Colossus: herói de guerra e um dos primeiros computadores do mundo

(Fonte da imagem: Reprodução/Colossus Computer)

Em artigos sobre a história dos eletrônicos em geral, a máquina norte-americana gigante conhecida como Electronic Numerical Integrator And Computer (ENIAC) é normalmente creditada como o “pai dos computadores”, pois pertence a uma geração pioneira desses dispositivos. Tal fato até pode ser considerado verdadeiro – mas é ainda mais justo dizer que ele tem a guarda compartilhada com um aparelho chamado Colossus.

A máquina ocupa uma sala inteira, é formada por várias peças aposentadas há décadas e nem contava com recursos como tela ou memória. Mas ele surgiu anos antes do ENIAC, em janeiro de 1944, e tinha uma função ainda mais nobre do que fazer cálculos: decodificar mensagens trocadas entre soldados nazistas, permitindo que os Aliados antecipassem e neutralizassem os movimentos inimigos.

Ainda não está convencido da importância desse dinossauro dos eletrônicos? Abaixo, você conhece um pouco mais sobre o Colossus, o primeiro computador eletrônico e digital do mundo totalmente programável.

Uma aula de História

Calma, não pare o artigo depois do título acima – a trama envolve muita espionagem e tensão. Para compreender a necessidade de criar uma máquina como o Colossus, é preciso primeiro entender o contexto histórico da época. Ou seja, temos que voltar para 1939, início da Segunda Guerra Mundial.

Fora o sistema de ataque Blitzkrieg e as pistolas Luger, o exército alemão nazista contava com outra arma temida: a máquina Lorenz, um codificador de mensagens que permitia a criação de recados criptografados que eram transmitidos via rádio em códigos diferentes dos tradicionais Morse. Isso ocorria entre um posto militar até um acampamento avançado, por exemplo, ou até entre Hitler e seus generais de maior confiança.

As rodas de codificação da temida Lorenz. (Fonte da imagem: Reprodução/Colossus Computer)

Por conta dessa técnica, que será explicada mais para frente, as mensagens enviadas pela Lorenz demoravam cerca de seis semanas para serem decodificadas pela aliança entre Inglaterra, Estados Unidos e Rússia – um esforço inútil, pois as tropas inimigas já estariam em outro lugar e com outros planos depois de tanto tempo.

Era preciso inventar um aparelho ainda mais moderno, potente e inteligente que o alemão. Nascia aí um dos centros de inteligência mais importantes da Segunda Guerra Mundial – e, dentro dele, o Colossus.

As mentes brilhantes de Bletchley Park

Assim como os Superamigos têm a Sala de Justiça e James Bond abriga-se na sede da MI6, a Inglaterra da vida real possuía um local secreto que reunia alguns de seus melhores homens – que, neste caso, pesquisavam novos recursos para a computação, que ainda dava os primeiros passos.
Trata-se de Bletchley Park, uma mansão no distrito de Milton Keynes, 80 quilômetros ao noroeste de Londres. Lá, funcionava a Government Code and Cypher School (GC&CS), uma divisão especializada em decodificação.

Quem aprovou a iniciativa foi ninguém menos que o primeiro-ministro Winston Churchill. Ele forneceu recursos econômicos ilimitados para o local, além do recrutamento dos melhores engenheiros de todas as áreas. Um deles é o famoso Alan Turing, que ajudou no processo de criação do Colossus, assim como Tommy Flowers, Bill Tutte e Max Newman. Fora eles, cientistas poloneses que construíram o BOMBE, um decodificador mecânico, forneciam ainda mais projetos e dados para ajudar os ingleses.

A mansão de Bletchley Park. (Fonte da imagem: IEEE Computer Society)

Com um antecessor do Colossus, foi possível confirmar, por exemplo, que as tropas de Hitler realmente acreditavam que o desembarque do Dia D seria em um território diferente da Normandia, o que aumentou a confiança do exército para a operação mais decisiva do conflito.

Após a guerra, o local tornou-se irrelevante e foi desativado, sendo posteriormente transformado em um museu de história da computação. Os funcionários, também dispensados, espalharam-se por universidades de Estados Unidos e Europa, acabando em projetos como o ENIAC e outros pioneiros da área.

Como funcionava a codificação

A máquina Lorenz utilizava uma fita de papel que recebia uma sequência de furos que é a “versão visual” dos códigos. Ela utilizava um sistema duplo de criptografia: primeiro, a mensagem virava uma sequência de caracteres desconhecidos – nada de letras comuns. Em seguida, ela era novamente codificada, embaralhada em uma sequência pseudoaleatória, e só então transmitida via sinais de rádio por um telégrafo.

A tal fita de papel com os "furinhos" indicando caracteres obscuros. (Fonte da imagem: Picotech)

O problema é que o codificador funciona a partir da rotação de 12 rodas mecânicas que geram a aleatoriedade – ou seja, trata-se de um processo com chances limitadas e não tão aleatórias assim.
Notar o padrão da sequência (e, posteriormente, do código) era difícil, porém não impossível. Após descobrir o funcionamento da Lorenz, os cientistas “só” precisaram construir uma máquina que fizesse o processo reverso mais rapidamente que o trabalho manual.

Um verdadeiro colosso

Agora é hora de falar da máquina em si. Basicamente, o Colossus é uma máquina formada por oito grandes “gabinetes” de 2,3 metros de altura, divididas em duas seções de 5,5 metros de comprimento.

O sistema de válvulas de uma réplica do Colossus. (Fonte da imagem: Reprodução/Colossus Computer)

Separadamente, há um leitor com espaço para duas fitas contendo o sinal de rádio impresso em papel. Na primeira delas, está a mensagem a ser “traduzida”. Na segunda, uma repetição da sequência pseudoaleatória de codificação, que é aplicada à mensagem.

Cada vez que ambas as fitas eram totalmente lidas, a segunda era movida levemente, para que os códigos fossem aplicados com pequenas alterações. Cada teste recebia uma “pontuação” – e a rodada de melhor desempenho era aquela verificada pelos engenheiros.

Os gabinetes em visão lateral. (Fonte da imagem: Codes and Ciphers)

Em um dos gabinetes fica o painel de controle, em que o algoritmo contendo a sequência pseudoaleatória é configurado manualmente. O Colossus não possui um programa instalado, portanto era necessário acertar os pinos e alavancas a cada nova operação. A leitura é feita a 48 km/h por sensores fotoelétricos – e o primeiro modelo lia incríveis 5 mil caracteres por segundo.

Por fim, um painel de luzes e uma impressora mostram os resultados obtidos. Lembra-se do tempo de codificação das máquinas anteriores? Em vez de seis semanas, o Colossus reduzia esse trabalho para seis horas.

Algumas das válvulas dessa réplica são as originais, da década de 1940. (Fonte da imagem: IEEE Computer Society)

Ele também não é dotado de memória para armazenar dados. Para eliminar esse obstáculo, 2.400 válvulas eletrônicas com fios quentes no centro funcionam como um contador da pontuação obtida pelo Colossus, avisando o próprio sistema se o algoritmo já foi calculado.

Por conta delas, o Colossus raramente era desligado: a quantidade de calor gerada no momento de ativação da máquina poderia fritar todos os circuitos e estourar as válvulas do aparelho, algo que seria custoso até mesmo para Blechley Park. Por isso, o computador passava meses inteiros ligado – e, quando tinha que ser reiniciado, o processo era feito o mais lentamente possível.

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Ao todo, foram produzidas 10 unidades do Colossus. Todas foram desmontadas total ou parcialmente após o fim da guerra, já que o projeto era ultrassecreto e permaneceu assim por mais três décadas.

A reconstrução para exibição e estudo foi possível apenas 50 anos depois, graças a um projeto que criou réplicas com partes de terminais telefônicos usados. Apesar de não existir mais em sua forma natural, o Colossus com certeza ocupa um lugar especial no hall da fama dos computadores – e dos bravos soldados da Segunda Guerra Mundial.