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2016-01-01解密恩尼格碼密碼機
553 期
Author 作者
李中志／美國伊利諾州立大學電腦科學教授。
艾倫‧涂靈（Alan Turing, 1912~1954）這位二十世紀最重要的科學家之一，電影《模仿遊戲》在國內上映後引發國人的興趣，對於不少偏離史實的電影情節也多有指正。相對於之前國人對這位近代科學史上的巨擘近乎無知，這是值得鼓舞的現象。可惜涂靈的貢獻是建立在相當枯燥且抽象的計算理論上，缺乏自然主義可直觀描述的實體，不像宇宙、黑洞、時間等，這些科普最愛的主題，經過適當的引導，就算是無背景知識的大眾，也能對近代物理做出正確的想像。但涂靈的計算理論是純符號的產物，很難窺其堂奧，即便是電腦科系的師生，不少人也是懵懵懂懂，不容易以三言兩語解釋涂靈對現代計算理論革命性的衝擊，只能人云亦云地推崇他為「電腦之父」。涂靈得此頭銜固然當之無愧，但何以致此？伴隨《模仿遊戲》出現的許多影評顯然力有未逮。
電影《模仿遊戲》以涂靈破解德軍密碼機為主軸，全劇不斷穿插涂靈在科學與哲學上更重要的兩個貢獻，「電腦的發明」與「人工智慧」。基於娛樂效果，電影裡營造的氣氛有些言過其實，有些則是涂靈不可取代的貢獻，但礙於過度專業無法深入，只能點到為止，顯然是銀幕上無法處理的科學史大問題，而這正是科普作者看完電影後必須承接的任務。
謝爾比烏斯的恩尼格碼密碼機設計手稿。（Wikipedia）
先從電影的主軸，破解德國的恩尼格碼（Enigma）密碼機談起。第一台恩尼格碼造於第一次大戰末期，由德國工程師謝爾比烏斯（Aruth Scherbius）設計，之後與里特（Richard Ritter）合作共同取得專利，成立公司量產， 估計先後有近十萬台的恩尼格碼被製造出來。恩尼格碼問世後立刻成為當代最成功的密碼機，縱橫二十餘年，之間被逐漸改良。恩尼格碼原本大量用於加密商業電文，德軍加強其複雜度後於1928年全面用於軍事通訊，直到希特勒第三帝國瓦解為止。
日本結盟為軸心國後自德國引進恩尼格碼，改良為「九七式印字機」，負責加密與德國之間的外交電文。美軍的解密員稱之為「紫」機（Purple），有別於「紅」、「藍」 加密機。紅藍兩機由日本軍部自行研發，也曾讓美軍傷透腦筋，但後來亦遭盟軍破解。與歐洲戰場一樣，密碼戰也是太平洋戰爭中極精彩且關鍵的一章。日本海軍元帥山本五十六化身孔雀東南飛，親上戰機視察前線，被美軍成功狙擊，便是日本軍部最高軍事機密的電文被譯破的慘痛代價。
恩尼格碼密碼機。（Flickr: William Warby, https://goo.gl/OHo5Z7）
不可否認，恩尼格碼的確是精巧的產品，展現德國人在二戰前精密工業的技術已達顛峰的境界，但放在科技史上，恩尼格碼實在稱不上是革命性的密碼機。它的數學模式相當簡單，算是傳統機械式加碼機的末代產物，完全沒用到數論、代數理論、複雜度理論等，這些近代加碼技術的基本理論。不管它的設計多精巧複雜，每個字母的變化看似撩亂，但每個分開的字母都是一個獨立的置換加密，在竊聽者擁有大量密文的情況下，用傳統密碼分析就可以直接破解。……【更多內容請閱讀科學月刊第553期】