В 1942 году математик Алан Тюринг и его коллеги воспроизвели немецкое шифровальное устройство «Энигма», и союзники начали получать информацию о боевых планах стран гитлеровского блока. Заподозрив неладное, немцы усовершенствовали свою машину с трех- до четырехроторной модели, и на расшифровку сообщений стало уходить в 26 раз больше времени — дни, а не часы. Эсминцы союзников уже не могли перехватывать немецкие подводные лодки, которые подрывали грузовые суда в Атлантическом океане. Сотни судов были затоплены, а Лондон многие месяцы голодал, пока, наконец, коды не были расшифрованы вновь — с помощью первых в мире электронных компьютеров.
Мораль истории, которую рассказывает Ричард Траут, проста: иногда важна каждая секунда, уходящая на выполнение арифметической операции. «Взлом кодов был задачей, которая подтолкнула человечество к изобретению компьютеров», — говорит он.
Фирма Pico Computing, которую Траут основал в 2004 году, продает настольные суперкомпьютеры для военных и правительственных агентств, которым необходимо надежно шифровать свои сообщения. Секретное оружие компании, состоящей из 15 человек, — созданный десятилетия назад чип, способный в слегка подправленном виде превзойти самые мощные процессоры в суперкомпьютерах Hewlett-Packard или IBM.
Программируемая вентильная матрица (ПВМ), лежащая в основе компьютеров Pico, отличается от обычных процессоров. Ее невозможно программировать с помощью простых в использовании языков C или Java, которые используются повсеместно. ПВМ приходится контролировать на самом элементарном уровне — на уровне электрических «вентилей», которые дают сигнал «вкл» или «выкл».
Программировать ПВМ куда сложнее, но зато ее можно настроить на отличное выполнение какой-то одной функции вместо сносного выполнения многих. Настройте ПВМ на выполнение конкретной вычислительной задачи — особенно требующей одновременных вычислений, — и она окажется в сотню, а то и в тысячу раз быстрее процессоров Intel и AMD. «Мы убрали все хитроумные штучки, которые были добавлены к процессорам за последние 30 лет, — говорит Траут. — Мы избавились от стереосистемы и кожаной обивки салона, но превратили семейный седан в гоночную машину».
Мало кто понимает мощь этого рационального кремния лучше, чем сооснователь Pico и вундеркинд Дэвид Халтон. Сейчас Халтону 27 лет и почти 15 из них он учится применять в криптографии специально созданные для этого микросхемы. С тех пор как понял, что «алгоритмы можно выполнять со скоростью электричества в цепи». В 16 лет Халтон окончил школу, а к 18-ти управлял собственной консалтинговой фирмой по компьютерной безопасности, взламывавшей на заказ компьютерные сети.
Халтон присоединился к команде Траута в 2004 году, а через несколько лет прославил маленькую компанию на всю Америку. В 2008 году на симпозиуме по информационной безопасности ShmooCon он вдвоем с коллегой Стивом Мюллером представил устройство для взлома GSM-сигналов сотовых телефонов. Оборудование общей стоимостью в $1500 смогло за час расшифровать телефонные звонки, на взлом которых прежде уходили дни.
Не у каждого клиента есть необходимые знания и мотивация для затачивания ПВМ под узкоспециальные задачи. Но у неназываемых агентств, покупающих системы Pico, есть и то и другое. Компания предлагает им модели, нацеленные на взлом чего угодно: от протокола Wireless Protected Access, кодирующего сигнал Wi-Fi, до кода Filevault на компьютерах Mac.
Pico не единственный игрок на рынке ПВМ: подобные устройства продают несколько компаний вроде SRC, DRC, Nallatech и разработчика суперкомпьютеров Cray. Но Pico больше других сосредоточена на применении ПВМ в криптографии. Кроме того, Pico позволяет своим клиентам собирать расширяемые суперкомпьютеры, монтируя ПВМ на плату, позволяющую выполнять эффективные параллельные вычисления. Оборудование и программное обеспечение для интеграции находятся в интеллектуальной собственности компании. Устройства стоят от $400 до сотен тысяч долларов. Выручка компании за прошлый год составила $2,5 млн, а прибыль — $200 000. Траут говорит, что ведет переговоры о заключении правительственного контракта, который сам по себе удвоит продажи в 2010 году.
Как Pico предотвращает попадание своих разработок в непроверенные руки? По словам Траута, компания проверяет клиентов и не экспортирует свои технологии в страны «Оси зла», но предотвратить их попадание в руки преступников сложнее. «Если какой-нибудь Джек Смит захочет купить у нас компьютер, это определенно вызовет подозрения, — говорит он. — Но те, кому действительно нужно такое оборудование, умеют проявлять недюжинную изобретательность, чтобы его заполучить».
Более актуальная проблема роста компании: сможет ли Pico убедить кого-то, кроме горстки хорошо обеспеченных агентств, раскошелиться на технологию, которая совсем не так проста в управлении, как альтернативы от Intel и AMD. ПВМ дешевле других чипов, но затраты на квалифицированных программистов, признает Траут, могут сильно увеличить расходы.
Кроме того, обычные процессоры еще представляют опасность для Pico. Если они станут достаточно мощными, появится соблазн использовать их, а не таинственные ПВМ. «Ребята, занимающиеся обычными процессорами, могут нас обойти. Мы более эффективны, но они были первыми», — говорит он. Но сейчас, когда у производителей полупроводников иссякают способы ускорения процессоров, Траут располагает преимуществом, которого не было у Алана Тюринга: у него есть время.
А пока Pico ищет новые сферы применения для своих вычислительных машин. Например, секвенирование ДНК и финансовый анализ рынка. «Это гораздо, гораздо более амбициозные цели, чем простой взлом кодов», — говорит Траут.