秘密机构美国国家安全局揭秘-第55部分

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“克雷”具有一个随机存取的半导体存储器，每秒钟能传送3。2　亿个字，相当于2500本300　页的书，国家安全局应该满意了。当“克雷”和计算机的输人输出子系统接通时，它就能提供48张磁盘的存储空间，这一空间可容纳大约300　亿个字。
如果某一领域其时间是以纳秒，也就是1　秒钟的10亿分之一来计算，那么7　年时间就像是无尽无休了。因此，1983年6　月安全局在地下室为从奇珀瓦福尔斯来的新成员“克雷”XMP　腾地方时，全局上下一片欢腾。这台机器的侧面印着序号102　，这是第一台送到客户手中的XMP　机，这样国家安全局就拥有了当时世界上功率最大的计算机。这台6　吨重的电脑，光电线就有45英里长，还需要一台50吨重的制冷装置来冷却，真是史无前例。X　／MI，机不是用一台更快的处理器使运行速度更快，而是用两台处理器并行计算。这样，机器可以同时进行两项不同的工作，或两台处理器同时进行一项工作。这种性能使XMP　机比当时最先进的“克雷”1　号和“克雷”
IS000　还快5　倍。
对国家安全局来说，并行处理技术的使用是一种趋势。国家安全局介人最多的是“蝶形”处理器的研制。“蝶形”处理器可以与148　个微处理器相连。它是根据“国防高级研究计划局”的战略计算计划开发的。计划连结的处理器增加到256　或512　个甚至1000个，将来计划连接100　万个处理器。
XHMP机来得真是及时。同年，国家安全局秘密建立了代号为“平台”的全世界计算机网络系统。这一系统把国家安全局、政府通信总部及世界各地的其他信号情报机构所属的窃听站连接成一个电脑网络，以国家安全局为其中枢……
两年后，也就是1985年，随着期待已久的“克雷”2　号的到来，国家安全局地下室里已塞得满满的了。“克雷”2　号的底座是由鲜红色的瑙加海德革制成，透明、蓝色的塔楼里装有冒着气泡的液体冷却剂。西摩。克雷的最新杰作看起来不像是超大破译密码机，倒像是妓院的摆设。这台绰号为“气泡”、价值1760万美元的计算机更人性化。因为它用的是凉凉的冒着气泡的氟惰性物质，就像人造血浆一样在计算机系统中运行。这种液体能防止电子在通过组装严密的电路板时所产生的热量烧毁机器。
超级计算机的运行速度是以“每秒的浮点运算”来测量的。个普通人花几分钟笔算出一道简单乘法题的正确答案，比如0。0572X8762639。8765　，而超级计算机则是以每秒能运算多少次这样的题来测量的。如果花一秒钟得出答案，包括自动进位小数点，那么就说计算机每秒运行了一个“浮点”。而“气泡”计算机运行速度惊人，每秒能进行10。2亿次数学运算。这一速度比原先机型快12倍，比当时个人电脑的运行速度快4　万到5　万倍。
到1988年，工人们又在忙着布线迎接一台来自威斯康星州的新机器——“克雷”
YMP。这台计算机的芯片密度很大，工程师可以把原来放一台处理器的地方挤进八台处理器。如果这些处理器在理想状态下工作，每秒可运行20亿到40亿次。
20世纪80年代中期到晚期，超级计算机的发展速度如此之快，以致国家安全局还没安装上这台巨大的新机器，另一台更新的机器又接踵而至。
制造最快的超级计算机的竞争有点类似国际汽车大奖赛中汽车底盘的竞争。当一台台造型优美、熠熠生辉且功率更大的机器不断疾驰到起跑线上时，工程师们又在忙于设计功率更大、更快的机型了。谁也不想落后于人。史蒂夫。陈是一位中国出生的计算机超级明星，1987年9　月，他在“克雷”研究所负责研究X4MI，和Y　—MP计算机。这种计算机造价极高且有风险，后来他离开了克雷。很快国际商用机器公司雇用了他。一位国际商用机器公司主管夸口说：“从现在起5　年时间内我们的速度将达到每秒1000亿兆浮点。一个花3　个月才能解决的问题，我们要用一天把它解决。”
阿尔布开克“桑迪阿国家试验室”正在测试一台厚实的小蓝盒子似的机器。因其一侧有3　根支柱所以叫“超立方体”。这台计算机可谓“大规模”并行计算，它有1024个处理器，每个功率都相当于一台传统的微型计算机。在测试中，“桑迪阿”
让计算机计算大楼内部仅一端支撑的一根梁的应力。一台大功率的微机一天24小时工作要花20年才能给出答案，而用速度极快的“超立方体”一个星期就完成了。
在数据控制公司的子公司ETA　，一个黑色带有透明圆罩的盒子，即被称为ETA10的计算机终于揭开了面纱。它有一个由8　台处理器组成的动力室，机器所使用的计算机芯片比“克雷”研究室所用的要小而且密度更大。液氮带走了多余的热量。由于仅使用一个电路板，这样工程师们就能在机器运算时减少电子运行所需的空间。
这台价值3000万美元的黑盒子设计的运行速度，每秒高达100　亿次，比先前的超级计算机快30倍。
为了不落于人后，“洛斯。阿拉莫斯”国家实验室则是把一排超级计算机和一些网络连在一起，这样它一天24小时之内的计算比1962年以前全世界所有的人力计算还要多。而其他研究者还认为这一估计有些保守，他们认为从20世纪70年代末的某一天算可能更准确。
然而电子计算机运行速度并不是国家安全局最亟待解决的问题，安全局所担心的是日本方面的发展速度。日本是除美国外惟一积极发展超级计算机的国家。1988年夏，主要的计算机科学专家召开了一个会议，评估日本在超级计算机方面的进展情况。国家安全局的超级计算机研究主任也参加了，如果说他们走进会议室时还充满信心，那么他们离开会议室时已经相当紧张了。日本在这个领域才刚刚起步6　年时间，就已经赶上甚至超过了发明了计算机并一直在这一领域保持领先20多年的美国。
美国超级计算机工业的主要问题是依靠日本计算机公司来提供关键部件制造机器，比如计算机的芯片。这是20世纪80年代中期到末期美国逐渐放弃了半导体制造业的结果。比如说1986年，根据国防部研究小组的记录，国家安全局确实依靠日本公司制造196　种不同芯片中171　种的关键元件。日本公司没有事先通知就停止生产一种主要芯片一陶瓷数据包，国家安全局开始为此担忧。
更糟糕的是，日本计算机制造商可以放慢或中止向美国超级计算机的竞争对手和国家安全局供应一些主要的计算机部件。这种担心使小组成员认为“用不了几年，美国公司如果发现自己在计算机领域只落后日本一代就算是最幸运的了”。
由于担心会出现这样的局面，国家安全局在全国半导体公司的帮助下，斥资8500万美元建造了自己的微电子生产和实验厂，这就是特别处理实验室。这个实验室位于神秘城，实验大楼的设计是超现代的，没有窗户，占地60000　平方英尺，1991年开始生产芯片。现在大楼里有雇员有几百人。楼里有面积达20000　平方英尺的“10级”无污染室——这些房间的空气比一般空气要干净10000　倍。水也必须是超纯度的水，因为水中的微粒会损坏晶体管。
建造自己的工厂对于国家安全局来说还能解决另外一个问题，在按安全局具体要求制造独一无二的密码破译机时，可以对机器的组成部件绝对保密。所谓的“专用集成电路”（ASICS　）元件通常是密码破译系统的“大脑”。所以一位安全局工作人员说，到外面去采购这些元件就像是做了一场“噩梦”。由于能把100　万个甚至更多的晶体管挤到一块硅片上，这样设计者就可以在芯片上制造一个完整的规则系统，也就是说一个完整的密码系统所需的材料比1　角的硬币还小许多倍。这种芯片如果落人别有用心的人手中后果不堪设想。
于是，国家安全局在芯片上加了一个秘密自毁装置，它由劳伦斯。利弗莫尔和“桑迪阿”国家实验室共同开发研制。这样，国家安全局生产的芯片就有了一个特制的自毁涂层作为防护装置。据消息灵通人士说：“如果不怀好意的特工想知道芯片的真相，涂层就会剥去上面一层的电路。”
1988年举行了计算机科学专题会议，6　个月之后，人们开始再度担心日本在超级计算机工业方面的快速发展。1988年12月6　日，“克雷”芯片的主要供应商日本的富士通公司宣布取得了一项重要成果，它制造了一台速度极快的计算机，理论上每秒最快能进行40亿次操作。这一速度甚至可以击败克雷最好的计算机XMP　，而XIMP计算机当时面市还不到一年时间。国家安全局感到不安的是，日本公司可以轻而易举地把这种运行速度极快的计算机卖给其他国家，而这些国家就可以利用这种机器开发密码系统，从而使国家安全局破译密码计算机望尘莫及。
正当日本公司奋起直追，甚至在速度上超过美国时，在软件开发和并行处理方面，美国超级计算机遥遥领先。富士通的计算机仅有两个处理器。克雷和ETA　的计算机都有8　个处理器，这在某种意义上也可以说是有8　个大脑，这样它们就可以同时对一个问题的不同方面进行处理。
西摩。克雷认为，16台处理器比8　台处理器强。数年来他一直想制造一台有16个处理器的“克雷”3　号计算机，以证明此说。但这样做起来，既耗时又费钱。克雷研究室由他亲手建立，但不再属于他。西摩。克雷带着200　名雇员和1　亿美元搬到科罗拉多一斯普林斯市建立了克雷计算机有限公司，它是克雷研究室下属的一家独资公司。按照计划，克雷计算机有限公司最终将独立。
像赛车选手的脚踩上了油门一样，克雷也加足马力，继续力争使计算机有更快的速度。他希望突破每秒运行160　亿次的速度。作为新计算机核心部件，成千上万块芯片不是用传统的硅片，而是用一种全新材料砷化稼制成——事情的秘密就在于此。虽然这种物质使用时难度更大，价格更高，但电子通过新材料的运行速度比通过硅片要快10倍。
作为“奇拍瓦福尔斯的隐士”，克雷在科罗拉多一斯普林斯他的新试验室里悄悄地进行他的工作，而他周围的世界已经发生了变化。冷战已经结束，武器设计者已不再购买超级计算机。里根政府耗资巨大的“星球大战”计划已由克林顿时代削减赤字的计划所代替。由少数超大功率处理器组成的华丽外壳的克雷计算机，朝由成千上万价格低廉的微处理器组成的大量并行计算机方向转变。就像赛车比赛一样，原来使用的价格昂贵、手工打造的“二级方程式”赛车被迫退出跑道，改用商店里就能买到现成的增压器和16缸化油器装配起来的廉价赛车。
在ETA　这个曾经制造出超级计算机ETA10　的公司，1989年春天的一个星期一，当800　名雇员去上班时，发现公司大门紧闭。公司已欠下了4　亿美元的巨债。
4　年后，国际商用机器公司最终停止向史蒂夫。陈的SSI　计算机项目拨款，他的新公司——超级计算机系统公司，被迫关门。国家安全局曾为陈提供部分资金，他已经花了5　年时间想建造一台比世界上任何一台计算机都快100　倍的计算机。但是由于这一发明花费过高，且成功之日又遥遥无期，最后只得停止。在公司关闭几个月后，公司先前的一名工程师开车经过一个农场时，看见一个奇怪但颇为熟悉的金属柱形物。走近一看，证实了他的担心：这个金属柱状物正是SSI　计算机的外部构架，它已经被当做废铜烂铁卖掉了。
1991年，“电脑公司”把其制造的第一台大规模并行计算机——“联机CMS　”
向国家安全局交货，安全局叫它“弗罗斯特伯格”。这台机器一直用到1997年，它的外形有些未来派的味道。黑色的立方体带有长长的闪烁红光的控制板，就好像是“星球大战”遗留下来的装置。这台造价2500万美元的计算机刚刚安装2　年，国家安全局就又给它增加256　个处理器，体积成为原来的2　倍。这样，“弗罗斯特伯格”
承担一项工作时，就可以把它分成512　个部分，每一部分都能同时工作，其运算速度每秒达655　亿次，同时令人吃惊的是其内存达5000亿个单词。
1993年，“克雷”3　号计算机终于面市。其运行速度大约每秒40亿次，但没有购买者。几乎一贫如洗的公司花了一年的时间寻找买主，终于和它的老搭档——国家安全局达成交易。1994年8　月，安全局给克雷420　万美元，用来制造“克雷”3号更专门的版本，用于信号处理和模式识别——也就是说用于窃听和破译密码。这台名为“克雷”3　号或“超级可量测系统”的计算机被称为“世界超级间谍机”。
这台机器把2　台超级计算机处理器用大规模芯片连结起来，这些芯片由50万个廉价处理器组成，均由国家安全局超级计算机研究中心设计。
但是在期待克雷获得成功的同时，国家安全局的科学家们也在机构内部进行了一些新的设想。设想之一就是要制造一台名为“飞溅2　”的处理器，当它与通用计算平台相连时，其运行速度能提高到超级克雷机的水平，而费用只是克雷机的一小部分。
当西摩。克雷在努力完成“克雷”3　号时，他也在和过去的母公司克雷研究室进行竞争。克雷研究室正在制造代替YMP　的名为Ceqo的机器。同时，研究室一个名为TMO　的动力室也接近完成，其运算速度每秒达600　亿次。同时，西摩。克雷希望能用“克雷”4　号再次超越对手，“克雷”4　号预计1996年制造出来。
截至1994年秋，制造“克雷”4　号的工作进展出人意外的顺利。克雷计算机公司预计在1995年初完成这台计算机。这台机器比“克雷”3　号功率提高1　倍而费用只是它的1　／5。计划退休的西摩。克雷甚至谈到在退休前制造出“克雷”5　号和“克雷”6　号。这就是为什么当人们看到警方的封条时感到非常的震惊。1995年3月24日早晨，雇员们来公司上班时，他们看到警方把公司的门用封条封了起来。起初人们感到很迷惑，但是当他们看到旗杆上升起的白旗时，明白这个有着无数想法的人也破产了。
一向乐观的西摩。克雷把几个他最忠实的追随者召集在一起，大家拿出自己银行账户里的钱凑了一笔款子，成立“西摩。罗格。克雷计算机公司”。克雷觉得“从头做起”更自由。他认为这是一次机会，他希望通过制造首台每秒运行万亿次的超级计算机，能最终跨越速度这一障碍，每秒钟运算万亿次的速度，要比“克雷”
1　号计算机快12000　倍。
但是对手不期而至。1996年春天，甚至连美国政府也不理解克雷公司，转而与日本计算机巨头日本电气公司签订了价值3500万美元的合同，用于购买有128　个处理器的SX4　超级计算机。sx一将用于“国家大气层研究中心”。国家安全局很着急，因为澳大利亚、加拿大、英国及其他国家的气象中心正在安装相应的系统，这些系统至1998年1　月能达到每秒200　至800　亿次的运算速度。安全局认为克雷研究室不能生产出速度如此之快的计算机。气象中心的头儿威廉。布兹比说：“克雷研究室之所以失去这次采购机会，简单地说，是他们提供的机器国具有技术上的风险而不能令人接受。”
其他人也认为，尽管有不屈不挠的蛮干精神和没完没了提高机器运行速度的许诺，但最终克雷再也不能取得以前的骄人成绩了。“硅图形显示有限公司”系统技术主任约翰。马舍耶说：“因为规则改变了，所以克雷计算机再也不能取得成功，这是不争的事实。这就像观看你喜爱的四分卫球员的比赛，这位曾多次赢得超级杯赛的球员，1976年以后就再没赢过。他的膝盖都已破裂变形，看着他被那些体重300磅的队员擒抱摔倒，你会觉得非常残酷。尽管他不断地摔倒爬起来，但看他比赛真是折磨人。你真希望他见好就收。”
几个月后，克雷驾车从一家软件商店返回时，另一辆车撞上了他的黑色豪华切诺基，车翻了三个跟头，克雷也受了重伤，一直神志不清，两星期之后，即1996年10月5　日，这位曾亲手制造出世界上最快的计算机，做事像工艺精湛的瑞士钟表工一样一丝不苟、性格腼腆、行为怪异的人，最终与世长辞。他的骨灰撒在了科罗拉多陡峭的山峰和灰暗的山谷中。在他生命的最后几年，这些山峰和山谷曾给他带来灵感，并默默地安慰过他。一位计算机专家说：“在个人电脑把‘兆浮点运算’这个概念带到大众面前之前，克雷在计算机工业中的角色就像摇滚乐歌星一样耀眼夺目。”
令人遗憾的是，在克雷死前数月，他亲手在威斯康星州奇珀瓦福尔斯建立的心爱的公司也夭折了。由于财政危机，公司被迫裁员近1　／4　，“克雷研究公司”也与其断交。公司由“硅图形显示有限公司”接手——这是一家加利福尼亚高性能工作站的制造商，这种机器成为克雷公司最大的竞争对手。一位市场分析家不无留恋地说：“克雷是超级计算机市场在20世纪80年代和90年代竞争中的最后一位代表人物。在20世纪80年代和90年代超级计算机大战中，他一直遥遥领先，没人能超过他。”
事实上，有一个人可与之媲美。由于政策改革和西摩。克雷死去，只剩下这一个人要同一大批“微处理机杀手”即大规模并行微处理器来斗争了。大规模并行微处理器使投资巨大、性能极高的超级计算机濒于灭绝。伯顿。史密斯是一位身材高大，头发有些凌乱，满脑子唐吉河德式梦想的人。他的公司名为“太拉计算机公司”。
1997年，他们公司制造的机器创造了挑选整数的世界记录，使这一领域的许多人惊讶不已。伯顿通过减少把新数据放到处理器上的等候时间来提高速度。伯顿认为，计算机短期理论上达到的“峰值”速度与长期“持续”速度中间有一个间隔，减少这段间隔时间能克服大功率计算的致命的弱点。
毫无疑问，史密斯也想把机器卖给国家安全局，这种机器的价值是4000万美元。
史密斯曾在国家安全局超级计算机研究中心工作过3　年。1988年，他离开国家安全局，成立“太拉”公司。事实上，他的早期资金都来自国家安全局的合作伙伴：国防高级研究计划局。
一位“高级情报官员”受到史密斯研究的鼓舞，他会见“圣地亚哥超级计算机中心”主任锡德。卡林时，让他帮助并支持“太拉”公司。这位情报官员告诉卡林：“像伯顿。史密斯和西摩。克雷这样富有革新精神的设计者已为数不多，他们需要扶植。”这样，1988年，史密斯在“圣地亚哥中心”建立了他的第一个系统。
然而仍然有一些人对史密斯持怀疑态度。一位著名计算机设计者认为，太拉系统是“伯顿的荒唐之举。”甚至史密斯也承认：“大多数人都认为我们疯了。”但仍有一位观察者指出：“伯顿。史密斯是绝无仅有的。”
随着超级计算机企业开始破产，国家安全局也越来越担心，因为数十年来，安全局秘密承担了这一行业的大部分费用；密码破译机需要大量计算机为其提供动力。
现在安全局官员看“硅图形显示有限公司”，就像旁观者看慢动作的汽车事故。公司在经过一年半的运行后，处于一片混乱中。“硅图形显示有限公司”向外公布说，公司损失已达5000万美元。一位公司资深首席执行官辞职，而在3　年前，公司还利用计算机图形显示技术制作了电影《侏罗纪公园》。一位记者不无讽刺地说：“公司恐怕也面临像恐龙绝种一样的危险了。”
到1999年，“硅图形显示有限公司”一直在艰难度日，就像一名拳击手，挣扎着在最后1　秒钟站起来一样。公司股票跌幅超过20％，另一名公司首席执行官也离开了。据说公司还要裁减3000个职位，另外还要将克雷超级计算机部门剥离出去。
国家安全局担心的是：他们已经和公司签订合同，制造最新的超级计算机“克雷”
SVZ。于是做出了打开现金出纳机抽屉的决定。国家安全局首席科学家乔治。科特说：“美国一定要在超级计算机领域保持长期领先地位。在保护国家安全利益方面，这些大功率计算机起着非常重要的作用。为此，美国政府肯定会支持‘硅图形显示有限公司’的‘克雷’SVZ　计划。”
同时，科特指出，国家安全局当前最迫切的需要是继续类似超级计算机的合作项目。他说：“政府的支持说明，要开发高端计算关键技术，政企的长期合作十分必要。SVZ　的研制中所使用的技术就包括与美国政府共同开发。这样就在很大程度上把专门设计的高端处理器与目前”克雷“超级计算机公司所能提供的高速记忆存取结合起来。”这一新的系统使国家安全局超级计算机在储存带宽，互联及向量处理方面达到一个空前的水平。其峰值速度估计为几十万亿浮点运算次数，比任何一台现有的超级计算机都快。
2000年超级计算机业又恢复原状，像两个在赛马场输光钱的赌徒，把零钱凑在一起准备孤注一掷一样。伯顿一史密斯的“大拉计算机公司”