秘話 歴史
マールフィノ研究所で秘話の研究/開発を行った囚人でもっとも有名な人物はノーベル賞作家のアレクサンドル・ソルジェニーツィンで、後にマールフィノ研究所での経験を元にこの研究所を舞台にした小説『煉獄のなかで』を書き、「マーヴリノ研究所」の名前でこの特殊研究所の様子を描写している。最初は数学者として秘話システムの基礎理論の構築を行うグループに配属され、1948年10月にそのグループが解散した後は研究所内部の音響研究室で1950年まで秘話装置評価のための明瞭度と了解度測定の研究を行った。他に、楽器テルミンの発明者として有名なレフ・テルミンも秘話装置の音質改善に関係した。
マールフィノ研究所は1948年に創設されたが、そのきっかけは第二次世界大戦中にまで遡ることができる。ウラジーミル・コテルニコフ (Vladimir Kotelnikov) の研究所で新しい秘話装置"Sable-P"の量産の準備が行われていた1943年、秘話解読のためにピーターソン (A. P. Peterson) をリーダーとした5名のメンバーからなる研究チームが作られた。1944年の中頃にはソビエト版のサウンドスペクトログラムを開発し1945年から1946年頃にかけてこのチームは秘話の解読の研究を推し進めた。秘話の解読技術が向上すると共に、自国の政府専用の長距離電話回線で使われているアナログ方式の秘話装置の脆弱性についての緊急の対応が必要なこともわかってきた。1946年頃には秘話解読チームの責任者が政府関係者に会い積極的に危険性を訴えるようになった。これを受け、1946年の5月か6月頃、内務人民委員部 (NKVD) から名称が変わったばかりのソビエト連邦内務省 (MVD) の関係者との間で秘話通信に関する会議が開かれ、脆弱性の有無を確かめるための試験を行うことが決まった。
政府が使用している秘話装置をさらに一部改造したものを用い、秘話解読チームが実際に内務省からの電話回線による通信を解読できるかどうかの試験が行われた。チームによる秘話通信の解読はわずか24分で終わり、チームから内務省に報告された解読結果は会話内容と一致した。今までより強力なまったく新しい秘話装置の必要性は明らかだった。
1947年には複数のワーキンググループからなる委員会が組織され秘話装置開発のための検討が行われた。この頃には内務省の関係者にも新しい秘話装置の重要性は十分理解できていた。第二次世界大戦中に秘話装置の開発に貢献しこの当時モスクワ電力工学研究所 (MEI) に招かれ無線理論の研究を行っていたコテルニコフにもリーダーとして参加するよう打診が行われた。しかし独自の信号検出理論の論文を書き終えたばかりで 基礎研究に強い関心を持っていたコテルニコフは研究所にとどまることを希望し、これは実現しなかった。コテルニコフは後に政府の秘話装置評価委員会の技術メンバーとして開発後の秘話装置に関係するが、その後は秘話や暗号の分野から離れ、信号検出理論を応用した宇宙船のテレメトリーシステムや惑星探査用レーダーの開発などソビエト宇宙開発計画のキープレイヤーとして活躍することになる。
1947年の秋にはワーキンググループによる具体的な方針が決まった。1948年1月21日にはスターリンを議長とするソビエト連邦閣僚会議による布告が出され、1948年2月19日に政府用の秘話装置の研究所をモスクワ郊外のマールフィノ村に設置するという布告が内務省から行われた。
この研究所は秘密研究を行うという性質上から施設No.8あるいは特別収容所No.16と番号のみで呼ばれ、囚人たちは「マールフィノの特別収容所」（マールフィンスカヤ・シャラーシカ、露: Марфинская шарашка）と呼んでいた。
当初の開発計画で与えられた期間は極めて短かった。開発目標の秘話装置はソビエト国内で経験のない全く新しい技術が必要だったにもかかわらず、秘話装置サンプルの納期は1949年5月1日で開発期間が1年と少ししかなかった。ソルジェニーツィンの小説『煉獄のなかで』では、この開発期間の決定はスターリンが個人的に行ったように記述されている。
この計画は現実的なものではなく開発は困難を極めた。後にソルジェニーツィンは、どんな学者でもそこで研究を行うことを名誉と考えるほど研究所の水準が高かった、とインタヴューで述べている。しかし相手の言葉をほとんど聞き取ることができない不完全なデジタル暗号化装置のプロトタイプが出来たのが1949年の中頃、まともな音質と十分な秘話性を持ったものが実際に完成したのは1952年の初め頃で、それでも多大な努力が必要だった。この特別収容所での規定の労働時間は通常のメンバーが8時間で囚人は12時間だったが、開発後期には文字通り夜明けから夜中まで働く必要があった。このような厳しい状況ではあったが、それでもキビの粥ではなく食べ放題の黒パンと400グラムの白パンとバターと肉のまともな食事があり、板寝床ではなく白いシーツのベッドが用意され、小説も読むことができ、一般の強制収容所ではめったに手に入らないタバコも配給されるなど、知識人である囚人の待遇はシベリアの強制収容所と比べるとはるかに優遇されていた。また囚人と呼ぶことは禁止され相手の姓で呼びかける決まりになっていたという。
マールフィノ研究所の当時の建物は、過去に"癒しの聖母"教会（Church of Assuage My Sorrows、露: Церковь "Утоли мои печали"）の修道院として使われ、その後に政府の児童施設として使われていた。独ソ戦の終結以降はフィリップスのベルリンの研究所を解体し押収した測定機などの機材をここに移して警察用の携帯無線機（ウォーキートーキー）を開発していたが、秘話装置開発が最優先になったためこの場所を転用することになった。
戦争の影響でこの当時の建物の状態はひどく、建物の通路は天井も床もない状態だった。1948年3月から補修工事が始まり、ようやく研究メンバーが入れるようになった。
1948年末には囚人280人を含む490名の研究者がここで秘話装置の開発を行っていた。他の囚人と同様、ソルジェニーツィンもこの中の一人としてスターリンの秘話装置のために働いていた。この当時、ソルジェニーツィンが所属していた音響研究室では秘話装置を開発・評価するために必要となる音声そのもの特性の研究を行っており、数学者だったソルジェニーツィンは同じ囚人である同僚の言語学者レフ・コペレフ (Lev Kopelev) と共にロシア語の音節の統計的な性質の研究を行った。
秘話装置の明瞭度や了解度のロシア語での評価を行うためには、日常的なロシア語会話で使われる音素と音節の性質を知る必要がある。当時ドイツ語など他の言語の研究結果は知られていたが、現代ロシア語での知識は少なかった。ソルジェニーツィンらは、ロシア語の全ての音節の種類、主な音節とその出現頻度、音節の周波数スペクトル、会話内容による音節の変化を調べる課題が与えられた。過去に十分なデータに基づいて実証的に調査された研究はなく、課題のためには独自に調査を行う必要があった。
現代小説、演劇などでの会話、新聞など報道関係、技術文献の4つの分野で調査が行われることになり、ソルジェニーツィンはこの研究の数学方面を受け持っていた。統計学や確率理論についての書籍や文献を調べ、これらの知識から各分野ごとに2万程度、全体で8万程度の音節のサンプルが必要と試算した。最終的には10万件以上のサンプルを様々な資料からピックアップし音節を調べることで必要な統計情報を得ることができた。現代ロシア語には3500程度の異なった音節があり、核となる100の音節で全体のサンプルの63%、600の音節で全体の93%がカバーできることもわかった。
これらの研究から過去に明瞭度試験のために使われていた単語リストは現代ロシア語に即しておらず正しい試験ができないことが分かり、研究結果を元に新しい単語リストが作られた。研究所内で最初に開かれた学術会議でソルジェニーツィンとコペレフとはそれぞれ研究成果の数学的側面と音声学的側面について発表し、コペレフはこの研究の成果を図表を含め4巻からなる大著にまとめた。
当時コペレフはスペクトログラムから何を話しているかを読み取ることができる唯一のロシア人とも呼ばれていた。その技能のためソルジェニーツィンの助けを借りながら電話の声の声紋分析によりスパイを割り出す仕事もさせられた。
研究所には若い女性中尉が管理する図書室があり、ソルジェニーツィンやコペレフはここで多くの調査を行った。調査に必要な新聞や現代小説、研究のための文献などはモスクワ図書館やレーニン科学アカデミーの図書館などから借りることができた。膨大な量のサンプルを調べる作業は大変なものだったが、若い女性中尉の笑顔を見たり、安っぽい化粧品の香りを嗅いだり、偶然に肌が触れたり、冗談を言ったりすることも、現代小説を読むことも、一般の強制収容所では経験できないことだった。
ソルジェニーツィンがマールフィノ研究所での経験を元に書いた小説『煉獄のなかで』のロシア語原題の直訳は『第一圏のなかで』（露: В круге первом）である。この第一圏とはダンテの「神曲」からとられた言葉で、地獄の階層の中で異教徒の賢人たちが住む最上位の場所を意味している。囚人にとってマールフィノ研究所は天国ではなかったが、他の強制収容所よりはるかに恵まれた場所だった。小説『煉獄のなかで』でも、ソルジェニーツィン自身がモデルと言われる数学者のネルジンと、レフ・コペレフがモデルの 言語学者レフ・ルービンとが共同研究する様子や、音声テストを手伝う若い女性中尉シーモチカとの関係などが描写されている。
ソルジェニーツィンらのようにマールフィノ研究所内は多くのグループに分かれ、リーダーから異なった課題を与えられ研究と開発を行っていた。秘話装置の開発のために必要となる理論や技術は多く、開発期間は限られていた。先行するアメリカやイギリスのデジタル音声暗号化技術の多くは極秘扱いだったため、同じような苦労を重ねながらあらゆるものを独自に開発する必要があった。研究所内のグループは、音声符号化技術、高能率の変調技術、音声用の高速暗号化技術、様々な計測器類、新しい半導体と特殊真空管の技術から、ソルジェニーツィンやコペレフらが所属していた音響研究室での音声やロシア語の研究まで、それぞれ異なった分野の研究開発をグループ毎に進めた。
多くの理論研究と試行錯誤の後、1948年末から1949年頃にはいくつかの異なった政府専用長距離電話回線向け秘話装置が複数のグループで開発され競い合っていた。
各グループとも、電話回線で送れるよう音声を2000bps程度に圧縮し、この頃としては高速な音声のデジタル信号の暗号化を当時の機械的な暗号化装置で安定して行う必要があった。試作品は音質や暗号強度と安定性を評価する別のグループに渡され、目標の水準に達しているかの評価が行われた。この当時開発されていた秘話装置として以下のようなものがある。
音声符号化方式としてボコーダーを用い情報の圧縮を行うシステム。グループNo.1が担当した。開発リーダーはチューリン (N. A. Turin) とウラジミロフ (V. G. Vladimirov)。先行するアメリカと同様、この当時のボコーダーは音質が悪く改善に苦労した。暗号化方式としていくつかのバリエーションが試されたが、最終的にはビット単位で暗号化するストリーム暗号化が採用された。グループの再構成により開発が中断された。
音声信号のクリッピングを行いデジタル化を行うシステム。グループNo.6が担当した。開発リーダーはベルチェンコ (I. Y. Verchenko) とピータソン (A. P. Peterson)。音声信号がゼロになるタイミングを4500Hzのサンプリング周波数でデジタル化することで情報量を抑えることを目指したが、音声のアナログ情報がほとんど失われ標本化周波数も低かったため音質が悪かった。暗号化にはM-801と同様にストリーム暗号化を使用した。
8レベルのPCMを用いて音声符号化を行うシステム。グループNo.7が担当した。開発リーダーはカラチェフ (K. F. Kalachev)。音質は良いが通常の電話回線を使うには帯域幅が広がりすぎる問題がある。暗号化方式としては信号を一定長の時間ブロックに分けて入れ替える方法を採用した。アナログスクランブラーと同様の方式なため通常のストリーム暗号化と比較し暗号強度が低かった。
音質の改善のために14チャネルのボコーダーを使用したシステム。グループNo.4が担当した。開発リーダーはネイマン (I. S. Neyman)。他のシステムの開発失敗時のバックアップとして開発された。明瞭度は改善されたがM-801との差はあまり大きくなく、声も奇妙に変わり音楽のように聞こえ 政府関係者には好まれず、開発は1950年に中断された。
当初の開発目標だった1949年5月1日に対し、音声符号化装置と暗号化装置とを組わせたプロトタイプが1949年5月末か6月初め頃になってようやく出来上がった。装置は何とか動いたが音質は大幅な改善が必要な状態で、政府が示した目標にはとても届かなかった。
この後も改善のための厳しい作業が続くことになり、メンバーは一日に12時間から15時間、さらには夜中まで働く必要があった。各メンバーへの個別の作業指示は9時から23時まで行われ、宿舎に戻ってベッド上で作業を行うことも多かった。モスクワ近郊に住んでいた研究者の一人は忙しくて自宅に帰ることができず、暑さのための汚れと擦り切れとでワイシャツの襟が外れてしまった20日目になって、ようやく服を着替えるために自宅に帰れたという。研究所から外に出られない囚人にとっても似たような状況だったが、十分な成果が挙げられれば刑期が終わる前に解放され前科も帳消しにされ家族と共に暮らすことができ、成果がなければはるかに待遇の悪い強制収容所に送られてしまうため、必死に働かざるを得なかった。
遅れを取り戻すためにグループの再構成も行われた。この頃はクリッピング方式のM-803が最も有望と考えられていたため、1949年8月にM-803を開発の中心機種とする決定が行われ、ボコーダーを用いるM-801の開発は中断された。小説『煉獄のなかで』でも、クリッピング方式の開発を行うグループ（小説中では第7班となっている）が有望視され、囚人たちが自由な世界に飛び出すために有望なグループに入り込もうとする様子が描写されている。
M-803を使いモスクワ-キエフ間での電話回線を使った1ヶ月以上の試験も実施された。測定した音節明瞭度は30%と悪く クリッピングによる雑音が多くてまともな通話ができない状況で、さらに通信回線の位相の反転により通話が途切れてしまう問題もあり、とてもスターリンや政府関係者が使えるような状況ではなかった。
この試験以降、音質改善への試行錯誤とグループ間の主導権争いのために様々な動きがあった。M-803の改良とは別に、開発が中断されたボコーダーをクリッピング方式と組み合わせることで音質を向上させる新しい音声符号化方式が考案され、装置の試作が急遽行われた。この符号化方式は、低い周波数ではクリッピングした音声信号を直接符号化し、高い周波数成分は大まかな周波数スペクトルをボコーダーの考え方を使って符号化するもので、後の1960年代に考案されたセミボコーダー (Semi-Vocoder) やボイスエキサイテッドボコーダー (Voice-Excited Vocoder) と呼ばれる方式と同様のものである。
明瞭度は51.1%に向上し当時のM-803より良い結果が得られたため、さらに研究を進めるためマールフィノ研究所とは独立したボコーダー研究所を設立することがいったん決まり準備が進められたが、直前になってこの決定は覆された。また、これらの一連の動きがM-803の開発リーダに知らされることは無かった。
ソルジェニーツィンの小説『煉獄のなかで』ではクリッパーとボコーダーの結婚という表現でこの頃の組織内部の混乱の様子が描写されている。
何回もの開発計画の見直しと遅れとで内務省からの圧力が強まる中、M-803開発グループによる改良は続いた。1950年にはようやく明瞭度が51.8%に改善し、1950年4月から行われた政府の技術委員会の評価により製品の試作と試験運用を行うという結論が下された。
1951年にはさらに改良が行われたM-803-3、M-803-5、M-803-Mの3モデルが完成し、これらの間での比較試験が行われた。主な利用者である男性の声に対し比較的性能が良かったM-803-5が最終的なモデルとして選ばれ、この秘話装置は政府の国外向け長距離電話回線用として1951年に22台、1952年には32台が製造された。また以前にM-809の開発を行っていたグループは、開発が中断された1950年以降M-503と呼ばれる簡易版の秘話装置の開発を行い、これは後に国内の電話回線で使用された。
囚人たちからマールフィンスカヤ・シャラーシカと呼ばれたマールフィノ研究所の役割は1952年で終了した。しかし、この時期は冷戦のグローバル化が始まりヨーロッパやアジアでアメリカとソビエトの対立が深まった時期で、通信の盗聴や傍受の危険性が増したソビエトにとって秘話へのニーズが無くなることは無かった。
M-803開発グループによる改良作業が行われていたのと同じ頃、これと並行して次の研究組織の準備が始まっていた。1950年代の初めごろ、ソビエトの諜報活動と防諜活動を担当しマールフィノ研究所を管理していた国家安全保障省（MGB、露: МГБ）は秘話や暗号の専門的な評価に責任を持つ組織として共産党中央委員会特務本部（GUSS、露: ГУСС）を作った。1950年から1951年頃、GUSSの一部としてNII-1（科学研究所 No.1、露: НИИ-1）ができマールフィノ研究所の責任者が兼任で管理するようになった。
その後、ソビエト連邦閣僚会儀の決定により1952年1月にはマールフィノ研究所の後継としてNII-2（科学研究所 No.2、露: НИИ-2、後に露: п/я 37と改名）が創設された。この研究所は囚人を使わない普通の研究開発組織で、マールフィノ研究所で秘話装置の研究を行っていた一般の研究者と技術者をベースとする700名のスタッフが秘話装置の開発を続けた。NII-2の主導で1954年にはモスクワ-ベルリン間の長距離電話回線でM-803-5と改良版のM-803-Tを使った評価が行われ、この結果を踏まえベルリン-モスクワ-北京間の当時としては最長の秘話回線が構築された。
その後、NII-2のみでは国防省やKGBなどからの秘話装置や暗号化装置の多様な要求に十分に対応できなくなってきた。この当時の秘話装置の製造施設はモスクワ南西625kmに位置するペンザの工場"VEM"と、モスクワ南西188kmのカルーガの工場"KEMZ"があった。1958年、この中の1つであるペンザに新たな秘話装置の研究所NII-3が開設された。ここは後にペンザ電気工学研究所（PNIEN、露: ПНИЭИ）と呼ばれた。
モスクワのNII-2も1966年にはオートメーション研究所（露: НИИ Автоматики、The Research Institute for Automatics）と改名され、秘話装置を含むさまざまな暗号化装置の製造と研究開発を続けた。
1950年代から1960年代にかけてこれらの研究所で行われた第1世代デジタル音声暗号化装置の開発では、第二次世界大戦中から秘話解読に関係しM-803開発グループリーダーでもあったピーターソン (A. P. Peterson)、第二次世界大戦中コテルニコフの研究所で秘話装置の開発を行いM-804開発グループのリーダーだったカラチェフ (K. F. Kalachev)、M-809開発グループリーダーのネイマン (I. S. Neyman) など、マールフィノ研究所で秘話装置の開発を行った多くのメンバーが活躍した。
その後も、オートメーション研究所はロシア連邦所有の独立採算制企業である連邦国家単一企業体 (Federal State Unitary Enterprise) として存続し、1994年に複数の企業体から組織されたロシア連邦研究開発企業連合"オートメーション"の中心組織として秘話装置を含む情報セキュリティ機器の研究開発を続けている。
例えば、常にロシア連邦大統領のそばにある黒いブリーフケース、"チェゲット"（露: Чегет）のコードネームで呼ばれニュークリア・ブリーフケース (nuclear briefcase) とも表現される核攻撃指令装置が組み込まれたブリーフケースは、オートメーション研究所が開発したものと言われる。