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1965年；研究所曾一度开发出一种独一无二的密码破译机；取得了巨大成功。1965年；国家安全局的一份秘密报告说：〃这种设备；就其本身而言；说明到目前为止用在研究所上的钱没有白花。〃
研究所建立初期的所长是巴克利。罗瑟博士；他是威斯康星大学的数学教授；以研究符号逻辑和数论著称。艾德里安。阿伯特博士是芝加哥大学物理科学系的主任；也是线性代数和数论方面的专家；他于1961年接任所长一职。最初；国家安全局研究所坐落在普林斯顿大学校园后边的高墙内；但由于20世纪60年代出现的反战抗议活动；安全局出于保密和安全考虑；把研究所移到一个四四方方、三层砖结构的大楼里；藏到了一个远离校园与世隔绝的树木茂盛的地区。这座神秘的大楼只有第三层有窗户；而且大楼也没标出名称或居民的性质。最后；为了进一步掩盖与国家安全局的关系；研究所更名为〃通信与计算中心'；专门从事机密密码破译和研究窃听学科；诸如：秘密数学、秘密计算、言语研究、特殊信号处理技术等；中心也被称为IDAMI。1994年收到3400万美元资金；雇用技术人员149名。
除了超级计算机研究中心；国家安全局还有一个物理科学实验室；它是安全局技术处的一部分。与国家安全局研究所一样；物理科学实验室也成立于20世纪50年代；当时国家安全局科学顾问委员会认为；安全局应该建立一个〃世界学术界和物理科学研究的窗口〃。结果；安全局和马里兰州大学合作创建物理科学实验室；房屋建在与称做学院园的校园毗邻的地方。
1992年；物理科学实验室搬到一座新的难以形容的面积63500 平方英尺的大楼里。大楼坐落在学院公园的绿茵路上。这座大楼每年向学校交480000美元租金；它位于驼鹿园附近；没人注意它；而且在校园电话簿里也找不到它。〃我们不知道他们是干什么的。〃大楼隔壁兽医中心的管理人员说。实验室的建设耗资1090万美元；极为先进的技术使国家安全局的窃听技术有了突飞猛进的发展。利用磁性显微术能够对磁带上的细微磁道进行研究；而且大大加强了数据的存储密度；这样一来；窃听人员就可以将更多的对话录人录音机中。计算机运行速度的提高也非常关键。为提高计算机运行速度；物理科学实验拥有性能优良的分子束外延设备；用来开发微型激光器、光学放大器和其他用砷化银做成的零部件。但是速度与热量是划等号的；因此物理科学实验室也开发了人造钻石技术来处理这个问题。人造钻石要比铜在导热方面并行率高出许多倍；但比真钻石便宜得多。比如说一个镶嵌在普通陶瓷上面的集成电路；处在室温时可达87℃；而镶嵌人造钻石的集成电路温度是54℃；这一温度可以使国家安全局的密码破译机在相对低的温度下工作；而速度更快。
速度不仅与热量划等号；也等同于大量数据的存储。由于越来越多的使用占内存空间很大的多媒体文件和要使更多的客户得到资料；这一问题变得更加突出。问题的解决办法之一是实施〃大型海洋水族馆〃计划；它第一次实现了自动存储国家安全局多媒体信号情报的目标。
同时；〃大型海洋水族馆〃计划使情报检索和分送现代化了。原先每一个间谍机构都精心地把情报放到一个安全地方保护起来；而今天要〃资源共享〃。借助〃大型海洋水族馆〃计划；国家安全局的秘密不仅可以通过自己的内部〃网络世界〃进行检索与分送；而且整个情报系统还可以通过像〃Intelink〃这样的绝密程序进行检索。
由于国家安全局数据存储海的深度及广度均有限；借助更新的办法；科学家们正在缩减流人的信息河的宽度。前景最被看好的方法是显微镜磁石；它只有一个分子大小。施乐复印机公司的科学家认为；这种由锰、氧、碳和氢组成的磁石的存储密度；比现在存储系统大上千倍甚至上百万倍。专家们认为利用这种像分子一样大的磁石；某一天能存储成百的千亿字节的数据；相当于成百万的打印页面；而大小只如一个大头针的头部。
到2001年；国家安全局的磁带和磁盘的存储密度已接近每平方英寸100 亿字节；相当于50万隔行打印机的页面。但是如果塞人的数据越多；就越难抹掉；而且会把秘密泄露出去。为此；国家安全局物理科学实验室另外一个主要研究领域是；通过探索数据存储与消除的微观特性；来找到更有效的办法清除旧磁带及硬盘内存储的机密。计算机专家西姆森。加芬克尔说；在硬盘上即使很小的部分也还能含有相当多的信息。比如；一个60亿字节的硬盘；1 /16平方英寸的地方就能容纳750000个字节；相当于一本300 页的书。加芬克尔说：〃一个间谍完全可以把硬盘拿走；把它弄碎；然后取出里面存的数据。〃为了解决这一问题；国家安全局开发研制了一种驱动控制磁盘清洁装置；它与主要的磁盘部件相连；这样就能完全消除磁盘和驱动器用过的机密情报。
在国家安全局超级计算机研究中心；展开研制最快计算机的秘密竞赛有些超尘脱俗。1994年和1995年；国家安全局的科学家参加了一系列关于探索计算机技术跨越式发展可能性的会议；目标是在20年内实现每秒运行从10亿到万亿；最终达到10的15次方。
国家安全局关于实现每秒运算速度超过10的15次方的目标的想法之…；就是在存储芯片中安插处理器。存储芯片中处理器即PIM； 能有效地减少电子信号从处理器到各存储芯片的运行时间。这些PIM 芯片正由安全局的〃特别处理实验室〃制造生产。
到2001年；超级计算机早已经超越了10的12次方；正接近10的15次方的速度；届时；时间将以毫微微秒来计算。这是迄今科学上所知的最短时间。以如此的速度；机器就能打出一连串监听的密码原文；而每秒10的15次方的速度瞬间就能把问题解决。科学家们原来预计要想达到这个速度可能要到2010年某一时刻；但国际商用机器公司试图用绰号为〃蓝色基因〃的超级计算机把时间缩短一半。在2000年到2005年的5 年多时间里；这个公司计划制造世界上最快的计算机比现有的任何计算机都快500 倍。一份报告说：〃这种机器将会消耗大量电能；散发出的热量如此之多；以致要用像喷气机的发动机大小的燃气涡轮机来冷却。〃据公司说；与现今世界上40台最快超级计算机的功率总和相比；这台计算机还要大40倍；是现有最快台式电脑功率的200 万倍。
虽然国家安全局很可能秘密地成为国际商用机器公司的客户；但是〃蓝色基因〃的最终目标就是为了解决与国家安全局不同的各种各样的难题。〃蓝色基因〃独一无二的目标是；用一种独特的形状来模仿人类蛋白质的组成方式；因为发现蛋白质分子性能很重要。从某种意义上来说；〃蓝色基因〃有点像国家安全局原来使用的破译一种特定的密码系统的〃快速分析机〃。
〃蓝色基因〃建成后；将由高6 英尺的64座计算塔组成；占地长、宽各为40英尺。里面将有令人难以想象的100 万台处理器。它的目标是达到每秒运行10的15次方。
当国家安全局真的实现10的15次方这一目标时；它是不会让外界知道这件事的。到2005年；超级计算机研究中心经过了高度的专业化发展；很可能要开发每秒运行10的18次方的计算机；甚至每秒运行10的24次方的计算机。超过这个限度的数字还没有为其定名。一位安全局负责技术的资深人员惊奇地说：〃它是世界上最大的'玩具盒'；在任何事情上他们总能制造出他们所要的。〃以10的18次方次以上的运行速度运算简直是难以想象。关键的问题是如何使其微型化。到20世纪90年代中期；国家安全局特殊处理实验室已经缩小了晶体管的尺寸；70个晶体管也就相当于一根头发的粗细。国家安全局也正在尝试开发新一代芯片；它是通过离子撞击感光材料的方法来蚀刻极微小的电路。用离子束可以代替传统光束制造出更小、更复杂；也是效率更高的芯片。20世纪90年代后期；国家安全局实现了突破性进展；它使超级计算机的尺寸缩小到家用电冰箱的大小。最终将其缩小到一个手提箱大小；但其运行速度却提高了10％。1999年；国家安全局和国防高级研究所共同合作证明可以把超级计算机做成一面为6 平方英寸的立方体；小到可以装到大衣口袋里。它的电路主要是用钻石做成的多芯片组件组成；用气雾剂来冷却系统产生的2500瓦热量。要达到10的18次方的速度；计算机的零件…甚至计算机本身一可能需要到原子；甚至亚原子粒子大小。在超级电子计算机研究中心；寻找更新更快的办法闯入加密系统的科学家们已转向量子计算。这就需要研究原子结构这一微观世界的内部联系和寻找出利用原子来完成各种各样不同任务的办法；从而把计算机的运行速度提高到一个令人难以想象的程度。
国家安全局对量子计算的浓厚兴趣可追溯到1994年；当时；贝尔实验室与国家安全局保持秘密联系的数学家彼得。肖尔发现了这一新的科学事物