Роман Душкин - Криптографические приключения: таинственные шифры и математические задачи

Мы доехали до больницы в Новотомниково, и моё сердце ёкнуло от радости. Около неё стояла машина родителей Кати. Папа подъехал и встал рядом.

Мы зашли в больницу. Катя с родителями сидела около столика медсестры, а рядом с ними сидела и её бабушка. Отец неспешно отправился к ним. Катя увидела меня и расплылась в улыбке. Я тоже улыбнулся.

Отец справился о здоровье Катиной бабушки. Оказалось, что всё хорошо, её уже привели в норму, но врачи рекомендуют отвезти её в Москву и обследовать. И уж точно в деревне ей оставаться нельзя, так как теперь ей нужен постоянный присмотр. А если ситуация повторится, то помощь может не подоспеть.

Отец, выслушав это, сказал, что есть службы, которые позволяют автоматизировать процесс. Но Катины родители его слушать не стали. Они собирались перевозить бабушку в Самару (оказалось, что они и Катя из Самары, а я этого и не знал). Тем временем Катя подошла ко мне и заговорщицки сказала:

— Я упросила родителей оставить меня в деревне.

Я обрадовался, поскольку это все возвращало на свои места. Мы могли и дальше вместе изучать новые вещи, которые объяснял нам папа. Но тут Катя посерьёзнела и сказала, что вопрос пока обсуждается: непонятно, где она будет жить. Но на это я сказал, что жить можно у тёти Кати: получится две Кати — старая и малая. Мне казалось, что наша родственница будет только рада. Как ни странно, когда родители Кати спросили, отец, не думая ни секунды, предложил тот же вариант.

Потом мы заехали в магазин и купили три банки краски: белую, чёрную и зелёную. К этому времени Катины родители завершили необходимые дела, так что мы сели по машинам и поехали в Раёво. Бабушку, конечно же, пока оставили в больнице: родители Кати хотели лично увидеть, где будет жить их дочь, и познакомиться с тётей Катей.

Когда мы приехали к тёте Кате, она, честно говоря, была немного обескуражена. Однако потом она смягчилась и сказала, что не видит в этом большой проблемы, тем более что они с Катей уже подружились. Сама Катя тоже была немного удивлена всем этим, а потому сидела тихо и ждала окончательного решения.

В общем, Катя осталась. Жизнь в деревне снова наполнилась смыслом. На следующий день Катя прямо с утра прикатила к нам, и я потащил её в берёзки, чтобы показать наш домик на дереве. Потом к нам пришёл отец, принёс краску и кисти и сказал, чтобы мы покрасили домик в защитную цветовую схему.

Я задумался. Отец купил зелёную, белую и чёрную краски. Понятно, зачем: раз домик у нас на берёзе, то и красить его надо под берёзу. Я отошёл чуть подальше и внимательно осмотрел то, что мы построили. Стало ясно, что подпорки надо кое-где подкрасить — хоть они и были берёзовыми, но в некоторых местах кора сошла и обнажила сероватую древесину. Сам домик мы решили выкрасить зелёной краской и кое-где нарисовать бело-чёрные разводы, чтобы было совсем похоже.

К вечеру всё было готово. Я отошёл на несколько десятков шагов от берёзок и попытался забыть, что там скрыт домик. Закрыв глаза, я попробовал очистить свою память. Потом я открыл глаза и посмотрел на деревья. С первого взгляда домика видно не было. Уже потом, если приглядываться, становилось понятно, что в листве что-то есть. Я решил, что этого достаточно, и мы вернулись к штабу. Папа, встретив нас, спросил:

— Покрасили? А как это будет выглядеть зимой?

А вот раньше он не мог этого сказать?! У меня самого этот вопрос из головы, конечно же, выпал. Катя тоже ничего не сказала. Но папа засмеялся и сказал:

— Ладно, на зиму мы его разберём и спрячем. А теперь давай проводим Катю и будем укладываться — завтра нам предстоит очень непростой день…

На следующий день папа поднял меня рано утром и отправил открывать ворота около берёзок. Оказалось, что из Москвы приехал какой-то его коллега и привёз кучу всякого добра. Во-первых, мы пополнили наш запас продуктов и склад с питьевой водой. Во-вторых, папа сразу же пошёл в подсобное помещение оборудовать водонагреватель. Мы живём тут уже почти месяц, а ему только сейчас пришло в голову обзавестись горячей водой. В-третьих, отцу прислали много какого-то высокотехнологичного оборудования в коробках, заполненных мягкими пенопластовыми шариками. Оборудование отец отнёс в дом, а все шарики разрешил забрать мне.

Они с коллегой о чём-то поговорили, потом отец показал тому хозяйство, они попили чаю с травами с нашей делянки, съездили искупаться на Гаретое, где плавали на плоту, а потом отец отправил гостя назад. Всё это произошло довольно быстро, еще до приезда Кати. Зато когда Катя приехала, отец сразу же вручил ей две новые рации, которые тут же настроил на нашу рабочую частоту и проверил. Просто прекрасно. Телеграфа у нас больше нет, зато есть рации для всей нашей компании в деревне. Конечно, Катя была в восторге.

Отец пригласил нас позаниматься, и на этот раз темой стала обнаруженная шифровка. Вернее, методы её взлома. Он начал:

— Пока вы тут и там занимались всякой всячиной, я упорно размышлял, как взломать пропорциональный шифр, обнаруженный нами в старой записке.

Мы с Катей недоумённо переглянулись. Оказывается, мы занимались всякой всячиной! Надо же. Но отец продолжал:

— Обычно для дешифровки требуется большой корпус текстов, зашифрованных одним и тем же шифром, и уже в нем можно применять и методы частотного анализа, и подбор. Это долгая и скрупулёзная работа. Но у нас же есть компьютер!

Папа вынес на улицу свой ноутбук, повернул его к нам и продолжил:

— Мы можем написать программу, которая займётся перебором. Но если бы мы попытались перебрать все варианты распределения по буквам чисел, которые есть в нашей шифровке, то нам бы не хватило на это оставшегося лета. Боюсь, что и жизней наших не хватило бы. Однако если подумать, то можно серьёзно оптимизировать поиск. Для этого можно воспользоваться техникой, которая называется «генетический алгоритм».

Так, это уже очень интересно. Я давно знал, что папа интересуется генетикой, но всегда думал, что это что-то связанное с биологией и медициной. А тут у нас криптография и разгадывание старых рукописей. При чём тут генетика?

— Папа, объясни, как генетика может помочь в дешифровке? Ведь ты говорил, что генетика — это наука о том, как живые существа наследуют различные признаки.

— Но я сказал «генетический алгоритм», а не «генетика». Слушайте дальше.

И отец довольно подробно рассказал нам, что такое генетические алгоритмы. Оказалось, что они действительно имеют отношение к генетике, так что мой вопрос был вполне резонным, но сами по себе они исполняются на компьютере и помогают поиску решения в плохо описанных областях.

Отец объяснил, что для запуска генетического алгоритма на компьютере придется разработать несколько вещей. Во-первых, необходимо представить элементы, среди которых мы будем искать, в виде последовательности «генов», то есть единиц информации, которые можно комбинировать друг с другом. Во-вторых, определить над представленными таким образом элементами операции скрещивания и мутации для того, чтобы генерировать новые поколения. В-третьих, надо определить функцию отбора, которая будет работать так же, как естественный отбор в живом мире.