冷戦中のNSA極秘スーパーコンピュータ「Harvest」が14年間の任務を終える
Harvest（IBM 7950）はNSAの暗号解析用スーパーコンピュータで、キューバ危機の1962年から1976年まで14年間、米国の最も機密性の高い通信傍受を処理する主要エンジンとして稼働した。同時代のコンピュータの最大200倍の速度で動作し、1976年2月27日、Tractorテープライブラリの摩耗した部品の製造業者が倒産したため運用を終了し、Cray-1に置き換えられた。
冷戦期間中、米国は極めて秘密裏に一台の特化した高性能コンピュータを運用していた。それがIBMが米国家安全保障局（NSA）のために設計・製造した「Harvest」である。キューバ危機直後の1962年から1976年まで、ベトナム戦争を経て1975年のヘルシンキ協定後まで、NSAの最重要な通信傍受を処理する暗号化プロセッサとして機能した。
革新的な建築と仕様
Harvestは膨大なデータセットに対して演算を適用するために設計された、最初期の専用コンピュータの一つであった。IBMの Stretch メインフレーム（IBM 7030）に接続された拡張機能で、モジュール式設計により1960年代版のグラフィックスチップともいえる構造を備えていた。同時に、世界初の自動テープライブラリシステム「Tractor」を搭載し、磁気テープカセットをロボットが自動で取り出すことができた。
Harvestは約800キロバイトのアドレス指定可能メモリを有し、6つの磁気コア記憶装置は冷却のため油に浸されていた。ストリーミング処理で1バイトを0.3マイクロ秒ごとに転送し、同時代のコンピュータの最大200倍の速度でジョブを実行した。1962年の運用開始時、Harvestは3つの自動カートリッジユニットで合計44ギガバイトのオンラインストレージを保有していた。これは1965年に発表されたIBM 2314ディスクストレージシステムの233メガバイト（8ドライブ構成）比で190倍以上の容量であった。
Tractorテープライブラリシステム
Tractorテープシステム（IBM 7955）は、各カセットが6～7キログラムのボウリング球並みの重さを持ち、550メートルのテープリール上に約120メガバイトのデータを格納していた。各ストレージユニットは最大160カセットを収納可能であった。テープは毎秒6メートルの速度で読み書きヘッド部を通過し、1つのドライブが処理終了から次のテープ読み取り開始まで約18秒を要した。このロボット式自動ライブラリは、約20年後にエンタープライズデータセンターで標準化されるロボット格納庫の先駆けであった。
IBMとNSAが共同開発した独自プログラミング言語「Alpha」（Advanced Language for Programming Harvest）により、コード破解者は暗号化問題を記述することができた。Alphaは処理対象データの「アルファベット」を定義でき、実在するが不明な文字を示す「scab」（記号「?」）と、ヌルやスペーサーとしての「pad」（空白）を含んでいた。Alphaの文字列は「cords」に集約され、それらはさらに「ropes」に統合された。
暗号解析への活用
Harvestの応用例として文書化されたケースでは、35億文字のテキストを検索して7,000個のターゲット用語のいずれかを検出する処理を4時間以下で実行した。より大規模なプロジェクト「Moretown」は、16年間にわたる傍受通信1,100万件のメッセージを約8,000の検索用語リストに照合し、約10時間で完了している。
1971年までに、Harvestは週115時間の本番稼働（週の3分の2以上）に達していたが、1967年以降は処理するジョブ数が減少していた。
最後の日と遺産
1976年2月27日、Harvestのオペレーターは最後の稼働を停止した。Tractorテープライブラリの摩耗した部品が回復不可能であり、その部品の製造業者はすでに営業を終えていたためである。NSAはHarvestをCray-1スーパーコンピュータで置き換えた。
Harvestの開発にはコンピュータ歴史上の著名人が関わっていた。Frederick Brooks Jr. はハードウェアとソフトウェアの主要貢献者で、後にIBM System/360 の開発に携わり1999年チューリング賞を受賞した。James Pomereneは Harvest の主任エンジニアで、かつてJohn von Neumannと共にIASコンピュータの構築を支援した経験を持つ。Frances Allenは Alpha の設計に協力し、StretchとHarvestの両プロジェクトで活動した。彼女は2006年にA.M.チューリング賞を受賞し、2020年に没した。
Harvestの運用最終日には、機械の名義で記された偽造電報がNSA公文書館に保存されている。そこには、「私は NSA で初めて運用を開始した。広く知られていないが、私はおそらく世界最大、最速、最も技術的に高度なコンピュータシステムであった。そして14年後の今、引退の時が到来した。私の保守と運用のコストはより最新の機器と新しい技術に置き去りにされている」と記されていた。
筆者の見立て
- Harvestの1960年代のモジュール式設計が、現代のグラフィックスチップの仕様に類似していることを示唆している
- Harvestのストリーミングアーキテクチャが、1980年代のデータフローコンピューティング運動の先駆けになった可能性を示唆している
- Harvestは継続的なビデオストリーム管理とリアルタイムセキュリティシステムの先駆け的な存在と解釈している
- 冷戦期間の国家安全保障上の要件が、民間・非機密のコンピュータが達成できる範囲をはるかに超えるコンピュータ技術開発を推進したと解釈している
- Harvestの専門的性質と秘密性により、直接的な後継機がないため、その革新が後年の技術として改めて現れた可能性を示唆している
この記事は元記事の事実のみに基づいて自動生成されました。
出典
IEEE Spectrum, "Secret Cold War Supercomputer Was Built for One Job," https://spectrum.ieee.org/cold-war-codebreaker-nsa-ibm (James Bamford『Body of Secrets』（2001年、Doubleday出版）、機密解除されたペンタゴンのNSAコンピュータ史、1962年のStretch技術マニュアルの報道による)