קולוסוס (מחשב)

מחשב הקולוסוס היה התקן מחשוב אלקטרוני-ספרתי מוקדם. הוא שימש מפענחי הצפנים הבריטיים בקריאה של הודעות הגרמנים במלחמת העולם השנייה. המחשב תוכנן על ידי טומי פלוורס בתחנת המחקר של הדואר בדוליס היל, יחד עם המתמטיקאי מקס ניומן מבלצ'לי פארק. אב-הטיפוס, "קולוסוס סימן 1", פעל בפברואר 1944; ההגדרה המשודרגת "סימן 2" הותקנה ביוני 1944. עד סוף המלחמה נבנו עשר מכונות נוספות ועוד אחת בסיום המלחמה.

קולוסוס נועד לעזור בפענוח הודעות שהוצפנו על ידי מכונת לורנץ SZ40/42. מכונת לורנץ יצרה זרם סיביות של מפתחות באמצעות 12 גלגלי יתדות: חמשת גלגלי χ (כי), חמשת גלגלי ψ (פסי) ושני גלגלי מנוע. ביל טוטה גילה כי זרם המפתחות מכיל הטיות סטטיסטיות, שהפכו את הפענוח ליכולתית. שתי המשימות העיקריות היו: גילוי דפוסי היתדות של הגלגלים (פענוח הגלגלים) ומציאת המיקום ההתחלתי של הגלגלים עבור כל הודעה (תצורת הגלגלים). בתחילה קולוסוס שימש בעיקר למציאת המיקום ההתחלתי, ולאחר מכן גם לסיוע בפענוח דפוסי היתדות.

קבוצת טומי פלוורס תכננה ובנתה את הקולוסוס בין פברואר לדצמבר 1943. לאחר בדיקות הוא נשלח לבלצ'לי פארק והורכב מחדש באזור "בלוק F". סימן 1 הוכיח את עצמו בינואר 1944. לאחר מכן הוכנו תשע מכונות סימן 2, ודגם סימן 1 הומר לסימן 2.

סימן 1 השתמש בכ-1,500 שפופרות אלקטרוניות (שפופרת = שסתום חשמלי ישן). סימן 2 הכיל כ-2,400 שפופרות והיה מהיר פי חמש ופשוט יותר להפעלה. זה איפשר פענוח מהיר יותר, וזכה להשוואות למחשבים מאוחרים יותר שהשתמשו במספר גדול אף יותר של שפופרות.

הקולוסוס השווה בין שני זרמי נתונים באמצעות פונקציות בוליאניות (לוגיקה של אמת ושקר). הזרם הראשון הגיע מהודעה מנוקבת על סרט נייר; הזרם השני נוצר אלקטרונית כדי לחקות את התנהגות לורנץ. כשהתאמות עברו סף שנקבע, פלט הוצג במכונת כתיבה חשמלית. כך נמנע הצורך בסרט נייר שני ובעיות הסנכרון שהעסיקו את ההית' רובינסון, המשווה האופטו-מכני הקודם.

הקולוסוס עיבד עד 5,000 תווים בשנייה, כשהמהירות הגבוהה יותר גרמה לקריעת הסרט. לעיתים נעשה שימוש בשתי מכונות וקולוסוסים נוספים במקביל כדי לנסות תצורות שונות, מוקד ראשון למחשוב מקבילי.

המכונה כללה טכניקות חדשות, כמו אוגרי הזזה (Shift registers, רכיבים לזיכרון זמני של ביטים) ומערכים סיסטוליים (מבנים לחישובים מקבילים). היא אפשרה תכנות מוגבל באמצעות מתגים ולוחות תקעים, אך לא הייתה מחשב רב-תכליתי מלא ולא הגיעה ל"שלמות טיורינג" (כלומר לא יכלה להריץ כל תוכנית כללית).

הפרויקט נותר סודי מאוד. הסודיות מנעה הכרה ציבורית רחבה במשך שנים, ופלוורס ועמיתיו לא קיבלו בהכרח את כל ההכרה המגיע להם. לאחר המלחמה צ'רצ'יל הורה להשמדת רוב המכונות והשרטוטים; פלוורס אף שרף חלק מהשרטוטים. חלק מהרכיבים הועברו למעבדה של ניומן במנצ'סטר.

כמה מכונות נשמרו והועברו לאגפי המודיעין (GCHQ). אחת מהמכונות פורקה ב-1959 והשנייה ב-1960. למרות שהקולוסוס לא הוזכר בשלב מוקדם בהיסטוריית המחשוב, הטכנולוגיה והניסיון שצבר אפשרו פיתוח מכונות ספרתיות מהירות בבריטניה, וכמה מעורבי הפרויקט שיחקו תפקידים מרכזיים בפיתוח המחשבים הראשונים.

במהלך השנים המעטה הסודי נחלש, ומידע על הקולוסוס התפרסם בסוף שנות ה-70. דוח טכני גדול על פענוח טוני פורסם בשנת 2000.

שחזור של קולוסוס סימן 2 הובל על ידי טוני סייל, והשכפול מוצג כיום במוזיאון בלצ'לי פארק.

שם "קולוסוס" הופיע גם בספרות ובקולנוע, בין השאר בסרט "קולוסוס: פרויקט פורבין".

קולוסוס היה מחשב מוקדם שהבריטים השתמשו בו במלחמת העולם השנייה. הוא עזר לקרוא הודעות גרמניות שהוסתרו (מוצפנות).

המכונה עזרה לפענח הודעות שהוצפנו על ידי מכונת לורנץ. מכונת לורנץ השתמשה ב-12 גלגלים עם יתדות ליצור מפתח סיביות. המפתחות לא היו לגמרי אקראיים, וזה עזר למפענחים למצוא את המסלולים של הגלגלים. ביל טוטה מצא את הנטיות האלה שבסופו של דבר אפשרו קריאה של ההודעות.

טומי פלוורס ובצוותו בנו את קולוסוס בין 1943 ל-1944. הבדיקה בצפון לונדון הוכיחה שהמחשב עובד, ואז הוא הועבר לבלצ'לי פארק. דגם ראשון נקרא סימן 1; דגם משופר נקרא סימן 2 והיה מהיר יותר.

הקולוסוס קרא סרט נייר שנוקב אותיות. הוא השווה את הסרט לזרם שנוצר במחשב. כשהתאמות היו רבות מספיק, המחשב הדפיס פלט. בקיצור, הוא מצא תבניות שמשתמשות בגלגלי לורנץ.

הקולוסוס עבד מהר מאוד והימנע מבעיות של קורא סרטים קודמים. הוא היה אלקטרוני ושימש לתכנות פשוט באמצעות מתגים.

הפרויקט נשמר בסוד זמן רב. אחרי המלחמה הורחבה הסודיות ונשחטו מכונות ושרטוטים. רק שנים אחר כך נודע הציבור על קולוסוס. כיום יש שחזור של קולוסוס סימן 2 במוזיאון בלצ'לי פארק.

שם "קולוסוס" הופיע גם בסרט מדעי-בדיוני בשם "קולוסוס: פרויקט פורבין".