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Tommy Flowers: el hombre que construyó un coloso


Tommy Flowers es uno de los héroes más grandes de la Segunda Guerra Mundial, aunque es posible que muchos nunca hayan oído hablar de él. Aunque su perfil no es tan prominente como los gustos de Guy Gibson o Douglas Bader, Tommy salvó miles de vidas.

Tommy, con la ayuda de William Tutte, diseñó y construyó la famosa computadora 'Colossus'. Desde entonces, los historiadores han argumentado que su trabajo combinado probablemente acortó la guerra en dos años.

Primeros años

Tommy Flowers nació en 160 Abbott Road, Poplar en el East End de Londres en el 22 de diciembre de 1905. Era hijo de un albañil. Después de realizar un aprendizaje de ingeniería mecánica en el Royal Arsenal, Woolwich, se graduó en ingeniería eléctrica en la Universidad de Londres. Este título se obtuvo tomando clases nocturnas hasta su eventual graduación.

En 1926, Tommy Flowers se incorporó a la rama de telecomunicaciones de la Oficina General de Correos (GPO). En 1930, Tommy se unió a su centro de investigación en Dollis Hill en el noroeste de Londres. De por aquí 1935 en adelante, Tommy exploraría el uso de la electrónica en las centrales telefónicas.

En 1935, Tommy se casaría con Eileen Margaret Green. La pareja luego tendría dos hijos, John y Kenneth. Se obsesionó con la electrónica y por 1939 se había convencido de que debería ser posible un sistema totalmente electrónico. Una idea que resultaría muy útil durante la próxima Guerra Mundial.

Segunda Guerra Mundial

Con el advenimiento de la Segunda Guerra Mundial, toda la unidad de investigación de GPO se trasladó a Bletchley Park. Se creía que la habilidad del equipo sería útil para el esfuerzo de guerra. Alan Turing le encargó personalmente a Flowers que lo ayudara a construir un decodificador para la Bombe Machine. Este dispositivo se utilizó para decodificar mensajes en alemán.

A pesar de fallar en la tarea, Turing quedó impresionado con Turing y le presentó a su amigo Max Newman. Max era un brillante matemático que había seguido de cerca el trabajo de William Tutte en el alemán Lorenz SZ40 / 42.

Este cifrado alemán de alto nivel fue generado por una máquina de cifrado en línea teletipo. El SZ40 y el SZ42 también se llamaban "Geheimschreiber" (escritor secreto) sistemas. Los británicos lo apodarían "Tunny" o Tunafish. Este era un sistema mucho más complejo que Enigma. El sistema de decodificación involucrado también era demasiado complejo para hacerlo fácilmente a mano.

Lamentablemente para Tutte, aunque su trabajo había sido vital para decodificarlo, había resultado lento. Newman había comenzado a pensar que nunca sería posible mecanizar el proceso que Tutte y su equipo habían hecho a mano. Tenían una máquina simple que había intentado ayudar con el proceso. Fue apodado 'Heath Robinson', pero resultó poco confiable y a menudo se descomponía.

Tommy fue contratado inicialmente para arreglar 'Heath Robinson'. Sin embargo, después de haber pasado algún tiempo estudiándolo, creía que podría construir una versión diferente y mejor. Comenzó la tarea en febrero 1943. Y el trabajo que lo consumiría hasta diciembre del mismo año.

Como nació 'Colossus'

Después de varios meses de intenso trabajo, uno de los mayores inventos de la siglo 20 nació, 'Coloso'. 'Colossus' fue una de las primeras computadoras programables del mundo y una obra maestra de la ingeniería.

La nueva máquina de Tommy Flowers funcionó aproximadamente 1.800 válvulas Thermion. Muchos de sus contemporáneos creían que esto era una gran debilidad de la máquina, ya que eran conocidos por no ser fiables. 'Colossus' también tenía una cinta de papel en lugar de dos al generar los patrones de las ruedas electrónicamente.

Flowers lo sabía mejor. Su trabajo anterior como ingeniero republicano le mostró que la principal razón por la que las válvulas fallaban era encender y apagar constantemente la máquina. Con este fin, 'Colossus' debía dejarse encendido de forma permanente, en lo que Flowers describió como un "entorno estable".

Tommy confiaba en su hipótesis, citando que el sistema telefónico británico consta de miles de válvulas y era estable porque los circuitos estaban activos todo el tiempo. El símil de Flowers resultó ser absolutamente correcto. 'Colossus' resultó ser una máquina muy confiable. Antes de 'Colossus', el número máximo de válvulas en una sola máquina era escaso 150. Curiosamente, los gerentes de Bletchley Park se mostraron muy escépticos sobre su propuesta para la nueva máquina.

El costo personal de Colossus

Tal era el nivel de duda que Flowers tuvo que financiar una gran parte del proyecto con su propio dinero y construirlo en su propio tiempo. 'Colossus' resultaría ser una máquina extraordinaria para la época. Su predecesor, el 'Heath Robinson' de Newman, podía leer sobre 1000 caracteres un minuto. Debido a su baja confiabilidad, esto a menudo promediaría mucho menos. Todo el proceso necesitaba acelerarse, especialmente a medida que se acercaba el Día D. El general Eisenhower y su equipo necesitaban saber todo lo posible sobre las posiciones nazis en el norte de Francia.

Aquí es donde 'Colossus' entró en juego. Podría leer alrededor 5000 caracteres y minuto con excelente fiabilidad.

A pesar del éxito de 'Colossus', el 'Heath Robinson' seguía siendo una máquina valiosa para resolver ciertos problemas. El desarrollo final del concepto fue una máquina llamada Super Robinson que fue diseñada por Tommy Flowers. Este podría ejecutar cuatro (no solo dos) cintas y usarse para ejecutar profundidades y "cribs" o ejecuciones de ataque de texto plano conocido.

Colossus obtiene el visto bueno

Poco después de que Flowers fuera nombrado miembro de la Orden del Imperio Británico en Junio ​​de 1943, obtuvo el respaldo total del Director de Dollis Hill, W. G. Radley. Este respaldo proporcionó a Flowers y su equipo la máxima prioridad para la adquisición de piezas durante la guerra. La primera máquina completamente funcional se construyó con 11 meses. El apodo de las máquinas se deriva del hecho de que la máquina era muy grande. Parecía muy apropiado.

Colossus 1 funcionó extremadamente bien en comparación con su predecesor. Resultó ser del orden de cinco veces más rápido que Heath Robinson. La máquina completa finalmente se entregó a Bletchley Park en Enero de 1944. Una vez allí se montó y entró en funcionamiento en Febrero de 1944. Tutte y su equipo de matemáticos proporcionaron algoritmos para Colossus.

Flowers anticipó la necesidad de más computadoras programables. Ya estaba trabajando en la segunda versión mejorada, la Mark 2. Esto emplearía el doble de válvulas en aproximadamente 2400. Afortunadamente para Eisenhower y el alto mando aliado, Colussus y su máquina hermana 'Colossus' 2 estaban listos para el Día D. Ambas máquinas estaban en funcionamiento por el 1 de junio de 1944.

Esto proporcionó a los Comandantes Supremos Aliados acceso casi instantáneo a la información detectada en el Sistema Lorenz. Los nazis no tenían la menor idea de que su código había sido roto y aún mantenían su sistema en alta estima. La información recopilada resultó invaluable para la planificación del Día D.

Colossus probablemente salvó miles de vidas

En una ocasión, la rápida decodificación de las comunicaciones de Axis justo antes del Día D en 5 de junio de 1944 mostró que Hitler estaba convencido de que los desembarcos del Día D se producirían en Pays de Calais. Esto consoló al Comando Aliado de que la "Operación Fortaleza" había funcionado perfectamente.

Hitler luego se negó a trasladar tropas a Normandía. Esto bien podría haber salvado muchos miles de vidas durante el eventual desembarco de Normandía.

Al final de la Segunda Guerra Mundial, la inteligencia británica había construido diez máquinas Colossus en total. Todos menos dos serían desmantelados. Estas máquinas supervivientes se utilizaron posteriormente en GCHQ, pero también se desmontarían entre 1959 y 1960. Un Colossus Mark II en pleno funcionamiento fue reconstruido por un equipo de voluntarios dirigido por Tony Sale entre 1993 y 2008. Actualmente se encuentra en exhibición en el Museo Nacional de Computación en Bletchley Park.

Posguerra

Tommy Flowers fue premiado £1000 por su invento 'Colossus' de la posguerra. Lamentablemente, esta cantidad de dinero no cubrió la cantidad de dinero que él personalmente había invertido en la construcción de la máquina. El racionamiento todavía estaba en vigor y sería un hecho cotidiano durante algún tiempo. Se decía que Tommy Flowers era un hombre muy humilde.

Esto quedó perfectamente demostrado cuando dividió el dinero entre el equipo que lo había ayudado. Al final, se quedó con alrededor £350. Esta fue una buena cantidad de dinero para 1945 pero no mucho para el hombre al que se le atribuye la invención de la computadora moderna. Curiosamente, Tommy solicitaría más tarde un préstamo del Banco de Inglaterra para construir una máquina similar a Colossus. Su solicitud fue denegada porque el banco creía que la máquina no podía funcionar.

Flowers, todavía bajo la Ley de Secretos Oficiales, no pudo argumentar el caso o informarles que ya había construido uno con éxito. La locura de posguerra de la Guerra Fría haría que el trabajo de Tommy Flowers se marcara como altamente clasificado. Permaneció sujeto a la Ley de Secretos Oficiales durante muchos años. Es sorprendente si lo encontró divertido o irritante cuando los estadounidenses anunciaron la 'primera computadora' en 1948. Especialmente considerando que había creado 'Colossus' algunos 5 años más temprano.

Años despues

Tommy Flowers continuaría trabajando en la Estación de Investigación de la Oficina de Correos como Jefe de la División de Conmutación. Tommy y su equipo continuarían con el trabajo pionero en centrales telefónicas totalmente electrónicas. Se implementó un diseño básico por 1950 que conduciría a la central telefónica de Highgate Wood.

Tommy también se involucraría mucho en el desarrollo de ERNIE. En 1964, se convirtió en el director del desarrollo avanzado de Standard Telephones and Cables Limited. Aquí continuó trabajando y desarrollando sistemas electrónicos de conmutación de teléfonos. Esto incluyó el intercambio de modulación de amplitud de pulso.

Tommy se retiró en 1969. Después de la jubilación, Flowers seguiría trabajando. En 1976 cuando escribió y publicó un Introducción al sistema de intercambios. En 1977 Tommy también fue nombrado Doctor honorario en Ciencias por la Universidad de Newcastle.

Tommy se convertiría en el primer recipiente de la medalla Martlesham en 1980. Esto fue en reconocimiento a sus logros en informática. En 1993, recibió un certificado de Hendon College, habiendo completado un curso básico en procesamiento de información en una computadora personal.

No pasarían muchos años antes de que saliera la verdad. Incluso tan tarde como 1982, todavía estaba atado a la Ley de Secretos Oficiales. En una conferencia iba a ceder 1982,  Flowers le dijo a American Students que necesitaba consultar con el Ministerio de Defensa para ver qué se le permitía cubrir. Incluso tan tarde como 2011, parte del trabajo de Tommy Flowers aún permanece clasificado.

El legado de Tommy Flowers

El trabajo vital de Tommy para el esfuerzo bélico durante la Segunda Guerra Mundial no se reveló al mundo hasta 1970. Hoy en día, el lugar de 'Colossus' en la historia de la informática está asegurado, y Flowers es reconocido como el principal arquitecto de la máquina.

Su familia estuvo incluso en la oscuridad durante todos esos años. Todo lo que sabían era que sus esfuerzos durante la guerra eran algo "secreto e importante". Tommy Flowers, el hombre que inventó la primera computadora programable, murió el 28 de octubre de 1998. Él era 92 años.

Tommy fue honrado por el distrito londinense de Tower Hamlets, donde nació. Un centro de Tecnología de la Información y las Comunicaciones (TIC) para jóvenes, el Centro Tommy Flowers, abrió allí en Noviembre de 2010. El centro ha cerrado, pero el edificio ahora es el Tommy Flowers Center, parte de la Unidad de Derivación de Alumnos de Tower Hamlets.

También ha tenido una calle que lleva su nombre, Flowers Close, cerca del sitio del antiguo centro de investigación de la GPO en Dollis Hill. Esto ahora es una urbanización.

ERNIE

Los números aleatorios están lejos de ser cosas simples. Para la mayoría, es difícil creer que se necesitaría una computadora completa para generar algunos. Este era exactamente el papel previsto para ERNIE cuando se desarrolló en 1957. Y era una bestia de máquina.

En 1956 El gobierno británico decidió ayudar a su gente a empezar a ahorrar dinero. Su solución fue una lotería institucional llamada Investment Premium Bonds. A diferencia de los bonos regulares, estos no tenían una tasa de rendimiento garantizada.

En su lugar, cada mes se realizaba un sorteo para ver qué "boleto" ganador había ganado los diversos premios que se ofrecían. Sin embargo, a diferencia de las loterías normales, esta tenía muchos premios pequeños y algunos más grandes para elegir. Al final de 1956 alrededor 50 millones de bonos se habían vendido, cada uno con un número de serie único. El sistema existente podría adaptarse a 100 millones seriales únicos en ese momento.

Para elegir a los ganadores se necesitaría mucho más que algunas bolas y una máquina giratoria. Lo que necesitaban era una máquina generadora de números aleatorios a escala industrial.

Pero los números aleatorios vienen en dos sabores: pseudoaleatorio y real aleatorio. Los generadores de números pseudoaleatorios son aquellos que las computadoras generalmente usan para crear números aleatorios. Debido a que se producen mediante algoritmos, no técnicamente al azar, pero se acercan. Debido a la naturaleza de las loterías, los generadores de pseudo números no son lo suficientemente buenos.

La necesidad de aleatoriedad

Lo que se necesitaba era un generador de números aleatorios real. Debería tener algún tipo de aleatoriedad física y no ser predecible.

Para crear un número verdaderamente aleatorio, debe agregar algo al diseño básico de la máquina para generar una señal aleatoria. En el caso de ERNIE, Equipo Indicador Electrónico de Número Aleatorio, la fuente fue un conjunto de tubos de neón. El propio diseño de los tubos de neón añadió un elemento de aleatoriedad que sería ideal para la generación de números. Los electrones y átomos que chocan y el camino que toman estas partículas dentro del tubo tienden a ser muy caóticos. Esto permite que un componente de corriente aleatorio salga del tubo.

En la computadora, estas corrientes aleatorias se amplificaron para hacer que el ruido dominara cualquier corriente estable y luego esto se convirtió en pulsos mediante una "válvula de corte", presumiblemente un dispositivo de umbral o cortadora de nivel. Luego, la salida se aplicó a un circuito multivibrador que limpió los pulsos.

En promedio, el sistema recibió 3000 pulsos por segundo del tubo de neón. Todos y cada uno de estos se utilizaron para conducir un contador. El número de pulsos por segundo también tuvo un componente aleatorio, pero no fue realmente aleatorio, ya que fluctuó alrededor de un minuto. El truco para generar un número aleatorio fue utilizar el dígito de orden más bajo.

Al usar el dígito de orden más bajo, se usó un contador de 'anillo' para contar a su vez el mod 6, mod 10 o mod 24. Para mejorar la aleatoriedad de modo que todos los dígitos fueran igualmente probables, el contador se inició con valores diferentes cada vez: en la práctica, dondequiera que llegó en el recuento anterior.

Estos contadores daban vueltas y vueltas constantemente a medida que se contaban los pulsos. En efecto, era una versión electrónica de una ruleta.

El boleto ganador

En la máquina final, se utilizaron nueve tubos de neón en conexión con nueve contadores. El noveno contador se dispuso para mostrar un valor de 0 a 22 para generar más una letra. Cada uno de estos dígitos correspondía a uno de los dígitos del número de serie de los bonos premium.

Se dice que ERNIE tiene un costo £25,000 y se completó en 1957. Por lo general, tomaba 52 días completar un sorteo y el Departamento del Actuario del Gobierno del Reino Unido lo probó cada vez para demostrar su aleatoriedad.

Hoy los premios pueden ser muy grandes.

Honrando al hombre detrás de Colossus

En Septiembre de 2012, su diario de guerra se exhibió en Bletchley Park. 70 años después de la creación de 'Colossus' en 2013, British Telecom honró el legado de Tommy con un memorial. BT se convirtió en el sucesor de los teléfonos de oficina de correos después de la guerra. Un busto de bronce de tamaño natural, diseñado por James Butler, fue presentado oficialmente por Trevor Baylis en Adastral Park. BT también comenzó una beca y un premio en ciencias de la computación en su nombre.

BT también abrió el Instituto Tommy Flowers en septiembre de 2016. Esta institución se utiliza para la formación en TIC en Adastral Park para apoyar el desarrollo de posgrados que se trasladan a la industria. Se centra en unir a las organizaciones del sector de las TIC. La idea es impulsar la investigación académica para ayudar a resolver algunos de los desafíos que enfrentan las empresas del Reino Unido. También trabaja fuertemente en ciberseguridad, big data, autonomías y redes convergentes.

Al evento de lanzamiento asistieron profesores de Cambridge, Oxford, East Anglia, Essex, Imperial, UCL, Southampton, Surrey y Lancaster, así como representantes del Laboratorio Nacional de Física, Huawei, Ericsson, Cisco, ARM y ADVA.


Ver el vídeo: Colossus at 75, ITV Anglia News 29 May 2019 (Noviembre 2021).