「情報I」予備校講師の授業研究：身近な情報科学、実は面白い！〜エラー検出の基本「パリティビット」で考える情報の精度〜

指導者用：知識確認

パリティビットとは

パリティビットとは、デジタル通信においてデータの誤り（エラー）を検出するための仕組みの一つです。送信するデータにパリティビットを追加することで、受信側がデータに誤りが生じていないかを検証できます。

具体的には、パリティビットは送信データ内の「1」の数が偶数か奇数かに基づいて定義されます。1の数が偶数ならパリティビットは0、奇数なら1を追加します。受信側では、送信されたデータとパリティビットを元に「1」の数が一致するか確認し、一致しない場合はデータに誤りが生じた可能性があると判断します。

このようにパリティビットを用いることで、データ通信の信頼性を高めることができます。ただし、パリティビットを使うと、どのビットに誤りがあったかは分からないこと、また複数のビットが誤っていてもそれを検出できないという限界もあります。

授業の目的

今回の授業では、情報がどのように送受信され、その精度がどのように保たれるかを学びます。また、データエラーの可能性とそれをどうやって最小限に抑えるかについて考察します。これらは、プログラミングやネットワークの学習、さらには情報セキュリティにおけるデータ整合性の保持というより高度なテーマへの導入部としても適しています。

授業で学ぶこと

学生は情報がどのように送受信され、その精度がどのように保たれるかを学びます。また、データエラーの可能性とそれをどうやって最小限に抑えるかについて考察するきっかけにもなります。この問題は、プログラミングやネットワークの学習、さらには情報セキュリティにおけるデータ整合性の保持というより高度なテーマへの導入部としても適しています。
解答は以下の通りです。「パリティビットを含め，一つのビットの誤りは判定できるが，どのビットに誤りがあるかは分からない」。パリティビットはデータ全体に対するチェックビットであるため、誤りが発生した場所（どのビットが誤っているか）を特定することはできません。しかし、一つのビットエラーはパリティの不一致を引き起こすため、エラーの存在自体は検出できます。

授業時間を40分として、以下のような時系列で進めていくことを考えてみましょう。

導入台本の例

情報科学、ちょっと難しそう…と感じていませんか？でも心配いりません、実は情報科学は身の周りに溢れています。思い立ってみましょう、例えばあなたのスマホを。手に乗るほどの小さなケースの中には、たくさんの情報が詰まっていますよね。そのスマホが、たった一秒でどれだけの情報をやり取りしているか、想像してみてください。ほんの一瞬で、本を何冊も読み切る量の情報が飛び交っているんですよ。ちょっと考えただけでも頭がくらくらしますね！

さて、そんな大量の情報が瞬時に飛び交う中で、正確に情報を運ぶために大事な役割を果たしているのが「パリティビット」なんです。このパリティビットというのは、情報の中に間違い（エラー）が無いかチェックするための一種の信号です。

スマホなどで情報を送る時、それは「0」と「1」の組み合わせで送られます。パリティビットは、その「1」がいくつあるかを数えて、その数が偶数だったら「0」、奇数だったら「1」を一緒に送る、というものです。

例えば、送りたい情報が「01000110」だとしましょう。ここには「1」が4つ、つまり偶数ですよね。そこで、パリティビットは「1」となり、送信データは「010001101」になります。こうすることで、情報を受け取った側が「1」の数を数えて、送った側と同じかどうかを確認します。もし数が違ったら、何かの間違いが起きている、ということになります。これが、スマホの中で一瞬にして行われている、パリティビットの役割です。

授業の流れ