Az életünk manapság rendkívül adatgazdag: minden, amit látunk és hallunk, egy számítógépen keresztül adatokból áll. Ma például munkába menet zenét hallgattam, miközben megnéztem a Twitter feedemet és egy képet a barátom macskájáról az Instagramon. Mindezek a dolgok – a zene, a szöveg és a fotók – lényegében csak egyesek és nullák sorozata. A legalapvetőbb szinten minden digitális információ ebből áll.
Tehát hogyan lesz az egyesekből és nullákból zene, közösségi médiaüzenet vagy macskakép? Hogy elkezdhessük megválaszolni ezt a kérdést, elviszem Önt egy rövid sétára az adatok és a digitális média történetébe és jelentőségébe, hogy képet kapjon arról, hogyan jutottunk el idáig a puszta egyesekkel és nullákkal.
A számítógép feladata
A számítógépeket azzal a céllal építették, hogy adatokat dolgozzanak fel, hogy azokat információvá alakítsák. Az információ szorosan kapcsolódik az adathoz; a fő különbség az, hogy az adat valaminek a formalizált reprezentációja, amely kontextusba helyezve vagy elemezve információvá válik. Az adat tehát absztraktabb kifejezés, mint az információ.
Ebben a kurzusban elsősorban azzal foglalkozunk, hogyan reprezentálják az adatokat a számítógépek, és nem azzal, hogyan dolgozzák fel és hozzák létre az információt a számítógépek. Ez fontos különbségtétel, mivel ennek a kurzusnak az a célja, hogy segítsen megérteni azokat a formalizációkat és kódokat, amelyeket a számítógépek az adatok életre keltéséhez használnak. Lényegében a számítógép szemszögéből fogsz megtanulni megérteni dolgokat – olyan dolgokat, amelyeket a mindennapi életedben látsz, hallasz és természetesnek veszel. Ez a tudás nagyon fontos a számítástechnika elméletének számos aspektusa szempontjából.
A számítógépet arra tervezték, hogy számos dolgot végezzen az adatokkal: + Adatok fogadása + Adatok tárolása + Adatok manipulálása + Adatok bemutatása
Ez mind a számítógépen belül történik. Hogyan fogadnak, tárolnak, manipulálnak és mutatnak be adatokat a számítógépek pusztán az elektromosság segítségével? A Hogyan működnek a számítógépek című tanfolyamunkon elmagyarázzuk, hogy a számítógépek számos kapcsolóból állnak, amelyek vagy be- vagy kikapcsolt állapotban vannak, és ezek az állapotok megfelelnek az 1 (be) és a 0 (ki) bináris ábrázolásnak. A kapcsolókon elektromos áram folyik keresztül, és ha több kapcsolót adunk hozzá, több egyest és nullát kapunk. Íme egy példa arra, hogyan működik ez:
Az egyes kapcsolók minden egyes 1 (be) vagy 0 (ki) állapotát bitnek nevezzük, ami a számítógép által tárolható legkisebb adatdarab. Ha több kapcsolót használsz, több bitet kapsz; több bit segítségével összetettebb adatokat tudsz ábrázolni, mint például a zene, a szöveg és a kép, amelyekről korábban beszéltem. Kapcsolók milliárdjai férnek el egyetlen áramköri lapon, és a számítógépek ezekkel a bitekkel dolgozva keltik életre az adatokat.
A kurzus során megnézzük, hogy a számítógépek milyen folyamatok segítségével alakítják át ezeket a biteket látható és hallható dolgokká. Az első lépés az, hogy megértsük, hogyan alakul át az információ fizikai formátumból bitekkel ábrázolható digitális formátumba. Ezt az átalakítási folyamatot nevezzük digitalizálásnak.
Digitalizálás
A digitalizálás megértéséhez nézzük meg, mennyit fejlődött a technológia az elmúlt 25 évben. A multimédiás technológia és az internet digitális kultúrává alakított minket. Ez például egy 25 évvel ezelőtt, 1993-ban népszerű technológia, összehasonlítva a jelenlegi technológiával:
Mára a tömegmédia legtöbb formáját, a televíziót, a rögzített zenét és a filmet digitálisan állítják elő és terjesztik, és ezek az internettel és a világhálóval konvergálva hozzák létre azt a digitális médiakörnyezetet, amelyet nap mint nap tapasztalunk. Íme néhány érdekes tény a média digitalizációjáról:
- Majdnem minden zenét, amit az ember valaha is rögzített, mára digitalizáltak
- 2011-ben az Amazon több digitális könyvet kezdett el értékesíteni, mint nyomtatott könyvet
- 1986-ban 99.A világ információtárolási kapacitásának 2%-a analóg volt, 21 évvel később, 2007-ben már 94%-a digitális
A fenti képeken a népszerű technológia 1993-as példái analógok, a 2018-as példák pedig digitálisak. Az analóg és a digitális közötti különbségeket a későbbiekben részletesebben is végigvesszük. Most azonban, hogy elmagyarázzuk, hogyan fejlődött a digitalizáció 1993-tól napjainkig, adok egy gyors áttekintést az analóg és a digitális technológiáról.
Az analóg elektronika, akárcsak az 1993-as példák, analóg jeleket használ. Az analóg jeleket úgy képzelheti el, mint egy higanyos hőmérő hőmérséklet-vonalát: a vonal folyamatosan változik, hogy jelezze a hőmérsékletet.
Hasonlóan ehhez a higanyos hőmérő vonalához, az analóg jelek folyamatos értéktartományt vehetnek fel az adatok ábrázolására, és ez a tartomány megjeleníthető. Ezzel szemben a digitális hőmérő szaggatott lépésekben, például tizedfokokban mutatja az értékeket.
A régi televíziókészülékek másik példaként szolgálnak: ezek a televíziókészülékek folyamatosan változó hullámú jelet használnak a hangok és a vizuális megjelenítéshez.
Mivel e hullámok változása olyan kicsi, a hullámformákat interferencia szakíthatja meg, ami olyan dolgokat okoz, mint a statikus hang és a havas vizuális megjelenítés. Az interferencia csökkentése érdekében a számítógépek képesek a hullámokat egyesekké és nullákká (vagy bitekké) alakítani, mint egyetlen adatdarabot. A bitek használata hullámformák helyett csökkenti az interferencia hatásait, és jobb minőségű hangot és látványt eredményez. A számítógépek tehát a médiát numerikus formában ábrázolják, és ennek nagy és egyre növekvő hatása van arra, amit a mindennapi életünkben látunk és hallunk.
Ezen a héten mélyebben elmerülünk a médiaszámítás és adatreprezentáció alapjául szolgáló matematikában és alapvető számítási folyamatokban.
Foglalkozás: mindennapi adatok
Most már láttál néhány példát arra, hogyan reprezentálják az adatokat, gondolj azokra az adatokra, amelyeket nap mint nap életre keltenek számodra a telefonod, a laptopod vagy az asztali számítógéped, és a körülötted lévő összes többi számítógép, például a digitális kijelzők a napi vonatozáson, az otthoni okostévéd vagy a digitális rádió az autódban.