داستانِ صفر و یک: دنیای دیجیتال چگونه تنها با دو رقم کار میکند؟
داستانِ صفر و یک: دنیای دیجیتال چگونه تنها با دو رقم کار میکند؟
زیربنای تقریباً همهٔ ابزارها و عملکردهای دیجیتالی، از تلفنهای هوشمند و شبکههای مخابراتی گرفته تا ذخیرهسازی داده (Data) و محاسبات ابری (Cloud Computing)، بر یک اصل ساده اما بنیادین استوار است: نمایش و پردازش اطلاعات با دو حالت متمایز. این دو حالت در قالب ارقام صفر و یک صورتبندی میشوند و بهعنوان زبان مشترک سختافزار (Hardware) و نرمافزار (Software) عمل میکنند. وقتی در اینستاگرام با تصاویر گوناگون سروکار داریم، با موبایل پول میفرستیم، یا با کسی تماس ویدیویی برقرار میکنیم، همهٔ این کارها با ترکیب همین صفر و یک انجام میشود.
چرا فقط صفر و یک؟
در کل، هر نوع سیستم الکترونیکی با برق کار میکند. در سادهترین حالت میتوان برق را در دو وضعیت تشخیص داد: حالت قطع (صفر) و حالت وصل (یک). همین موضوع در سیستمهای کامپیوتری نیز صدق میکند. پایدارترین راه برای نمایش اطلاعات در مدارهای الکترونیکی، تمایزگذاری میان همین دو حالت است: قطع یا نبودِ سیگنال که معادل صفر است، و وصل یا وجودِ سیگنال که معادل یک است.
این انتخاب، صرفاً قراردادی نیست و به افزایش قابلیت اطمینان در این سیستمها کمک میکند. هرچه تعداد حالتهای قابل تشخیص بیشتر شود (مثلاً ۱۰ حالت برای ارقام ۰ تا ۹)، نیاز به تفکیک دقیقتر سطوح سیگنال افزایش مییابد و احتمال خطا بالا میرود. بنابراین، انتخاب دو رقمی راهحل کمخطا و مقاوم برای عملکرد بهتر این سیستمها است.
در این چارچوب، کوچکترین واحد اطلاعات بیت (bit) است که تنها میتواند یکی از دو مقدار صفر یا یک را بگیرد. با کنارهمقرارگرفتن بیتها، تعداد حالتهای ممکن بهصورت نمایی افزایش مییابد. مثلا دو بیت دارای ۴ حالت و هشت بیت دارای ۲۵۶ حالت است.
وقتی بیتها در کنار هم به شکل یک کُد قرار میگیرند، هر ترکیب میتواند نمایندهٔ یک حرف/عدد یا مقدار روشنایی و رنگِ یک نقطهٔ تصویر (پیکسل) باشد. با کنار هم آمدن این کُدها، نوشتهها و تصویرها ساخته میشوند. این ویژگی توضیح میدهد که چگونه مجموعههای عظیم داده (متن، تصویر، صوت و ویدیو) میتوانند با ترکیبات بسیار بزرگِ صفر و یک نمایش یابند.
کامپیوترها چه چیزی را «میفهمند»؟
از همینجا میتوان فهمید چرا کامپیوترها، صدا و یا تصویر را مستقیم نمیفهمند، بلکه با نمایشهای عددی کار میکنند. در متن، هر نویسه (حرف، رقم یا نشانه) ابتدا به یک عدد نگاشت میشود و سپس آن عدد به بیتها تبدیل میگردد. نتیجه این است که مثلا متن، هرقدر هم برای ما «زبانی» و «دیداری» باشد، برای سیستم های کامپیوتری به مجموعه از بیتها بدل میشود. همین مجموعه است که ذخیرهسازی، جستوجو، فشردهسازی و انتقال در شبکه را ممکن میسازد.
در نتیجه اگرچه تجربهٔ کاربران از تکنالوژی های دیجیتال در سطح رابطهای گرافیکی، ویدیوهای باکیفیت و خدمات آنلاین پیچیده جلوه میکند، اما در لایهٔ بنیادی، همهٔ اینها به بازنمایی دقیقِ اطلاعات با دو حالت فروکاسته میشود که صفر و یک است. به بیان دیگر، «صفر و یک» نه یک استعاره، بلکه ستون فقراتِ فناوری اطلاعات معاصر است.