Máquinas Avanzadas

Máquinas Avanzadas

Colossus

Las máquinas Colossus fueron los primeros dispositivos calculadores electrónicos usados por los británicos para leer las comunicaciones cifradas alemanas durante la Segunda Guerra Mundial. Colossus fue uno de los primeros computadores digitales.

La máquina Colossus fue diseñada originalmente por Tommy Flowers en la Post Office Research Station (Estación de Investigación de la Oficina Postal), Dollis Hill. El prototipo, Colossus Mark I, entró en funcionamiento en Bletchley Park desde febrero de 1944. Una versión mejorada, el Colossus Mark II se instaló en junio de 1944, y se llegaron a construir unos diez Colossus hasta el final de la guerra.

Las máquinas Colossus se usaron para descifrar los mensajes cifrados, que se interceptaban de las comunicaciones de la Alemania Nazi, usando la máquina Lorenz SZ40/42. Colossus comparaba dos flujos de datos, contando cada coincidencia basada en una función programable booleana. El mensaje cifrado se leía a gran velocidad a través de una cinta de papel. El otro flujo de datos era generado internamente, y era una simulación electrónica de la máquina de Lorenz en varias combinaciones. Si el número de coincidencias para una combinación era superior a una cierta cantidad, la salida era escrita en una máquina de escribir eléctrica.

Propósitos y Orígenes

Las computadoras Colossus se usaron en el criptoanálisis para las comunicaciones de alto nivel alemanas, mensajes que habían sido cifrados usando la máquina Lorenz SZ 40/42. Parte de la operación Colossus era emular electrónicamente la máquina mecánica de Lorenz. Para cifrar un mensaje con la máquina de Lorenz, el texto plano se combinaba con un flujo de BITs clave, en grupos de cinco. El flujo clave se generaba usando doce ruedas: cinco fueron clasificadas (por los británicos) como ruedas  («Χ»), otras cinco como  («Ψ»), y las dos restantes como «ruedas motoras». Las ruedas  rotaban regularmente con cada letra que se cifraba, mientras que las ruedas  rotaban irregularmente, controladas por las ruedas motoras.

Bill Tutte, un criptoanalista de Bletchley Park, descubrió que los flujos de claves producidos por la máquina mostraban una predisposición a una desviación estadística de lo aleatorio, y que esas predisposiciones podían ser usadas para romper el cifrado y leer los mensajes. Para poder leer los mensajes, había dos tareas que debían realizarse. La primera de las tareas era romper con las ruedas (wheel breaking), que consistía en descubrir los patrones de los dientes para todas las ruedas. Estos patrones se establecían una vez en la máquina de Lorenz y después se usaban durante un periodo de tiempo establecido y para un número de mensajes diferentes. La segunda tarea consistía en establecer las ruedas (wheel setting), que podía realizarse una vez que se conocía los patrones de los dientes. Cada mensaje cifrado usando la máquina de Lorenz, se codificaba con posición inicial de las ruedas diferente. El proceso de establecer las ruedas encontraba la posición inicial de las ruedas para un mensaje dado. Inicialmente Colossus se usó para ayudar a averiguar la posición inicial de las ruedas, después se demostró que la máquina podía ser adaptada también para el proceso de romper las ruedas.

Colossus era operado en Newmanry, la sección de Bletchley Park responsable de los métodos mecánicos contra la máquina de Lorenz, liderada por el matemático Max Newman.

Colossus se desarrolló debido a un proyecto anterior que produjo una máquina comparadora opto-mecánica llamada «Heath Robinson». El mayor problema de la máquina Robinson era la sincronización de dos cintas perforadas, una perforada con el mensaje cifrado y la otra representando los patrones producidos por las ruedas de la máquina de Lorenz, pero cuando se tenía que leer a una velocidad de más de 1000 caracteres por segundo, resultaba en una infinidad de cálculos. Colossus solucionó el problema reproduciendo electrónicamente una de las cintas. La otra cinta se podía introducir en Colossus a mayor velocidad y podía ser contada con mucha mayor fiabilidad.

Destino incierto

Aparentemente se destruyeron ocho de las 10 máquinas Colossus de Bletchley Park en 1946, por orden directa de Winston Churchill. Una más sobrevivió hasta los 1950s, y la última fue desmantelada en 1960 cuando todos los diagramas de sus circuitos y sus planos fueron quemados. Se sabe que varios científicos norteamericanos vieron funcionar a Colossus en visitas secretas a Bletchley Park después de la guerra, pero el gobierno británico vetó toda la información sobre la máquina durante 30 años. Las razones no fueron sólo militares, sino también políticas, pues se sabe que hubo al menos un bombardeo alemán a una ciudad inglesa que pudo haberse evitado gracias a Colossus, pero que se dejó proceder (a costa de un sinnúmero de muertes) para proteger uno de los secretos mejor guardados durante la Segunda Guerra Mundial.

La Construcción de Colossus

Un equipo liderado por Tommy Flowers dedicó diez meses (desde principios de febrero hasta principios de diciembre de 1943) diseñando y construyendo la computadora Colossus en la Post Office Research Station, Dollis Hill, al noroeste de Londres. Después de una prueba funcional el 8 de diciembre de 1943, la máquina fue desmontada y enviada al norte de Bletchley Park. Después fue montada en el bloque F en las navidades de 1943. La Mark 1 tuvo éxito en su primera prueba con un mensaje real cifrado en enero de 1944. [1] Fue seguido de nueve máquinas Colossus Mark 2, la primera de ellas se instaló en junio de 1944 mientras que la Mark I original fue convertida a Mark 2. La máquina Colossus número once se terminó justo al final de la guerra.

La máquina Colossus Mark I tenía 1.500 válvulas electrónicas. La Colossus Mark 2, con 2.400 válvulas, era 5 veces más rápida y más fácil de operar que la Mark I: ambas características aumentaron considerablemente el proceso de decodificación. La Mark 2 se diseñaba mientras la Mark I era construida. En comparación, otras computadoras como la ENIAC de 1946 usaba 17.468 válvulas y la Manchester Mark I de 1949 usó alrededor de 4.200.

Colossus contaba con la segunda cinta diseñada para la máquina Robinson que generaba los patrones electrónicamente y procesaba 5.000 caracteres por segundo con la cinta de papel circulando a 12 metros por segundo. Los circuitos eran sincronizados por una señal de reloj, generada por las perforaciones de la cinta. La velocidad de cálculo estaba limitada por los mecanismos del lector de la cinta. El diseñador Tommy Flowers testeó el lector de cinta hasta los 9.700 caracteres por segundo antes de que la cinta se desintegrase. Él configuró 5.000 caracteres por segundo como la velocidad más deseable para un funcionamiento óptimo. Algunas veces, dos o más Colossus probaron diferentes combinaciones de trabajo simultáneo, lo que ahora se denomina computación paralela, aumentando notablemente el proceso de decodificación.

Colossus incorporaba por primera vez el uso de registros lineales y arrays sistólicas, permitiendo cinco tests simultáneos, implicando más de 100 cálculos booleanos, en cada uno de los cinco canales de la cinta perforada (no obstante, en funcionamiento normal, sólo uno o dos canales eran examinados en cada ejecución).

Inicialmente Colossus se usaba solamente para determinar las posiciones iniciales de las ruedas para un mensaje concreto (denominado posición de rueda). El Mark 2 incluía mecanismos para ayudar a determinar los patrones de los dientes de las ruedas (rotura de rueda). Ambos modelos eran programables usando interruptores y paneles acoplados que la máquina Robinson no tenía.

Diseño y Operado

Colossus usaba unos tubos de vacío (válvulas termoiónicas), tiratrones y fotomultiplicadores para leer de forma óptica una cinta de papel y después aplicar una función lógica programable a cada carácter, contando cuántas veces la función devolvía «verdadero». Aunque se sabía que las máquinas con muchas válvulas eran propensas a altas tasas de averías, también se reconocía que las averías de las válvulas solían ocurrir al encender la máquina, de tal forma que las máquinas Colossus, una vez encendidas, nunca se apagaban a no ser que comenzasen a funcionar de forma incorrecta...

Colossus fue la primera de las máquinas digitales en incorporar una limitada programabilidad. No obstante no era una computadora de propósito general, no siendo turing completa, aunque las Colossus se basaban en la definición de Alan Turing y éste trabajó enBletchley Park, donde las Colossus fueron operadas. En aquella época no era tan importante que las máquinas fuesen Turing-completas, la mayoría del resto de las primeras máquinas computacionales tampoco lo eran, como por ejemplo la Computadora de Atanasoff-Berry, Harvard Mark I la primera máquina electromecánica, las máquinas de relés de los Laboratorios Bell (de George Stibitz et alt), los primeros diseños de Konrad Zuse y demás. La noción de una computadora como una máquina de propósito general, y no como una gran calculadora dedicada a resolver problemas difíciles pero singulares, no se destacó hasta unos años después.

Colossus fue precedido por una serie de computadoras, la mayor parte de ellas las primeras de su categoría. Zuse Z3 fue la primera computadora completamente programable funcional, y estaba basada en relés electromecánicos, igual que (las menos avanzadas) máquinas de Bell Labs a finales de la década de 1930 (George Stibitz, et al). El ABC Computer era electrónico y binario (digital), pero no programable. Las computadoras indicadas eran semiprogramables; algunas fueron construidas mucho antes de la década de los años 30 del siglo XX (eg, Vannevar Bush). Anterior a estas, está la máquina analítica de Babbage (en la mitad del siglo XIX), que era digital y programable, pero nunca fue construida totalmente y nunca funcionó realmente. Colossus fue la primera máquina que combinaba su funcionamiento digital, parcialmente programable y electrónico.

Wikipedia

Nanographic Printing

En drupa 2012, Landa presenta una familia de seis máquinas Nanographic Printing  – tres de hoja y tres de bobina – que permiten a las empresas de servicios de impresión producir tirajes cortos a medios con un costo por página sin rival.

Cada una de las tres máquinas de hoja puede imprimir en hasta ocho colores y puede utilizar colores directos y de especialidad en toda una gama de aplicaciones incluyendo la impresión comercial general, las colaterales de marketing, libros y manuales de tiraje medio, correo directo y cajas plegables de tiraje corto:

La Landa S5 Nanographic Printing Press es una máquina de nivel inicial, formato B3 (20 pulgadas), para una rápida y fácil transición a la producción digital. La Landa S5 puede imprimir a una cara a velocidades de hasta 11.000 HPH sobre cualquier soporte normal disponible (60-350 gm2).

La Landa S7 Nanographic Printing Press es la máquina digital, formato B2 (29 pulgadas), más productiva del mercado. Es capaz de imprimir a una o dos caras a velocidades de hasta 12.000 HPH sobre cualquier soporte normal disponible (60-350 gm2).

La Landa S10 Nanographic Printing Press es la primera máquina de producción digital del mercado en formato B1 (41 pulgadas). Es capaz de imprimir a una o dos caras a una velocidad de hasta 13000 HPH sobre cualquier soporte normal disponible (60-400 gm2). Un modelo de impresión a una cara para cajas plegables funciona a una velocidad de hasta 6.500 HPH sobre cartón virgen o reciclado, soporte metalizado (espesor de 200-1000 micras) y láminas de plástico.

Las tres máquinas de bobina pueden imprimir en hasta ocho colores y están pensadas para impresión comercial, de publicaciones, de etiquetas y de envases flexibles:

La Landa W5 Nanographic Printing Press es una máquina con un ancho de bobina de 560 mm (22 pulgadas) capaz de imprimir a una cara a una velocidad de hasta 200 m/min (656 pies/min) sobre películas de plástico y “shrink sleeves” (12 a 250 micras) y sobre soportes de etiquetas, soportes tubulares, lámina de aluminio y papel (50 a 300 micras).

La Landa W10 Nanographic Printing Press es una máquina con un ancho de bobina de 1.020 mm (40 pulgadas), capaz de imprimir a una cara a una velocidad de hasta 200 m/min (656 pies/min) sobre soporte de película (12-250 micras) y sobre papel (50-300 micras). Como que la Landa NanoInk cumplirá con la FDA para envases de alimentación, la W10 debería interesar a los fabricantes de envases de gran consumo.

La Landa W50 Nanographic Printing Press es una máquina con un ancho de bobina de 560 mm (22 pulgadas) para producción digital de gran volumen y es capaz de imprimir a dos caras a una velocidad de hasta 200 m/min (656 pies/min) sobre cualquier papel estucado o no estucado (40-300 gm2). Es idealmente adecuada para publicaciones, libros, revistas, periódicos, informes anuales, boletines, directorios, manuales, correo directo con personalización y versionado y mucho más.

“Las Landa Nanographic Printing Presses no pretenden sustituir a la impresión offset, sino complementarla. En el futuro previsible, la impresión offset continuará siendo el método preferido para la producción de tirajes de decenas de miles o centenares de miles,” afirma Benny Landa. “Pero el mercado desea tirajes cada vez más cortos – y en eso es en lo que entre la Nanography  – para que las empresas de servicios gráficos puedan producir económicamente esos tirajes cortos a medios – a velocidades de offset. Este es el significado cuando decimos que la Landa Nanographic Printing lleva lo digital al gran consumo.”

El Proceso Nanographic Printing ™

En el corazón del proceso Nanographic Printing™ están los colorantes Landa NanoInk™. Compuestos por partículas de pigmentos de tan solo decenas de nanómetros (1 nanómetro es unas 100.000 veces más pequeño que el grosor de un pelo humano), estos nano-pigmentos son extremadamente absorbedores de luz y confieren cualidades in precedentes a las imágenes. La Landa Nanographic Printing se caracteriza por puntos ultra-nítidos de uniformidad extremadamente alta, alta fidelidad de brillo y la más amplia gama de colores de cualquier proceso de cuatricromía.

La Nanographic Printing empieza con la eyección de miles de millones de gotas microscópicas de Landa NanoInk acuosa sobre la mantilla de transporte caliente. Cada gota de NanoInk acuosa llega a una posición precisa sobre esa banda transportadora, creando la imagen de color. Al evaporarse el agua, la tinta se convierte en una película polimérica seca ultra-fina, con un espesor de la mitad de la de las imágenes de offset.

La imagen resultante se transfiere después a cualquier tipo de papel normal, estucado o no estucado, o sobre cualquier película de plástico para envases – sin precisar tratamiento previo. La imagen con la película de NanoInk se ancla instantáneamente en su superficie formando una capa laminada dura y resistente a la abrasión sin dejar ninguna tinta residual en la mantilla.

Como que las imágenes de NanoInk ya están secas, no se precisa un secado posterior. Con ello, la impresión a dos caras resulta simple y los productos impresos se pueden manipular inmediatamente, al salir de la máquina, incluso en los más agresivos equipos de acabado.

Interfaz de Usuario Gráfico singular

El sorprendente nuevo diseño de la Landa Nanographic Printing Press lleva la Landa Touchscreen, un interfaz de usuario de gran tamaño que hace que un operador sin experiencia pueda dominar rápidamente la máquina. Aparecen controles de la máquina en los lados izquierdo y derecho de la pantalla para disponer de una operativa conveniente desde la parte de entrada o la parte de la salida de la máquina.

El lado derecho de la pantalla se dedica a la gestión de los trabajos. Aquí, el operario puede organizar fácilmente las secuencias óptimas de trabajos para conseguir la máxima utilización de la máquina mediante una de las muchas herramientas integradas para la gestión de trabajos. El lado izquierdo de la pantalla táctil está dedicado a las funciones de la máquina. Unos gráficos en tiempo real muestran el estado de todas las funciones de la máquina y se aportan imágenes de video de cada una de las estaciones clave, incluyendo entrada de hojas, transferencia de imagen y salida de hojas. Cada función, tal como los niveles de tinta, el suministro de papel y el estado operativo se representan en forma clara e intuitiva.

Debido al alto grado de automatización de las máquinas Landa Nanographic Printing, un sólo operario puede encargarse de dos, tres o, incluso, cuatro máquinas al mismo tiempo. Cuando el operario se aparta de la máquina, la pantalla pasa al Vital Signs Mode, en el cual se presentan indicadores clave con grandes letras que pueden ser vistas fácilmente desde 50 metros. Además, todo el interfaz de usuario va duplicado en una tableta táctil portátil que se aguanta magnéticamente en cualquier superficie conveniente de la máquina.
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