How exactly does binary code work? - José Américo N L F de Freitas

翻訳: Noriko Yasumoto 校正: Tomoyuki Suzuki

Imagine trying to use words to describe every scene in a film,

想像してみて下さい 映画のあらゆるシーンや

every note in your favorite song,

お気に入りの歌の全ての音

or every street in your town.

地元の街を通る道を ひとつ残らず言葉で伝えることを

Now imagine trying to do it using only the numbers 1 and 0.

では次に 数字の１と０だけ使って 伝えることを想像してみて下さい

Every time you use the Internet to watch a movie,

インターネットを使って 映画を見るとき

listen to music,

音楽を聴くとき

or check directions,

道順を確認するとき

that’s exactly what your device is doing,

デバイスは まさに そういうことを行っています

using the language of binary code.

バイナリーコード（２進数） という記法を使うのです

Computers use binary because it's a reliable way of storing data.

コンピューターはデータを保存する 信頼性の高い方法として ２進数を使います

For example, a computer's main memory is made of transistors

例えば コンピューターのメインメモリは トランジスタで構成されていて

that switch between either high or low voltage levels,

トランジスタは高電圧と 低電圧の間で切り替わります

such as 5 volts and 0 volts.

５ボルトとか０ボルト というような電圧です

Voltages sometimes oscillate, but since there are only two options,

電圧は変動することもありますが 選択肢は２つしかないので

a value of 1 volt would still be read as "low."

１ボルトという値になっても 「低電圧」と認識されます

That reading is done by the computer’s processor,

コンピューターの処理装置は

which uses the transistors’ states to control other computer devices

トランジスタの状態から このような値を読み取り

according to software instructions.

ソフトウェアの指示に従い 他の装置を制御します

The genius of this system is that a given binary sequence

このシステムの素晴らしいところは ２進数の並びそのものは

doesn't have a pre-determined meaning on its own.

前もって定められた 意味を持っていないものの

Instead, each type of data is encoded in binary

各種のデータが それぞれのルールに従い

according to a separate set of rules.

２進数で表現されるところにあります

Let’s take numbers.

数字を取り上げてみます

In normal decimal notation,

普通の10進法の表記では

each digit is multiplied by 10 raised to the value of its position,

各桁の数字に10の累乗を乗じます

starting from zero on the right.

累乗の指数は 一番右側の桁が０です

So 84 in decimal form is 4x10⁰ + 8x10¹.

ですから10進法表記の84は 4x10⁰ + 8x10¹ を意味します

Binary number notation works similarly,

２進法表記でも 原理は同じですが

but with each position based on 2 raised to some power.

各桁の値は２の累乗を 意味しているので

So 84 would be written as follows:

84はこのように 表記されます

Meanwhile, letters are interpreted based on standard rules like UTF-8,

一方 文字はUTF-8のような 標準フォーマットにより表現されます

which assigns each character to a specific group of 8-digit binary strings.

各文字には ８桁の２進数の数個分からなる 特定の値が割り当てられています

In this case, 01010100 corresponds to the letter T.

この場合では 01010100 は 「T」に対応します

So, how can you know whether a given instance of this sequence

では このような数字の列が あったとき

is supposed to mean T or 84?

Ｔなのか 84なのか どう判断するのでしょう？

Well, you can’t from seeing the string alone

もちろん 数字の並びだけではわかりません

– just as you can’t tell what the sound "da" means from hearing it in isolation.

「da」という音だけ単独で聴いても 何のことかわからないのと同じです

You need context to tell whether you're hearing Russian, Spanish, or English.

文脈により ロシア語 スペイン語 英語 どれかを特定する必要があります

And you need similar context

同様に 数字も文脈から

to tell whether you’re looking at binary numbers or binary text.

２進数そのものか２進数で表現される 文字データかを判断できるのです

Binary code is also used for far more complex types of data.

バイナリーコードはさらに複雑なタイプの データにも使われます

Each frame of this video, for instance,

例えばこのビデオの １コマ１コマは

is made of hundreds of thousands of pixels.

何十万もの ピクセルから できています

In color images,

カラー画像では

every pixel is represented by three binary sequences

１つ１つのピクセルは ３つの２進数で表され

that correspond to the primary colors.

３原色に対応しています

Each sequence encodes a number

各２進数は

that determines the intensity of that particular color.

それぞれの色の輝度を 数値化したものです

Then, a video driver program transmits this information

そして ビデオドライバープログラムが その情報を

to the millions of liquid crystals in your screen

画面を構成する 何百万もの液晶に転送し

to make all the different hues you see now.

ご覧のような 様々な色調を表現します

The sound in this video is also stored in binary,

このビデオの音声もまた ２進数で記録されたものです

with the help of a technique called pulse code modulation.

パルス符号変調という 技術が使われています

Continuous sound waves are digitized

連続した音波は

by taking "snapshots" of their amplitudes every few milliseconds.

数ミリ秒ごとに 振幅の 「スナップ写真」によりデジタル化され

These are recorded as numbers in the form of binary strings,

一連の２進数で表される 数値として記録され

with as many as 44,000 for every second of sound.

その数は１秒当たり 44,000個にも上ります

When they’re read by your computer’s audio software,

これがコンピューターの オーディオソフトにより読み取られ

the numbers determine how quickly the coils in your speakers should vibrate

スピーカーのコイルが 振動する速さが決定され

to create sounds of different frequencies.

様々な周波数の 音が作り出されるのです

All of this requires billions and billions of bits.

これらの情報は 莫大なビット数を必要としますが

But that amount can be reduced through clever compression formats.

優れた圧縮フォーマットを使えば サイズを小さくできます

For example, if a picture has 30 adjacent pixels of green space,

例えば ある画像の中に 緑を示す 30個の隣接ピクセルが含まれる場合

they can be recorded as "30 green" instead of coding each pixel separately -

ピクセルが個々にではなく 「30の緑」 として符号化され 記録されます

a process known as run-length encoding.

連長圧縮という処理です

These compressed formats are themselves written in binary code.

その圧縮フォーマット自体も バイナリーコードで記されています

So is binary the end-all-be-all of computing?

ところで２進数は コンピューターにおける 最終形でしょうか？

Not necessarily.

そうとも限りません

There’s been research into ternary computers,

３進法コンピューターの 研究が行われており

with circuits in three possible states,

これは３つの状態が可能な 回路を持つものです

and even quantum computers,

また 量子コンピューターの 研究もあり

whose circuits can be in multiple states simultaneously.

その回路は 同時に複数の状態を 持つことができます

But so far, none of these has provided

しかし今までのところ これらのコンピューターは

as much physical stability for data storage and transmission.

データの保存や転送に関して 物理的な安定性を備えていません

So for now, everything you see,

ですから今のところは スクリーンを通して見るもの

hear,

and read through your screen

聴くもの

読むものは 全て

comes to you as the result of a simple "true" or "false" choice,

「真」か「偽」かという単純な 二者択一が

made billions of times over.

非常に多くの回数なされた 結果なのです