在信息时代，我们的生活已经离不开计算机。我们观看的视频和照片，我们阅读的单词、数字和符号，以及我们听到的音乐实际上都是0和1的序列。这是我们的计算机经常使用的二进制数。
你知道吗？世界上第一个提出二进制的人是发现微积分的百科全书式天才莱布尼茨。
您是否想过为什么我们的计算机不只使用常见的0-9 描述？二进制到底是什么？
在讨论二进制数之前，我们先来了解一下什么是十进制数。
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什么是小数
在日常生活中，我们习惯用十个阿拉伯数字进行计数：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。
当你在商场里看到一件价格为1246的商品时，不用直接读成“1,204-6”，而是可以自然地拼成“1,246”。事实上，事实证明，在一系列数字中，每个数字都代表着不同的含义。
1 2 4 6
成千上万
因此，存在以下计算：
1246=1*10+2*10+4*10+6*10
如果从位置0 开始计数，您将看到每个位置的数字都乘以固定值。这就是“仓位权重”，或者说“每个仓位的权重”。那么第i个位置的权重为：
十
一般来说，对于基于R 的数字，第i 位（其中i 从0 开始计数）的位权重为：
右
我们日常生活中习惯使用的计数系统是十进制，即十分之一。
02
什么是二进制
尽管十进制在日常生活中使用，但十进制却深深扎根于人们的头脑中。然而，二进制文件在计算机领域普遍使用。
换句话说，计数方法仅由0和1组成。当2转为1时，第i位（i从0开始计数）的位权重为：
2
因此，如果您看到0 和1 的序列，则需要执行以下计算将其转换为常用的十进制数。
二进制：1 0 1 1
十进制：11=1*2+0*2+1*2+1*2
03
二进制的优点
使用二进制文件有些“反人类”，但为什么计算机会选择使用它们呢？
二进制特征包括：
易于使用：与十进制相比，二进制的位数太多，无法表示数字，但计算机计算0和1的2比0到9的10种状态更容易计算一种状态。进位规则是“两转预付款一”，借位规则是“借一等于二”。对于计算机来说，二进制算术的规则很简单。
情况很简单。二进制仅使用0和1两个数字，并且状态较少，非常方便。
稳定性好，可靠性高：可以用低电平和高电平来区分0和1两种状态。例如，我们知道计算机的主存储器是由晶体管组成的。晶体管在两种状态之间切换：高电压(1) 和低电压(0)。即使有电磁干扰和电压波动，它也能很好地区分0和1两种状态。这些0 和1 状态由计算机处理器读取。根据软件指令，可以通过晶体管的不同状态来控制其他计算机设备，并可靠地保存数据。所使用的数字设备简单，使用的组件较少，并且易于技术实现。
多功能性：二进制文件可以清楚地区分正确与错误。二进制允许您设计和扩展基本的AND、OR 和非逻辑运算部分。
04
二进制应用程序
每种类型的数据都可以通过一组规则快速进行二进制编码。例如，您可以将十进制数转换为二进制数。字符也可以根据标准规则（例如UTF-8）编码为二进制字符串。
同样，视频的每一帧都是由图片组成的，图片是由像素组成的，每个像素都可以用三的二进制序列来表示。
音频还可以使用脉冲编码调制技术以二进制格式存储和传输。
因此，二进制可以广泛应用于各个计算领域。
由于其诸多优点，二进制是目前唯一被计算机识别和接受的语言：机器语言。软件开发和测试过程中常用的编程语言，如C、C++、Java、Python等，最终都需要翻译成机器语言才能被计算机识别和执行。
05
也许是三元的
尽管二进制文件在计算机中广泛使用。然而，现在说二进制文件是计算机的理想选择还为时过早。这是因为，虽然二进制的计算规则很简单，但它们可能并不能完美地代表人们的真实想法。在正常情况下，人脑思考问题的方式有两个答案：“真”和“假”，“是”和“否”，还有“不确定性”。因此，二进制文件在许多领域可能受到严重限制。
一般来说，一个n位的R基可以描述R种信息内容，必须用nR个元素来表示。因此，R基的效率可以表示为：
y(R)=R/nR
意思是，在编写相同的信息量时，所需的部分越少，工作效率就越高。
使用您在高中学到的推导和其他计算，您可以看到y 最多为R=e，其中e 是约等于2.71828 的无限不循环小数。此时，我们惊讶地发现整数3的效率y比整数2更接近e。
三元系统是理论上已被证明效率最高的系统。
事实上，三进制计算机早在1850 年代就已在前苏联出现。但由于政治、经济等因素，三进制计算机逐渐被人们抛弃。未来，竞争性神奇量子场中还会有额外的——个不确定叠加态，因此三元系统只需要用“不确定”的数字来表示，就可以抵抗量子攻击。
因此，三进制计算机也正在为计算机发展开辟新的可能性，再次引起人们的关注。中国物理学家郭光灿和中国科学院大学的同事首次成功传输了三元Qtilt量子信号。韩国近年来在三元半导体方面也取得了成功。
来源：中兴通讯文档编辑：fiufiu
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