デジタル情報

レッスン 1: バイナリーコードとは何か？

人は自分自身を表現するために、あらゆる種類のシンボル、音、色、体の動きを使います。これらの表現は、私たちがお互いにコミュニケーションをとるためのコードやシグナルのようなものです。

コンピューターは、処理するデジタル情報を表現するために独自の特殊な言語を使用します。バイナリーコードと呼ばれ、バイとは 2 の意味で 0 と 1 の 2 つの記号だけで構成されてます。

では、なぜ 0 と 1 なのでしょうか？トランジスターを通る電気の流れを表すのに必要な数字はこの 2 つだけだからです。トランジスターはオンかオフのどちらかであり、オンは 1、オフは 0 を示します。コンピューターに話しかけるには、すべてこの 2 つの数字で表現しなければなりません。

レッスン 3: ピクセルとは？

数十億個の電子スイッチ（トランジスター）で構成されたコンピュータを想像してみてください。スイッチはオンかオフのどちらかです。

これは、どうでしょうか。コンピュータの画面には、数百万ではないにしても数十万ものドットが行と列に配置されています。このドットの１つ１つがピクセルと呼ばれる画像の一部分であり、使用するピクセル数を解像度と呼びます。ピクセル数が多いほど解像度が高くなり、画質が向上します。例えば、1280 × 720p 解像度のハイデフィニション画面とは、横が 1280 ピクセル、縦が 720 ピクセルの画面のことです。合計で 921,600 ピクセルです。

これらのピクセルのそれぞれが、赤、緑、青の組み合わせで色を作り出します。コンピューターは、この 3 色を混ぜ合わせて、黒や白をはじめとする何百万通りもの色の組み合わせを作り出します。

次のアクティビティーでは、グリッドを白黒のコンピュータ画面の簡略化した画面と考えてみましょう。それぞれのグリッドの正方形は、ピクセルを表しています。このアクティビティーでは、正方形は実物よりもはるかに大きいですが、このアクティビティーを行うことで、オンとオフの 2 つの指示だけで画像が描写されること理解できます。

レッスン 1 のアクティビティー: 写真を使用した作業と遊び。

[ji-lesson:/content/dam/hub/intel/smg/cxs/interact-bu-experiences/cross-bu/edu-journey-inside/digital-information/lesson-3-1]

レッスン 2 のアクティビティー: ピクセルの画像。

[ji-lesson:/content/dam/hub/intel/smg/cxs/interact-bu-experiences/cross-bu/edu-journey-inside/digital-information/lesson-3-2]

レッスン5: 2 進数を追加する方法

レッスン 4 では、ある 2 進数を読んで 10 進数に変換する方法を学びましたが、2 進数の加算についてはどうでしょうか。

次の数式をどのように解きますか：10₂+11₂=?

問題を小さなステップに分けて対応する 10 進数を求めてみましょう。

まず、各数字の末尾に下付き添字の 2 があり、これは 2 進数であることを示しています。次に個々の数字に対して計算をする必要があります。

10₂から初めましょう。1 と 0 の 2 つの数字があります。

• 右側から見ていくと、数字の 0 があり、これは 10 進数では 0 です。
• 次に、1 を見てみましょう。開始の位から 1 つ左側にあるので、2 倍の重み、つまり 1 + 1 の 2 となります。
• 最後に、2 つの回答を合計します: 0+2=2 したがって、10_{2 は} 10 進数の 2 と同じになります。

では、11₂を見てみましょう。

• 右から順に、最初の数字は 1 で、10 進数では 1 となります。
• 次に、1 つ左に移動して、もう 1 つの 1 を見ましょう。この数字は開始の位の 1 つ左にあるので、2 倍の重み、つまり 1 + 1 で 2 になります。
• ここで、2 つの答えを足し算します。1 + 2 = 3。したがって、11₂ は 10 進数の 3 と同じになります。

最後に、両方の数式の合計 2 + 3 を算出し、最終的に整数の回答である 5 を求めます。2 進法で書くと、10₂ + 11₂ = 101₂ となります。

(ヒント：自分の作業を再確認したい場合は、レッスン 4 のアクティビティーを復習してみましょう）

10 進数から 2 進数への変換

さて、2 進数から 10 進数への変換方法を学んだところで、今度は逆に変換してみましょう。

10 進数を 2 進数に変換するには、やはり位を考える必要があります。

レッスン 4 では、ゼロの位から左に移動するごとに、前の位の重みを 2 倍にしなければならないことを学びました。

10 進数を 2 進数に変換しようとする場合、まず、その数字に限りなく近く、かつ越えない位の重みを見つける必要があります。

最後の例題の答えである 10 進法の 5 を見てみましょう。5 に最も近く、5 を越えない位の重みの列にマークを付けるとしたら、どこに付けますか？そうです。4 の列です。

その結果、残りは 1 となります。どの列に収まるでしょうか？そうです。1 の列です。

2 進数は 0 か 1 のどちらかを含み、空きスペースを含めることはできないことを理解しています。では、空のスペースには何が入るでしょうか。そうです。数字の 0 です。

これで、10 進数の 5 が ₂ 進数の 101 と同等であることがわかりました。

レッスンのアクティビティー: 2 進数の加算。

[ji-lesson:/content/dam/hub/intel/smg/cxs/interact-bu-experiences/cross-bu/edu-journey-inside/digital-information/lesson-5-1]

[ji-lesson:/content/dam/hub/intel/smg/cxs/interact-bu-experiences/cross-bu/edu-journey-inside/digital-information/lesson-5-2]

ソフトウェア作成における AND / OR ステートメント

私たちは、どの映画を見るか、学校からどうやって一番早く帰るか (バス、自転車、徒歩) など毎日決断します。これらは、1 度に 1 つの選択肢しか選べない OR 状況と呼ばれます。

友達と映画を見に行くために、宿題と家事の両方をこなさなければならないなど、人生には AND の状況もたくさんあります。この場合、結果 (映画に行けること) を得るためには、両方とも行わなければなりません。

プログラマーはソフトウェアを書くとき、多くの場合、AND や OR を使って結果を決定します。AND という単語は、その結果が起こるためには両方の条件が true (つまり、両方に「yes 」と言う) であることを条件とします。

OR という単語は、結果が起こるためには、1 つ目の文と 2 つ目の文のどちらかが true であること (片方が yes でもう片方が no ) を必要とします。

yes を 1、no を 0 と考えれば、バイナリコードを使うコンピューターのトランジスターが AND 文や OR 文を理解できることがお分かりいただけたかと思います。

次はこれまでお話してきたことの簡単な概要です。

• バイナリーとは、0 と 1 の数字で構成されるコードです。
• コンピューターには、オンにもオフにもなるトランジスターが使用されています。
• 1 ＝ yes 、0 ＝ no とすれば、バイナリコードは単純な質問に対して yes 、か no。かで答えることができます。

レッスンのアクティビティー: 映画鑑賞に行けますか？

[ji-lesson:/content/dam/hub/intel/smg/cxs/interact-bu-experiences/cross-bu/edu-journey-inside/digital-information/lesson-7]