Hoy en día, los ordenadores usan dígitos para representar información - por eso se les llama sistemas digitales. La manera más sencilla y común de representar dígitos es el sistema numérico binario, con solo dos dígitos (usualmente escritos como 0 y 1). Se le llama binario porque solo se usan dos dígitos diferentes, o dos estados.
Un bit normalmente se almacena en una celda de memoria dentro de un ordenador, que es un circuito electrónico que puede establecerse a un nivel de voltaje alto (1) o a un nivel de voltaje bajo (0); en los discos se representan por el magnetismo o la reflexión óptica.
En un ordenador normal hay billones de estos bits y se usan para almacenar texto, números, imágenes, vídeo y cualquier otra cosa que necesitemos almacenar o transmitir. En las redes informáticas, los bits se comunican mediante la luz, voltajes o sonido. ¡Cualquier cosa que pueda tener dos valores diferentes puede representar un bit!
El sistema numérico binario desempeña un papel fundamental en la forma en la que la información de todo tipo se almacena en los ordenadores. La comprensión de la representación binaria puede eliminar gran parte del misterio que rodea a los ordenadores, porque a un nivel fundamental no son más que máquinas que encienden y apagan dígitos binarios. Los ordenadores son máquinas simples y necesitan instrucciones muy precisas para llevar a cabo tareas complejas.
La enseñanza de los números binarios como introducción al pensamiento computacional acerca a los alumnos a los algoritmos y a la descomposición, ya que aprenden a desglosar los problemas de cálculo de números binarios y de conversión entre números binarios y números decimales en procesos paso a paso que pueden seguir para resolver estos problemas; también introduce la abstracción, ya que los alumnos aprenden que dos cosas diferentes se pueden usar para representar cualquier tipo de información. ¡Les enseña que los ordenadores en realidad no son tan complejos y que usamos conceptos simples de manera inteligente para lograr que los ordenadores hagan cosas extraordinarias!
Cada cero o uno se llama bit. Bit es la abreviatura de dígito binario (binary digit).
8 bits agrupados forman un byte y los ordenadores almacenan los datos en bytes. Un byte es un número práctico de bits, ya que puede almacenar cosas como caracteres simples, números pequeños y una útil gama de colores, aunque normalmente la información se almacena usando grupos de bytes.
El sistema numérico binario es de base 2, por lo que hay solo dos dígitos antes de tener que desplazarnos al siguiente valor posicional: 0, 1.
Los humanos normalmente usan el sistema numérico decimal, que es de base 10, por lo que hay diez dígitos antes de tener que desplazarnos al siguiente valor posicional: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9.
El número de bits usados para representar caracteres en texto afecta al rango de caracteres disponibles; una representación corta es más compacta, pero no puede representar caracteres de todos los idiomas.
El número de bits usados para representar colores en imágenes afecta a la precisión de los colores.
El número de bits usados para almacenar muestras de sonido afecta a la calidad del sonido o las imágenes.
Al diseñar una aplicación nueva (quizás para almacenar datos genéticos o representar olores), es necesario seleccionar el número correcto de bits para almacenar un símbolo - suficiente para ser preciso, pero no tantos como para ser ineficiente.
En las aplicaciones de cifrado y seguridad, cuantos más bits haya en una clave de seguridad, más segura es.
Cuando compras un dispositivo, las medidas en bits corresponden a la cantidad de memoria que tiene y la cantidad de datos que se pueden almacenar en diferentes dispositivos de almacenamiento externo.
Al trabajar con solo dos dígitos, resulta mucho más sencillo construir circuitos fiables para dispositivos digitales.
A lo largo de las lecciones, hay enlaces al pensamiento computacional. A continuación, hemos anotado algunos enlaces generales que se aplican a este contenido.
Teaching computational thinking through CSUnplugged activities supports students to learn how to describe a problem, identify what are the important details they need to solve this problem, break it down into small logical steps so that they can then create a process which solves the problem, and then evaluate this process. These skills are transferable to any other curriculum area, but are particularly relevant to developing digital systems and solving problems using the capabilities of computers.
Estos conceptos del pensamiento computacional están todos conectados entre sí y se apoyan mutuamente, pero es importante tener en cuenta que no todos los aspectos del pensamiento computacional ocurren en cada unidad o lección. Hemos resaltado las conexiones importantes para que puedas observar a tus alumnos en acción. Para obtener más información acerca de nuestra definición del pensamiento computacional, consulta nuestras notas sobre el pensamiento computacional.
En esta unidad hay varios algoritmos importantes que los alumnos pueden aprender y seguir. Estos algoritmos son las soluciones a los problemas “¿Cómo convertimos entre números decimales y números binarios?“, "¿Cómo representamos letras usando números binarios?" y “¿Cómo convertimos un mensaje escrito en un código binario otra vez en letras?“. Los alumnos tendrán la tarea de seguir estos algoritmos con precisión, articulándolos y explicándolos.
La representación de números binarios es una abstracción que oculta la complejidad de los componentes electrónicos y el hardware que hay dentro de un ordenador que almacena datos. La abstracción nos ayuda a simplificar las cosas porque nos permite ignorar los detalles que no necesitamos conocer en este preciso momento.
Un ejemplo de descomposición es separar la conversión del número a binario en pasos de un bit cada vez. Las preguntas "Esto debería ser 1 o 0" para cada una de las cartas de puntos descomponen el problema en una serie de preguntas.
El reconocimiento de patrones en el funcionamiento del sistema numérico binario nos proporciona un entendimiento más profundo de los conceptos involucrados y nos ayuda a generalizar estos conceptos y patrones para que podamos aplicarlos a otros problemas.
El pensamiento lógico consiste en usar reglas que ya conoces y usar la lógica para deducir más reglas e información a partir de estas. Una vez que sabemos el número que representa cada carta binaria, podemos usar este conocimiento para averiguar cómo representar otros números con las cartas. Si memorizas cómo representar los números que podemos formar con 5 cartas, ¿significa esto que entiendes cómo representar cualquier número con cualquier número de bits? No, pero puedes entender cómo hacerlo si entiendes la lógica tras la formación de estos números con las 5 cartas.
Un ejemplo de evaluación consiste en averiguar cuántos valores diferentes se pueden representar con un número dado de bits (p.ej. 5 bits pueden representar 32 valores diferentes) y viceversa (para representar 1000 valores diferentes, necesitas al menos 10 bits).