“Якщо щось вимірюють, значить, це комусь потрібно”. Так міг би сказати Маяковський, але його більше цікавили зірки. Проте всьому притаманна міра і завжди чи варто цим займатися? Треба ж щось залишити і поетам.
До всього іншого можна застосувати метр і штангенциркуль.
Що було до одиниці кількості інформації?
Навіть примітивне будівництво не могло обійтися без визначення довжини, ширини і висоти. Військові дії, якими наші предки займалися ще раніше, ніж почали щось будувати, теж вимагали обчислення відстаней, потреб у тяглової сили і т. д. і т. п.
Але де брати одиниці вимірювання? Жителі острова, яким для щастя не вистачало тільки календаря, теж задавалися цим питанням, але безуспішно. Хоча рішення лежало на поверхні.
Насправді, питання не так вже складний. Всі перші одиниці надала природа. У людей були руки і ноги. Не дивно, що першими виникли “лікті” і “фути”. “Людина є міра всіх речей” — філософське визначення виникло аж ніяк не на порожньому місці.
Поки не була потрібна точність
Спочатку приблизність вимірювань нікого особливо не хвилювала. Але вже в часи фараонів будівельники стали застосовувати більш досконалі інструменти. Якби піраміда завалилася, по голівці нікого б не погладили. Але вони стоять до цих пір.
Коли вперше було потрібно вимірювати інформацію, винаходити колесо не стали. Скористалися старими добрими метрами і кілограмами. Тому що інформація була записана на папері. Папір мала вага і об’єм.
Ніякої мови про одиниці кількості інформації ще не було і не могло бути.
Але тут з’явилися комп’ютери
Питання виникло ще на теоретичній стадії. Тому що вимірювати кількість інформації в одиницях довжини і ваги стало неможливо.
А без цих даних комп’ютер не міг бути створений. Хоча обчислювальні засоби вже існували і відмінно справлялися зі своїм завданням. Взяти хоча б “Залізний Фелікс”, про який пам’ятають лише ті, кому далеко за п’ятдесят.
Системи числення
Як підрахувати кількість овець в стаді? Легко, якщо знати, скільки пальців на руці. Одна, дві… десять. Відкладаємо один камінчик в сторону, повторюємо процес. Приблизно так з’явилася перша система числення.
А якщо б у наших предків було шість пальців замість п’яти? Виникла б двенадцатеричная система? Скоріше так, ніж ні. Хоча останки шестипалих homo sapiens досі не знайдені, така система була створена. Хитруни з Вавилону скористалися кісточками пальців однієї руки.
Поступово з’ясувалося, що систем числення може бути скільки завгодно. Для шістнадцятковій потрібно 16 символів. Вісімковій достатньо 8. Двійкової і того менше – лише нуль і одиниця.
“Інь” і “янь” цифрового світу
Двійкова система числення виявилася останньою. Придумати що-небудь простіше просто неможливо. Але довгий час нею ніхто не користувався. Що поробиш, люди звикли рахувати десятками.
Так і було, поки не з’явилися перші ЕОМ. Щоб вважати, треба мати систему числення. Тут і згадали про нуль і одиницю. Тому що напруга або є, або немає. Видумувати нічого не довелося. Все вже було в наявності.
Двійкову систему, як з’ясувалося, придумали всюдисущі китайці. Імператор Фу Сі, який за сумісництвом був ще й філософом, дав визначення системи ще за 4 тис. років до того, як народився Лейбніц. Видатний математик і повідомив в 1703 році цю пікантну новину.
Але скільки кілобайт в гігабайті, не міг би сказати і він. Не було ні того, ні іншого.
Біт і його автор
Алгебру двійкового числення для ланцюга, в якій тече струм, вперше описав американець Клод Шеннон у 1940 році. Йому вдалося об’єднати електрика і математику у своїй докторській дисертації. У ній він застосував булеву алгебру для опису релейних схем. Логічна математика оперує двома поняттями: брехня і правда. Реле і вимикачі електричної ланцюга можуть бути включені або вимкнені. Дивно, що нікому раніше не прийшло в голову пов’язати одне з іншим.
Через 8 років, в 1948 році, він ввів у вживання одиницю кількості інформації і назвав її bit. Коротке слово, відоме тепер майже всім, він запозичив у Джона Тьюки. Той не любив довгих назв і застосовував скорочення bit замість Binary digiT. Це словосполучення перекладається на російську як “двійковий розряд”. Так світ дізнався біт – найменшу одиницю виміру інформації.
У самому загальному сенсі інформацією називається ступінь неоднорідності. Абсолютно однорідне простір означає повну відсутність інформації. Випадково чи ні, але створення світу Господь почав з того, що відділив світло від темряви. У цей момент з’явилася інформація, і вона дорівнювала одному біту.
Рулетки бувають різні
Прихильники азартних ігор, можливо, будуть розчаровані. Під рулеткою тут розуміється не те, на чому роблять ставки. Є ще вимірювальний інструмент з такою ж назвою. На ньому нанесені міліметри, сантиметри, дециметры — одиниці вимірювання довжини.
Кожне наступне поділ на рулетці більше попереднього у 10 разів. Так, виходять сантиметри, дециметры, метри та кілометри. Зрозуміло, що така градація пов’язана з системою, яка застосовується для вимірювання довжини.
А що на інформаційній рулетці? Тут довелося поступитися принципами. Двійкові розряди не відповідають десятковим одиниць вимірювання. Тому що в основі поділу лежить ступінь числа 2.
Що за бітом?
Наступна одиниця називається байтом. Щоб зрозуміти, скільки біт міститься в 1 байті, потрібно звести 2 в третю ступінь. Вийде вісім. Найменше число буде представлено у вигляді 00000001, найбільше 11111111.
Чому вибрано саме така довжина для байти? Почасти тому, що число можливих комбінацій нулів та одиниць дорівнює 256. Цього виявилося цілком достатньо, щоб закодувати цифри, алфавіт і службові символи для телетайпа й телеграфу.
Але незабаром байта виявилося замало. Довго мудрувати не стали. Всім наступним одиницям присвоїли вже знайомі приставки: “кіло”, “мега”, “гіга”, “тера” і так далі. Стало можливим підрахувати, скільки байт в кбайт і відповісти, ніж Мб відрізняється від Гб.
Але тут почалися протиріччя.
Ніж кілограм відрізняється від кілобайта?
Якщо відволіктися від предмета вимірювання, то майже нічим. Префікс “кіло” означає “тисяча”. В одному випадку маємо тисячу грамів, в іншому стільки ж байт. Все просто і зрозуміло. Значить, мегабайт – це мільйон, гігабайт – мільярд, а терабайт – трильйон байт.
Різниця все ж існує. Кілограм – він і в Африці кілограм, а от кілобайт не завжди 1 тис. байт. Вся справа в тому, що в степенях двійки немає числа 1000. 29 = 512, а наступна ступінь, 210, дорівнює вже 1024. Тому кілобайт повинен містити не тисячу, а 1024 байта.
Чим виміряти всю інформацію в світі?
Всі інші поділки шкали байтів теж виходять зведенням числа 2 ступінь, кратну 10:
- мегабайт — 1024 Кб (220);
- гігабайт — 1024 Мб (230);
- терабайт — 1024 Гб (240).
В яких одиницях вимірюється кількість інформації видно на малюнку.
Обсяг всієї інформації в світі в 2009 році оцінювався в 0,8 зеттабайт. А в 2020 він повинен зрости до 44. Багато це чи мало? Якщо уявити диск з відео такого обсягу, то на перегляд фільмів пішло б 63 мільйони років. Завершує ряд иотабайт. Він містить 1024 зеттабайт, або 280 байт.
