¿Qué es la “información”? Es cualquier cosa que tenga un significado, y el significado es algo que le asignamos que significa algo para nosotros, como humanos.
Utilizamos muchas cosas diferentes para transmitir y almacenar información: palabras, números, libros, CD, luces intermitentes, sonidos, imágenes, señales manuales, etc.
Tome una luz simple, que le indica si un dispositivo determinado está encendido o apagado. Si la luz está encendida, la máquina está encendida. La luz nos transmite información. En este caso, es un bit (dígito binario), la unidad de información más pequeña. Un bit solo puede tener dos valores: 0 y 1. El significado que asignamos a estos dos estados depende de nosotros. Por lo general, asignamos 1 para significar ENCENDIDO, 0 para significar APAGADO, pero eso es lo que hacemos, nada inherente al binario en sí.
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Si queremos almacenar más que un simple estado de encendido / apagado usando binario, necesitamos más bits. Aquí está la cosa: los bits no son solo de lo que está hecho el sistema de números binarios, sino que es la unidad fundamental de información. Los bits miden la información.
Una forma directa de almacenar información en binario es asignar números enteros positivos simples a diferentes cosas, y simplemente usar la representación binaria directa de esos números. Los números pueden ser literalmente números, o pueden ser un código que representa información en una forma diferente, por ejemplo, letras en una palabra o bloque de texto. Esta idea nos puede llevar muy lejos.
Al contar en binario, podemos ver rápidamente cómo funciona el sistema.
0, 1
Ahora necesitamos una forma de representar ‘2’, pero hemos agotado nuestros símbolos. Entonces ponemos un ‘1’ en la columna del siguiente lugar, que representa dos, y seguimos contando
2 → 10, 3 → 11
Ahora hemos agotado la capacidad de la columna 2, por lo que colocamos un ‘1’ en la siguiente posición, que representa 4s, y continuamos
4 → 100, 5 → 101, 6 → 110, 7 → 111
y otra vez,
8 → 1000, 9 → 1001, 10 → 1010, 11 → 1011, 12 → 1100, 13 → 1101, 14 → 1110, 15 → 1111
y así, tan grande como queramos. Cada nuevo bit a la izquierda duplica el tamaño del número, así como cada nuevo dígito a la izquierda en el sistema decimal multiplica el tamaño del número por diez.
Una vez que podemos representar números en binario, también podemos representar muchos otros tipos de información, mediante la conversión a números mediante una codificación. La codificación no tiene nada de natural, es algo que los humanos pensamos y usamos.
Un código alfabético simple para representar cadenas de letras podría ser
A = 1, B = 2, C = 3, D = 4 … Z = 26
Y esa sería una manera posible de representar una gran cantidad de texto simple en inglés como números y, por lo tanto, como binario. Pero como código es bastante pobre, ya que no permite signos de puntuación, caracteres en minúscula, caracteres extranjeros, otros símbolos u otros sistemas de escritura. Además, todos deben acordar qué código usar para que podamos intercambiar información; la información que no se puede leer no es realmente información. El código que todos estamos de acuerdo en usar actualmente para el texto se llama Unicode, y es una evolución de un sistema anterior llamado ASCII.
¿Qué pasa con otros tipos de información? ¿Sonido, por ejemplo? ¿Cómo podemos representar el sonido en binario?
Primero podemos digitalizar el sonido en una secuencia de muestras discretas. Una muestra es simplemente un número que representa la amplitud instantánea de la señal de sonido en un punto fijo en el tiempo. Al muestrear el sonido lo suficientemente rápido, podemos producir suficientes muestras para reproducir el sonido por completo en el otro extremo de algún canal de comunicación. Debido a que las muestras son solo números, podemos almacenarlas como binarias directamente, al igual que con el texto. Tenemos que acordar qué significan nuestros números, cómo se relaciona eso con las muestras, etc. Este acuerdo define un formato para un archivo de sonido, por ejemplo.
¿Qué hay de las imágenes? ¿Cómo podemos almacenar la información de una imagen en binario? Si podemos convertir la imagen en números, podemos almacenar los números en forma binaria. Aquí se usa un proceso de muestreo, al igual que para el sonido. Pero en lugar de una muestra que representa la amplitud instantánea de una onda de sonido en el tiempo, una muestra de imagen representa el color y la intensidad luminosa de un punto espacial en la imagen. Las muestras de imagen se denominan píxeles, y hay cientos de formas diferentes de muestrear una imagen y convertirla en números. Para transmitir esa información a otra persona, nuevamente tenemos que acordar qué significan los números. Este es nuestro formato de archivo de imagen, por ejemplo.
Si puede convertir cualquier cosa en números, los números se pueden almacenar en binario. Solo tenemos que acordar qué significan los números, y podemos transmitir cualquier información de esa manera.
Tenga en cuenta que con la tecnología actual, no todo se puede convertir en números. No sabemos una buena manera de digitalizar olores, por ejemplo. Si lo hiciéramos, podríamos transmitir un olor a otra persona, luego usar los números para reproducir el olor (usando algún dispositivo) en el otro extremo. Los números podrían convertirse en binarios, al igual que todos los números.
