于收到期待已久的〃延伸〃计算机；其时机器已经过修改；运行速度大大加快了。〃国际商用机器公司认为这是一次糟糕的经历；因为总的来说；制造'延伸'使公司赔了钱；〃霍华德。坎佩恩说；〃从那以后；他们在制造大型计算机时相当谨慎。他们只让西摩。克雷来制造大型计算机。〃
一旦用做国家安全局〃收获〃计算机的心脏或确切地说用做其大脑；就连〃延伸〃都显得很小了。与计算机相连的是各种与众不同；很复杂的配件；它比计算机本身还大一倍多。一种是流水处理机；这种机器可以破译大量既累人又费时的密码。密码破译的关键是通过对可能想到的各种各样的字母组合快速分析加密的文本。因为可能要试上几百万次才能找到正确的字母组合破译密码；所以运行速度是最重要的。〃我们非常清楚；要想提高计算机能力；就要加快运行速度；〃坎佩恩说。国家安全局组成的小组经过评定认为；根据其特定用途；〃收获〃要比市场上出售的最好的计算机功率大50到200 个系数。
第二次世界大战期间；美国海军的密码破译机名为〃甜点心'；这种机器每秒钟能分析1300个字。也就是说；它能每秒钟在〃德国锁〃上试1300个不同的钥匙；如找对了；锁自会打开。由于用了新的流水处理机；分析速度提高到每秒钟约300万个字一一效率提高了230000％。因此；为了开锁；国家安全局现在可以每秒试300万个新钥匙；直到找到合适的钥匙…真可谓闪电速度。〃收获〃能处理7075315 份从一个外国密码系统截取的情报；每份情报约500字；通过检查每个可能的字母组合；看其是否含有在一个有7000个目标词和词组的监督项目表中所列的词或词组。表中或许有〃潜水艇〃；〃营〃或主要领导人的名字这样的词。所有这些用3 小时50分钟都能完成：平均每分钟处理30000 多份截取的情报。
〃收获〃不仅运算速度快；而且存储量也极大。应用这一特殊系统；可以每秒钟存储和检索近1000万字的资料。
〃收获〃在信息检索这一领域也颇有建树；它使用了名为〃拖拉机〃的装置。〃拖拉机〃能在存有480 卷的磁带库中自动找到所需信息；每卷磁带都能存储约9000万个字。机器会把合适的磁带装好；卷到定好的位置；然后以每秒1128000 个字的惊人速度来传输信息。当时国家安全局的一份秘密文件称〃这一速度超出了当前计算机磁带技术的水平〃。尽管当时多数磁带每英寸仅能容纳100 位；但是国家安全局却设法在同样的空间容纳3000位；而且阅读磁头每秒能读235 英寸的磁带。把世界各地监听站截获的情报不断输送到国家安全局系统分析专家手中的是一种绝对安全的信号情报通讯系统。这一系统首次使用是在〃珍珠港〃事件发生前夕；到20世纪60年代中期；这一系统一天能输送2500万个字。系统分析专家可以使用〃收获〃来进一步处理加密的情报。
另一个极为重要的情报系统可以以极快的速度把来自世界任何偏远监听站截获的情报直接送到美国总统手中。1957年苏联〃人造地球卫星〃的突然发射在情报界内部5！ 起很大震动。当时；一条重要的情报到达白宫平均要花8 小时35分钟；艾森豪威尔总统要求把输送时间缩短到几分钟。1958年8 月27日；艾森豪威尔参加国家安全委员会召开的会议；中央情报局局长艾伦。杜勒斯认为：〃除非我们能确保情报很快送到华盛顿；否则获取海外的重要情报已无太大意义。〃一个月后；艾森豪威尔在白宫召开会议；托德拉提出建立一个名为〃重要信息〃的系统。托德拉简要说明了计划所需开支和好处后；艾森豪威尔说：〃干吧。〃6个月后；国家安全局把传送时间从8 小时缩短到52分钟。又过了6 个月；安全局可以使一份〃重要信息〃系统情报；不论情报从什么地方发出；在短短13分钟之内就到达艾森豪威尔的办公桌上。最后这一时间缩短至3 到5 分钟。最终；一个代号为〃黑麦〃的系统实现了对〃收获〃的远程接人；这样就可以使全局的系统分析专家通过许多远程终端接人主机。据当时一份密报说：〃'黑麦'使安全局找到了更多可打开的密码系统；过去许多信息靠人工识别要花费数小时甚至几天才能完成；这还得是在确实能够处理的情况下；现在用机器几分钟内就能破译密码…破译另一已被解开系统的大批信息通常也要由这一系统来完成。〃当〃收获〃刚制造出来时；几乎没有人对其前景看好。因为错综复杂的系统甚至难倒了许多最好的系统分析专家；所以最初人们认为它是华而不实的东西。工作人员值班时；常常对这个巨大的盒状机器指指点点取笑它。官员们常嘲讽地说：〃机器倒是挺漂亮；可就是没用。〃但是一旦充分了解了〃收获〃的性能后；〃收获〃便取得了成功；并且一用就是14年；直到1976年安全局才转而使用一个更为先进的系统。
随着计算机在编制和破泽密码中所起的作用越来越大；再加上苏联在宇宙空间探索方面早先的领先地位；所以美国对苏联在这一领域的发展越来越担心。1959年；一个绝密的专门小组对美国与俄国间的计算机竞赛进行了调查。调查结果令人鼓舞。当时；美国政府大约有3000台计算机；其中的300 台每台价值超过100 万美元；且性能优良。而俄国只有不到400 台计算机；其中大型计算机仅50台左右。虽然两国计算机的运行速度在一个时期不相上下…苏联的M20 计算机和美国IBM709计算机速度几乎一样快；但随着晶体管的研制开发；美国使俄国的计算机专家望尘莫及。但秘密调查小组对这种过于自负的态度也提出忠告：〃如果苏联全力以赴；那么在两到三年之内；苏联就能使计算机生产能力与美国并驾齐驱。〃但调查报告中又说：〃没有证据表明苏联要优先考虑此事。〃报告中称苏联并没有进行类似于〃闪电计划〃的研究。
在制造出〃收获〃之后；国家安全局的大脑被分成了两部分；代号分别为〃钟琴〃和〃天然磁石〃。〃钟琴〃原来是由一些IBM60 组成；后来由4 台巨大IBM033连结而成；同时与3 台每分钟22000 行的IBM 页面打印机相连。〃克雷'1 号计算机是威斯康星州奇珀瓦福尔斯的工厂制造的。这个小镇以啤酒和奇拍瓦泉水而闻名。这台价值1500万美元的计算机也许能从根本上打破〃外表具有欺骗性〃的说法。计算机的外壳曾被人戏称为〃世界上最昂贵的双人座椅〃；实际上里面是20多万个集成电路；每个集成电路都有大拇指甲大小；另外还有3400个印刷电路板；60英里长的电线。这台重达5 吨；占地70平方英尺的机器里面是如此密集；以致其每立方英寸所产生的热量如果不用一种独特的氟利昂冷却系统；足以在瞬间就把机器熔化成一堆。这种冷却系统用的是成行地装在计算机机壳内壁的铝合金冷却杆。
这个超级计算机是由西摩。克雷构想出来的。这位性格腼腆、神秘莫测的工程师几乎不接受任何采访和拍照。但在计算机科学方面；他却是最具影响的人物之一。1988年《时代周刊》撰文说；作为〃克雷〃研究室的创始人；克雷〃之于超级计算机就像爱迪生之于电灯泡；贝尔之于电话〃。要是不在实验室；你很可能会在威斯康星他家的地底下找到他；他在慢慢挖一条通往附近森林的地道。地道高8 英尺；宽4 英尺；内衬4X4 厘米的雪松木板。
对克雷来说；挖地道既能激发灵感；又可消遣散心。〃我在家时也工作；〃他曾告诉一位来访的科学家；〃一连干了3 个小时；突然被某个问题所难倒；停滞不前了。于是我就不干了；而去挖地道。挖4 英寸地道并放进木衬；大约要用卫个小时的时间。〃克雷半开玩笑地继续说：〃正如你所见；我现在是在威斯康星的森林里；这里有许多小精灵。它们一看见我离开；就去我的办公室帮我解决所有的难题。我从地道上来后；再回到办公室接着工作。〃据〃克雷〃研究室总裁约翰。罗外根说：〃进入地道时；西摩才真正开始工作。〃
20世纪50年代克雷在工程研究协会制造密码破译机；他的职业生涯就此开始；后来的国家安全局研究室主任和副局长霍华德。恩斯特龙是研究会的主管。克雷的梦想是能制造出每秒能计算1。5 亿到2 亿次的计算机；这将是所有通用计算机容量的20到100 倍；相当于6 台IBM370/195的性能。
1976年春天；第一台〃克雷〃1 号从位于奇珀瓦福尔斯的工厂生产出来；并被直接运到了国家安全局的地下室。第二台机器被悄悄运至国家安全局秘密智囊团一一普林斯顿大学防御分析研究所的通讯研究部门。〃克雷〃具有一个随机存取的半导体存储器；每秒钟能传送3。2 亿个字；相当于2500本300 页的书；国家安全局应该满意了。当〃克雷〃和计算机的输人输出子系统接通时；它就能提供48张磁盘的存储空间；这一空间可容纳大约300 亿个字。如果某一领域其时间是以纳秒；也就是1 秒钟的10亿分之一来计算；那么7 年时间就像是无尽无休了。因此；1983年6 月安全局在地下室为从奇珀瓦福尔斯来的新成员〃克雷〃XMP 腾地方时；全局上下一片欢腾。这台机器的侧面印着序号102；这是第一台送到客户手中的XMP 机；这样国家安全局就拥有了当时世界上功率最大的计算机。这台6 吨重的电脑；光电线就有45英里长；还需要一台50吨重的制冷装置来冷却；真是史无前例。X /MI；机不是用一台更快的处理器使运行速度更快；而是用两台处理器并行计算。这样；机器可以同时进行两项不同的工作；或两台处理器同时进行一项工作。这种性能使XMP 机比当时最先进的〃克雷〃1 号和〃克雷〃IS000 还快5 倍。
对国家安全局来说；并行处理技术的使用是一种趋势。国家安全局介人最多的是〃蝶形〃处理器的研制。〃蝶形〃处理器可以与148 个微处理器相连。它是根据〃国防高级研究计划局〃的战略计算计划开发的。计划连结的处理器增加到256 或512 个甚至1000个；将来计划连接100 万个处理器。XHMP机来得真是及时。同年；国家安全局秘密建立了代号为〃平台〃的全世界计算机网络系统。这一系统把国家安全局、政府通信总部及世界各地的其他信号情报机构所属的窃听站连接成一个电脑网络；以国家安全局为其中枢。两年后；也就是1985年；随着期待已久的〃克雷〃2 号的到来；国家安全局地下室里已塞得满满的了。〃克雷〃2 号的底座是由鲜红色的瑙加海德革制成；透明、蓝色的塔楼里装有冒着气泡的液体冷却剂。西摩。克雷的最新杰作看起来不像是超大破译密码机；倒像是妓院的摆设。这台绰号为〃气泡〃、价值1760万美元的计算机更人性化。因为它用的是凉凉的冒着气泡的氟惰性物质；就像人造血浆一样在计算机系统中运行。这种液体能防止电子在通过组装严密的电路板时所产生的热量烧毁机器。
超级计算机的运行速度是以〃每秒的浮点运算〃来测量的。个普通人花几分钟笔算出一道简单乘法题的正确答案；比如0。0572X8762639。8765； 而超级计算机则是以每秒能运算多少次这样的题来测量的。如果花一秒钟得出答案；包括自动进位小数点；那么就说计算机每秒运行了一个〃浮点〃。而〃气泡〃计算机运行速度惊人；每秒能进行10。2亿次数学运算。这一速度比原先机型快12倍；比当时个人电脑的运行速度快4 万到5 万倍。
到1988年；工人们又在忙着布线迎接一台来自威斯康星州的新机器…〃克雷〃YMP。这台计算机的芯片密度很大；工程师可以把原来放一台处理器的地方挤进八台处理器。如果这些处理器在理想状态下工作；每秒可运行20亿到40亿次。20世纪80年代中期到晚期；超级计算机的发展速度如此之快；以致国家安全局还没安装上这台巨大的新机器；另一台更新的机器又接踵而至。制造最快的超级计算机的竞争有点类似国际汽车大奖赛中汽车底盘的竞争。当一台台造型优美、熠熠生辉且功率更大的机器不断疾驰到起跑线上时；工程师们又在忙于设计功率更大、更快的机型了。谁也不想落后于人。史蒂夫。陈是一位中国出生的计算机超级明星；1987年9 月；他在〃克雷〃研究所负责研究X4MI；和Y…MP计算机。这种计算机造价极高且有风险；后来他离开了克雷。很快国际商用机器公司雇用了他。一位国际商用机器公司主管夸口说：〃从现在起5 年时间内我们的速度将达到每秒1000亿兆浮点。一个花3 个月才能解决的问题；我们要用一天把它解决。〃
阿尔布开克〃桑迪阿国家试验室〃正在测试一台厚实的小蓝盒子似的机器。因其一侧有3 根支柱所以叫〃超立方体〃。这台计算机可谓〃大规模〃并行计算；它有1024个处理器；每个功率都相当于一台传统的微型计算机。在测试中；〃桑迪阿〃让计算机计算大楼内部仅一端支撑的一根梁的应力。一台大功率的微机一天24小时工作要花20年才能给出答案；而用速度极快的〃超立方体〃一个星期就完成了。在数据控制公司的子公司ETA； 一个黑色带有透明圆罩的盒子；即被称为ETA10的计算机终于揭开了面纱。它有一个由8 台处理器组成的动力室；机器所使用的计算机芯片比〃克雷〃研究室所用的要小而且密度更大。液氮带走了多余的热量。由于仅使用一个电路板；这样工程师们就能在机器运算时减少电子运行所需的空间。这台价值3000万美元的黑盒子设计的运行速度；每秒高达100 亿次；比先前的超级计算机快30倍。
为了不落于人后；〃洛斯。阿拉莫斯〃国家实验室则是把一排超级计算机和一些网络连在一起；这样它一天24小时之内的计算比1962年以前全世界所有的人力计算还要多。而其他研究者还认为这一估计有些保守；他们认为从20世纪70年代末的某一天算可能更准确。
然而电子计算机运行速度并不是国家安全局最亟待解决的问题；安全局所担心的是日本方面的发展速度。日本是除美国外惟一积极发展超级计算机的国家。1988年夏；主要的计算机科学专家召开了一个会议；评估日本在超级计算机方面的进展情况。国家安全局的超级计算机研究主任也参加了；如果说他们走进会议室时还充满信心；那么他们离开会议室时已经相当紧张了。日本在这个领域才刚刚起步6 年时间；就已经赶上甚至超过了发明了计算机并一直在这一领域保持领先20多年的美国。
美国超级计算机工业的主要问题是依靠日本计算机公司来提供关键部件制造机器；比如计算机的芯片。这是20世纪80年代中期到末期美国逐渐放弃了半导体制造业的结果。比如说1986年；根据国防部研究小组的记录；国家安全局确实依靠日本公司制造196 种不同芯片中171 种的关键元件。日本公司没有事先通知就停止生产一种主要芯片一陶瓷数据包；国家安全局开始为此担忧。更糟糕的是；日本计算机制造商可以放慢或中止向美国超级计算机的竞争对手和国家安全局供应一些主要的计算机部件。这种担心使小组成员认为〃用不了几年；美国公司如果发现自己在计算机领域只落后日本一代就算是最幸运的了〃。由于担心会出现这样的局面；国家安全局在全国半导体公司的帮助下；斥资8500万美元建造了自己的微电子生产和实验厂；这就是特别处理实验室。这个实验室位于神秘城；实验大楼的设计是超现代的；没有窗户；占地60000 平方英尺；1991年开始生产芯片。现在大楼里有雇员有几百人。楼里有面积达20000 平方英尺的〃10级〃无污染室…这些房间的空气比一般空气要干净10000 倍。水也必须是超纯度的水；因为水中的微粒�