Por Román Ceano

"Hay un placer especial en estudiar las cosas en su origen, y en contemplar por qué pasos y cambios sucesivos se elevan hasta el estado en que las vemos completas."

 

-- Thomas Burnet

 

Haciendo historia

David Bolam era un ingeniero de explotación del Post Office dedicado a mantener y reparar las centralitas de teléfonos. Era un empleo considerado suficientemente importante para librarle de ser reclutado para el servicio activo. Bolam vivía con inquietud los vaivenes del trabajo, temiendo siempre que un cambio de prioridades lo pusiera en la lista de movilizables. Su temor no era ser enviado a la guerra sino a trabajar bajo tierra. El reclutamiento forzoso había despoblado de mano de obra las regiones mineras sin que nadie atinara a pensar cuan necesario sería el carbón para el esfuerzo industrial militar. Llegó un momento en que la escasez era tan aguda que no solo los mineros eran eximidos del servicio, sino que hombres movilizados por toda Inglaterra eran enviados a las minas. Las mujeres habían sustituido a los hombres en muchas tareas pero esa era tan penosa que se reservaba para el género masculino.

A finales de 1943, Bolam recibió una carta de la organización militar de reclutamiento. Cuando la abrió, se alegró de leer que no le convocaba a ocupar un puesto de barrenero en los valles galeses, ni a vestir de uniforme en Italia, India o Birmania. Había sido asignado al centro de investigación de su propia compañía en Dollis Hill, en un arrabal al sur de Londres. Debía presentarse allí pocos días después para realizar "trabajos de importancia nacional".

Al llegar vio que había ocho empleados más de su nivel laboral esperando para la misma cita. Los recibió Allen Coombs a todos a la vez. Les dijo que iban a trabajar en proyectos secretos y les entregó el Acta de Secretos Oficiales. Les pidió que la leyeran con atención antes de decidir si la firmaban, enumerando en voz alta las multas y castigos de gravedad creciente que implicaba cada infracción, hasta llegar al grado máximo, la "revelación intencionada al enemigo" que estaba penada con la muerte. Era dudoso que el secreto se levantase en el transcurso de sus vidas por lo que probablemente nunca podrían hablar con nadie sobre su trabajo allí. Para evitarles problemas sólo serían informados de aquello que fuera imprescindible para llevar a cabo las tareas que se les encomendasen.

Tras firmar todo el papeleo fueron conducidos por Coombs a los talleres donde los pusieron a cablear circuitos y paneles siguiendo esquemas dibujados a mano por el propio Coombs, o por Tommy Flowers que les fue presentado poco después. Ambos parecían muy tensos y angustiados. A veces hacían cambios en los diseños o dibujaban esquemas enteramente nuevos. Una tarde, Bolan fue compelido a calibrar a toda velocidad "docenas" de resistores.

Estas tareas eran las mismas o muy parecidas a las que realizaba en su anterior puesto de trabajo. Bolan estaba intrigado sobre porqué ahora resultaban tan secretas. Tampoco comprendía porqué no eran encargadas a algún subcontratista si debían hacerse a tan gran escala y con tanta urgencia. Cuando se atrevió a preguntar, le contestaron que si eran subcontratadas aumentaba el riesgo de filtraciones al enemigo.

Una vez se familiarizó con los diseños se dio cuenta de que, fuera lo que fuera lo que se estaba construyendo, incluía cientos y cientos de válvulas. La curiosidad de Bolan iba en aumento. Logró identificar la sala en que se realizaba el montaje y siempre que pasaba por delante miraba hacia la puerta por si se abría en ese momento. En una ocasión logró atisbar el interior y echar una ojeada a un extraño cacharro. Se trataba de un aparatoso mecanismo con aspecto de somier por el que serpenteaba una cinta de papel sujeta a múltiples rodillos. Detrás había varios racks con paneles cubiertos de pequeñas bombillas que se encendían y apagaban individualmente de forma aleatoria y a gran velocidad. La cinta que recorría el somier era de las utilizadas para los teletipos pero parecía moverse mucho más deprisa de lo normal. Bolan concluyó que estaban construyendo un sistema de comunicación de muy alta velocidad. Se guardó para sí la conclusión y no la comentó con nadie porque tener curiosidad no implica ser un chismoso.

Una oportunidad de confirmar su deducción le llegó cuando fue invitado a embalar paneles, meterlos en cajas y cargar éstas en un camión. No le sorprendió el traslado porque él y sus compañeros se habían pasado muchos días soldando conectores multipin, claramente destinados a convertir el misterioso equipo en desmontable para facilitar su transporte. En un momento en que se quedó solo con el conductor del camión, le preguntó si tenía idea de dónde llevarían todo aquel material. Éste le contestó que debía acudir a una cita en un lugar prefijado y allí entregar el camión a otro conductor. Quizás éste lo llevara a su destino definitivo o a lo mejor a una nueva cita con un tercer conductor; él no tenía ni idea de eso. Bolan se quedó con la duda de donde habían terminado sus paneles, resistores y conectores. Hasta varias décadas después no supo la verdad.

Las piezas de Colossus llegaron a BP el martes 18 de enero de 1944. Harry Fensom -uno de los colaboradores de Flowers- dirigía el equipo de instalación y puesta en marcha. Ya había asistido al montaje de la Heath Robinson y él había sido quien puenteó un reostato que humeaba durante la presentación de ese aparato.

Esta vez todo había sido preparado para funcionar a la primera. Como ingenieros de telefonía, él y su equipo eran expertos en la tarea de conectar sistemas intrincados. Traían diagramas, un detallado plan de montaje y varias hojas con las baterías de pruebas para cada fase. Todos los conectores estaban rotulados con los números que tenían en el plano. Muchos de los papeles tenían cambios o no estaban pasados a tinta lo que demostraba la urgencia de los trabajos.

Cuando Colossus estuvo montado, los ingenieros del Post Office realizaron una tanda extra de comprobaciones exhaustivas utilizando osciloscopios y mostraron su satisfacción ante el éxito de éstas. El mayor obstáculo que habían encontrado en la implementación física del proyecto había sido el control de las frecuencias y voltajes, continuamente distorsionados por la inductancia, la capacitancia y los comportamientos no lineales de muchos componentes.

La construcción de la Robinson ya había sufrido extensamente estos fenómenos y Flowers había tratado de minimizarlos en Colossus desde el principio. Para ello había limitado la presencia de relés al mínimo imprescindible y solo en circuitos de baja velocidad, puesto que estos dispositivos ensucian la señal con ruidos y transitorios durante las conmutaciones. Contra la costumbre, había evitado los resistores para separar unos circuitos de otros, sustituyéndolos por válvulas sin ningún temor a estar utilizando demasiadas.

Otra mejora revolucionaria había sido dejar de utilizar pulsos aislados de voltaje para representar la información y hacerlo mediando una tensión sostenida para cada tramo durante todo el ciclo de reloj. La información transitaba por Colossus en conductores dobles, con un cable a 35 V y el otro llevado a tierra. El paso de "unos" a "ceros" implicaba invertir los voltajes (el cargado pasa a ser tierra y el de tierra a llevar 35V). Además de los circuitos puramente lógicos, existían varios tipos más como los que alimentaban las válvulas o los que se usaban para control. Las interacciones de unos con otros causaban insidiosas anomalías que debían ser tratadas una por una.

La tarea más estimulante intelectualmente para los ingenieros del Dollis Hill había sido intentar comprender la compleja física que subyacía a los extraños efectos que observaban en el monitor del osciloscopio. Este trabajo requería muchas veces mantener posturas de contorsionista durante largo rato para alcanzar los puntos de contacto correctos en el interior del rack.

Otro fenómeno muy temido por Flowers era el sobrecalentamiento y también lo había tenido en cuenta en el diseño desde el primer instante. Las válvulas estaban colocadas en posición horizontal para facilitar la disipación del calor. La circulación del aire caliente no estaba dejada al azar sino estudiada cuidadosamente y favorecida por ventiladores situados en la parte alta de los racks. Los primeros días fallaron muchas válvulas causando la consiguiente inquietud pero pronto quedó claro que habían sido afectadas por el transporte desde Dollis Hill. Se reemplazaron y no fallo ninguna más "hasta el final de la guerra", como proclamaría un Flowers octogenario medio siglo después.

El Mark I -nombre original dado a Colossus por lo ingenieros de Dollis Hill- empezó a operar a principios de febrero de 1944. Estaba compuesto por cuatro módulos: el somier con las células fotoeléctricas, el sumador que incluía el emulador de las ruedas, el módulo de operaciones lógicas configurables (llamado "ALU") y la unidad de control central con el contador incorporado. Su funcionamiento consistía en que el sumador realizaba el procesado de la señal cifrada combinando el flujo de caracteres que venía del somier con el que creaban sus anillos de tiratrones. El resultado era enviado al módulo ALU que realizaba una serie de operaciones lógicas decididas por el criptoanalista. Constaba de muchas docenas de parejas de válvulas que podían ser conectadas para crear las operaciones booleanas y combinarlas entre sí. Finalmente el contador situado en el circuito de control central tomaba nota del número de cruces o puntos ("unos y ceros") obtenidos.

En vista de la importancia central que la maquinaria había tomado en el proceso de descifrado, Travis decidió unificar bajo una sola mano todos los trabajos relacionados con ellas y nombró a Whelchman responsable -con rango de subdirector de BP- de un nuevo departamento llamado Mecanización, que agrupaba todas las personas implicadas en la operación o mantenimiento de máquinas. A pesar de sus roces con Flowers y sus metidas de pata en el tema de las válvulas -causadas sobre todo por el mal consejo de Wynn-Williams- Whelchman había sido de los primeros en creer en el poder de la fuerza bruta mecanizada y en apoyar el esfuerzo de desarrollo que ahora culminaba en Colossus.

A medida que se familiarizaban con su funcionamiento, todos los que trabajaban en la Newmanry quedaban fascinados con Colossus. Las Wrens admiraban el enorme incremento de ergonomía con respecto a la Robinson. Se había eliminado el problema de la sincronización de las dos cintas ya que el flujo cifrador provenía del generador electrónico que emulaba a las ruedas. Este emulador estaba formado por anillos de tiratrones y era uno de los mayores orgullos del equipo de ingenieros. Flowers había querido eliminar completamente la cinta pero eso habría hecho la configuración muy tediosa porque habría incluido introducir el mensaje a mano para que fuera almacenado por alguno de los diferentes tipos de memoria de que disponía (conectores, relés, válvulas, etc...).

A cambio de dejar la cinta, había trabajado a fondo en perfeccionar los aspectos mecánicos relacionados con ella. El somier estaba muy mejorado, con rodillos anchos, varios recorridos para ajustarse a diferentes longitudes del mensaje y un rodillo móvil que permitía tensar la cinta de papel de una forma muy cómoda. Seguía siendo necesaria una cierta habilidad para poner la cinta y sobre todo para hacerlo deprisa, pero las roturas y las explosiones de confeti no sucedían en la Colossus con la desesperante regularidad con que lo hacían en la Robinson. Y eso a pesar de que incluso a simple vista era notorio el incremento vertiginoso en la velocidad del papel de este con respecto a aquella.

Colossus utilizaba como elemento de sincronización de todos sus módulos los impulsos procedentes de una célula fotoeléctrica que medía la velocidad de los agujeros de tracción de la cinta de papel. De esta forma, Colossus trabajaba siempre con la cadencia con la que llegaban los caracteres desde el somier, acelerando cuando la operadora daba más velocidad y frenando si esta tenía la sensación que se avecinaba una tormenta de confeti. Flowers había determinado que el límite de velocidad era de unos 10 000 caracteres y que a esa velocidad el confeti estaba asegurado en poco tiempo. En consonancia con el espíritu conservador de los ingenieros de telefonía, recomendaba trabajar a 5 000 caracteres por segundo que no era una velocidad lenta. La cinta de papel viajaría a 90 Km por hora, más del doble que en la Robinson. En realidad la proporción real de velocidades entre ambos equipos era muchísimo mayor puesto que la no-necesidad de repetir las pruebas, la fiabilidad y la facilidad de operación resultaban en una efectividad por lo menos un orden de magnitud superior en Colossus sobre la máquina Robinson.

Otra mejora que evitaba estrés a las operadoras era la contabilización del resultado de cada posición inicial de las ruedas. La impresora que debía construirse para la Robinson nunca había llegado a funcionar. El resultado de cada posición -correspondiente a una vuelta completa del mensaje- se presentaba en un panel de luces. La operadora debía apuntarlo rápidamente antes de que se borrara al aparecer el siguiente. El panel de luces no era fácil de leer y con mensajes cortos se pasaban muchos apuros. Era una tarea muy temida porque cualquier error comprometía el trabajo de muchas horas de todo el departamento. Como se ha dicho, la Robinson daba resultados ligeramente diferentes para las mismas pruebas, con lo que la operadora nunca podía saber si se había equivocado ella o el aparato estaba dando una lectura diferente la segunda vez.

Colossus disponía de una máquina de escribir eléctrica adaptada en la que los resultados aparecían de forma automática. Cada vez que se completaba una vuelta, la máquina se ponía a escribir sola mientras se apuntaba el código de la vuelta y junto a él el número de puntos o cruces registrados. La velocidad de Colossus era tal que muchas veces no tenía tiempo de terminar de escribir los resultados de una posición inicial de las ruedas cuando ya llegaban los de la siguiente. Entonces, dejaba de calcular pero sin parar la cinta para no perder tiempo y esperaba hasta que la impresora estuviera libre. Una vez había escrito ambos resultados, retomaba el funcionamiento normal.

Los criptoanalistas admiraban estos detalles pero estaban aún más sorprendidos por la capacidad lógica del aparato y la velocidad con la que ejecutaba las álgebras booleanas. En pocos minutos, Colossus ejecutaba literalmente millones de operaciones XOR, OR y AND combinadas elegidas libremente por el operador. En la primera prueba pública, una vez el equipo se consideró formalmente entregado, se halló la posición inicial de las ruedas en tan solo diez minutos. Fue una feliz casualidad pero sumada al hecho de que por mucho que probaron siempre dio el mismo resultado, terminó de convencer a todo el mundo del enorme avance que "la máquina de Flowers" representaba.

Las pruebas estaban diseñadas para que la posición inicial de las ruedas emulada en la vuelta que obtuviera más puntuación resultara la que habían usado los alemanes con aquel mensaje. Al principio se usaba solo la Doble Delta de Tutte que había sido la base del diseño de la Robinson. Muy pronto se implementaron sobre Colossus todo tipo de pruebas basadas en los desarrollos de Mitchie y Good sobre la estadística de Turing y que hasta entonces solo se habían considerado en teoría. Estas nuevas técnicas aprovechaban tanto las regularidades del lenguaje humano como las peculiaridades del Baudot ampliado y muy especialmente las ocurrencias del shift que cambiaba de números a letras, hecho especialmente conspicuo cuando los operadores alemanes empezaron a repetirlo para asegurarse de que había entrado.

A Colossus le faltaba una funcionalidad fundamental para poder ser considerado un ordenador. Las configuraciones de los circuitos lógicos no eran cambiadas automáticamente por el control central sino que era el operador el que tras analizar el resultado de una prueba, reconfiguraba el módulo que contenía las operaciones lógicas y disparaba una nueva prueba. Esta característica hacía que fuera operado siempre por un criptoanalista asistido por una Wren. Ellos completaban la funcionalidad del control central de Colossus para que se comportara como una CPU moderna, incorporando las ventajas de la mente humana (intuición y pensamiento lateral) y sus desventajas (lentitud exasperante).

Este procedimiento de decidir las pruebas subsiguientes in-situ y dispararlas ipso-facto era una superación del patrón utilizado con las Bombas en que los resultados de los menús eran devueltos a la sala de criptoanalistas para que decidieran las pruebas ulteriores. El motivo del cambio era que con la Bomba, la mayoría de pruebas daban el resultado final. Con Colossus no era así. La primera corrida daba la posición de una rueda o dos y a partir de ahí se iba avanzando. Para apoyar este tipo de operación, Colossus contaba con dos sofisticaciones muy importantes. La primera era la configuración de "umbral" que permitía impedir que se visualizaran resultados de vueltas cuyo conteo estaba por debajo de un cierto número de aciertos. Esto ahorraba tiempo de impresión y hacía la hoja impresa más fácil de interpretar. Decidir el umbral era una tarea que requería mucho conocimiento ya que un umbral demasiado alto ocultaba la mayor parte de resultados y un umbral demasiado bajo no tenía efecto alguno.

El segundo refinamiento en la configuración servía para luchar contra los efectos de los errores de transcripción en la cadena que iba desde las estaciones Y (principalmente Knokholt) hasta la Newmanry. Algunos mensajes una vez introducidos en Colossus mostraban para todas las vueltas unos resultados casi iguales, sin que la proporción de puntos y cruces experimentara la variación que delataba la posición inicial correcta de las ruedas. Esto solía ser debido los mencionados errores (llamados "slides" en la jerga) que provocaban un corrimiento de todos los caracteres a partir de un punto. Una forma de hallar el error en tiempos de la Robinson era cortar la cinta y meter solo una parte de ella. Si el error había quedado fuera, se visualizaban los perfiles estadísticos correctos en alguna de las vueltas. En caso contrario persistía la situación de ruido blanco con todos los resultados distribuidos aleatoriamente alrededor del 50% y con una varianza muy pequeña.

La aparatosidad de las pruebas necesarias para hallar el punto de error con una Robinson es evidente. Numerosos cortes y pegados de la cinta seguidos de lecturas del contador que como se recordará era muy incómodo para pruebas cortas. Colossus incorporaba una configuración de rango ("span") que hacía que, sin tocar la cinta se pudiera limitar el análisis a la parte del mensaje situada entre dos caracteres arbitrarios. Tanto este contador como el de umbral residían en el módulo de control central.

Operar Colossus era una tarea divertida. Primero había una parte tediosa en que la Wren, utilizando unos grandes conectores en forma de U que se insertaban en un patch panel al efecto, configuraba el emulador de ruedas con las posiciones de los conectores. Éstas se habían hallado mediante un tedioso procedimiento manual llamado "rectangling" derivado de las técnicas de Tutte basadas solo en los impulsos 4 y 5. Tras la configuración de las ruedas había que disponer la cinta con la tensión correcta, vigilando que no tuviera ningún defecto como arrugas o roturas. Para finalizar esta parte, se reseteaba todo el equipo y se comprobaban las configuraciones auxiliares como las nombradas más arriba de umbral y rango.

La primera prueba de todas las posiciones solía durar bastante rato. La configuración de umbral hacía que solo se imprimieran los resultados prometedores por lo que el silencio de la máquina de escribir o su súbito taca-taca marcaban respectivamente el suspense y la resolución. Una vez el criptoanalista tenía los resultados de la primera corrida, los estudiaba y decidía el plan de ataque. Quizás veía clara la posición inicial de una de las ruedas y decidía probar dejando ésa fija o a lo mejor modificaba los operadores lógicos para enfatizar alguna característica que sospechaba que podía ser estadísticamente relevante en decibanes. Luego volvía a disparar la prueba y esperaba ansiosamente el sonido de la impresión. Si aparecía pronto eran buenas noticias, pero la tardanza o incluso la no aparición de ningún resultado por encima del umbral daban información que debía ser interpretada y utilizada en una nueva iteración tras hacer los cambios correspondientes.

La potencia de Colossus era tal que muy pronto quedó claro que el procedimiento de búsqueda manual de la configuración de las ruedas debía ser abandonado. Hacía muchos meses que duraba el amargo debate, análogo a la lucha de Knox contra los métodos matemáticos. Los lingüistas defendían la superioridad de los métodos humanos que hacían uso de la intuición verbal para buscar patrones de lenguaje debajo del velo de la codificación, mientras los matemáticos intentaban convencerlos de como las consecuencias estadísticas de esos patrones podían ser encontradas mecánicamente. Durante todo el tiempo en que la Robinson había sido el principal instrumento de la Newmanry, la Testery había logrado mantener el paso utilizando métodos manuales y especialmente el "rectangling". A partir del otoño de 1943, los alemanes habían ido introduciendo unas sofisticaciones en el movimiento de las ruedas motoras que consistían en variar su avance o no en función de caracteres pasados o futuros de las ruedas Chi. En diciembre introdujeron la limitación llamada P5 que utilizaba el valor del quinto impulso dos caracteres antes. Esto convertía el cifrado en un autoclave y eliminaba los métodos que utilizaban la suma de mensajes.

Poco antes Tester y varios de sus subordinados habían inventado una máquina que debería funcionar de manera parecida a la "sala de sargentos" que había dirigido Mitchie a su llegada a BP. Tal como habían hecho los sargentos, la máquina sumaba una palabra probable al resultado de haber sumado dos criptotextos cifrados con la misma clave, avanzando un carácter tras cada prueba. En cuanto aparecía una palabra legible, ya se podía sumar al criptotexto original para obtener el flujo de cifrado. La limitación P5 convirtió el método en imposible aunque varias de estas máquinas fueron fabricadas para líneas que no la utilizaban.

Como si fuera el argumento de una obra de ficción, Colossus había llegado justo en el momento en que sin su ayuda el descifrado de Atún se habría prácticamente detenido. A los pocos días de operarlo todo el mundo era consciente que el hallazgo de la configuración de las ruedas debía ser también mecanizado. Aunque se continuaron utilizando varios tipos de máquinas electromecánicas para tareas auxiliares -como crear las sumas Delta-, el ordenador electrónico con circuitos variables (aunque se variaran manualmente) era un avance tan enorme que terminó con el debate entre lingüistas y matemáticos. El criptoanálisis era una tarea para máquinas y el operador solo debía apuntar en la dirección correcta y apretar el gatillo.

Tras la entrega, unos pocos ingenieros del Post Office se quedaron en BP para dar mantenimiento a Colossus pero la mayoría volvió a Dollis Hill. Una mañana Flowers reunió al grupo que había dirigido con él el proyecto del Mark I y les mostró el diseño del Mark II. Era aún mayor y usaría por lo menos 2500 válvulas. Su principal diferencia era que procesaría en paralelo cinco posiciones de las ruedas simultáneamente. Para ello contaría con unas memorias que guardarían cinco caracteres del texto cifrado y los enviarían todos a la vez para su procesamiento consecutivo en paralelo en un sumador múltiple. De esta forma, sin aumentar la velocidad de la cinta de papel, que se había mostrado como un cuello de botella intratable, el nuevo Colosssus alcanzaría una velocidad de 25 000 caracteres por segundo. Con un gesto solemne, Flowers partió a mano el diagrama separando los diferentes módulos. Luego dio una parte del plano a cada ingeniero para que diseñara los circuitos internos del correspondiente módulo y supervisara su construcción.

El Post Office comunicó a BP -probablemente a Whelchman- que estaban trabajando en el nuevo proyecto, remitiendo un memorándum que detallaba sus increíbles prestaciones. Para desesperación de Flowers, pasaron los días sin que se recibiera respuesta. Él y sus ingenieros continuaron trabajando sin saber qué pasaría con su trabajo. En el ambiente de secretismo reinante no se podía descartar nada. Quizás BP estaba fabricando copias de Colossus en alguna empresa subcontratada o quizás otra institución del gobierno había producido un equipo parecido.

La respuesta llegó súbitamente. Era un pedido para tantos "Colossus II" como pudieran fabricar. Y había una nota muy importante: el primero debía llegar necesariamente no más tarde del primer día de Junio de 1944. Era un plazo imposible ya que el primer Colossus había tardado ocho meses en ser construido y solo quedaban tres para la fecha que le exigían. Por mucho que Flowers protestó, nadie le hizo caso ni le dio explicaciones sobre qué hacía tan importante esa fecha. Los ingenieros de Dollis Hill -y entre ellos Bolam- contemplaron con estupefacción un plan de trabajo presentado por la dirección que exigía trabajar 70 horas a la semana desde ese momento hasta que el trabajo estuviera completado.

 

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