حاسوب كولوسوس

كان كولوسوس مجموعة من الحواسيب طوّرها خبراء فك الشفرات البريطانيون بين عامي 1943 و1945 ^{[ 1 ]} للمساعدة في تحليل شفرة لورنز . استخدم كولوسوس صمامات حرارية (أنابيب مفرغة) لإجراء العمليات المنطقية وعمليات العد. يُعتبر كولوسوس ^{[ 2 ]} أول حاسوب إلكتروني رقمي قابل للبرمجة في العالم (كان أول حاسوب كهروميكانيكي هو Z3 الذي صممه كونراد تسوزه وأُنجز في برلين عام 1941). ^{[ 3 ]}

تم تصميم Colossus بواسطة مهندس الهاتف البحثي في ​​مكتب البريد العام (GPO) تومي فلاورز ^{[ 1 ]} استنادًا إلى خطط وضعها عالم الرياضيات ماكس نيومان في مدرسة الحكومة للرموز والشفرات في بليتشلي بارك .

ساهم استخدام آلان تورينج للاحتمالات في تحليل الشفرات (انظر بانبوريزموس ) في تصميم كولوسوس. وقد ذُكر خطأً في بعض الأحيان أن تورينج صمم كولوسوس للمساعدة في تحليل شفرة إنجما . ^{[ 4 ]} (آلة تورينج التي ساعدت في فك شفرة إنجما كانت بومب الكهروميكانيكية ، وليست كولوسوس). ^{[ 5 ]}

تم عرض النموذج الأولي، كولوسوس مارك 1 ، وهو يعمل في ديسمبر 1943، وبدأ استخدامه في بليتشلي بارك بحلول أوائل عام 1944. ^{[ 1 ]} وفي 1 يونيو 1944، بدأ تشغيل نسخة محسّنة من كولوسوس مارك 2، التي استخدمت مسجلات إزاحة لزيادة سرعتها خمس مرات، بالتزامن مع إنزال النورماندي في يوم النصر. ^{[ 6 ]} وبحلول نهاية الحرب، كان هناك عشرة أجهزة كولوسوس قيد الاستخدام، وكان يجري العمل على جهاز حادي عشر. ^{[ 6 ]} وقد مكّن استخدام هذه الأجهزة في بليتشلي بارك الحلفاء من الحصول على كم هائل من المعلومات الاستخباراتية العسكرية رفيعة المستوى من رسائل التلغراف اللاسلكية التي تم اعتراضها بين القيادة العليا الألمانية ( OKW ) وقيادات جيوشهم في جميع أنحاء أوروبا المحتلة.

ظل وجود أجهزة كولوسوس سراً حتى منتصف سبعينيات القرن العشرين. ^{[ 7 ] [ 8 ]} تم تفكيك جميع الأجهزة باستثناء اثنين إلى أجزاء صغيرة جداً بحيث لا يمكن استنتاج استخدامها. تم تفكيك الجهازين المتبقيين في ستينيات القرن العشرين. في يناير 2024، نشرت وكالة الاستخبارات البريطانية (GCHQ) صوراً جديدة تُظهر جهاز كولوسوس المُعاد هندسته في بيئة مختلفة تماماً عن مباني بليتشلي بارك، ويُفترض أنها في مقر وكالة الاستخبارات البريطانية في تشيلتنهام. ^{[ 9 ]} في عام 2008، أنجز توني سيل وفريق من المتطوعين إعادة بناء جهاز كولوسوس مارك 2، وهو معروض في المتحف الوطني للحوسبة في بليتشلي بارك. ^{[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]}

استُخدمت حواسيب كولوسوس للمساعدة في فك تشفير رسائل التلكس اللاسلكية المُعترضة ، والتي تم تشفيرها باستخدام جهاز مجهول. وكشفت معلومات استخباراتية أن الألمان أطلقوا على أنظمة إرسال التلكس اللاسلكية اسم "سيجفيش" (سمكة المنشار). دفع هذا البريطانيين إلى تسمية حركة مرور التلكس الألمانية المشفرة بـ" فيش " (سمكة)، ^{[ 14 ]} والجهاز المجهول ورسائله المُعترضة بـ" توني " (سمكة التونة). ^{[ 15 ]}

قبل أن يزيد الألمان من أمان إجراءات التشغيل الخاصة بهم، قام محللو الشفرات البريطانيون بتشخيص كيفية عمل الآلة غير المرئية وقاموا ببناء نسخة مقلدة منها تسمى " British Tunny ". ^{[ 16 ]}

استُنتج أن الآلة كانت تحتوي على اثنتي عشرة عجلة، وأنها استخدمت تقنية تشفير فيرنام على أحرف الرسائل في رمز التلغراف القياسي ITA2 ذي الخمس بتات . وقد فعلت ذلك عن طريق دمج أحرف النص الأصلي مع سلسلة من الأحرف الرئيسية باستخدام دالة XOR المنطقية لإنتاج النص المشفر .

في أغسطس 1941، أدى خطأ من قِبل مشغلين ألمان إلى إرسال نسختين من الرسالة نفسها بإعدادات جهاز متطابقة. تم اعتراض هاتين النسختين ومعالجتهما في بليتشلي بارك. في البداية، استخلص جون تيلتمان ، محلل الشفرات الموهوب في مركز GC&CS، سلسلة مفاتيح تتألف من حوالي 4000 حرف. ^{[ 17 ]} ثم استخدم بيل توت ، العضو الجديد في قسم الأبحاث، سلسلة المفاتيح هذه لتحديد البنية المنطقية لآلة لورنز. استنتج أن العجلات الاثنتي عشرة تتكون من مجموعتين من خمس عجلات، أطلق عليها اسمي χ ( خي ) وψ ( بساي )، أما العجلتان المتبقيتان فأطلق عليهما اسم μ ( ميو ) أو عجلات "المحرك". تتحرك عجلات χ بانتظام مع كل حرف يتم تشفيره، بينما تتحرك عجلات بساي بشكل غير منتظم، تحت سيطرة عجلات المحرك. ^{[ 18 ]}

باستخدام سلسلة مفاتيح عشوائية كافية، تزيل شيفرة فيرنام خاصية اللغة الطبيعية للرسالة النصية الأصلية، وهي التوزيع غير المتساوي لتردد الأحرف المختلفة، لإنتاج توزيع منتظم في النص المشفر. وقد نجحت آلة توني في ذلك. مع ذلك، اكتشف محللو الشفرات أنه من خلال فحص التوزيع الترددي للتغيرات بين الأحرف في النص المشفر، بدلاً من الأحرف الأصلية، كان هناك انحراف عن الانتظام، مما وفر ثغرة في النظام. وقد تحقق ذلك من خلال "التفاضل"، حيث يتم دمج كل بت أو حرف مع الحرف الذي يليه باستخدام عملية XOR. ^{[ 19 ]} بعد استسلام ألمانيا، استولت قوات الحلفاء على آلة توني واكتشفت أنها آلة تشفير لورنز SZ ( ملحق التشفير ) الكهروميكانيكية المدمجة. ^{[ 14 ]}

لفك تشفير الرسائل المرسلة، كان لا بد من إنجاز مهمتين. الأولى هي "فك تشفير العجلات"، أي اكتشاف أنماط الكامات لجميع العجلات. تم إعداد هذه الأنماط على جهاز لورنز، ثم استُخدمت لفترة زمنية محددة لسلسلة من الرسائل المختلفة. كل عملية إرسال، والتي غالبًا ما كانت تحتوي على أكثر من رسالة، كانت تُشفّر باستخدام موضع بداية مختلف للعجلات. ابتكر آلان تورينج طريقة لفك تشفير العجلات عُرفت باسم " تورينجيري " . ^{[ 20 ]} طُوّرت تقنية تورينج لاحقًا إلى "الاستطالة"، والتي مكّنت كولوسوس من إنتاج جداول للتحليل اليدوي. احتوت كولوسوس 2 و4 و6 و7 و9 على "أداة" للمساعدة في هذه العملية. ^{[ 21 ]}

كانت المهمة الثانية هي "ضبط العجلات" ، والتي تحدد مواضع بدء العجلات لرسالة معينة، ولا يمكن محاولة تنفيذها إلا بعد معرفة أنماط الكامات. ^{[ 22 ]} صُمم برنامج كولوسوس في الأصل لهذه المهمة. لاكتشاف موضع بدء عجلات "تشي" لرسالة ما، قارن كولوسوس سلسلتين من الأحرف، معتمدًا على إحصائيات تقييم الدوال المنطقية القابلة للبرمجة. كانت السلسلتان هما النص المشفر، الذي قُرئ بسرعة عالية من شريط ورقي، وسلسلة المفاتيح، التي تم إنشاؤها داخليًا في محاكاة للآلة الألمانية المجهولة. بعد سلسلة من عمليات تشغيل كولوسوس المختلفة لاكتشاف إعدادات عجلات "تشي" المحتملة ، تم التحقق منها بفحص توزيع تردد الأحرف في النص المشفر المُعالَج. ^{[ 23 ]} أنتج كولوسوس هذه الإحصاءات الترددية.

الترميز ^{[ 24 ]}

${\displaystyle P}$	نص عادي
${\displaystyle K}$	المفتاح – تسلسل الأحرف المستخدم في عملية XOR الثنائية مع النص الأصلي للحصول على النص المشفر
${\displaystyle \chi }$	مكون تشي للمفتاح
${\displaystyle \psi }$	مكون بسي من المفتاح
${\displaystyle \psi '}$	psi الممتد - التسلسل الفعلي للأحرف التي تضيفها عجلات psi ، بما في ذلك تلك التي لا تتقدم [ 25 ]
${\displaystyle Z}$	النص المشفر
${\displaystyle D}$	de- chi — النص المشفر مع إزالة مكون chi من المفتاح [ 24 ]
${\displaystyle \Delta }$	أي مما سبق يتم تطبيقه باستخدام عملية XOR مع الحرف أو البت التالي له [ 19 ]
${\displaystyle \oplus }$	عملية XOR [ ج ] [ 26 ]
${\displaystyle \bullet }$	اختصار بليتشلي بارك لرمز التلغراف ( المساحة الصفرية)
${\displaystyle \mathbf {x} }$	اختصار بليتشلي بارك لرمز التلغراف ( علامة واحدة)

باستخدام التفاضل ومعرفة أن عجلات بسي لا تتقدم مع كل حرف، توصل توت إلى أن تجربة فرقين فقط (نبضتين) من تيار كاي مقابل النص المشفر المُفرَّق ستنتج إحصائية غير عشوائية. عُرف هذا باسم "اختراق توت 1+2" . ^{[ 27 ]} وقد تضمن حساب الدالة المنطقية التالية:

${\displaystyle \Delta Z_{1}\oplus \Delta Z_{2}\oplus \Delta \chi _{1}\oplus \Delta \chi _{2}=\bullet }$

ويتم حساب عدد مرات ظهور النتيجة "خطأ" (صفر). إذا تجاوز هذا العدد قيمة عتبة محددة مسبقًا تُعرف باسم "المجموع الكلي للمجموعة"، تتم طباعته. يقوم محلل الشفرات بفحص المطبوع لتحديد أي من مواضع البداية المفترضة هو الأرجح أن يكون الموضع الصحيح لعجلتي chi -1 و chi -2. ^{[ 28 ]}

ثم تُطبَّق هذه التقنية على أزواج أخرى من النبضات، أو على نبضة واحدة، لتحديد موضع البداية المحتمل لجميع عجلات تشي الخمس. ومن هذا، يُمكن الحصول على فك تشفير تشي (D) للنص المشفر، والذي يُمكن من خلاله إزالة مُكوِّن بسي يدويًا. ^{[ 29 ]} إذا كان توزيع تردد الأحرف في نسخة فك تشفير تشي للنص المشفر ضمن حدود معينة، يُعتبر "ضبط العجلات" لعجلات تشي قد تم بنجاح، ^{[ 23 ]} ويتم تمرير إعدادات الرسالة وفك تشفير تشي إلى " قسم الاختبار ". كان هذا القسم في بليتشلي بارك بقيادة الرائد رالف تيستر، حيث تم إنجاز الجزء الأكبر من عمل فك التشفير يدويًا وبطرق لغوية. ^{[ 30 ]}

كان بإمكان كولوسوس أيضًا تحديد موقع بدء تشغيل عجلات الطاقة والمحرك. وقد أصبح استخدام هذه القدرة الإضافية بشكل منتظم ممكنًا في الأشهر الأخيرة من الحرب عندما كان هناك وفرة من الكولوسوس المتاحين وانخفض عدد رسائل توني. ^{[ 31 ]}

طُوِّر جهاز كولوسوس لصالح " نيومانري " ^{[ 32 ]} ، وهو القسم الذي كان يرأسه عالم الرياضيات ماكس نيومان، والمسؤول عن تطوير أساليب آلية لمواجهة آلة التشفير لورنز SZ40/42 ذات الاثني عشر دوارًا (والتي كانت تُعرف بالاسم الرمزي "توني" نسبةً إلى سمكة التونة). انبثق تصميم كولوسوس من مشروع موازٍ أنتج آلة عدّ أقل طموحًا أُطلق عليها اسم " هيث روبنسون " ^{[ 9 ]} . ورغم أن آلة هيث روبنسون أثبتت جدوى مفهوم التحليل الآلي لهذا الجزء من العملية، إلا أنها كانت تعاني من قيود خطيرة. فقد كانت الأجزاء الكهروميكانيكية بطيئة نسبيًا، وكان من الصعب مزامنة شريطين ورقيين حلقيين ، أحدهما يحتوي على الرسالة المشفرة، والآخر يُمثل جزءًا من سلسلة مفاتيح آلة لورنز ^{[ 33 ]} . كما أن الشريطين كانا عرضة للتمدد والتمزق عند قراءتهما بسرعة تصل إلى 2000 حرف في الثانية.

كان تومي فلاورز، الحائز على وسام ^{الإمبراطورية البريطانية، مهندسًا} كهربائيًا بارزًا ورئيسًا لمجموعة التحويل في محطة أبحاث مكتب البريد في دوليس هيل . قبل عمله على جهاز كولوسوس، شارك في مركز الحوسبة العامة والتحليل (GC&CS) في بليتشلي بارك منذ فبراير 1941 في محاولة لتحسين أجهزة بومب المستخدمة في تحليل شفرة آلة إنجما الألمانية. ^{[ 35 ]} وقد أوصى به آلان تورينج لماكس نيومان، الذي أعجب بعمله على أجهزة بومب. ^{[ 36 ]} كانت المكونات الرئيسية لآلة هيث روبنسون كما يلي.

• آلية لنقل وقراءة الأشرطة تقوم بتشغيل أشرطة المفاتيح والرسائل المتكررة بسرعة تتراوح بين 1000 و 2000 حرف في الثانية.
• وحدة دمج طبقت منطق طريقة توت .
• وحدة عد صممها سي إي وين ويليامز من مؤسسة أبحاث الاتصالات (TRE) في مالفيرن، والتي كانت تحسب عدد المرات التي أعادت فيها الدالة المنطقية قيمة حقيقة محددة .

استُعين بفلاورز لتصميم وحدة دمج هيث روبنسون. ^{[ 37 ]} لم يُعجب فلاورز بنظام شريط المفاتيح الذي كان يجب مزامنته مع شريط الرسائل، فقام بمبادرة منه بتصميم آلة إلكترونية تُغني عن شريط المفاتيح، وذلك باستخدام نظير إلكتروني لآلة لورنز (توني). ^{[ 38 ]} عرض فلاورز هذا التصميم على ماكس نيومان في فبراير 1943، لكن فكرة إمكانية عمل ما بين ألف إلى ألفي صمام حراري أيوني ( أنابيب مفرغة وثايراترونات ) معًا بكفاءة عالية قوبلت بتشكيك كبير، [ ^{39 ] فتم} طلب المزيد من آلات روبنسون من شركة دوليس هيل. مع ذلك، كان فلاورز يعلم من عمله قبل الحرب أن معظم أعطال الصمامات الحرارية الأيونية تحدث نتيجة الإجهادات الحرارية عند بدء التشغيل، لذا فإن عدم إيقاف تشغيل الآلة يقلل من معدلات الأعطال إلى مستويات منخفضة للغاية. ^{[ 40 ]} إضافةً إلى ذلك، إذا تم تشغيل السخانات بجهد منخفض ثم رفعه تدريجيًا إلى الجهد الكامل، فإن الإجهاد الحراري يقل. ويمكن لحام الصمامات نفسها لتجنب مشاكل القواعد القابلة للتوصيل، والتي قد تكون غير موثوقة. أصرّ فلاورز على الفكرة وحصل على دعم من مدير محطة الأبحاث، دبليو جوردون رادلي. ^{[ 41 ]}

أمضى فلاورز وفريقه المكون من نحو خمسين شخصًا في مجموعة التبديل ^{[ 42 ] [ 43 ]} أحد عشر شهرًا، بدءًا من أوائل فبراير 1943، في تصميم وبناء آلة تستغني عن الشريط الثاني لجهاز هيث روبنسون، وذلك عن طريق توليد أنماط العجلة إلكترونيًا. وقد استخدم فلاورز جزءًا من أمواله الخاصة في هذا المشروع. ^{[ 44 ] [ 45 ]} احتوى هذا النموذج الأولي، مارك 1 كولوسوس، على 1600 صمام حراري أيوني (أنبوب). ^{[ 42 ]} وقد أدى أداءً مرضيًا في دوليس هيل في 8 ديسمبر 1943 ^{[ 46 ]} ، ثم تم تفكيكه وشحنه إلى بليتشلي بارك، حيث تم تسليمه في 18 يناير، وأعاد تجميعه هاري فينسوم ودون هوروود. ^{[ 12 ] [ 47 ]} بدأ تشغيله في يناير ^{[ 48 ] [ 8 ]} ونجح في مهاجمة أول رسالة له في 5 فبراير 1944. ^{[ 49 ]} كان هيكلاً ضخماً وأُطلق عليه اسم "كولوسوس". تشير مذكرة محفوظة في الأرشيف الوطني كتبها ماكس نيومان في 18 يناير 1944 إلى أن "كولوسوس يصل اليوم". ^{[ 50 ]}

أثناء تطوير النموذج الأولي، تم تطوير تصميم مُحسَّن - كولوسوس مارك 2. طُلب أربعة منها في مارس 1944، وبحلول نهاية أبريل، ارتفع عدد الطلبات إلى اثني عشر. وُضِعَ دوليس هيل تحت ضغط لتشغيل أولها بحلول 1 يونيو. ^{[ 51 ]} تولى ألين كومبس قيادة إنتاج كولوسوس مارك 2، ودخل أولها - الذي يحتوي على 2400 صمام - حيز التشغيل في الساعة 8:00 صباحًا يوم 1 يونيو 1944، في الوقت المناسب تمامًا لغزو الحلفاء لنورماندي في يوم الإنزال . ^{[ 52 ]} بعد ذلك، تم تسليم كولوسوس بمعدل واحد شهريًا تقريبًا. بحلول يوم النصر في أوروبا ، كان هناك عشرة كولوسوس تعمل في بليتشلي بارك، وبدأ العمل على تجميع الحادي عشر. ^{[ 51 ]} استُخدم سبعة من كولوسوس لضبط العجلات، وثلاثة لكبحها. ^{[ 53 ]}

كانت الوحدات الرئيسية لتصميم مارك 2 كما يلي. ^{[ 38 ] [ 54 ]}

• جهاز نقل الشريط مزود بآلية قراءة مكونة من 8 خلايا ضوئية.
• مسجل إزاحة FIFO بستة أحرف .
• اثنتا عشرة حلقة تخزين ثيراترون تحاكي آلة لورنز لتوليد تدفق بت لكل عجلة.
• لوحات مفاتيح لتحديد البرنامج و"المجموع المحدد".
• مجموعة من الوحدات الوظيفية التي تقوم بتنفيذ العمليات المنطقية .
• عداد "المدى" الذي يمكنه إيقاف العد لجزء من الشريط.
• وحدة تحكم رئيسية تتولى مهام التوقيت، وإشارات البدء والإيقاف، وقراءة العداد والطباعة.
• خمسة عدادات إلكترونية.
• آلة كاتبة كهربائية.

كان تصميم معظم الإلكترونيات من عمل تومي فلاورز، بمساعدة ويليام تشاندلر وسيدني برودهيرست وآلان كومبس؛ بينما قام إيري سبيت وأرنولد لينش بتطوير آلية القراءة الكهروضوئية. ^{[ 55 ]} يتذكر كومبس أن فلاورز، بعد أن أنتج مسودة أولية لتصميمه، قام بتمزيقها إلى أجزاء ووزعها على زملائه ليقوموا بالتصميم التفصيلي وتكليف فرقهم بتصنيعها. ^{[ 56 ]} كان كل من طراز كولوسي مارك 2 أسرع بخمس مرات وأسهل في التشغيل من النموذج الأولي. ^{[ هـ ]}

كان إدخال البيانات إلى جهاز كولوسوس يتم عبر قراءة كهروضوئية لنسخة من شريط ورقي للرسالة المشفرة المُعترضة. رُتبت هذه العملية في حلقة مستمرة بحيث يمكن قراءتها وإعادة قراءتها عدة مرات، لعدم وجود وحدة تخزين داخلية للبيانات. تغلب التصميم على مشكلة مزامنة الإلكترونيات مع سرعة شريط الرسالة عن طريق توليد إشارة ساعة من قراءة ثقوبه المسننة. وبالتالي، كانت سرعة التشغيل محدودة بآلية قراءة الشريط. خلال مرحلة التطوير، تم اختبار قارئ الشريط بسرعة تصل إلى 9700 حرف في الثانية (53  ميلًا في الساعة) قبل أن يتلف الشريط. لذلك، تم اعتماد 5000 حرف في الثانية ( 40 قدمًا في الثانية (12.2 مترًا في الثانية؛ 27.3 ميلًا في الساعة) ) كسرعة للاستخدام المنتظم. صمم فلاورز مسجل إزاحة بستة أحرف، استُخدم لحساب دالة دلتا (ΔZ) ولاختبار خمس نقاط بداية محتملة لعجلات توني في المعالجات الخمسة. ^{[ 58 ] [ 59 ]} مكّن هذا التوازي الخماسي ^{[ f ]} من إجراء خمسة اختبارات وحسابات متزامنة، مما أدى إلى سرعة معالجة فعّالة تبلغ 25000 حرف في الثانية. ^{[ 59 ]} استخدمت الحسابات خوارزميات وضعها دبليو تي توت وزملاؤه لفك تشفير رسالة توني. ^{[ 60 ] [ 61 ]}   

كان طاقم سفينة نيومانري يتألف من محللي شفرات، وعاملات من الخدمة البحرية الملكية النسائية (WRNS) - المعروفات باسم "Wrens" - ومهندسين كانوا متواجدين بشكل دائم للصيانة والإصلاح. وبحلول نهاية الحرب، بلغ عدد أفراد الطاقم 272 من النساء و27 رجلاً. ^{[ 51 ]}

كانت أولى مهام تشغيل جهاز كولوسوس لاستقبال رسالة جديدة هي تجهيز حلقة الشريط الورقي. تولى هذه المهمة فريق من النساء (Wrens) اللواتي قمن بلصق طرفي الشريط معًا باستخدام غراء بوستيك ، مع الحرص على وجود مسافة 150 حرفًا من الشريط الفارغ بين نهاية الرسالة وبدايتها. ^{[ 62 ]} باستخدام مثقب يدوي خاص ، قمن بإدخال ثقب بداية بين القناتين الثالثة والرابعة، على بُعد 2 + 1/2 ثقب من نهاية الجزء الفارغ، وثقب نهاية بين القناتين الرابعة والخامسة، على بُعد 1 + 1/2 ثقب من نهاية أحرف الرسالة. ^{[ 63 ] [ 64 ]} تمت قراءة هذه الثقوب بواسطة خلايا ضوئية موضوعة خصيصًا، والتي أشارت إلى بداية الرسالة ونهايتها. بعد ذلك ، يقوم المشغل بتمرير الشريط الورقي عبر البوابة وحول بكرات قاعدة الجهاز، ثم يضبط الشد. وقد تم تطوير تصميم قاعدة الجهاز بشريطين من تصميم هيث روبنسون، بحيث يمكن تحميل شريط أثناء تشغيل الشريط السابق. كان مفتاح موجود على لوحة الاختيار يحدد الشريط "القريب" أو "البعيد". ^{[ 65 ]}

بعد تنفيذ مهام إعادة الضبط والتصفير المختلفة، يقوم مشغلو جهاز رين، بتوجيه من محلل الشفرات، بتشغيل مفاتيح "ضبط المجموع" العشرية ومفاتيح لوحة K2 لضبط الخوارزمية المطلوبة. ثم يقومون بتشغيل محرك شريط السرير والمصباح، وعندما يصل الشريط إلى السرعة المطلوبة، يقومون بتشغيل مفتاح التشغيل الرئيسي. ^{[ 65 ]}

كتب هوارد كامبين، وهو عالم رياضيات ومحلل شفرات من وحدة العمليات 20-G التابعة للبحرية الأمريكية ، ما يلي في مقدمة ورقة فلاورز البحثية لعام 1983 بعنوان "تصميم كولوسوس".

كانت نظرتي إلى كولوسوس من منظور محلل ومبرمج شفرات. كنتُ أُعطي الجهاز أوامر بإجراء حسابات وإحصاءات معينة، وبعد دراسة النتائج، أُعطيه أوامر أخرى. لم يكن يتذكر النتيجة السابقة، ولم يكن بإمكانه التصرف بناءً عليها حتى لو تذكرها. تناوبنا أنا وكولوسوس في تفاعلٍ أسفر أحيانًا عن تحليل نظام تشفير ألماني غير مألوف، يُطلق عليه الألمان اسم "Geheimschreiber"، بينما يُطلق عليه محللو الشفرات اسم "Fish". ^{[ 66 ]}

لم يكن كولوسوس حاسوبًا مُخزّن البرامج . كانت بيانات الإدخال للمعالجات الخمسة المتوازية تُقرأ من شريط ورق الرسائل الحلقي ومولدات الأنماط الإلكترونية لعجلات الطاقة ( χ و ψ) والمحركات. ^{[ 67 ]} كانت برامج المعالجات تُضبط وتُحفظ على المفاتيح ومنافذ التوصيل في لوحة المقابس. يستطيع كل معالج تقييم دالة منطقية وحساب وعرض عدد المرات التي تُعطي فيها القيمة المُحددة "خطأ" (0) أو "صواب" (1) لكل دورة من شريط الرسائل.

كانت المدخلات إلى المعالجات تأتي من مصدرين: مسجلات الإزاحة من قراءة الشريط، وحلقات الثايراترون التي تحاكي عجلات آلة توني. ^{[ 68 ]} كانت الأحرف الموجودة على الشريط الورقي تُسمى Z ، بينما كانت الأحرف من محاكي توني تُشار إليها بالأحرف اليونانية التي أطلقها عليها بيل توت عند وضع البنية المنطقية للآلة. على لوحة الاختيار، كانت المفاتيح تحدد إما Z أو ΔZ ، أو${\displaystyle \chi }$أو Δ${\displaystyle \chi }$وإما${\displaystyle \psi }$أو Δ${\displaystyle \psi }$لتمرير البيانات إلى حقل المقبس ولوحة مفاتيح "K2". يمكن تحديد ما إذا كانت هذه الإشارات من محاكيات العجلات ستُفعّل مع كل تمريرة جديدة لشريط الرسائل أم لا.

احتوت لوحة مفاتيح K2 على مجموعة من المفاتيح على الجانب الأيسر لتحديد الخوارزمية. أما المفاتيح الموجودة على الجانب الأيمن فكانت تُستخدم لاختيار العداد الذي تُغذى إليه النتيجة. وسمح لوحة التوصيل بفرض شروط أقل تخصصًا. وبشكل عام، أتاحت مفاتيح لوحة مفاتيح K2 ولوحة التوصيل حوالي خمسة مليارات تركيبة مختلفة من المتغيرات المختارة. ^{[ 62 ]}

على سبيل المثال: قد تتضمن مجموعة من عمليات تشغيل شريط الرسائل في البداية استخدام عجلتي كاي ، كما في خوارزمية توت 1+2. تُسمى هذه العملية التي تستخدم عجلتين "عملية طويلة"، وتستغرق في المتوسط ​​ثماني دقائق ما لم يتم استخدام التوازي لتقليل الوقت بمقدار خمسة أضعاف. قد تتضمن العمليات اللاحقة استخدام عجلة كاي واحدة فقط ، مما ينتج عنه عملية قصيرة تستغرق حوالي دقيقتين. في البداية، بعد العملية الطويلة الأولى، كان محلل الشفرات يحدد الخوارزمية التالية التي سيتم تجربتها. ومع ذلك، أظهرت التجربة أنه يمكن إنشاء أشجار قرارات لهذه العملية التكرارية لاستخدامها من قبل مشغلي خوارزمية رين في نسبة من الحالات. ^{[ 69 ]}

على الرغم من أن كولوسوس كان أول آلة رقمية إلكترونية قابلة للبرمجة، وإن كانت محدودة بالمعايير الحديثة، ^{[ 70 ]} إلا أنها لم تكن آلة للأغراض العامة، حيث تم تصميمها لمجموعة من مهام التحليل التشفيري، ومعظمها يتضمن حساب نتائج تقييم الخوارزميات المنطقية.

لم يكن حاسوب كولوسوس بالتالي آلة تورينج كاملة تمامًا . مع ذلك، أثبت البروفيسور بنجامين ويلز من جامعة سان فرانسيسكو أنه إذا أُعيد ترتيب جميع أجهزة كولوسوس العشرة في مجموعة محددة ، فإن المجموعة بأكملها من الحواسيب ستكون قادرة على محاكاة آلة تورينج شاملة ، وبالتالي ستكون كاملة تورينج. ^{[ 71 ]}

كان جهاز كولوسوس وأسباب بنائه سراً للغاية، وظل كذلك لمدة 30 عاماً بعد الحرب. ونتيجة لذلك، لم يُدرج في تاريخ أجهزة الحوسبة لسنوات عديدة، وحُرم فلاورز ورفاقه من التقدير الذي يستحقونه. تم تفكيك جميع أجهزة كولوسوس باستثناء اثنين بعد الحرب، وأُعيدت أجزاؤها إلى مكتب البريد. نُقلت بعض الأجزاء، بعد تعديلها لتتوافق مع غرضها الأصلي، إلى مختبر ماكس نيومان لآلات الحوسبة التابع للجمعية الملكية في جامعة مانشستر . ^{[ 72 ]} احتُفظ بجهازين من أجهزة كولوسوس، إلى جانب جهازي توني، ونُقلا إلى المقر الجديد لوكالة الاستخبارات البريطانية (GCHQ) في إيستكوت في أبريل 1946، ثم إلى تشيلتنهام بين عامي 1952 و1954. ^{[ 73 ] [ 9 ]} فُكّك أحد جهازي كولوسوس، المعروف باسم كولوسوس بلو ، في عام 1959؛ والآخر في الستينيات. ^{[ 73 ]} أُمر تومي فلاورز بإتلاف جميع الوثائق. أحرقهم في الفرن كما هو مطلوب، وقال لاحقاً عن ذلك الأمر:

كان ذلك خطأً فادحاً. لقد أُمرتُ بإتلاف جميع السجلات، وهو ما فعلته. أخذتُ جميع الرسومات والخطط وجميع المعلومات المتعلقة بكولوسوس المكتوبة على الورق ووضعتها في نار المرجل. وشاهدتها تحترق. ^{[ 74 ]}

تم تعديل أجهزة كولوسوس لأغراض أخرى، بنجاح متفاوت؛ وفي سنواتها الأخيرة، استُخدمت للتدريب. ^{[ 75 ]} روى جاك غود كيف كان أول من استخدم كولوسوس بعد الحرب، مُقنعًا وكالة الأمن القومي الأمريكية بإمكانية استخدامه لأداء وظيفة كانوا يخططون لبناء آلة خاصة لأجلها. ^{[ 73 ]} كما استُخدم كولوسوس لإجراء عدّ الأحرف على شريط لاصق لمرة واحدة لاختبار عدم العشوائية. ^{[ 73 ]}

لعب عدد قليل من الأشخاص المرتبطين بمشروع كولوسوس - والذين كانوا على دراية بإمكانية إنتاج أجهزة حوسبة رقمية إلكترونية واسعة النطاق وموثوقة وعالية السرعة - أدوارًا مهمة في بدايات العمل الحاسوبي في المملكة المتحدة، وربما في الولايات المتحدة أيضًا. ومع ذلك، ونظرًا لسرية المشروع، لم يكن له تأثير مباشر يُذكر على تطوير أجهزة الحاسوب اللاحقة؛ فقد كان نظام EDVAC هو البنية الحاسوبية الرائدة في ذلك الوقت. ^{[ 76 ]} في عام 1972، كتب هيرمان غولدستاين ، الذي لم يكن على دراية بمشروع كولوسوس وإرثه في مشاريع أشخاص مثل آلان تورينج ( ACE )، وماكس نيومان ( حواسيب مانشستر )، وهاري هاسكي ( Bendix G-15 )، ما يلي:

كانت بريطانيا تتمتع بحيوية كبيرة لدرجة أنها استطاعت مباشرة بعد الحرب أن تشرع في العديد من المشاريع المصممة والمنفذة بشكل جيد في مجال الحاسوب. ^{[ 77 ]}

علّق البروفيسور برايان راندل ، الذي كشف معلومات عن كولوسوس في سبعينيات القرن الماضي، على هذا الأمر قائلاً:

أرى أن مشروع كولوسوس كان مصدراً مهماً لهذه الحيوية، وهو مصدر لم يحظَ بالتقدير الكافي، وكذلك أهمية موقعه في التسلسل الزمني لاختراع الحاسوب الرقمي. ^{[ 78 ]}

بدأت جهود راندل تؤتي ثمارها في منتصف سبعينيات القرن العشرين. فقد كُسرت سرية مشروع بليتشلي بارك عندما نشر قائد المجموعة وينتربوثام كتابه "السر الفائق" عام ١٩٧٤. ^{[ ٧٩ ]} كان راندل يُجري بحثًا حول تاريخ علوم الحاسوب في بريطانيا استعدادًا لمؤتمر حول تاريخ الحوسبة عُقد في مختبر لوس ألاموس العلمي، نيو مكسيكو، في الفترة من ١٠ إلى ١٥ يونيو ١٩٧٦، وحصل على إذن لتقديم ورقة بحثية حول تطوير جهاز كولوسي خلال الحرب في محطة أبحاث مكتب البريد ، دوليس هيل (في أكتوبر ١٩٧٥، نشرت الحكومة البريطانية سلسلة من الصور الفوتوغرافية مع تعليقات توضيحية من مكتب السجلات العامة). أدى الاهتمام بـ"الاكتشافات" الواردة في ورقته البحثية إلى عقد اجتماع مسائي خاص أجاب فيه راندل وكومبس على المزيد من الأسئلة. كتب كومبس لاحقًا أنه لا يمكن لأي عضو في فريقنا أن ينسى أبدًا روح الزمالة، والشعور بالهدف، وقبل كل شيء، الإثارة الشديدة لتلك الأيام . في عام ١٩٧٧، نشر راندل مقالًا بعنوان "أول حاسوب إلكتروني" في عدة دوريات. ^{[ g ] [ 80 ]}

في أكتوبر 2000، أصدر مركز الاتصالات الحكومية البريطانية (GCHQ) تقريرًا فنيًا من 500 صفحة حول شيفرة توني وتحليلها - بعنوان " التقرير العام عن توني " ^{[ 81 ]} - إلى مكتب السجلات العامة الوطني ، ويحتوي على قصيدة رائعة في مدح كولوسوس من قبل خبراء التشفير الذين عملوا عليها:

من المؤسف أنه لا يمكن إعطاء فكرة وافية عن سحر آلة كولوسوس أثناء عملها؛ ضخامتها الهائلة وتعقيدها الظاهر؛ السرعة المذهلة لشريط الورق الرقيق حول البكرات المتلألئة؛ متعة الطفولة في استخدام أدوات مثل "لا لا"، و"المدى"، و"طباعة العنوان الرئيسي"، وغيرها؛ سحر فك التشفير الميكانيكي البحت حرفًا حرفًا (حتى أن إحدى المبتدئات ظنت أنها تتعرض للخداع)؛ العمل الغريب للآلة الكاتبة في طباعة النوتات الموسيقية الصحيحة دون مساعدة بشرية؛ تدرج الشاشة؛ فترات الترقب الشديد التي تتوج بالظهور المفاجئ للنوتة الموسيقية المنشودة؛ والإيقاعات الغريبة التي تميز كل نوع من أنواع التشغيل: البداية المهيبة، والتشغيل القصير غير المنتظم، وانتظام كسر العجلات، والمستطيل الثابت الذي تقاطعه قفزات جامحة لعودة العربة، والثرثرة المحمومة لتشغيل المحرك، وحتى الهيجان المضحك لعدد كبير من النوتات الموسيقية المزيفة. ^{[ 82 ]}

قام فريق بقيادة توني سيل ببناء نموذج مُعاد بناؤه بالكامل ^{[ 83 ] [ 84 ]} لجهاز كولوسوس مارك 2 بين عامي 1993 و2008. ^{[ 12 ] [ 11 ]} على الرغم من تدمير المخططات والأجهزة، فقد نجا قدرٌ كبيرٌ من المواد، معظمها في دفاتر المهندسين، ولكن جزءًا كبيرًا منها موجود في الولايات المتحدة. ربما كان قارئ الشريط الضوئي هو المشكلة الأكبر، لكن الدكتور أرنولد لينش ، مصممه الأصلي، تمكن من إعادة تصميمه وفقًا لمواصفاته الأصلية. يُعرض النموذج المُعاد بناؤه في المكان التاريخي الصحيح لجهاز كولوسوس رقم 9، في المتحف الوطني للحوسبة ، في مبنى H، بليتشلي بارك ، ميلتون كينز ، باكينجهامشير.

في نوفمبر 2007، احتفالًا بإنجاز المشروع وانطلاقًا من مبادرة لجمع التبرعات للمتحف الوطني للحوسبة، أُقيمت مسابقة تشفير ^{[ 85 ]} جمعت بين جهاز كولوسوس المُعاد بناؤه وهواة اللاسلكي من جميع أنحاء العالم، بهدف أن يكون الفائز أول من يستقبل ويفك تشفير ثلاث رسائل مُشفرة باستخدام جهاز لورنز SZ42 ، مُرسلة من محطة الراديو DL0HNF في متحف هاينز نيكسدورف للحوسبة . وقد فاز بالمسابقة بسهولة هاوي اللاسلكي يواكيم شوث، الذي كان قد استعد جيدًا ^{[ 86 ]} لهذه المناسبة، وطوّر برنامجه الخاص لمعالجة الإشارات وفك الشفرات باستخدام لغة آدا ^{[ 87 ]} . وقد أعاق رغبة فريق كولوسوس في استخدام معدات راديو من الحرب العالمية الثانية ^{[ 88 ]} عملية فك التشفير، مما أدى إلى تأخيرهم ليوم واحد بسبب ضعف جودة الاستقبال. ومع ذلك، استطاع حاسوب الفائز المحمول بسرعة 1.4  جيجاهرتز، الذي كان يُشغّل برنامجه الخاص، إيجاد إعدادات جميع العجلات الاثنتي عشرة في أقل من دقيقة. قال خبير فك الشفرات الألماني: "قام حاسوبي المحمول بفك تشفير النصوص بسرعة 1.2  مليون حرف في الثانية، أي أسرع بـ 240 مرة من برنامج كولوسوس. إذا قمنا بحساب تردد المعالج المركزي وفقًا لهذا العامل، فسنحصل على تردد مكافئ قدره 5.8  ميجاهرتز لبرنامج كولوسوس. إنها سرعة مذهلة بالنسبة لحاسوب تم بناؤه عام 1944." ^{[ 89 ]}

أكدت مسابقة فك الشفرات نجاح مشروع إعادة البناء. وعلق توني سيل قائلاً: "بناءً على أداء كولوسوس اليوم، فهو لا يزال بنفس كفاءته قبل ستة عقود. يسعدنا أننا قدمنا ​​تحيةً لائقةً للعاملين في بليتشلي بارك، والذين ابتكروا هذه الآلات الرائعة التي فكت هذه الشفرات وساهمت في تقصير أمد الحرب لعدة أشهر." ^{[ 90 ]}

ظهر حاسوب خيالي يُدعى كولوسوس في فيلم "كولوسوس: مشروع فوربين" عام 1970، والمستوحى من رواية "كولوسوس" للكاتب دي إف جونز الصادرة عام 1966. كان هذا محض صدفة، إذ سبق ظهوره الإعلان العلني عن معلومات حول كولوسوس، أو حتى اسمه.

تحتوي رواية نيل ستيفنسون " كريبتونوميكون " (1999) أيضًا على معالجة خيالية للدور التاريخي الذي لعبه تورينج وبليتشلي بارك.

كولوسوس (الحاسوب العملاق) أكبر حاسوب عملاق للذكاء الاصطناعي في العالم.

• تاريخ أجهزة الحوسبة
• قائمة أجهزة الكمبيوتر التي تعمل بالصمامات المفرغة
• مانشستر بيبي
• Z3
• Z4

• كامبين، هوارد؛ فارلي، روبرت د. (28 فبراير 1990)، مقابلة تاريخية شفهية: NSA-OH-14-83. كامبين، هوارد، دكتور. 29 يونيو 1983. أنوباليس، ماريلاند. بقلم: روبرت ج. فارلي (ملف PDF) ، وكالة الأمن القومي ، تم الاطلاع عليه في 16 أكتوبر 2016.
• كولوسوس: إنشاء عملاق على يوتيوب فيلم قصير من إنتاج جوجل للاحتفال بكولوسوس وأولئك الذين بنوه، وخاصة تومي فلاورز.
• كراغون، هارفي ج. (2003)، من السمكة إلى العملاق: كيف تم فك شفرة لورنز الألمانية في بليتشلي بارك ، دالاس: كتب كراغون، ISBN 0-9743045-0-6– وصف تفصيلي لتحليل شفرة توني، وبعض التفاصيل عن كولوسوس (يحتوي على بعض الأخطاء الطفيفة)
• إينيفير، تيد (1999)، أفضل سر محفوظ في بريطانيا: مقر ألترا في بليتشلي بارك (الطبعة الثالثة  )، دار ساتون للنشر، غلوسترشاير، رقم ISBN 978-0-7509-2355-2

جولة إرشادية في تاريخ وجغرافيا الحديقة، كتبها أحد الأعضاء المؤسسين لصندوق بليتشلي بارك.

• غانون، بول (2006). كولوسوس: أعظم سر في بليتشلي بارك . لندن: أتلانتيك بوكس. ISBN 1-84354-330-3.
• برايس، ديفيد أ. (2021). العباقرة في الحرب: بليتشلي بارك، كولوسوس، وفجر العصر الرقمي . نيويورك: كنوبف. ISBN 978-0-525-52154-9.
• روخاس، ر.؛ هاشاجن، يو. (2000)، الحواسيب الأولى: التاريخ والبنية ، مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، رقم ISBN 0-262-18197-5– مقارنة بين أجهزة الكمبيوتر الأولى، مع فصل عن كولوسوس وإعادة بنائه بواسطة توني سيل.
• سيل، توني (2004)، حاسوب كولوسوس 1943-1996: كيف ساعد في كسر شفرة لورنز الألمانية في الحرب العالمية الثانية ، كيدرمينستر: إم. وإم. بالدوين، رقم ISBN 0-947712-36-4كتيب صغير (20 صفحة)، يحتوي على نفس المواد الموجودة على موقع توني سيل الإلكتروني (انظر أدناه).
• سميث، مايكل (2007) [1998]، المحطة X: محللو الشفرات في بليتشلي بارك ، سلسلة بان للاستراتيجيات الكبرى (  تحرير بان بوكس)، لندن: بان ماكميلان المحدودة، ISBN 978-0-330-41929-1

• التطور المبكر للحاسوب
• المتحف الوطني للحوسبة (TNMOC)
  • TNMOC: الذكرى الخامسة والسبعون للهجوم الأول
• يحتوي كتاب "الرموز والشفرات" لتوني سيل على قدر كبير من المعلومات، بما في ذلك:
  • كولوسوس، ثورة في فك الشفرات
  • لورنز سايفر والعملاق
    • عصر الآلات يصل إلى فك شفرة فيش
    • مشروع إعادة بناء تمثال كولوسوس
    • مشروع إعادة بناء كولوسوس: التطور إلى كولوسوس مارك 2
    • جولة حول تمثال كولوسوس: جولة تفصيلية في نسخة طبق الأصل من تمثال كولوسوس - تأكد من النقر على روابط "المزيد من النصوص" الموجودة على كل صورة للاطلاع على نص معلوماتي مفصل حول ذلك الجزء من تمثال كولوسوس.
  • محاضرة معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات - نص محاضرة ألقاها توني سيل يصف فيها مشروع إعادة الإعمار
• محاضرة برايان راندل عام 1976 عن تمثال كولوسوس
• نشر موقع بي بي سي الإخباري تقريراً عن نسخة طبق الأصل من تمثال كولوسوس
• مقال إخباري من بي بي سي: "كولوسوس يفك الشفرات مرة أخرى"
• مقال إخباري من بي بي سي: "عملاق فك الشفرات في بليتشلي" مع مقابلات فيديو 2010-02-02
• موقع إلكتروني خاص بكتاب كوبلاند الصادر عام 2006، يحتوي على معلومات كثيرة وروابط لمعلومات رُفعت عنها السرية مؤخراً.
• هل تم الحمل بطفل مانشستر في بليتشلي بارك؟
• شاهد فيديو توضيحي لعملية إعادة بناء تمثال كولوسوس في بليتشلي بارك على يوتيوب
• محاكاة افتراضية عبر الإنترنت لـ Colossus
• سميث، أندرو (12 أكتوبر 2025). "تنحى جانباً يا آلان تورينج: تعرف على بطل الطبقة العاملة في بليتشلي بارك الذي لم تره في الأفلام" . صحيفة الغارديان .