Alan Turing: bẻ khoá 103 tỷ tỷ, bị kết tội năm 1952

Cỗ máy mật mã của Đức có 103 tỷ tỷ cách cài đặt, và người Đức đổi cài đặt mỗi ngày lúc nửa đêm. Nhóm ở Bletchley Park không thử hết chỗ đó — họ tìm cách chứng minh gần như toàn bộ chúng là sai, rồi nhặt lấy phần còn lại.

Người nghĩ ra lối đánh đó tên là Alan Turing. Mười năm sau chiến tranh, chính nhà nước ông từng phục vụ đưa ông ra toà và buộc ông tiêm hormone.

Người Ba Lan đã vào cuộc trước bảy năm

Phần này gần như luôn bị bỏ qua. Người đầu tiên bẻ được Enigma quân sự Đức không phải người Anh, mà là ba nhà toán học Ba Lan ở Biuro Szyfrów — Marian Rejewski, Jerzy Różycki và Henryk Zygalski.

Cuối năm 1932, Rejewski dựng lại được nguyên lý bên trong cỗ máy mà chưa từng nhìn thấy một chiếc Enigma quân sự nào, chỉ bằng toán học và một ít tài liệu tình báo. Nhóm này còn chế ra bomba kryptologiczna — thiết bị cơ điện đầu tiên trên thế giới dùng để hỗ trợ phá mã. Cái tên "Bombe" của người Anh sau này chính là mượn từ đó.

Ngày 25/7/1939, trong một khu rừng ở Pyry gần Warsaw, người Ba Lan mời đại diện Anh và Pháp tới và trao lại toàn bộ. Theo chính GCHQ, phía Anh khi ấy phát hiện người Ba Lan đi trước họ rất xa. Turing sang Paris tháng 1/1940 gặp Rejewski đã sơ tán sang Pháp; các cuộc trò chuyện đó là nền tảng cho chiếc Bombe Anh đầu tiên.

Vì sao Enigma khó đến vậy

Enigma trông như một chiếc máy chữ có ba bánh xe quay và một bảng cắm dây phía trước. Gõ chữ A, dòng điện chạy qua các bánh xe, bật ra một chữ khác trên bảng đèn. Gõ A lần nữa, bánh xe đã nhích một nấc, nên lần này ra chữ khác hẳn.

Đau đầu nhất là bảng cắm dây. Nó tráo đổi từng cặp chữ cái trước và sau khi tín hiệu đi qua các bánh xe, và số cách cắm dây lớn khủng khiếp. Cộng tất cả lại là con số 103 tỷ tỷ kia.

Nhưng cỗ máy có một khiếm khuyết chí mạng, sinh ra từ chính thiết kế: không chữ nào có thể tự mã hoá thành chính nó. Gõ A thì không bao giờ ra A. Nghe vô hại, nhưng đó là cái khe mà Turing lách vào.

Bombe hoạt động ra sao

Điểm khởi đầu là một mẩu văn bản đoán trước, dân Bletchley gọi là crib. Quân Đức rất kỷ luật: bản tin thời tiết sáng nào cũng gửi đúng giờ, có chữ *wetter vorhersage*; nhiều bản tin kết thúc bằng câu chào Quốc trưởng. Đoán được vài chữ trong bản rõ là đủ.

Đặt mẩu đoán ấy trượt dọc bản mã. Chỗ nào có một chữ trùng với chính nó thì loại vị trí đó ngay lập tức, vì Enigma không cho phép. Còn lại vài vị trí khả dĩ.

Từ mỗi vị trí khả dĩ, người ta vẽ ra một sơ đồ quan hệ giữa các cặp chữ, gọi là menu — kiểu như: nếu ở nấc thứ nhất A biến thành T, thì ở nấc thứ tư T phải biến thành G, và cứ thế thành vòng khép kín.

Đây là chỗ Bombe vào việc, và đây cũng là chỗ đa số bài viết kể sai. Cỗ máy không dò từng khả năng xem cái nào đúng. Nó làm ngược lại: giả sử đại một mối nối là đúng, rồi chạy giả định đó vòng quanh menu. Nếu đi hết vòng mà quay về mâu thuẫn với chính điều vừa giả sử — kiểu như suy ra A vừa nối với T vừa nối với R — thì toàn bộ cấu hình đó bị gạch bỏ.

Giống hệt cách một thám tử loại trừ nghi phạm: không cần biết ai là thủ phạm, chỉ cần chứng minh người này lúc đó đang ở nơi khác. Bombe làm việc loại trừ ấy với tốc độ cơ khí, và chỉ dừng lại — dân trong nghề gọi là một "stop" — ở những cấu hình nó không bác bỏ nổi. Số ít ỏi còn sót lại được đem thử bằng tay.

Chiếc đầu tiên, đặt tên Victory, chạy tháng 3/1940. Nó có tật dừng quá nhiều lần vô ích. Một nhà toán học Cambridge khác, Gordon Welchman, nghĩ ra thứ gọi là bảng chéo (diagonal board), dựa trên một tính chất hiển nhiên đến mức ai cũng bỏ sót: nếu dây cắm nối G với R thì đương nhiên R cũng nối với G. Đưa tính đối xứng đó vào máy, số lần dừng nhầm giảm hẳn và crib cần ngắn hơn nhiều.

Turing ban đầu không tin, xem sơ đồ xong thì phấn khích. Nhờ cải tiến ấy, bài toán 103 tỷ tỷ khả năng co lại còn khoảng một triệu — vẫn lớn, nhưng đã nằm trong tầm với của máy móc.

Những điều nhiều người kể sai

• Bombe không phải máy tính, và Turing không "một mình" bẻ khoá Enigma. Bombe là cỗ máy cơ điện chuyên dụng, không lập trình được. Máy tính điện tử ở Bletchley là Colossus, do Tommy Flowers chế để đánh một hệ mật mã khác. Còn Enigma là công trình tập thể: người Ba Lan, Dilly Knox, Welchman, Turing, cùng hàng nghìn người vận hành.
• Con số "rút ngắn chiến tranh 2 năm" có nguồn gốc rõ ràng, nhưng bị cắt xén. Nó đến từ Sir Harry Hinsley, cựu nhân viên Bletchley và là sử gia chính thức của tình báo Anh thời chiến. Trong bài nói năm 1993, ông nói nguyên văn rằng Ultra rút ngắn cuộc chiến "không dưới hai năm và có lẽ là bốn năm" — ở mặt trận Đại Tây Dương, Địa Trung Hải và châu Âu. Đó là ước tính phản thực của một người, dựa trên giả định rằng không có Ultra thì cuộc đổ bộ Normandy phải lùi đến 1946 hoặc muộn hơn. Chính Hinsley cũng thừa nhận Đồng minh rốt cuộc vẫn sẽ thắng, chỉ là lâu hơn và tàn khốc hơn.
• Chiến công không đến từ toán học đơn thuần. Hinsley nhấn mạnh rằng với khoá của hải quân và lục quân, họ vẫn phải chiếm được tài liệu mật từ tàu Đức thì máy móc mới phát huy tác dụng.
• Đây không phải công việc của vài thiên tài trong phòng kín. Cuối chiến tranh có khoảng 200 chiếc Bombe hoạt động, phần lớn đặt ở các trạm ngoài Bletchley. Vận hành chúng chủ yếu là các nữ quân nhân hải quân Anh (Wrens), làm ca liên tục trong những gian phòng tối, ngột ngạt và ồn. Họ chỉ được cho biết đúng phần việc của mình, và phải giữ bí mật hàng chục năm sau đó.

Bản án 1952

Đầu năm 1952, nhà Turing ở Manchester bị trộm. Ông báo cảnh sát. Trong quá trình điều tra, ông thừa nhận có quan hệ với một người đàn ông tên Arnold Murray — điều khi ấy là tội hình sự ở Anh.

Ông bị kết tội "khiếm nhã nghiêm trọng". Toà cho chọn: đi tù, hoặc quản chế kèm điều trị bằng cách tiêm hormone nữ, thứ ngày nay thường được gọi là thiến hoá học. Ông chọn cách thứ hai.

Bản án còn lấy đi của ông giấy phép an ninh. Người từng là mắt xích trong chiến công mật lớn nhất nước Anh bị gạt khỏi công việc mật mã, vĩnh viễn.

Cái chết không có kết luận chắc chắn

Ngày 8/6/1954, người giúp việc tìm thấy Turing đã qua đời trên giường, cạnh đó là một quả táo ăn dở. Ông 41 tuổi. Nguyên nhân là ngộ độc xyanua, và phiên điều tra tư pháp kết luận tự sát.

Nhưng các nguồn không thống nhất. Giáo sư Jack Copeland, chuyên gia hàng đầu về Turing, lập luận rằng bằng chứng khi ấy sẽ không đủ để một toà án ngày nay đưa ra kết luận đó. Quả táo chưa bao giờ được đem xét nghiệm xyanua. Không có thư tuyệt mệnh. Turing có thói quen ăn táo trước khi ngủ và thường bỏ dở.

Copeland lưu ý rằng Turing hay làm thí nghiệm mạ điện tại nhà có dùng xyanua, căn phòng khi ấy nồng mùi hoá chất, và sự phân bố chất độc trong cơ thể có vẻ hợp với hít phải hơn là nuốt. Ông cho rằng tai nạn cũng có xác suất ngang ngửa.

Không ai chứng minh dứt điểm được giả thuyết nào. Điều chắc chắn duy nhất là những năm cuối đời ông diễn ra dưới sức ép của một bản án lẽ ra không nên tồn tại.

Lời xin lỗi đến sau 55 năm

Tháng 9/2009, sau một chiến dịch vận động của giới khoa học máy tính, sử gia và các nhà hoạt động, Thủ tướng Gordon Brown thay mặt chính phủ Anh xin lỗi. Ông viết rằng cách đối xử với Turing là "hoàn toàn bất công", và kết bằng một câu ngắn: "chúng tôi xin lỗi. Ông đáng được đối xử tốt hơn thế rất nhiều."

Năm 2013, Turing được ân xá. Nhưng ân xá cho một người trong khi hàng chục nghìn người khác bị kết tội theo cùng điều luật vẫn mang án là một sự vô lý dễ thấy.

Ngày 31/1/2017, điều khoản trong Đạo luật Cảnh sát và Tội phạm — báo chí gọi là Luật Alan Turing — có hiệu lực, xoá án cho những người đàn ông từng bị kết tội theo các điều luật nay đã bị bãi bỏ. Xứ Scotland thông qua luật tương tự năm 2018.

Người được đặt tên cho đạo luật ấy đã mất trước đó 63 năm. Ông không kịp thấy nước Anh thừa nhận rằng lỗi nằm ở bộ luật, chứ không nằm ở ông.