Sistem binar

De la Wikipedia, enciclopedia liberă

Sistemul binar este în sine numerotaţia în baza 2. Cu alte cuvinte, există doar două cifre posibile în această bază: 0 şi respectiv 1. În esenţă, o cifră binară încape într-un bit ca şi cantitate de informaţie. Sistemul binar este considerat în mod comun cea mai elementară formă de stocare a informaţiei, deoarece nu se poate vorbi de o formă mai primară de cuantizare a informaţiei decât aceasta (cum se spune pe româneşte "e ori albă, ori neagră" – "nu există nuanţe de gri").

[modifică] Istorie

Sistemul de numerotaţie binar a început să fie folosit în mod intuitiv şi chiar structurat încă din cele mai vechi timpuri, odată cu conştientizarea noţiunii de logică: odată definite noţiunile de "propoziţie adevărată" şi "propoziţie falsă", restul de operaţii logice care lucrează cu aceste premise sunt în sine operaţii binare. Folosirea sistemului binar per se a ajuns însă să fie răspândită odată cu introducerea sistemelor informatice, începând de la cele mai rudimentare şi ajungând la cele curente. Aceasta se datorează necesităţii existenţei unei memorii fiabile în orice sistem informatic, aşa cum este definit acesta de Turing, iar cea mai fiabilă metodă de stocare a datelor este într-adevăr stocarea în sistem binar: "celula este magnetizată sau nu este magnetizată", "trece curent sau nu trece curent", "cartela este perforată sau nu este perforată", "senzorul este excitat sau nu este excitat" etc. Cea mai apropiată alternativă ar fi fost numerotarea în baza 3, ceea ce ar fi presupus un sistem cu trei stări, ducând la o logică de genul "senzorul nu este excitat, senzorul este puţin excitat, senzorul este excitat", ceea ce, deşi induce un nivel mai bun de discretizare al informaţiei la nivel unitar, reduce în ansamblu fiabilitatea potenţială a sistemului.

[modifică] Aplicare

Sistemele informatice binare folosesc această metodă rudimentară de stocare a datelor într-un context mai larg în care se presupun următoarele:

  1. Există un număr finit dar relativ mare de astfel de unităţi rudimentare de stocare, drept care se pot stoca date în cantităţi relativ mari, într-un mediu fiabil şi precis;
  2. Datele sunt stocate împreună cu un sistem convenţional de referinţă care defineşte structura şi semnificaţia acestora;
  3. Există un sistem automat de interpretare a datelor care ţine cont de sistemul de la punctul (2); în plus, sistemul de interpretare a datelor funcţionează în ambele sensuri, în aşa fel încât un utilizator uman poate să folosească un sistem convenabil atât pentru a transfera informaţia dorită în sistem binar cât şi pentru a recupera informaţia din sistem binar într-o formă convenţională.

Aceste trei puncte abstracte de pornire sunt rezultatul unor ani de studiu şi încercări ale sistemelor informatice. Nici unul dintre cele trei puncte de mai sus nu este determinat în mod intrinsec de sistemul binar – însă în practică aceste premise sunt nişte elemente esenţiale ale unui sistem informatic modern, rezultatul practic fiind că un utilizator obişnuit poate să nu ajungă niciodată să ia la cunoştinţă de acest sistem de bază binar de stocare al informaţiei. I=log2n biti. Bitul este cantitatea de informaţie a unui mesaj cu numai doua mesaje posibile.

[modifică] Implicaţii practice

Sistemul binar – şi prin urmare orice sistem informatic – are avantajele intrinseci fiabilităţii şi exactităţii şi dezavantajele intrinseci ale unui sistem lipsit de ambiguităţi.

Astfel, avantajele fiabilităţii sunt:

  • Fiabilitatea în sine. Dacă o maşină poate să consume mai mult sau mai puţin, să meargă mai bine sau mai prost, să "tragă" la dreapta sau la stânga, un sistem informatic va funcţiona întotdeauna în mod identic cu experienţa precedentă presupunând că acesta funcţionează şi că i se furnizează aceleaşi date de intrare. Cuvântul cheie în fraza anterioară este "identic": fără această realitate nu ar exista Internet, sisteme informatice în bănci, sisteme de securitate informatice, transferuri de date sensibile între sisteme informatice – într-un cuvânt, nu ar exista întreaga structură informatică din ziua de astăzi;
  • Exactitatea în sine. Un transfer analogic de date presupune în mod inerent pierderea unei părţi din informaţie (exemplul clasic sunt casetele audio şi video tradiţionale). Un transfer digital de date se face în mod perfect, fără pierderea nici celei mai mici cantităţi de date. Chiar şi numai acest rezultat al folosirii sistemelor digitale a schimbat concepţia lumii despre viaţă, incluzând aici chiar sistemele economice mondiale: transferul fără pierderi al datelor a ajuns să creeze plus-valoare conceptului de informaţie în sine, ajungându-se în ultima jumătate a secolului XX să apară expresia "cel mai de preţ bun este informaţia" – un concept cu totul nou faţă de sistemele economice tradiţionale istorice.
  • Telecomunicaţiile. Sistemul perfect, fără pierderi de transmitere a datelor a dus la o explozie a telecomunicaţiilor: fără un sistem digital de transfer al informaţiei pierderile de calitate pe reţele de transmisie analogice erau enorme, ducând la preţuri prohibitive de transmitere a datelor. Odată cu introducerea pe scară largă a sistemului digital însă, datele pot fi transmise la costuri derizorii de la un capăt al celălalt al lumii, împreună cu garanţia păstrării intacte a conţinutului acestora.

Dezavantajele pe de altă parte sunt:

  • Necesitatea de a transforma date analogice în informaţie digitală. Lumea "reală" este compusă în mod natural dintr-un număr cvasi-infinit de date analogice şi din foarte puţine date binare, digitale, chiar şi în sens conceptual, lăsând la o parte lipsa aproape completă a datelor naturale în sistem strict binar. Din păcate, transferul datelor din format "natural" în format digital este atât costisitor (prin folosirea unor aşa-numite convertoare analog-digitale – DAC) cât şi imperfect – o parte din informaţia analoagă se pierde în procesul de discretizare digitală, şi în plus DAC-urile nu sunt perfecte şi introduc un anumit nivel de zgomot.
  • Necesitatea sistemelor de control. Orice transfer de date este în mod natural predispus la erori, deoarece în ultimă instanţă transferul se face într-un mediu analogic natural - fie curent electric într-un cablu, fie lumină într-o fibră optică, fie unde radio într-un mediu oarecare. Astfel, orice informaţie recepţionată trebuie confirmată într-un fel sau altul pentru a i se verifica intergritatea, ceea ce duce la un anumit nivel de redundanţă, ducând în ultimă instanţă la o limitare a capacităţii mediilor de stocare şi a vitezei sistemelor de transmisie a datelor.
  • Lipsa controlului datelor. Faptul că se poate face un număr potenţial infinit de copii ale aceloraşi date fără ca acestea să fie în mod natural corupte de numărul transferurilor a dus la lipsa controlului răspândirii datelor. Deşi în multe sensuri un lucru bun, posibilitatea de a transmite datele în acest fel a generat şi multiple dispute în privinţa lucrărilor protejate de drepturi de autor – începând cu pachete software, dar incluzând şi lucrări artistice din domeniul muzical, grafic, scrieri sau filme. Aceasta pare să ducă la o înăsprire fără precedent în domeniul legislaţiei drepturilor de autor.

Din fericire toate dezavantajele sistemelor digitale sunt net surclasate de avantajele acestora. Cu trecerea timpului, maturizarea pieţei de domeniu şi diversificarea produselor balanţa se înclină din ce în ce mai tare în favoarea avantajelor, dezavantajele fiind minimalizate în practică de creşterea calităţii şi cantităţii produselor în detrimentul preţurilor, cât şi de o cristalizare a legislaţiei în domeniu şi a crearea unor norme sociale comun acceptate pentru folosirea informaţiei digitale.