Цифровые технологии (англ. Digital technology) основаны на представлении сигналов дискретными полосами аналоговых уровней, а не в виде непрерывного спектра. Все уровни в пределах полосы представляют собой одинаковое состояние сигнала.

Цифровая технология работает, в отличие от аналоговой, с дискретными, а не непрерывными сигналами. Кроме того, сигналы имеют небольшой набор значений, как правило,два, но в реальной жизни системы, особенно учётные системы хранения данных, на основе трёх значений. Обычно это 0, 1, NULL которые в булевской алгебре имеют значения «Ложь», «Истина» и в присутствии NULL "отсутствие результата" соответственно.

Цифровые схемы состоят в основном из логических элементов, таких как AND, OR, NOT и др., а также могут быть связаны между собой счетчиками и триггерами.

Цифровые технологии главным образом используются в вычислительной цифровой электронике, прежде всего компьютерах, в различных областях электротехники, таких как игровые автоматы, робототехника, автоматизация, измерительные приборы, радио- и телекоммуникационные устройства и многих других .

Преимущества

Одно из преимуществ цифровых схем по сравнению с аналоговыми заключается в том, что у первых сигналы могут быть переданы без искажений. Например, непрерывный звуковой сигнал, передающийся в виде последовательности 1 и 0, может быть восстановлен без ошибок при условии, что шума при передаче было не достаточно, чтобы предотвратить идентификацию 1 и 0. Час музыки может быть сохранен на компакт-диске с использованием около 6 млрд двоичных разрядов.

Цифровыми системами с компьютерным управлением можно управлять с помощью программного обеспечения, добавляя новые функции без замены аппаратных средств. Часто это может быть сделано без участия завода-изготовителя путем простого обновления программного продукта. Подобная функция позволяет быстро адаптироваться к изменяющимся требованиям. Кроме того, возможно применение сложных алгоритмов, которые в аналоговых системах невозможны или же осуществимы, но только с очень высокими расходами.

Хранение информации в цифровых системах проще, чем в аналоговых. Помехоустойчивость цифровых систем позволяет хранить и извлекать данные без повреждения. В аналоговой системе старение и износ может ухудшить записанную информацию. В цифровой же, до тех пор, пока общие помехи не превышают определенного уровня, информация может быть восстановлена совершенно точно.

Недостатки

В некоторых случаях цифровые схемы используют больше энергии, чем аналоговые для выполнения одной и той же задачи, выделяя больше тепла, что повышает сложность схем, например, путем добавления кулера. Это может ограничить их использование в портативных устройствах, питающихся от батареек.

Например, сотовые телефоны часто используют маломощный аналоговый интерфейс для усиления и настройки радио-сигналов от базовой станции. Тем не менее, базовая станция может использовать энергоемкую, но очень гибкую программно-определяемую радиосистему. Такие базовые станции можно легко перепрограммировать для обработки сигналов, используемых в новых стандартах сотовой связи.

Цифровые схемы иногда дороже аналоговых.

Возможна также потеря информации при преобразовании аналогового сигнала в цифровой. Математически это явление может быть описано как ошибка округления.

В некоторых системах при потере или порче одного фрагмента цифровых данных может полностью измениться смысл больших блоков данных.

Происхождение названия

Английское слово digital, означающее «цифровой», в свою очередь, происходит от латинского Digitus, то есть «палец».

Поскольку человечеством в течение длительного времени в процессе подсчета малых значений использовались пальцы, именно десятеричная система счисления стала основной, в том числе и в индо-арабской нумерации. Обычно пальцами можно рассчитывать значения только целых чисел. Из-за этого слово «цифровой» также используется для обозначения любого объекта, который работает с дискретными значениями.

1. Искажения аналогового сигнала за счет помех невосстановимы, цифровой сигнал и при помехах позволяет передать информацию полностью без искажений.

Почему так происходит? В ходе передачи в линии связи всегда возникают какие-то помехи, искажающие передаваемый сигнал (пунктирные линии на рисунке). Не возникает помех только в идеальном случае, который, как всякий идеал, недостижим. А приемник не может восстановить исходный сигнал, поскольку информацией об исходном сигнале владеет только передатчик.

Совершенно другая ситуация наблюдается с цифровым сигналом. Здесь тоже при передаче возникают помехи – куда же от них денешься (пунктирные линии на рисунке). Но на приеме стоит задача распознать каждый сигнал как 0 или 1 – середины нет. И если все 0 и 1 распознаны правильно, то это значит, что информация передана без искажений.

Помехи могут возникать не только при передаче информации на большие расстояния. Внутри какого-нибудь устройства (телевизор, компьютер и пр.) тоже могут возникать сильные наводки и помехи.

Из сказанного следует два важных вывода.

• а) Цифровая техника работает более надежно.
• б) Цифровая техника позволяет создать неограниченное число абсолютно идентичных копий.

В аналоговом сигнале каждая стадия копирования будет сопровождаться появлением помех, с ростом стадий последовательного копирования качество сигнала становится все хуже, в конце концов информация совсем перестает читаться.

В цифровом сигнале помехи можно устранить, поскольку известно, что надо устранять – все, что отличается от 0 и 1. И с каждой последующей копии можно делать новую копию, точно так же, как и с оригинала. Правда это достоинство имеет неприятные последствия, поскольку создает почву для пиратства и несанкционированного использования чужой интеллектуальной собственности.

2. Точность измерения аналогового сигнала определяется техническими возможностями аппаратуры. Точность задания цифрового сигнала от характеристик аппаратуры зависит очень слабо.

Заметим, что здесь употребляются два разных термина: для аналогового сигнала мы говорим об измерении, для цифрового ­– о задании.

Например, сигнал был измерен или задан с точностью до 2-х значащих цифр, пусть это будет 1,2. То есть, в десятичной записи для описания этого значение достаточно 3-х знаков: 2 цифры и запятая. В нормализованной форме это будет выглядеть как 0,12х10 1 . В двоичной записи для описания этого сигнала достаточно 5 знаков: 1100 1. Первые 4 цифры – это мантисса, в данном случае 12, последняя – показатель степени.

Предположим, точность сигнала возросла на 3 порядка, в 1000 раз, и у нас уже имеется сигнал 1,2345.

Повышение точности измерения в 1000 раз для какого-то аналогового устройства, к примеру вольтметра – это сложная задача, которая так просто не решается. Это может быть плодом многолетней работы большого коллектива. Или результатом сделанного кем-то выдающегося изобретения.

Пример: измерение длины с точностью до миллиметра линейкой и с точностью до микрона – под микроскопом.

А что происходит в цифровых технологиях? Здесь величина не измеряется, не берется из окружающего мира, а задается человеком. И для этого не требуется каких-либо новых технических устройств, достаточно просто предусмотреть больше места в машинной памяти.

В десятичной записи это будет 1, 2345, то есть шесть цифр, в 2 раза больше. Но компьютер работает в двоичной системе, и переводя запись 0,12345х10 1 в нормализованную форму, получаем 11000000111001 1. Всего 15 цифр. Точность задания сигнала возросла в 1000 раз, а в машинной памяти для этого потребовалось всего лишь в 3 раза больше места.

Можно увеличивать точность задания и в миллион, и в миллиард раз – во столько, во сколько необходимо. Правда, здесь уже могут потребоваться другие объемы машинной памяти и другая тактовая частота процессора. Так что, полной независимости нет. Но в цифровых устройствах эта зависимость несравнимо слабее, чем в аналоговых.

Здесь мы для простоты рассуждений не учитывали того, что вся информация в компьютере передается по байтам, то есть по 8, 16, 24 и так далее двоичных цифр. Но этот факт принципиально ничего в наших рассуждениях не меняет.

Развитие информационно-коммуникационных технологий (далее ИКТ) применение их в полном объеме способно принести следующие преимущества: стимулирование конкуренции, расширение производства, поддержка экономического роста и занятости. Первая часть Хартии ставит задачу не только в стимулировании и содействии переходу к информационному обществу, но также и в реализации его полных экономических, социальных и культурных преимуществ. Для достижения данных целей обозначены следующие ключевые направления работы:

Проведение экономических и структурных реформ в целях создания обстановки открытости, эффективности, конкуренции и использования нововведений, которые дополнялись бы мерами по адаптации на рынках труда, развитию людских ресурсов и обеспечению социального согласия;

Рациональное управление макроэкономикой, способствующее более точному планированию со стороны деловых кругов и потребителей, и использование преимуществ новых информационных технологий;

Разработка информационных сетей, обеспечивающих быстрый, надежный, безопасный и экономичный доступ с помощью конкурентных рыночных условий и соответствующих нововведений к сетевым технологиям, их обслуживанию и применению;

Развитие людских ресурсов, способных отвечать требованиям века информации, посредством образования и пожизненного обучения и удовлетворения растущего спроса на специалистов в области ИКТ во многих секторах нашей экономики;

Активное использование ИКТ в государственном секторе и содействие предоставлению в режиме реального времени услуг, необходимых для повышения уровня доступности власти для всех граждан.

Частный сектор играет существенную роль в разработке информационных и коммуникационных сетей, формировании и развитии глобального информационного общества в целом. В свою очередь на правительствах лежит задача по формированию нормативной базы. Необходимо чтобы правила и процедуры, имеющие отношение к информационно-телекоммуникационным технологиям, соответствовали коренным изменениям в экономических сделках с учетом принципов эффективного партнерства между государствами и частным сектором. В целях максимизации социально-экономической выгоды информационного общества участники саммита согласились со следующими основными принципами и подходами и рекомендовали их другим странам:

Продолжение содействия развитию конкуренции и открытию рынков для информационной технологии, телекоммуникационной продукции и услуг, включая недискриминационное и основанное на затратах подключение к основным телекоммуникациям;

Защита прав интеллектуальной собственности на информационные технологии имеет важное значение для продвижения нововведений, связанных с ИКТ, развития конкуренции и широкого внедрения новых технологий;

Важно также вновь подтвердить обязательство правительств использовать только лицензированное программное обеспечение;

Ряд услуг, включая телекоммуникации, транспорт, доставку посылок, имеют важное значение для информационного общества и экономик; повышение их эффективности и конкурентоспособности позволит расширить преимущества информационного общества; таможенные и экспедиторские процедуры также важны для развития информационных структур;

Развитие трансграничной электронной торговли путем содействия дальнейшей либерализации, улучшения сетей и соответствующих услуг и процедур в контексте жестких рамок Всемирной торговой организации (ВТО), продолжение работы в области электронной торговли в ВТО и на других международных форумах и применение существующих торговых правил ВТО к электронной торговле;

Последовательные подходы к налогообложению электронной торговли, основанные на обычных принципах, включая недискриминация, равноправие, упрощенность и прочие ключевые элементы, согласованные в контексте работы Организации экономического сотрудничества и развития (ОЭСР);

Продолжение практики освобождения электронных переводов от таможенных пошлин до тех пор, пока она не будет рассмотрена вновь на следующей министерской конференции ВТО;

Продвижение рыночных стандартов, включая, например, технические стандарты функциональной совместимости;

Повышение доверия потребителя к электронным рынкам в соответствии с руководящими принципами ОЭСР, в том числе посредством эффективных саморегулирующих инициатив, и изучение вариантов устранения сложностей, которые испытывают потребители в ходе трансграничных споров, включая развитие эффективного и значимого механизма защиты личной жизни потребителя, а также защиты личной жизни при обработке личных данных, обеспечивая при этом свободный поток информации;

Дальнейшее развитие и эффективное функционирование электронной идентификации, электронной подписи, криптографии и других средств обеспечения безопасности и достоверности операций.

В положениях Хартии отмечено, что развитие ИКТ невозможно без развития систем кибербезопасности.

Цифровые технологии. Русский язык

Лет пятнадцать назад одной школе шефы, как на грех, подарили ноутбуки для оборудования всех классов начальной школы. И я писала газетный материал о внедрении информационных технологий в учебный процесс. Пришла брать интервью у учительницы, а она сидит и плачет. Материальная ответственность на ней большая (ноуты прятались в большой железный шкаф в кабинете), как использовать компьютеры на уроке не понимает, для зарядки надо задерживаться на работе. В общем, одни минусы. А начальство требует внедрения: шефам же надо показать, как пригодился подарок. Вот и журналистку прислали. Урок с использованием техники поверг меня в ужас. Дети не просто разбирались в программах быстрее учителя, а на порядок быстрее, и глумились откровенно. На русском языке долго раздавали ноутбуки на парты, путаясь в проводах, потом вспоминали пароли, потом наконец загрузили ворд с подготовленным документом. Всё это ради того, чтобы вставить в несколько слов пропущенные буквы. Ворд, разумеется, подчёркивал неправильные варианты, поэтому все выполнили работу на пять. Потом запустили для просмотра презентацию, но времени не хватило: прозвенел звонок. Продиктовать эти несколько слов, собрать и проверить задания можно было минут за десять, и результат, понятно, был бы другим. К чему я это сейчас вспомнила. Наступает эра смешанного обучения . Учителей заставят использовать цифровые ресурсы. Цифровая школа - наше будущее. И что-то мне подсказывает, что многие коллеги ради цифры как таковой будут попросту терять время урока. Нам очень хочется помочь таким учителям, потому что есть эффективные компьютерные упражнения для русского и литературы. Не обязательно жертвовать качеством работы ради отчёта. Напротив, качество можно повысить.

Электронные упражнения не дадут должного эффекта, если преподаватель не понимает что и зачем он использует. Использование цифровых ресурсов не должно быть самоцелью. Давайте разберёмся, зачем использовать цифровые технологии при изучении гуманитарных предметов.

Цели использования электронных упражнений на уроках русского и литературы

• Создание мотивации (ученики получат интересные разнообразные задания в том виде, к которому они привыкли).
• Повышение качества образования для всех (возможность тиражировать и использовать в любой школе материалы лучших специалистов).
• Доступность без посещения школы (возможность работать с классом во время карантина, возможность удалённо работать с группой детей, находящихся на домашнем обучении).
• Экономия времени (использование упражнений, которые можно организовать без компьютера, но с большими временными затратами).
• Эффективность (использование эффективных упражнений, которые невозможно организовать без компьютера).
• Формирование универсальных навыков.

Возможности, которые дают цифровые технологии

• Автоматическая проверка (экономия времени преподавателя, возможность задавать на дом тренировочные диктанты).
• Мультимедийность (возможность вставить в учебник звук, видео, что помогает лучше запомнить материал).
• Интерактивность (включение в активную работу одновременно всех учеников группы, что даёт экономию времени).
• Совместная работа группы над проектом (возможность совместно создавать документы, презентации, ментальные карты и т.п. исследовательской группой учащихся).
• Статистика ошибок (экономия времени ученика при работе со словарём, экономия времени учителя при анализе ошибок).
• Разнообразие (возможность быстро генерировать большое и даже бесконечное количество однотипных упражнений – экономия времени учителя, повышение качества образования для ученика).

Обучение при помощи цифровых технологий на уроках русского языка и литературы

Под использованием цифровых технологий преподаватели пока понимают лишь показ презентаций и обучающих видеороликов, раздачу ссылок на текстовые материалы да компьютерное тестирование. Что ещё можно сделать? А вот смотрите:

• показывать быстро меняющиеся словарные слова для зрительного запоминания каждый урок,
• предлагать упражнения на сортировку слов, терминов, портретов писателей и т.д. с автоматической проверкой,
• предлагать упражнения типа "вставь букву" с автоматической проверкой,
• задавать на дом диктанты с записью диктора и автоматической проверкой,
• предлагать зрительные диктанты с автоматическим таймером и проверкой,
• предлагать интерактивные игры на зрительное запоминание слов, например "Парочки",
• предлагать задания на поиск соответствий (определений и терминов, предложений и схем, слов с одним признаком, названий произведений и писателей),
• предлагать ученикам самостоятельно создавать подобные упражнения,
• создавать общий текст со множеством гиперссылок при анализе текста (например, в гуглдоках создать файл или презентацию с гипертекстом и ссылками на источники),
• создавать общие презентации,
• создавать ментальные карты,
• создавать профили литературных героев в соцсетях,
• создавать хронологические ленты (история литературы),
• создавать лендинги - презентации литератрурных произведений,
• создавать слайды с инфографикой по произведениям и авторам,
• создавать облака тегов (слова на одно правило, слова произведения, логические задачи),
• создавать копилки примеров и списки литературы в гуглдоках,
• создавать читательские дневники в блогах,
• создавать видеоролики по стихам и коротким рассказам,
• создавать учебные мультфильмы,
• создавать радиоспектакли,
• анализировать тексты с помощью компьютерных программ, подсчитывающих частотные слова и выражения, выделяющих общие элементы в разных текстах и т.п. (очень помогает при анализе мотивной структуры),
• работать с электронными обратными словарями для подбора рифм и слов на одно правило,
• изучать лексикологию с помощью программ, дающих статистику употребления слова...

Этот перечень можно продолжать и продолжать. Технологии дают возможности, дело за вашей фантазией.

Рассмотрим несколько примеров. Вот упражнение для быстрой самопроверки. Ребёнок должен проговорить слово орфографически, потом нажать на карточку и оттащить её в строну. В задании несколько десятков слов. Время выполнения - 2-4 минуты.

Если бы такое упражнение выполнялось на бумаге, для организации мгновенной проверки пришлось бы изготовить карточки с ответами на обороте. Чтобы ответ не просвечивал, бумагу надо бы было использовать плотную. Каждую карточку ребёнок брал бы в руки, переворачивал, снова переворачивал. Время выполнения задания увеличилось бы в разы. Кроме того, гору карточек надо бы было хранить в коробках. У меня шкаф забит этими коробками с прошлого века.

Сколько времени вам потребовалось бы на организацию зрительного диктанта для всего класса без компьютера? Если давать один вариант на всех, надо заранее написать предложение на доске, закрыть его и последить, чтоб на перемене никто не подсмотрел. На уроке открыть доску, засечь время, снова закрыть, собрать листочки для проверки или надеяться на качественную самопроверку. Максимум можно дать 2 таких предложения, потому что укромных мест на доске ровно два (если доска вообще закрывается). Чтобы раздать каждому свой вариант, надо потратить минут пять, а потом следить, чтоб все перевернули листочки и не списывали. В общем, одна возня, поэтому мало кто использует зрительные диктанты, хотя все понимают, что такая работа очень полезна. Автоматизированный зрительный диктант вместе с проверкой занимает не более 2 минут на одну фразу, причём фраз предлагается огромный набор:

А такое упражнение вообще никак не сделать без компьютера. Согласитесь, оно эффективно, если вы работаете над скоростью чтения.

Приведённые упражнения содержатся в различных курсах сайта "Могу писать". У нас подобных упражнений сотни. Читайте

Информационные технологии делятся на аналоговые и цифровые.

Аналоговые технологии основаны на способе представления информации в виде какой-либо непрерывной (аналоговой) физической величины, например, напряжения или силы электрического тока, величина которых (сигнал) является носителем информации. На этом принципе работает обычный магнитофон. Информация представлена в виде магнитного поля переменной величины, записанного на ферромагнитном слое носителя – магнитофонной ленты. А граммофонные пластинки, эпоха которых закончилась около 20 лет назад, в качестве носителя информации использовали узкую спиральную дорожку на поверхности пластинки. Глубина или ширина этой дорожки и были той физической величиной, которая хранила информацию о звуке. То есть в граммофонной пластинке использовался механический принцип звукозаписи.

Цифровые технологии основаны на дискретном (от лат. discretus – разделенный, прерывистый) способе представления информации в виде чисел (обычно с использованием двоичной системы счисления), значение которых является носителем информации. Для этого в них используются физические величины, способные принимать только два устойчивых состояния (включено – выключено, есть напряжение – нет напряжения, намагничено – не намагничено). Это обеспечивает предельную простоту цифрового сигнала: есть электрический импульс – единица, нет импульса – ноль. (Их принято называть логической единицей и логическим нулем.) При этом важна не величина импульса, а только его наличие или отсутствие.

Простота цифровых сигналов обеспечивает (по сравнению с аналоговыми сигналами) их несоизмеримо большую защищенность от помех. Дело в том, что логические нули и единицы не несут никакой вторичной информации. При физическом износе аналогового носителя – той же грампластинки – появляются шумы и помехи. Края прорези на пластинке изменяют свою форму от многократного воздействия иглы проигрывателя, а магнитофонная лента размагничивается или растягивается. Биты цифровой информации от подобных неприятностей избавлены, что бы ни произошло с носителем, бит имеет только два значения – ноль или единица. Помехам и шумам попросту неоткуда взяться.

При цифровом представлении информации точность зависит от числа разрядов в числах. Увеличивая число разрядов, можно обеспечить любую заранее заданную точность вычислений. Иными словами, складывать двадцатизначные числа на компьютере (или калькуляторе, который тоже компьютер), способном оперировать только восьмиразрядными числами, можно лишь округлив эти числа до восьми знаков. Ясно, что подобное округление сильно снижает точность вычислений. Современные персональные компьютеры оперируют с 32-разрядными двоичными числами (в этом главное преимущество цифровых вычислителей над аналоговыми – представьте себе старые дубовые счеты, на каждой поперечине которых не по 10, а по 32 костяшки), но в ближайшем будущем предстоит переход на 64-разрядную структуру.

Из-за неоспоримых преимуществ цифровых технологий все новые информационные технологии являются цифровыми. К ним относятся, например, архивация и сжатие информации, сканирование и распознавание текстов, цифровое радио и телевидение, цифровая фотография, цифровая видеосъемка, глобальная информационная сеть Интернет (Internet) и электронная почта (Е-mail), виртуальная реальность.

Могли ли цифровые технологии, имеющие столь очевидные преимущества, появиться раньше аналоговых? Разумеется, нет. Причина в том, что аналоговые технологии значительно проще цифровых, поэтому именно они могли быть осуществлены на уровне техники прежних времен.

Органы чувств человека (и прежде всего органы слуха) способны воспринимать только аналоговые сигналы. Поэтому для применения цифровых технологий нужны достаточно сложные устройства, массовое применение которых стало возможным лишь в последние десятилетия в результате стремительного развития микроэлектроники.

XXI век будет исключительно цифровым. Идет непрерывная конкурентная борьба между новейшими магнитными и оптическими методами записи, хранения и воспроизведения различных видов информации, а также их комбинированное использование. Эти методы обеспечивают гораздо более высокую плотность и долговечность записи информации по сравнению с бумагой, фото- и кинопленкой. Поэтому в ближайшем будущем мы с вами будем фотографировать цифровыми фотокамерами, смотреть цифровое видео, слушать цифровую музыку. И даже книги мы все чаще будем читать с экранов карманных и настольных компьютеров.