ジョン・ヘリベル

ジョン・ウィリアム・ジェイミソン・ヘリベル（1918年8月29日 - 2011年1月18日）^{[1]は、イギリスの}科学史家であり、第二次世界大戦時の ブレッチリー・パークの暗号解読者であった。^[2]

エニグマの暗号解読に関わった暗号解読者として、ヘリベルは、すぐにヘリベルヒントまたはヘリヴェリズムと呼ばれるようになる発見で主に記憶されている。ヘリヴェリズムは、アイデア、ヘリベルヒント、およびヘリベル方陣を使用してそれが当てはまるかどうかを判定する方法で構成されていた。^{[3]これは、}エニグマ暗号機のドイツ人オペレーターの習慣に関するヘリベルの洞察に基づいており、これによりブレッチリー・パークは毎日の鍵の一部を簡単に推測することができた。1940年5月以降の短いが重要な時期に、ヘリベルヒントと「シリーズ」（オペレーターの別の種類のエラー）の組み合わせは、エニグマを解くために使用された主なテクニックであった。

戦後、ヘリヴェルは学者となり、ベルファストのクイーンズ大学で科学史と科学哲学、特にアイザック・ニュートン、ジョセフ・フーリエ、クリスティアーン・ホイヘンスを研究した。1956年、彼はクイーンズ大学を短期間休学し、ダブリン高等研究所の研究員として働いた。引退後、彼はブレッチリー・パークでの研究について自伝的な記述『ヘリヴェリズムとドイツ軍の謎』を執筆した。^[4]

ジョン・ヘリベルはベルファストで生まれ、1924年から1936年までメソジスト・カレッジ・ベルファストに通った。1937年にキッチナー奨学金を得て、ケンブリッジのシドニー・サセックス・カレッジで数学を学んだ。指導教官はゴードン・ウェルチマンだった。 ^{[5] [6]ウェルチマンはヘリベルを}ブレッチリー・パークの政府暗号学校 (GC&CS)に採用した。ウェルチマンは陸軍と空軍のエニグマを解くために新設されたハット6セクションでアラン・チューリングと共に働いた。 ^[7]当時21歳だったヘリベルは1940年1月29日にブレッチリーに到着し、^[8]アラン・チューリングとトニー・ケンドリックからエニグマについて説明を受けた。^[9]

ヘリベルがブレッチリー・パークで働き始めた当時、ハット6はエニグマ暗号の解読に限られた成果しかあげていなかった。そのほとんどが「レッド」として知られるドイツ空軍のエニグマ・ネットワークのものだった。 ^{[7] [9] [10]}彼はウェルチマンが雇ったケンブリッジ大学の数学者デイビッド・リースと共に近くのエルマーズ・スクールで働き、候補となる解をテストしたり、プラグボードの設定を調べた。 ^[7]作業は遅々として進まなかったが、ヘリベルは攻撃を改善する方法を見つけようと決意し、夜はそれを考え出すのに費やした。^[9]

傍受されたモールス信号は、ドイツのエニグマによって暗号化されていた。エニグマは、多アルファベット暗号を実装した電気機械式 ローター暗号機である。1940年に使用されていた主なモデルには、キーボードからランプボードへの電気経路を設定する3つのローターがあった。キーを押すと、1つのランプが点灯し、右端のローターが1文字分進む。これにより電気経路が変わり、同じキーをもう一度押すと別の文字が点灯する。26の位置の1つで、右端のローターのノッチが中央のローターとかみ合い、2つのローターが一緒に移動し、同様に中央のローターが左端のローターとかみ合うため、このシーケンスが繰り返されるまでに非常に長い期間が与えられる（26 × 26 × 26 = 17,576）。ノッチを含み、次のローターを進めるローターのリングは、26の位置のいずれにも設定できた。 5 個のローターから 3 個のローターが選択されたため、ローターを機械に取り付ける方法は 60 通りありました。ただし、ドイツ人は、ローターを連続して同じ位置に置かないようにするという規則を定めていたため、前日のローターとその位置がわかっていれば、この数は 32 に減りました。^{[引用が必要]}

エニグマ機は相互に作用し、同一の設定を持つ同一の機械に暗号化された文字を入力すると、ランプボードに解読された文字が表示される。小屋6には、ドイツ人が使用していた機械と論理的に同一のエニグマのレプリカ機があった。傍受されたメッセージを解読するには、ローターの選択、リングの設定、およびプラグボードの接続を知る必要があった。この時点で、メッセージの前置きの最初の3文字は、受信側のオペレーターに、この特定のメッセージに対してウィンドウに表示される文字を知らせるインジケータとして使用された。 ^[11]

1940年2月、ヘリベルは怠惰なドイツの暗号係がその日最初のメッセージでエニグマのリング設定（リング設定）を漏らすかもしれないという洞察を得た。怠惰な係が数人いれば、最初のメッセージの基本設定はランダムではなく、リング設定の周りに密集するだろう。^{[12]この洞察は}ヘリベルのヒントとして知られるようになった。当時はドイツ空軍がメッセージ鍵を二重に暗号化していたため、ジガルスキーシートなどの技術を使用できたため、このヒントは必要なかった。1940年5月、ドイツ軍は二重暗号化鍵の使用を中止した。^[13]他の方法が無効になったため、ブレッチリー・パークはドイツ空軍の通信を解読するためにヘリベルのヒントを使い始めた。これは1940年8月に爆弾が投下されるまで主な方法であり続けた。 ^{[14] [15] [16]}

ローターと刻み目のあるリングの位置は毎日変更された。設定は、そのネットワーク上のすべてのオペレーターに共通のコードブックで定義されていた。毎日の始まり、メッセージを送受信する前に、エニグマのオペレーターはその日のローターの選択とリングの設定を実施した。3つのローターを選択したら、リングの設定を調整した。これは、ローターを車軸に取り付ける前、または機械に挿入した後に行うことができた。スプリング式の固定ピンを右に動かし、ローターを回して指定された文字を表示させることで、ローターを取り付けたローターのリングの設定を調整することが可能だった。ヘリベルは、少なくとも何人かのオペレーターが、ローターを機械に取り付けた後にリングを調整する可能性が高いと考えた。^[17]アルファベットのリングをセットして蓋を閉めたら、オペレーターはローターを、ウィンドウにリング設定の3文字が表示されている位置から十分離れた位置に移動させるべきだったが、そうしなかったオペレーターもいた。

ヘリベルの素晴らしいひらめきは、1940年2月のある晩、家主の暖炉の前でくつろいでいたときに思いついた。ローターが機械の中に入っているときにリングをセットしていたストレスの溜まった、あるいは怠惰な作業員は、リングを一番上かその近くにセットしたままにして、その日の最初のメッセージにその3文字を使ったかもしれない。^[18]

送信される各メッセージについて、送信側のオペレータは標準的な手順に従う。1938年9月からは、初期位置を使用してインジケーターを暗号化して平文で送信し、その後にその設定で暗号化されたメッセージキーを送信する。たとえば、地上設定（ドイツ語：Grundstellung）がGKXの場合、オペレータはローターをGKXに設定したエニグマを使用してメッセージ設定を暗号化し、これをRTQに選択してLLPに暗号化する（1940年5月より前は、暗号化されたメッセージ設定が繰り返されたが、それはヘリベルの洞察には何の影響も与えなかった）。次に、オペレータはローターをRTQに切り替えて、実際のメッセージを暗号化する。したがって、メッセージのプリアンブルは、暗号化されていない地上設定（GKX ）で、その後に暗号化されたメッセージ設定（ LLP ）が続く。受信側のエニグマオペレータは、その情報を使用してメッセージ設定を復元し、メッセージを復号化することができた。

グランド設定（上記の例ではGKX）はランダムに選択されるはずでしたが、ヘリベルは、オペレーターが怠け者であったり、急いでいたり、あるいはプレッシャーを感じていたりする場合は、マシンに現在表示されているローター設定をそのまま使用する可能性があると推論しました。^[17]これがその日の最初のメッセージであり、オペレーターがローターをすでにマシン内に入れた状態でリング設定を行った場合、マシンに現在表示されているローター位置は、リング設定そのもの、またはそれに非常に近い値になる可能性があります。（上記の例でその状況が発生した場合、GKXがリング設定かそれに近い値になります。）

ポーランドの暗号学者は、まやかし戦争中にPCブルーノでこのアイデアを使用しました。^[19]

ヘリベルがひらめいた翌日、彼の同僚たちは彼のアイデアがエニグマを解読する可能性のある方法であると同意した。^[8]小屋6はヘリベルの密告によって予測された効果の調査を開始し、各送信局からその日の最初のメッセージが早めに送られてくるように手配した。^[17]彼らは「ヘリベル スクエア」と呼ばれるグリッドに指標をプロットした。 ^[20]その例を以下に示します。グリッドの行と列にはアルファベットのラベルが付けられている。ネットワーク上の各局から受信したその日の最初のメッセージの最初の指標がグリッドに入力された。これは、最初の文字に対応する列、2 番目の文字に対応する行を見つけ、行と列が交差するセルに 3 番目の文字を入力することによって行われた。たとえば、GKX は、列Gと行KのセルにX を入力することによって記録される。

   ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ
-------------------------------------------------- --------
Z| |Z
Y| S |Y
バツ| |バツ
W| 左 |W
V| |V
ウ| E |ウ
T| |T
S| |S
R| K |R
Q| S |Q
P| |P
オ| |オ
N| N |N
M| X |M
L| WT |L
K| XY |K
J| WX |J
私| |私
H| Q |H
G| |G
F| |F
E| A |E
D| |D
C| V |C
B| J |B
A| P |A
-------------------------------------------------- --------
   ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ

Herivel のヒントでは、上記の例のGKX の周りのクラスターのように、エントリが密集しているクラスターが存在することが示唆されています。これにより、リング設定のオプションが 17,576 個から、おそらく 6 個から 30 個程度の小さな可能性に絞り込まれ、個別にテストできるようになります。

ヘリベルが予測した効果は、エニグマの通信ではすぐには現れなかったが^{[18] 、ブレッチリー・パークはエニグマを解読するためにポーランドの暗号学者から伝わった「}多孔板」という別の技術に頼り続けなければならなかった。1940年5月1日、ドイツが解読手順を変更し、多孔板法が時代遅れになったことで状況は一変した。ハット6は突然エニグマを解読できなくなった。

暗号解読者にとって幸運なことに、ヘリベルの密告によって予測されたパターンは、ドイツ軍がオランダとベルギーに侵攻した5月10日直後に現れ始めた。デイヴィッド・リースは指標にクラスターを発見し、^[17] 5月22日には、手順の変更後初めて、5月20日に送信されたドイツ空軍のメッセージが解読された。^[21]

ヘリベルのチップはエニグマのリング設定を提供しましたが、ローター順序とプラグボード設定など、エニグマのキーの他の部分を提供しませんでした。当時のドイツ空軍のキーは 5 つのローターから選択するため、ローター順序は 60 通りありました。さらに、プラグボード接続は 8 ～ 10 通りある可能性があり、これは 26 文字のうち 6 文字を除くすべてがプラグボードによって並べ替えられることを意味します。暗号解読者は、エニグマのキーの残りの部分を見つけるために他の方法を使用する必要がありました。

ヘリベルのヒントは、「シリーズ」と呼ばれる別の種類のオペレーターのミスと組み合わせて使用​​され、設定を解決してメッセージを解読しました。^{[18] [22]}

ヘリベルのチップは、アラン・チューリングが設計した特殊な暗号解読機、いわゆる「ボンブ」が使用可能になるまでの数ヶ月間使用されました。^[23]

ゴードン・ウェルチマンは、ヘリベルのチップがブレッチリー・パークでのエニグマ解読に重要な役割を果たしたと書いている。

もしヘリベルが1940年1月に採用されていなかったら、誰がヘリベルの秘密工作を思いついただろうか。それがなければ、我々は1940年5月に敗北していただろう。何ヶ月も後に爆撃機が到着し始めるまで、継続性を維持できなかっただろう。この最後の点については誤解のないように。継続性の喪失は、あらゆる段階で、悲惨ではないにしても、非常に深刻なものだっただろう。」^[24]

ヘリベルの貢献が評価され、ウィンストン・チャーチルがブレッチリー・パークを訪れた際に紹介された。^[25]また、2週間の集中講座で、ハット6に配属されたアメリカ人の一団にエニグマ暗号の解読法を教えた。 ^{[26]ヘリベルは後に、ドイツのテレタイプ暗号をコロッサス・}コンピュータなどの機械式手法で解読する部門「ニューマンリー」で管理職として働き、^{[27]部門長である数学者}マックス・ニューマンの助手を務めた。^[28]

2005年、第二次世界大戦中のエニグマ暗号メッセージを研究していた研究者たちは、1941年8月のメッセージで、ヘリベルのヒントで予測されていたクラスタリングが発生していることに気づきました。^[29]

戦争が終わった後、ヘリベルは1年間学校で数学を教えたが^[6]、「騒々しい少年たち」をうまく扱えないことに気づいた。^[30]その後、ベルファストのクイーンズ大学に入学し、科学史と科学哲学の講師となった。指導した学生の一人に俳優のサイモン・キャロウがいたが、彼は彼について次のように語っている。

私は本当に驚きました。彼は昔ながらの素晴らしい教師でした。授業の合間には暖炉のそばで紅茶を入れたり、クランペットを焼いたりしていました。（彼は）非常に深い思想家でしたが、アプローチの仕方は予想外でした。しかし、人生で何か特別なことをしたという印象はありませんでした。それが彼の世代でした。彼らはキスして告げ口をしませんでした。^[31]

アイザック・ニュートン、ジョセフ・フーリエ、クリスティアン・ホイヘンスに関する本や記事を出版しました。彼の著書には次のものがあります。

• ヘリベル、JW (1955 年 4 月)、「ハミルトンの原理による理想流体の運動方程式の導出」、ケンブリッジ哲学協会数学紀要、51 (2): 344–349、Bibcode :1955PCPS...51..344H、doi :10.1017/S0305004100030267、S2CID  122422156
• ヘリベル、ジョン（1965年） 「ニュートンのプリンキピアの背景：ケンブリッジ大学図書館のポーツマスコレクションの原稿に基づく1664年から1684年までのニュートンの力学研究の研究」クラレンドン・プレス
• ヘリベル、JW（1966年12月）「19世紀フランス理論物理学の様相」、英国科学史ジャーナル、3（2）：109–132、doi：10.1017 / S0007087400003794、S2CID  144562116この論文の基礎となっている研究は、ロンドンのフランス大使館を通じてフランス政府から授与された株式取引所の援助と、ベルファストのクイーンズ大学学術評議会の研究委員会からの助成金を受けて、1964 年にパリで実施されました。
• ヘリベル、ジョン、ウィリアムズ、L. ピアース(1975 年 11 月)、「ジョセフ・フーリエ: 人間と物理学者」、Physics Today、28 (11): 65、Bibcode :1975PhT....28k..65H、doi :10.1063/1.3069206
• ヘリベル、ジョン（1975年）「ジョセフ・フーリエ：その人物と物理学者」クラレンドン・プレス
• ヘリベル、JW（1960年12月）「ニュートンによる遠心力の法則の発見」、Isis、51（4）：546–553、doi：10.1086/349412、JSTOR  228612、S2CID  143523512
• ヘリベル、JW（1965年12月）「ケプラー運動の問題に対するニュートンの最初の解決策」、英国科学史ジャーナル、2（4）：350-354、doi：10.1017/s0007087400002508、JSTOR  4024891、S2CID  121724711
• ジョン・W・ヘリベル (1970)、「力学におけるニュートンの功績」、アイザック・ニュートン卿のミラビリス年記: 1666-1966 : 120–135

1978年に彼はオックスフォードに引退し、オールソウルズカレッジのフェローとなった。^[6]引退中に彼は以下の著書を出版した。

• ヘリベル、ジョン（2008）「ヘリベル主義とドイツ軍の謎」 M＆Mボールドウィン

彼は2011年にオックスフォードで亡くなった。^[34]

彼には娘のジョセフィン・ヘリベルが残された。

• グッド、ジャック（1993）、エニグマと魚Hinsley & Stripp 1993、pp. 149-166より
• ヘリベル、ジョン（2008）「ヘリベル主義とドイツ軍の謎」、クレオバリー・モーティマー、シュロップシャー：M＆Mボールドウィン、ISBN 978-0947712464この本には、専門の歴史家が注意して書いた、ポーランドにおける戦前のエニグマに関する研究の記録が含まれています。
• Hinsley, FH ; Stripp, Alan 編 (1993) [1992], Codebreakers: The inside story of Bletchley Park , Oxford: Oxford University Press, ISBN 978-0-19-280132-6
• セバグ＝モンテフィオーレ、ヒュー（2000年）、エニグマ：暗号をめぐる戦い、ワイリー、ISBN 0-471-40738-0
• スミス、マイケル（1998）、ステーションX：ブレッチリーパークの暗号解読者、チャンネル4ブックス、ISBN 0-7522-2189-2
• ウェルチマン、ゴードン（1997）[1982]、「The Hut Six story: Breaking the Enigma codes」、クレオバリー・モーティマー、シュロップシャー：M＆Mボールドウィン、ISBN 0-947712-34-8

• 「コードブレーカーの心」は、「ナチスの秘密を解読する」の姉妹ウェブサイトで、1999 年 11 月 9 日に最初に放送されました。パート 1 とパート 2。(1998 年の Herivel Tip to Smith に関する同様の資料が含まれています)。