秘密机构美国国家安全局揭秘-第84部分
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除了超级计算机研究中心，国家安全局还有一个物理科学实验室，它是安全局技术处的一部分。与国家安全局研究所一样，物理科学实验室也成立于20世纪50年代，当时国家安全局科学顾问委员会认为，安全局应该建立一个“世界学术界和物理科学研究的窗口”。结果，安全局和马里兰州大学合作创建物理科学实验室，房屋建在与称做学院园的校园毗邻的地方。
1992年，物理科学实验室搬到一座新的难以形容的面积63500 平方英尺的大楼里。大楼坐落在学院公园的绿茵路上。这座大楼每年向学校交480000美元租金，它位于驼鹿园附近，没人注意它，而且在校园电话簿里也找不到它。“我们不知道他们是干什么的。”大楼隔壁兽医中心的管理人员说。
实验室的建设耗资1090万美元，极为先进的技术使国家安全局的窃听技术有了突飞猛进的发展。利用磁性显微术能够对磁带上的细微磁道进行研究，而且大大加强了数据的存储密度，这样一来，窃听人员就可以将更多的对话录人录音机中。计算机运行速度的提高也非常关键。为提高计算机运行速度，物理科学实验拥有性能优良的分子束外延设备，用来开发微型激光器、光学放大器和其他用砷化银做成的零部件。但是速度与热量是划等号的，因此物理科学实验室也开发了人造钻石技术来处理这个问题。人造钻石要比铜在导热方面并行率高出许多倍，但比真钻石便宜得多。比如说一个镶嵌在普通陶瓷上面的集成电路，处在室温时可达87℃，而镶嵌人造钻石的集成电路温度是54℃，这一温度可以使国家安全局的密码破译机在相对低的温度下工作，而速度更快。
速度不仅与热量划等号，也等同于大量数据的存储。由于越来越多的使用占内存空间很大的多媒体文件和要使更多的客户得到资料，这一问题变得更加突出。问题的解决办法之一是实施“大型海洋水族馆”计划，它第一次实现了自动存储国家安全局多媒体信号情报的目标。
同时，“大型海洋水族馆”计划使情报检索和分送现代化了。原先每一个间谍机构都精心地把情报放到一个安全地方保护起来，而今天要“资源共享”。借助“大型海洋水族馆”计划，国家安全局的秘密不仅可以通过自己的内部“网络世界”
进行检索与分送，而且整个情报系统还可以通过像“Intelink”这样的绝密程序进行检索。
由于国家安全局数据存储海的深度及广度均有限，借助更新的办法，科学家们正在缩减流人的信息河的宽度。前景最被看好的方法是显微镜磁石，它只有一个分子大小。施乐复印机公司的科学家认为，这种由锰、氧、碳和氢组成的磁石的存储密度，比现在存储系统大上千倍甚至上百万倍。专家们认为利用这种像分子一样大的磁石，某一天能存储成百的千亿字节的数据，相当于成百万的打印页面，而大小只如一个大头针的头部。
到2001年，国家安全局的磁带和磁盘的存储密度已接近每平方英寸100 亿字节，相当于50万隔行打印机的页面。但是如果塞人的数据越多，就越难抹掉，而且会把秘密泄露出去。为此，国家安全局物理科学实验室另外一个主要研究领域是，通过探索数据存储与消除的微观特性，来找到更有效的办法清除旧磁带及硬盘内存储的机密。计算机专家西姆森。加芬克尔说，在硬盘上即使很小的部分也还能含有相当多的信息。比如，一个60亿字节的硬盘，1 ／16平方英寸的地方就能容纳750000个字节，相当于一本300 页的书。加芬克尔说：“一个间谍完全可以把硬盘拿走，把它弄碎，然后取出里面存的数据。”为了解决这一问题，国家安全局开发研制了一种驱动控制磁盘清洁装置，它与主要的磁盘部件相连，这样就能完全消除磁盘和驱动器用过的机密情报。
在国家安全局超级计算机研究中心，展开研制最快计算机的秘密竞赛有些超尘脱俗。1994年和1995年，国家安全局的科学家参加了一系列关于探索计算机技术跨越式发展可能性的会议，目标是在20年内实现每秒运行从10亿到万亿，最终达到10的15次方。
国家安全局关于实现每秒运算速度超过10的15次方的目标的想法之—，就是在存储芯片中安插处理器。存储芯片中处理器即PIM ，能有效地减少电子信号从处理器到各存储芯片的运行时间。这些PIM 芯片正由安全局的“特别处理实验室”制造生产。
到2001年，超级计算机早已经超越了10的12次方，正接近10的15次方的速度，届时，时间将以毫微微秒来计算。这是迄今科学上所知的最短时间。以如此的速度，机器就能打出一连串监听的密码原文，而每秒10的15次方的速度瞬间就能把问题解决。科学家们原来预计要想达到这个速度可能要到2010年某一时刻，但国际商用机器公司试图用绰号为“蓝色基因”的超级计算机把时间缩短一半。
在2000年到2005年的5 年多时间里，这个公司计划制造世界上最快的计算机——比现有的任何计算机都快500 倍。一份报告说：“这种机器将会消耗大量电能，散发出的热量如此之多，以致要用像喷气机的发动机大小的燃气涡轮机来冷却。”
据公司说，与现今世界上40台最快超级计算机的功率总和相比，这台计算机还要大40倍，是现有最快台式电脑功率的200 万倍。
虽然国家安全局很可能秘密地成为国际商用机器公司的客户，但是“蓝色基因”
的最终目标就是为了解决与国家安全局不同的各种各样的难题。“蓝色基因”独一无二的目标是，用一种独特的形状来模仿人类蛋白质的组成方式，因为发现蛋白质分子性能很重要。从某种意义上来说，“蓝色基因”有点像国家安全局原来使用的破译一种特定的密码系统的“快速分析机”。
“蓝色基因”建成后，将由高6 英尺的64座计算塔组成，占地长、宽各为40英尺。里面将有令人难以想象的100 万台处理器。它的目标是达到每秒运行10的15次方。
当国家安全局真的实现10的15次方这一目标时，它是不会让外界知道这件事的。
到2005年，超级计算机研究中心经过了高度的专业化发展，很可能要开发每秒运行10的18次方的计算机，甚至每秒运行10的24次方的计算机。超过这个限度的数字还没有为其定名。一位安全局负责技术的资深人员惊奇地说：“它是世界上最大的‘玩具盒’，在任何事情上他们总能制造出他们所要的。”
以10的18次方次以上的运行速度运算简直是难以想象。关键的问题是如何使其微型化。到20世纪90年代中期，国家安全局特殊处理实验室已经缩小了晶体管的尺寸，70个晶体管也就相当于一根头发的粗细。国家安全局也正在尝试开发新一代芯片，它是通过离子撞击感光材料的方法来蚀刻极微小的电路。用离子束可以代替传统光束制造出更小、更复杂，也是效率更高的芯片。
20世纪90年代后期，国家安全局实现了突破性进展，它使超级计算机的尺寸缩小到家用电冰箱的大小。最终将其缩小到一个手提箱大小，但其运行速度却提高了10％。1999年，国家安全局和国防高级研究所共同合作证明可以把超级计算机做成一面为6 平方英寸的立方体，小到可以装到大衣口袋里。它的电路主要是用钻石做成的多芯片组件组成，用气雾剂来冷却系统产生的2500瓦热量。
要达到10的18次方的速度，计算机的零件——甚至计算机本身一可能需要到原子，甚至亚原子粒子大小。在超级电子计算机研究中心，寻找更新更快的办法闯入加密系统的科学家们已转向量子计算。这就需要研究原子结构这一微观世界的内部联系和寻找出利用原子来完成各种各样不同任务的办法，从而把计算机的运行速度提高到一个令人难以想象的程度。
国家安全局对量子计算的浓厚兴趣可追溯到1994年，当时，贝尔实验室与国家安全局保持秘密联系的数学家彼得。肖尔发现了这一新的科学事物在破译密码方面具有的优势。从那时起，国家安全局每年拿出400 万美元，在许多大学资助这一研究，并另外出资由官方实验室从事这方面的研究。
由于运行速度快，量子计算机就可以解开大量的素数，这些素数对于许多加密系统来说是“密码口令”。普通超级计算机能分解的最大数字为140 位。但据另一位使用量子计算的贝尔实验室科学家洛夫。格罗弗说，量子计算分解140 位长的数字比目前的速度快10亿倍。格罗弗说：“至少在理论上量子计算的前景令人大为惊叹……是个在半小时之内可以把互联网的每个角落都搜索一遍的搜索引擎。是个‘暴力’解码机，可以在5 分钟内解开按‘数据编码标准’（银行和多数企业都使用这种编码标准）传输的信息。”
量子计算机也可以加速破译大量的截获通讯数据——国家安全局说它像一个“扫描器”——能够找到每一个关键的字、词，如果幸运的话，甚至可以有“惊人的发现”。“惊人的发现”往往在所破译的密码系统中很反常，有时甚至难以捉摸。
比如说，它可能是俄国的密码程序中的纸漏之处，或是硬件不完善，甚至传输程序混乱等问题。一旦发现了诸如此类的差错，国家安全局的密码破译员就可以用这种大功率的“暴力”解码机来去其糟粕取其精华。
1998年4 月，量子计算研究取得了突破性进展。麻省理工学院、国际商用机器公司、巴克利的加利福尼亚大学伯克利分校、英国牛津大学等研究人员宣布他们已经成功制造出可用的量子计算机，计算机的处理器由在氯仿中酿出的大堆氢原子和氯原子组成。数字转换使用的是最小的信息单位量子二进制。传统的计算机是M 进制，用0 或1 来表示。而量子M 进制则可以同时使用二者。量子计算机不再只是黑白两色，而将变得五颜六色。
约翰。马尔科尔曾长时间为《纽约时报》追踪报道这一事件。据他说，1999年7 月可以算做另一个里程碑。在惠普公司和洛杉矾加利福尼亚大学的研究人员宣布，他们已成功地制造出电子逻辑门的雏形——这是计算用的一个基本部件一其厚度仅为一个分子大。4 个月后，惠普公司的科学家说他们又取得了另一个突破，他们制造的超微型导线，粗细还不到12个原子。
用普通术语解释，量子计算机就是一种能同时进行很多超高速运算的机器。现今，要想打开或锁上一个复杂的密码系统，不像过去超级计算机要一个接一个去试10的15次方个不同的钥匙，用量子计算机可以同时去试这些钥匙。物理学家预测，有一天这种机器要比现今所用的功率最大的超大型级计算机都快上千倍，甚至上百万倍。
对此发现，神秘城的密码破译员们奔走相告。在洛斯阿拉莫斯，国家安全局秘密资助的量子研究小组领导人里查德。休斯补充说：“这是很重要的一步。更有趣的是，人们通过量子计算机找到了最简单的算法。”
另一个参与分子电子学研究的是国防高级研究计划局，这个国家安全局的长期合作伙伴对于推动计算方法的改进也助了一臂之力。在国防高级研究计划局工作的科学家们最近预测能把只有一层厚的小分子群制作成转换器和晶体管。他们认为，通过这样的发展，将来计算机比现在最快的PC机快千亿倍。赖斯大学化学教授、致力于分子规模研究的詹姆斯。图尔说：“可以想象，一台分子计算机所装有的晶体管比世界上所有计算机装的晶体管都多”。
然而，在城的另一边，编写密码的人们听到这个消息则持谨慎的欢迎态度，他们担心如果某一国家发现如何利用量子计算的功率和速度，而美国还没有开发相应的防御措施，那么很可能会对国家安全局强大的密码系统构成潜在威胁。1999年，日本电气公司已在研制量子二进位固态装置上取得了很大发展。日本电气公司的曾根淳一说：“我们已在固态集成量子门上取得很大发展，如果用目前的超级计算机，把200 位的数字分解成因子要用万亿年的时间，而现在用量子计算机只用不到一个小时即可。”和量子计算机一样让人感兴趣的是，在20世纪90年代中期，国家安全局参加了一系列“大跃进”会议，会议的议题是如何使计算机运行速度达到10的18次方或更快。未来的计算机——现已装有循环冷却系统、泡沫状氟化物和人造血浆——可能会一部分用机械零件，一部分用生物部件。
到2001年，麻省理工学院的研究人员一直积极尝试通过改变普通的E 型大肠杆菌，让其发挥电子线路的作用，从而把数字和生物紧密结合起来。这种结合可以使计算机零件具有独一无二的再生功能。通过这样一个过程，许多几乎一模一样的处理器就可以“生长”出来。麻省理工学院计算机专家哈罗德。坎贝尔森说：“我们想一车一车地把处理器制造出来。”坎贝尔森和他的同事希望有一天能在生物材料上制作线路板，他们把这一过程叫做非晶体计算。这样，就把活细胞置人了数字逻辑线路。然而，由于细胞只有活着时才能进行计算，所以上百万或上十亿的小生物元件必须置人最小空间。
朗讯公司所属的贝尔实验室也正从事“活”计算机的研究。他们从脱氧核糖核酸（DNA ）提取分子大小的“”马达“，马达非常小，3000亿个马达才相当于一滴水大小。据贝尔实验室物理学家伯纳德。尤尔克说，最终可能将电子元件和DNA 结合在一起。通过将DNA 纤维连结起来，可以使计算机产生难以置信的速度和存储量。
国家安全局最终也许能秘密地制造出一台快速、兼容且效率高的计算机，这台计算机速度为10的15次方或更快，大小可装在一升的容器里，而只用10瓦功率来驱动：这样的计算机就会成为人的大脑。
致谢我要向帮助《秘密机构》面世的人们致以最诚挚的谢意。国家安全局局长迈克。
海顿中将勇敢地将安全局的大门打开了一道缝隙。美国情报界老前辈约翰工。莫里森少将（退役）总是彬彬有礼地为我指明研究方
