Como funciona o código binário?

Vejam a liçao completa em: https://ed.ted.com/lessons/how-exactly-does-binary-code-work-jose-americo-n-l-f-freitas

Imaginem tentar usar palavras para descrever cada cena de um filme, cada nota duma canção ou cada rua da cidade. Agora imaginem tentar fazer isso usando apenas os números 1 e 0. Sempre que usamos a Internet para ver um filme, ouvir música ou verificar uma morada, é exatamente isso o que o computador faz, usando a linguagem do código binário. José Américo N L F de Freitas explica como funciona o código binário.

Lição de José Américo N L F de Freitas, animação de Qa'ed Mai.

Imaginem tentar usar palavras
para descrever cada cena de um filme,

cada nota da vossa canção preferida

ou cada rua da vossa cidade.

Agora imaginem tentar fazer isso
usando apenas os números 1 e 0.

Sempre que usamos a Internet
para ver um filme,

ouvir música

ou verificar uma morada,

é exatamente isso o que o computador faz,

usando a linguagem do código binário.

Os computadores usam o código binário
por ser uma forma fiável de guardar dados.

Por exemplo, a memória do computador
é formada por transístores

que mudam entre níveis
de alta ou baixa voltagem,

como 5 volts e 0 volts.

As voltagens, por vezes, oscilam
mas, como só há duas opções,

um valor de 1 volt
continua a ser lido como "baixo".

Essa leitura é feita
pelo processador do computador

que usa os estados dos transístores
para controlar dispositivos informáticos

de acordo com as instruções do "software".

A genialidade deste sistema
é que uma determinada sequência binária

não tem de ter um significado
pré-determinado próprio.

Em vez disso, cada tipo de dados
está codificado em código binário

de acordo com um conjunto
separado de regras.

Vejamos os números.

Numa anotação decimal normal,

cada dígito é multiplicado por 10
elevado ao valor da sua posição,

a partir do zero à direita.

Assim, 84, na forma decimal,
é 4x10⁰ + 8x10¹.

A notação numérica binária
funciona de modo semelhante

mas em que cada posição se baseia
em 2 elevado a qualquer potência.

Assim, 84 será escrito desta forma:

Entretanto, as letras são interpretadas
segundo as regras padrão UTF-8,

que atribuem a cada carácter
um grupo específico de 8 dígitos binários.

Neste caso, 01010100
corresponde à letra T.

Como é que podemos saber
se uma dada ocorrência desta sequência

significa T ou 84?

Não podemos,
só por ver a sequência isolada

— tal como não podemos saber
o que significa o som "da"

quando o ouvimos isoladamente.

É preciso conhecer o contexto para saber
se se trata de russo, espanhol ou inglês.

Também é preciso
um contexto semelhante

para saber se estamos a ver
um número ou um texto binário.

O código binário também é usado
para tipos de dados muito mais complexos.

Cada fotograma deste vídeo, por exemplo,

é feito de centenas
de milhares de pixéis.

Nas imagens a cores,

cada pixel é representado
por três sequências binárias

que correspondem às cores primárias.

Cada sequência codifica um número

que determina a intensidade
dessa cor em especial.

Depois, um programador de vídeos
transmite essas informações

aos milhões de cristais líquidos do ecrã

para fazer todas as tonalidades
diferentes que estamos a ver.

O som neste vídeo
também é guardado em binário,

com a ajuda duma técnica
chamada modulação por código de pulso.

As ondas sonoras contínuas
são digitalizadas

tirando "instantâneos" das suas amplitudes
em poucos milissegundos de cada vez.

Estes são guardados como números
sob a forma de cadeias binárias,

com cerca de 44 000
para cada segundo de som.

Quando são lidas pelo "software"
de áudio do computador,

os números determinam a rapidez

com que as bobinas
dos alto-falantes devem vibrar

para criar sons de diferentes frequências.

Tudo isto requer milhares
de milhares de milhões de bits.

Mas essa quantidade pode ser reduzida

através de inteligentes
formatos de compressão.

Por exemplo, se uma imagem tem
30 pixéis adjacentes de espaço verde,

podem ser registados como "30 verdes"
em vez de codificar cada pixel em separado

— um processo conhecido por
codificação "run-length".

Estes formatos comprimidos
também são escritos em código binário.

Então, o binário é a coisa mais importante
na informática?

Não necessariamente.

Tem havido investigação
para computadores ternários

com circuitos em três estados possíveis,

e até em computadores quânticos,

cujos circuitos podem estar
simultaneamente em múltiplos estados.

Mas até agora, nenhum deles
forneceu a mesma estabilidade física

para armazenagem e transmissão de dados.

Por agora, tudo aquilo que vemos,

que ouvimos e que lemos, no nosso ecrã,

chega até nós como resultado
de uma simples escolha

"verdadeiro" ou "falso",

feita milhares de milhões de vezes.