lạc thông qua thiết bị này. Nhìn bên ngoài, Lawrence khá giống Enigma. Tuy nhiên cấu tạo bên trong lại phức tạp hơn rất nhiều. Nếu Enigma chỉ có 3 router chính để mã hóa, thì Lawrence có tận 12 cái. Mỗi khi người vận hành gõ một ký tự, cô máy sẽ tự tạo thêm một chuỗi ký hiệu vô nghĩa, rồi trộn chúng vào nội dung thật. Khi bước điện tín được phát đi, tất cả chỉ còn là một dãy ký tự hỗn loạn mà không ai có thể đọc hiểu. Ở đầu bên kia, một máy Lawrence khác được chỉnh đúng cùng thiết lập sẽ tự động loại bỏ lớp ký hiệu giả ấy để hiện lại thông điệp ban đầu. Chính cơ chế này khiến Lawrence tạo ra khoảng 16 x 10 mũ 170 cấu hình khác nhau. Những phương pháp từng giúp Turing đánh bại Enigma gần như không còn sáng dụng. Nhưng rất may cho người Anh, Đức Quốc xã tiếp tục gặp một xoài lầm trí mạng. Ngày 10 tháng 8 năm 1941, một trạm chỉ huy Đức tại Việt Nam nhận được tín hiệu từ Arthès huy lạc. Do nhiễu sóng, phía nhận yêu cầu phát lại toàn bộ nội dung. Thay vì tạo khóa mã mới theo đúng quy định, viên điện báo Arthès sử dụng lại đúng thiết lập trước đó. Trong lần gửi thứ hai, một vài câu không quan trọng còn được rút ngắn. Các trạm nghe lén của anh đã ghi nhận đầy đủ cả hai phiên bản. Đây chính là cơ hội mà Turing chờ đợi bấy lâu. Sau khoảng 3 tháng nghiên cứu, Hong Kong đồng đội không chỉ đọc được những bước điện đầu tiên, mà còn suy luận chính xác cái chế hoạt động của Lawrence. Họ thậm chí còn chế tạo thành công một thiết bị mô phỏng dựa hoàn toàn trên những kết quả phân tích. Tuy nhiên đó mới chỉ là bước khởi đầu. Đếm hòe năm 1943, số lượng địa tín truyền qua máy này ngày càng càng mạnh. Muốn giải một bước điện, cần đến cả nhóm chuyên gia cùng nhiều tuần tình toán liên tục. Trước tình hình ấy, Turing quyết định tìm đến Tommy Flowers, một kỹ sư điện thoại trẻ tuổi đầy tài năng của tổng cực bưu điện ảnh. Nhiệm vụ của ông là chế tạo một cỗ máy đủ nhanh để giải những bước điện Lawrence trước khi thông tin trên những vô giá trị. Sau nhiều tháng nghiên cứu, Flowers cho ra đời Colossus, một trong những máy tính điện tử lập trình đầu tiên trên thế giới. Thiết bà này sử dụng khoảng 1.600 bóng đèn điện tử để thực hiện các phép tính. Dữ liệu được đưa vào những cuộn bằng giấy đục lỗ chạy với tốc độ rất cản. Muốn thay đổi cách làm việc, các kỹ sư chỉ cần điều trình hệ thống dây nối và công tác trên máy. Bóng đèn điện tử thường dễ hỏng nhất khi vừa bật nguồn. Vì vậy, Colossus gần như luôn hoạt động liên tục thay vì tắt rồi khởi động lại nhiều lần. Tháng 1 năm 1914, cô máy được chuyển từ Bradley Park. Chỉ sau vài tuần, nó đã bắt đầu đọc các bức điện tối mật của quân đội Đức. Khi chương kiến Colossus xử lý khoảng 5.000 ký tự mỗi giây, những chuyên gia dài mã gần như không thể tìm vào mắt mình. Không lâu sau, hệ thống đã đọc được hơn 100 bức điện mỗi tuần. Từ đây, mật mã Lawrence chính thức bị phá vỡ. Đúng vào thời điểm ấy, phe đồng minh đang chuẩn bị cho chiến dịch quân sự lớn nhất lịch sử, quốc đổ bộ nông Mạng Định. Mục tiêu là đưa hàng trăm nghìn binh sĩ vượt đến biển Hoàng Trề để đổ bộ lên nước Pháp. Nhưng trước khi phát súng đầu tiên phang lên, họ phải đánh lửa hít lẻ. Một kế hoạch nghỉ bình nhanh chóng được triển khải. Hàng trăm xe tăng bơm hơi được dựng lên. Máy bay giả xuất hiện tại các sân bay giả chiến. Những đơn vị không hề tồn tại vẫn liên tục phát tín hiệu vô tuyến, như thế đang chuẩn bị mở cuộc tấn công. Nhờ Colossus, Bradley Park có thể đọc cần những ngay lập tức phản ứng từ Bộ Tổng thống Đức. Những bức địa Lawrence cho thấy kế hoạch đánh lửa đang phát huy hiệu quả. Giảng sáng ngày 6 tháng 6 năm 1944, hơn 150.000 binh sĩ đồng minh đồng loạt tiến vào các bãi biển nông Mạng Định. Ngay cả khi cuộc đổ bộ đã bắt đầu, quân Đức vẫn trần trừ điều động lực lượng dụ bị. Khoảng thời gian quy giã ấy giúp phải đồng minh thiết lập được bàn đạp trên đất Pháp. Cánh cửa giải phóng Tây Âu chính thức mở ra. Chưa đầy một năm sau, ngày 8 tháng 5 năm 1945, nước Đức Quốc xã đầu hàng vô điều kiện. Thế trình thứ hai tại châu Âu khép lại. Thế nhưng, tại Bradley Park, mọi thứ vẫn chìm trong im lặng. Hàng nghìn con người từng góp phần xoay truyền cuộc diễn trên tranh bị buộc phải giữ bí mật tuyệt đối. Tên tuổi của Alan Turing, Tommy Flowers, cùng các đồng sự gần như biến mất khỏi lịch sử suốt nhiều thập kỷ. Sau triển tranh, Turing tiếp tục theo đuổi những ý tưởng vượt xa thời đại. Ông đã đặt nên móng cho khoa học máy tính hiện đại. Kẻ niệm trí tuệ nhân tạo cũng bắt đầu hình thành từ những nghiên cứu của Turing. Vậy mà đất nước ông góp phần cứu lấy lại không đối xử với Turing như một người hùng. Năm 1952, ông bị kết án chỉ vì xu hướng tính dục của mình. Để trành án tù, Turing buộc phải chấp nhận liệu pháp thiến hóa học. Hai năm sau, ngày 8 tháng 6 năm 1954, ông được phát hiện đã qua đời tại nhà riêng ở Manchester khi mới 41 tuổi. Phải gần nửa thế kỷ sau, toàn bộ câu chuyện về Bradley Park mới dần được cộc bố. Đến lúc ấy, thế giới mới nhận ra chiến thắng của phép đồng minh không chỉ được tạo nên bởi xe tăng, tâu chiến hay máy bảy. Phía sau còn có những nhà toán học, kỹ sư và chuyên gia giải mã đã âm thầm công hiến bằng toàn bộ trí tuệ của mình.