半自動式防空管制組織

SAGE（半自動地上管制組織）とは

Semi-Automatic Ground Environment（SAGE）は、1950年代後半から1980年代にかけて、北アメリカ航空宇宙防衛司令部（NORAD）で運用された、ソ連軍の核爆弾搭載爆撃機を探知、追跡、迎撃するための自動化コンピュータシステムです。初期のバージョンでは、探知と追跡に重点が置かれていましたが、後のバージョンでは、要撃機（F-106など）のオートパイロットに直接指令を送り、自動的に迎撃に向かわせる機能も追加されました。

SAGEが完全に稼働するようになった頃、ソ連の脅威は爆撃機から弾道ミサイルへと移行しており、SAGEの迎撃管制としての重要性は相対的に低下しました。しかし、SAGEは技術的に非常に先進的で、オンラインシステム、対話型処理、リアルタイム処理、モデムを使ったデータ通信などに大きな進歩をもたらしました。一般的にSAGEは、コンピュータ史において最も先進的で成功した大型コンピュータシステムの一つとされており、人間とコンピュータが直接的に相互作用するマン・マシン・インタラクティブシステムの原型としても重要な意味を持っています。

IBMがSAGEで果たした役割は、その後のIBMがコンピュータ業界を支配するきっかけとなりました。IBMは、AN/FSQ-7コンピュータの設計と製造を担当しました。SAGEは、Whirlwind IIをベースとした真空管と磁気コアメモリを使用したコンピュータです。

開発背景

SAGE導入前、爆撃機を迎撃する任務は、その難易度を増していました。第二次世界大戦でレーダーが防空能力を高めたものの、余裕をもって迎撃するには、敵爆撃機を遠距離で早期に発見し、追跡する必要がありました。当時のイギリス空軍は、爆撃機の侵入を検知すると迎撃機を離陸させ、手作業で迎撃地点を計算して無線で誘導していました。

戦後、ジェット機の登場により、検出時間が短縮しましたが、爆撃を阻止するには依然として時間が必要でした。しかし、航空機の速度が増大しても、特定の迎撃機を特定の爆撃機に向かわせるためにかかる時間はほとんど変化しませんでした。これには、迎撃対象の情報収集、爆撃目標の推定、最適な迎撃機の選定、全体への通知、そして迎撃機と爆撃機の追跡が含まれます。

1950年代にカナダ空軍が行った研究では、1回の迎撃にかけられる時間は1分程度と結論付けられました。多数の航空機が同時に航行する場合、オペレーターの過負荷により迎撃が失敗する可能性がありました。核爆弾の搭載を考えると、これは受け入れがたい結論でした。

爆撃機が低空から侵入する場合、問題はさらに深刻になります。レーダーは直線的に照射するため、低空から侵入する爆撃機は地球の丸みによって隠れ、数十マイルまで接近する可能性があります。ジェット爆撃機の場合、反応できる時間は数分しかなく、発見から迎撃機を向かわせるための時間が不足していました。

歴史

マサチューセッツ工科大学の物理学教授ジョージ・バレー博士は、前述の課題に頭を悩ませていました。アメリカ合衆国全土を防衛するには、海岸線全体とカナダにもレーダー施設を設置する必要がありました。また、攻撃を受けた際には、あまりにも多くの報告が集中し、迎撃が困難になることが予想されました。バレー博士の解決策は自動化でした。つまり、すべてのレーダー施設を一つのコンピュータに接続し、全体の情報交換を制御することでした。これにより、迎撃オペレーターの負担を大幅に軽減できます。

オペレーターはコンピュータに迎撃目標を指示し、迎撃方法を指示するだけになります。すべての通信をコンピュータが行うことで、時間効率が向上します。これには、オペレーターに情報をリアルタイムで更新するシステムが必要でした。1948年当時、それが可能なシステムはMITのWhirlwindコンピュータだけでした。Whirlwindプロジェクトは元々、アメリカ海軍の爆撃機乗組員の訓練用フライトシミュレータのために開発されたものでしたが、海軍が関心を失っていました。バレー博士は、Whirlwindプロジェクトのリーダー、ジェイ・フォレスターと協力し、Whirlwindを防空に使用するための研究提案を行いました。

アメリカ空軍はこれに興味を持ち、1949年にデモンストレーションシステム開発のための「プロジェクト・チャールズ」に資金を提供しました。ケープコッド周辺のいくつかのレーダーからの情報をWhirlwindに転送し、報告されたターゲットの航跡を描くことに成功しました。このプロジェクトは成功を収め、空軍はプロジェクトを「プロジェクト・クロード」に引き継ぎ、1954年に開発拠点を新しいMITリンカーン研究所に移しました。Whirlwindの軍用版の開発は大規模プロジェクトであり、リンカーン研究所と軍、そしてハードウェアを製造する企業パートナーとの緊密な連携が必要でした。開発中の様々な管理のため、MITREが設立され、1958年からプロジェクトを指揮しました。

開発されたマシン（AN/FSQ-7）の製造は当初RCAが受注しましたが、後にIBMに変更され、1958年から製造が開始されました。建物とその電源施設（無停電電源装置を含む）、通信施設の製造はウェスタン・エレクトリックが受注しました。電話回線はベルシステム（AT&T）、50万行にも及ぶアセンブリ言語で書かれたソフトウェアはランド・コーポレーションからスピンオフしたSystem Development Corporation（SDC）が受注しました。

詳細

AN/FSQ-7は、55,000本の真空管を使用し、床面積は約2,000平方メートル、重量は275トン、消費電力は最大3メガワットでした。真空管メーカーの製造品質管理努力により、個々の真空管の故障率は低く抑えられていましたが、使用本数が膨大であったため、予防保守の観点から毎日数百本の真空管が交換されました。各センターには真空管交換専門のスタッフがおり、交換部品を満載したショッピングカートを押して、マシンの中を往来していました。AN/FSQ-7は史上最大のコンピュータであり、今後もその記録が破られることはないでしょう。各SAGEサイトは冗長化されており、2つのコンピュータのうち、一方が「ホットスタンバイ」状態になっていました。真空管の信頼性の低さにもかかわらず、この二重化システムによって、全体の可用時間は驚くほど長くなりました。99%の可用性も珍しくありませんでした。

SAGEサイトは、多くの追跡基地と接続されており、通常の電話回線で接続されたテレタイプシステムで目撃報告を送受信しました。報告は、オペレーターが所定の形式に従って入力したもので、SAGEコンピュータが収集し、ブラウン管にアイコンとして表示されました。センターのオペレーターは、ディスプレイ上のターゲットをライトガン（ライトペンのようなもの）で選択し、追跡基地から報告された追加情報を表示することができました。各センターは、最大150人のオペレーターが作業できるマルチユーザーシステムでした。

ターゲットが注目すべきものであると判断された場合、SAGEはオペレーターが適切な対応を行うのを支援しました。レーダーサイトからの報告と同様に、SAGEシステムには、全飛行場、BOMARC、ナイキ・ハーキュリーズ地対空ミサイル基地を含むさまざまな兵器と航空機の可用性と状態に関する情報が集約され、最新の状態に保たれていました。オペレーターが迎撃手段を選択すると、その命令はテレタイプ経由で現地の指揮官に自動的に送られました。追加メッセージは、上位の司令部や他のSAGEセンターにも送信されました。

大規模な建設プロジェクトは、コンピュータシステムや通信の開発と並行して開始され、1957年にマコード空軍基地で最初に着工されました。建物は巨大なコンクリートの直方体で、都市の近郊に建設されましたが、どのような建物なのかは近隣住民には知らされませんでした。1959年1月、最初のSAGE部門がシラキュースで運用を開始しました。1963年には、22の区域管制センターと3つの戦闘センターが完成しました。NORADの設立に伴い、カナダのオンタリオ州ノースベイに新たな基地が追加されました。この時のSAGEシステムは、地下深くに埋められ、「the hole」として知られるようになりました。

SAGEの総エンジニアリングコストは莫大でした。プロジェクト全体の費用は明らかにされていませんが、1964年の貨幣価値で80億ドルから120億ドルと推定されています。この金額は、核爆弾開発のマンハッタン計画よりも大きいものでした。

SAGEシステムは1979年まで運用され、その後、新しいシステムと空中管制システムに置き換えられました。ノースベイのシステムは、1983年まで運用された後、解体され、一部がボストンのコンピュータ博物館に送られました。1996年、残りはモフェット連邦飛行場の倉庫に移送されましたが、現在はカリフォルニア州マウンテンビューのコンピュータ歴史博物館の収蔵品となっています。

SAGEシステムが実際の戦争状況に対応できたかどうかについては、常に議論がありました。侵入を許した事例や、海鳥の大群を潜在的な脅威として追跡したこともありました。より重大な問題は、システムが完全稼働したときには、ソビエト連邦はすでにICBM（大陸間弾道ミサイル）を使用し始めており、SAGEはこれに対して有効ではなかったことです。

SAGEは、あらゆる点で航空交通管制システムであり、FAA（連邦航空局）が自動制御システムを設計する際に影響を与えました。このシステムはまた、IBMに貴重な洞察を与え、アメリカン航空とIBMはSABRE航空座席予約システムを開発しました。

SAGEでのその他の主な開発には、以下のものが含まれます。

CRTベースのリアルタイムユーザーインターフェイス
モデムによる広域通信の使用

また、SAGEでは実現しませんでしたが、真空管や信頼性、温度特性が悪かったゲルマニウム製トランジスタに代えて、シリコントランジスタによる磁気コアメモリの駆動回路、すなわち半導体デバイスの軍事利用を促進しました。

開発に関わったJ・C・R・リックライダーは、これを機に国防高等研究計画局で指揮・指令系統の研究に携わり、後のタイムシェアリングシステムやARPANETにも影響を与えました。

関連項目

GCI（Ground-controlled interception, 要撃地上管制）
自動警戒管制組織（バッジシステム）
遠距離早期警戒線（DEWライン）
弾道ミサイル早期警戒システム(BMEWS)

外部リンク

MITRE History - Semi-Automatic Ground Environment (SAGE) （英語）
MITRE History - Semi-Automatic Ground Environment (SAGE) - Photo Archives （英語）
かつて建造された中で史上最大のコンピューター「SAGE」とは？（Gigazine、2013年3月28日記事）
The largest computer ever built （Locklin on science,March 28, 2013） 上記Gigazine記事の元
Cold War Computing - The SAGE System　(映画)
On Guard! The Story of SAGE (映画、制作：IBM Corporation, Military Products Division）
* SAGE関連の資料類

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