王保倉(cāng)

曾經(jīng)風(fēng)靡一時(shí)的電影《模仿游戲》，講述了阿蘭·圖靈在二戰(zhàn)期間協(xié)助盟軍破譯德國(guó)密碼系統(tǒng)的故事。密碼是如此神奇，又如此令人著迷，本文將帶領(lǐng)大家走進(jìn)數(shù)字天才的世界，了解阿蘭·圖靈和肖國(guó)鎮(zhèn)兩位密碼大師的傳奇人生。

天才的數(shù)學(xué)家阿蘭·圖靈

阿蘭·圖靈，1912年6月23日出生于英國(guó)倫敦梅達(dá)維洛。在中學(xué)階段，圖靈就展現(xiàn)出了對(duì)自然科學(xué)的極大熱忱和數(shù)學(xué)天賦。圖靈數(shù)學(xué)課程中的定理都是自己推導(dǎo)，可以說(shuō)，圖靈并不是學(xué)到了這些知識(shí)，而是自己重新獨(dú)立發(fā)現(xiàn)了這些數(shù)學(xué)知識(shí)。15歲那年，圖靈為了幫助母親理解愛(ài)因斯坦的相對(duì)論，他通讀了愛(ài)因斯坦的相對(duì)論文章并撰寫(xiě)了內(nèi)容概要。

圖靈從小就喜歡自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，年幼的圖靈在給他父母的信中多次描述了自己的多項(xiàng)發(fā)明，包括打字機(jī)、照相機(jī)、墨水等。在中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課上，圖靈自己琢磨出了從海帶中提取碘的方法，讓化學(xué)老師驚訝不已。1930年12月，他以優(yōu)異成績(jī)考入劍橋大學(xué)國(guó)王學(xué)院并獲得了數(shù)學(xué)獎(jiǎng)學(xué)金。自此，圖靈開(kāi)啟了他天才而偉大的科學(xué)研究生涯。

1938年9月，圖靈應(yīng)邀加入了“政府編碼破譯學(xué)?！保谶@里開(kāi)展了艱苦卓絕卻又卓有成效的德國(guó)恩尼格瑪密碼的破譯工作。圖靈相信，只有機(jī)器才能戰(zhàn)勝由機(jī)器創(chuàng)造出來(lái)的恩尼格瑪密碼怪獸。于是，圖靈主導(dǎo)研制破譯恩尼格瑪密碼的機(jī)器“炸彈機(jī)”（Bombe）。

破譯精心打造的恩尼格瑪密碼的關(guān)鍵是找到恩尼格瑪所使用的密鑰。德國(guó)軍方每個(gè)月更新一次密碼本，在這個(gè)密碼本中記錄著這一個(gè)月內(nèi)每日所使用的日密鑰，而且，在使用恩尼格瑪機(jī)加密一條消息之前都會(huì)隨機(jī)產(chǎn)生一個(gè)消息密鑰。要暴力破解所有可能的數(shù)以萬(wàn)億級(jí)的密鑰看來(lái)是行不通的。

但是，恩尼格瑪機(jī)在加密消息時(shí)會(huì)存在漏洞。比如說(shuō)，為了防止打字員輸入錯(cuò)誤，消息密鑰每次都會(huì)使用日密鑰加密兩次，而且，德國(guó)打字員為了拍馬屁，經(jīng)常在消息中敲入“希特勒萬(wàn)歲”的字眼。圖靈利用這些漏洞大幅排除了不可能的密鑰的數(shù)量，然后再使用炸彈機(jī)的并行計(jì)算能力來(lái)暴力搜索可能的密鑰。二戰(zhàn)期間，圖靈領(lǐng)導(dǎo)的被稱為“8號(hào)屋”的密碼破譯小組制造了約200臺(tái)“炸彈機(jī)”，破譯了大量的恩尼格瑪密文。1945年，由于在恩尼格瑪密碼破譯方面的巨大貢獻(xiàn)，圖靈獲得了“大英帝國(guó)榮譽(yù)勛章”。

不僅如此，圖靈對(duì)科學(xué)研究也有巨大的貢獻(xiàn)。圖靈提出的“圖靈機(jī)”模型奠定了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的邏輯基礎(chǔ)，因此被稱為“計(jì)算機(jī)之父”；他提出的“圖靈測(cè)試”開(kāi)創(chuàng)了人工智能的研究，因此又被稱為“人工智能之父”。

不朽的密碼傳奇—肖國(guó)鎮(zhèn)

1934年，肖國(guó)鎮(zhèn)出生于吉林。17歲那年，中學(xué)數(shù)學(xué)成績(jī)拔尖的肖國(guó)鎮(zhèn)被東北大學(xué)數(shù)學(xué)系錄取。在當(dāng)年《東北日?qǐng)?bào)》刊登的錄取名單上，肖國(guó)鎮(zhèn)的分?jǐn)?shù)高居榜首，從此，肖國(guó)鎮(zhèn)與信息論結(jié)下了長(zhǎng)達(dá)半個(gè)世紀(jì)的不解情緣。

肖國(guó)鎮(zhèn)在讀大學(xué)時(shí)，只是簡(jiǎn)單了解到一點(diǎn)信息科學(xué)的知識(shí)，比如，“太陽(yáng)從東方升起”，其信息量等于零，因?yàn)檫@是大家都知曉的；再比如，“生男還是生女”，這個(gè)信息量就很大。信息量以不確定性來(lái)衡量，不確定性越多，信息量就越大。

研究生畢業(yè)后，他被分配到西安電子科技大學(xué)工作。在那里，他結(jié)識(shí)了一位非常令人尊敬的老師—陳太一。從陳太一的口中，肖國(guó)鎮(zhèn)第一次聽(tīng)到了“信息論”這個(gè)新名詞。在陳太一的指引和影響下，他開(kāi)始了對(duì)信息論的研究。1977年，密碼學(xué)學(xué)科誕生的里程碑式論文之一《獲得數(shù)字簽名和公開(kāi)鑰密碼系統(tǒng)的方法》的初稿經(jīng)由瑞士高等理工大學(xué)的詹姆斯·梅西（James Massey）教授轉(zhuǎn)到肖國(guó)鎮(zhèn)手里時(shí)，他如獲至寶。受中科院數(shù)學(xué)所萬(wàn)哲先院士的邀請(qǐng)，肖國(guó)鎮(zhèn)把國(guó)際上的這一最新成果在北京大學(xué)做了報(bào)告。在與梅西教授的交流中，肖國(guó)鎮(zhèn)與教授建立了深厚的友誼，并從與梅西教授的交流中獲取了大量的密碼學(xué)科前沿信息，開(kāi)始了國(guó)際上最先進(jìn)的流密碼學(xué)的研究。

80年代初，肖國(guó)鎮(zhèn)讀到一本著作《傅里葉積分及其應(yīng)用》時(shí)，他敏銳地洞察到采用頻譜技術(shù)可以深刻刻畫(huà)流密碼的一些性質(zhì)。1985年，肖國(guó)鎮(zhèn)完成了論文《頻譜方法應(yīng)用于相關(guān)組合函數(shù)的研究》，并在當(dāng)年的國(guó)際信息論年會(huì)上宣讀。這篇論文贏得了在場(chǎng)的多位國(guó)際頂尖密碼學(xué)家的肯定。論文中的重要結(jié)論—非線性組合函數(shù)相關(guān)免疫性的頻譜特征化定理，被后人稱作肖-Massey定理。肖-Massey定理，成為密碼學(xué)研究的基本工具，開(kāi)拓了流密碼研究的新領(lǐng)域。

“研究務(wù)必心系國(guó)家和民族，要瞅準(zhǔn)國(guó)家急需確定目標(biāo)，腳踏實(shí)地，不遺余力干實(shí)事，為國(guó)家的強(qiáng)大貢獻(xiàn)出自己的力量?！边@位親手締造中國(guó)密碼學(xué)“黃埔軍校”傳奇的學(xué)界泰斗，時(shí)常這樣叮囑自己的學(xué)生。