I dag är våra liv extremt datainriktade: allt vi ser och hör från en dator består av data. I dag, på väg till jobbet, lyssnade jag till exempel på musik samtidigt som jag tittade på mitt Twitter-flöde och och en bild på min väns katt på Instagram. Alla dessa saker – musik, text och foton – är i princip bara serier av ettor och nollor. På en mycket grundläggande nivå är detta vad all digital information består av.
Så hur blir ettor och nollor till musik, meddelanden i sociala medier eller bilder på katter? För att börja besvara denna fråga ska jag ta dig med på en kort rundtur i historien och betydelsen bakom data och digitala medier för att ge dig en uppfattning om hur vi har kommit så här långt med bara ettor och nollor.
En dators jobb
Datorer byggdes för att bearbeta data för att förvandla dem till information. Information är nära besläktat med data; den viktigaste skillnaden är att data är en formaliserad representation av något som, när det ges ett sammanhang eller när det analyseras, blir till information. Data är alltså en mer abstrakt term än information.
I den här kursen handlar det främst om hur data representeras av datorer och inte om hur datorer bearbetar och skapar information. Detta är en viktig distinktion, eftersom syftet med den här kursen är att hjälpa dig att förstå de formaliseringar och koder som datorer använder för att ge data liv. I huvudsak kommer du att lära dig att förstå saker ur en dators synvinkel – saker som du ser, hör och tar för givet i din vardag. Denna kunskap är mycket relevant för många aspekter av datavetenskapens teori.
En dator är utformad för att göra ett antal saker med data: + Ta emot data + Lagra data + Manipulera data + Presentera data
Detta sker internt i datorn. Hur kan datorer ta emot, lagra, manipulera och presentera data bara genom att använda elektricitet? I vår kurs Hur datorer fungerar förklarar vi att datorer består av ett antal strömbrytare som kan vara antingen på eller av, och dessa tillstånd motsvarar den binära representationen 1 (på) och 0 (av). Elektrisk ström går genom brytarna, och om du lägger till fler brytare får du fler ettor och nollor. Här är ett exempel på hur detta fungerar:
Varje 1 (på) eller 0 (av) tillstånd i en enskild strömbrytare kallas för en bit, vilket är den minsta bit data som en dator kan lagra. Om du använder fler brytare får du fler bitar. Med fler bitar kan du representera mer komplexa data som musik, text och bilder som jag pratade om tidigare. Miljarder av växlar ryms på ett enda kretskort, och datorer ger data liv genom att arbeta med dessa bitar.
Under den här kursen kommer vi att titta på de processer som datorer använder för att omvandla dessa bitar till saker som du kan se och höra. Det första steget är att förstå hur information omvandlas från ett fysiskt format till ett digitalt format som kan representeras av bitar. Denna omvandlingsprocess kallas digitalisering.
Digitalisering
För att förstå digitalisering ska vi titta på hur mycket tekniken har utvecklats under de senaste 25 åren. Multimediatekniken och internet har förvandlat oss till en digital kultur. Det här är till exempel teknik som var populär för 25 år sedan, 1993, jämfört med dagens teknik:
I dag produceras och distribueras de flesta former av massmedier, tv, inspelad musik och film digitalt, och de konvergerar nu med internet och World Wide Web för att skapa det digitala medielandskap som vi upplever varje dag. Här är några intressanta fakta om digitaliseringen av medier:
- Nästan all musik som människor någonsin har spelat in har nu digitaliserats
- Under 2011 började Amazon sälja fler digitala böcker än tryckta böcker
- År 1986 var 99.2 % av världens informationslagringskapacitet var analog. 21 år senare, 2007, var 94 % digital
I bilderna ovan är exemplen på populär teknik från 1993 analoga och exemplen från 2018 digitala. Vi kommer att gå igenom skillnaderna mellan analogt och digitalt mer i detalj senare. För att förklara hur digitaliseringen har utvecklats från 1993 till idag ska jag nu ge dig en snabb översikt över analog och digital teknik.
Analog elektronik, liksom exemplen från 1993, använder analoga signaler. Du kan föreställa dig analoga signaler som liknar temperaturlinjen på en kvicksilvertermometer: linjen förändras kontinuerligt för att indikera temperaturen.
Likt denna kvicksilvertermometerlinje kan analoga signaler ta ett kontinuerligt intervall av värden för att representera data, och detta intervall kan visualiseras. Å andra sidan visar en digital termometer värden i diskontinuerliga steg, till exempel tiondelar av en grad.
Gamla tv-apparater med sändningar tjänar som ett annat exempel: dessa tv-apparater använder en signal med en kontinuerligt varierande våg för att representera ljud och bilder.
Då variationerna i dessa vågor är så små kan vågformerna avbrytas av interferens, vilket ger upphov till saker som statiska ljud och snöbilder. För att minska interferensen kan datorer omvandla vågorna till ettor och nollor (eller bitar) som enskilda datapunkter. Genom att använda bitar i stället för vågformer minskar effekterna av interferens och ger bättre kvalitet på ljud och bilder. Datorer representerar därför medier i numeriskt format, och detta har haft en stor, och växande, inverkan på vad vi ser och hör i vår vardag.
Denna vecka kommer vi att dyka djupare in i den matematik och de grundläggande beräkningsprocesser som ligger till grund för medieberäkning och datarepresentation.
Aktivitet: vardagsdata
Nu har du sett några exempel på hur data representeras, tänk på de data som väcks till liv för dig varje dag genom din telefon, bärbara eller stationära dator, och alla andra datorer runt omkring dig, som digitala skärmar på din dagliga tågresa, din smarta TV hemma eller den digitala radion i din bil.
.