【知ってると差がつく】ITで全てが０と１だけで表現される理由(２進数の世界への招待)

今日も読んでいただきありがとうございます。
私はワクワクした感覚や学びの面白さを発信している現役の理系東北大学生です。

さて、今日は「ITの世界において全てが０と１だけで表される」理由について話します。

パソコンの中の世界をちょっとだけ覗いてみよう！

「ITで全てが０と１で表されるだって？何を言ってるんだ？」と思いましたか？これ、本当なんです。例えば、パソコンに表示されている文字も色も音声も動画も画像も全てパソコンでは０と１だけで表現されます。表現されるというのは、例えば日本語の「あ」はパソコンの中では「1010010010100010」と置き換えられているんです。動画や画像であっても同じように表現できます。

パソコンの中で数字で処理される理由

ではなんで、言葉や色ではなく「全て」が数字なんでしょうか。その理由はシンプルです。例えば人間と同じように言葉をパソコンが理解しようとすると、日本語、英語、韓国語、・・・・と世界中のたくさんの言葉をパソコンが最初に覚えていなければなりません。日本語だけでもひらがな、カタカナ、漢字等で複雑です。さらにその組み合わせについてもパソコンが理解しなければなりませんし、言葉は時代によって変わる場合もあります。そこで「数字」という国境も時代も影響を与えない表現で表せば、覚える文字も少なく、ずっと使い続けることができます。

０と１だけの理由（２とか３があってはいけないの？）

さて、それでは本題の０と１だけの理由です。０と１だけで表現される方式を２進数といいます。日常生活では０から９までの１０個の数字が使われていますね。これは１０進数と呼ばれる表現です。パソコンではなぜ二進数なのでしょうか。実は、二つだけの意味としてはそのデータ処理が関係しています。例えば電源のONを１、電源のOFFを０としましょう。すると、電気信号が流れることを１、電気信号が流れないことを０ということができます。これが実はITを制御する上でとても楽なのです。仮に１０進数で３Vの電気が流れる時を３、４Vの電気が流れる時を４という表現で０から１０までを電気の大きさで表すとしましょう。現実的に４V流したつもりでも、電気には揺らぎがあるので実際には3.5Vの場合もあります。この場合パソコンは間違えて３だと判断するかもしれません。雷等の影響で電気が急激に流れた場合、１と送りたかったのに10Vの電気が流れ10だと判断されるかもしれません。電気が間違って送られると、機械の制御ができなくなり、エレベーターが暴走を始めるなど人に影響が出るかもしれません。ですから０と１だけだと電気が流れているかいないかだけの判断なのでエラーを減らせます。

シンプルな理由ですが奥深いですね。
１０進数の方が人間は慣れていますが、制御の観点から弊害が多いのです。

今日はやや専門的な話でしたが、知っておくと損はないです！

少しでも面白いと思っていただけたらありがたいです。
それではまた明日！