De nos jours, nos vies sont extrêmement riches en données : tout ce que nous voyons et entendons depuis un ordinateur est constitué de données. Par exemple, aujourd’hui, en me rendant au travail, j’écoutais de la musique tout en regardant mon fil Twitter et et une photo du chat de mon ami sur Instagram. Toutes ces choses – musique, texte et photos – ne sont essentiellement que des séries de uns et de zéros. Au niveau le plus élémentaire, c’est ce en quoi consiste toute information numérique.
Alors comment les uns et les zéros deviennent-ils de la musique, des messages sur les médias sociaux ou des images de chats ? Pour commencer à répondre à cette question, je vais vous emmener faire un petit tour de l’histoire et de la signification derrière les données et les médias numériques pour vous donner une idée de comment nous en sommes arrivés là avec de simples uns et zéros.
Le travail d’un ordinateur
Les ordinateurs ont été construits dans le but de traiter les données pour les transformer en informations. L’information est étroitement liée aux données ; la principale différence est que les données sont une représentation formalisée de quelque chose qui, lorsqu’on lui donne un contexte ou lorsqu’on l’analyse, devient une information. Les données sont donc un terme plus abstrait que l’information.
Dans ce cours, nous nous intéressons principalement à la façon dont les données sont représentées par les ordinateurs, et non à la façon dont les ordinateurs traitent et créent l’information. Cette distinction est importante, car l’objectif de ce cours est de vous aider à comprendre les formalisations et les codes que les ordinateurs utilisent pour donner vie aux données. Essentiellement, vous apprendrez à comprendre les choses du point de vue d’un ordinateur – des choses que vous voyez, entendez et considérez comme allant de soi dans votre vie quotidienne. Ces connaissances sont très pertinentes pour de nombreux aspects de la théorie informatique.
Un ordinateur est conçu pour faire un certain nombre de choses avec des données : + Recevoir des données + Stocker des données + Manipuler des données + Présenter des données
Tout cela se passe en interne dans l’ordinateur. Alors comment les ordinateurs peuvent-ils recevoir, stocker, manipuler et présenter des données en utilisant simplement l’électricité ? Dans notre cours intitulé « Comment fonctionnent les ordinateurs », nous expliquons que les ordinateurs sont constitués d’un certain nombre d’interrupteurs qui peuvent être activés ou désactivés, et que ces états correspondent à la représentation binaire 1 (activé) et 0 (désactivé). Le courant électrique circule à travers les commutateurs, et si vous ajoutez d’autres commutateurs, vous obtenez plus de uns et de zéros. Voici un exemple de fonctionnement:
Chaque état 1 (allumé) ou 0 (éteint) d’un seul commutateur est appelé un bit, qui est le plus petit élément de données qu’un ordinateur peut stocker. Si vous utilisez plus de commutateurs, vous obtenez plus de bits ; avec plus de bits, vous pouvez représenter des données plus complexes comme la musique, le texte et l’image dont j’ai parlé précédemment. Des milliards de commutateurs tiennent sur une seule carte de circuit imprimé, et les ordinateurs donnent vie aux données en travaillant avec ces bits.
Durant ce cours, nous allons examiner les processus utilisés par les ordinateurs pour transformer ces bits en choses que vous pouvez voir et entendre. La première étape consiste à comprendre comment l’information est convertie d’un format physique en un format numérique qui peut être représenté par des bits. Ce processus de conversion est appelé numérisation.
Digitalisation
Pour comprendre la numérisation, regardons à quel point la technologie s’est développée au cours des 25 dernières années. La technologie multimédia et l’internet nous ont transformés en une culture numérique. Par exemple, voici la technologie qui était populaire il y a 25 ans, en 1993, comparée à la technologie actuelle:
Aujourd’hui, la plupart des formes de médias de masse, de télévision, de musique enregistrée et de films sont produites et distribuées numériquement, et elles convergent maintenant avec Internet et le World Wide Web pour créer le paysage médiatique numérique que nous expérimentons tous les jours. Voici quelques faits intéressants sur la numérisation des médias:
- Presque toute la musique que les humains ont jamais enregistrée a maintenant été numérisée
- En 2011, Amazon a commencé à vendre plus de livres numériques que de livres imprimés
- En 1986, 99.2% de la capacité de stockage d’informations dans le monde était analogique ; 21 ans plus tard, en 2007, 94% était numérique
Dans les images ci-dessus, les exemples de technologie populaire de 1993 sont analogiques, et les exemples de 2018 sont numériques. Nous examinerons plus en détail les différences entre l’analogique et le numérique par la suite. Pour l’instant, pour expliquer comment la numérisation a progressé de 1993 à aujourd’hui, je vais vous donner un aperçu rapide de la technologie analogique et numérique.
L’électronique analogique, comme les exemples de 1993, utilise des signaux analogiques. Vous pouvez imaginer les signaux analogiques comme semblables à la ligne de température d’un thermomètre à mercure : la ligne change continuellement pour indiquer la température.
Comme cette ligne de thermomètre à mercure, les signaux analogiques peuvent prendre une gamme continue de valeurs pour représenter les données, et cette gamme peut être visualisée. En revanche, un thermomètre numérique affiche les valeurs par étapes discontinues, par exemple des dixièmes de degré.
Les anciennes télévisions de diffusion servent d’autre exemple : ces télévisions utilisent un signal avec une onde variable en continu pour représenter les sons et les visuels.
Parce que les variations de ces ondes sont si petites, les formes d’onde peuvent être interrompues par des interférences, ce qui provoque des choses comme un son statique et des visuels de neige. Pour réduire les interférences, les ordinateurs peuvent convertir les ondes en uns et zéros (ou bits) en tant que données uniques. L’utilisation de bits au lieu de formes d’onde réduit les effets des interférences et permet d’obtenir des sons et des images de meilleure qualité. Les ordinateurs représentent donc les médias sous forme numérique, et cela a eu un impact important, et croissant, sur ce que nous voyons et entendons dans notre vie quotidienne.
Cette semaine, nous allons plonger plus profondément dans les mathématiques et les processus informatiques de base qui sous-tendent le calcul des médias et la représentation des données.
Activité : les données de tous les jours
Maintenant que vous avez vu quelques exemples de la façon dont les données sont représentées, pensez aux données qui prennent vie pour vous tous les jours grâce à votre téléphone, votre ordinateur portable ou de bureau, et tous les autres ordinateurs autour de vous, comme les écrans numériques dans votre trajet quotidien en train, votre télévision intelligente à la maison, ou la radio numérique dans votre voiture.