アナログ情報とディジタル情報の違いの本質について
連続的と離散的：教科書的な定義への違和感
アナログ情報とディジタル情報の違いの本質とは何でしょうか。
多くの人は、「アナログ情報は連続的に変化する情報、ディジタル情報は離散的な情報」と答えると思います。もちろんそれが教科書的な回答なのだと思います。
でも、本当にそれが、アナログ情報とディジタル情報の本質的な違いでしょうか？
ある瞬間の情報だけを取りだした場合、変化を問題にすることはできなくなるわけですから、連続的か離散的かの違いは意味をもたないでしょう。クォーツ式アナログ時計のステップ秒針は離散的な軌跡を描いて回転しています。
まあ、それは屁理屈だと言われてしまえばそれまでですが、職場で生徒にアナログ情報とディジタル情報の違いを教えるとき、どうしても「連続的 vs 離散的」という説明をする気になれない自分がいました。
ところがここ数年、自分がつくってきたカリキュラムを資料化する作業に取り組むなかで、アナログ情報とディジタル情報の本質的な違いは、やはり別のところにあることがわたしのなかで明らかになりました。
その糸口は、わたしの授業の主要テーマに包含されていたのです。それは以下のような考えです。
コンピュータという装置の原理は、その物理的な実装とは独立したものであり、それは人間の精神活動である思考のなかに存在する。
このテーマを深めていくなかで、アナログ情報とディジタル情報を分けるものは、その情報が情報そのものであるのか概念を示すシンボリックな情報であるのかの違いであることがはっきりしてきました。
この事実が見えにくいのは、ディジタル情報の創造主であり、認識主体である人間の精神活動を見ようとしないからなのです。
ディジタル情報は人間によって定義された識別情報
ディジタルコンピュータを構成する論理装置は、ギヤーやカムを使っても実現できるし、電子的なスイッチによっても実装可能です。わたしはコンピュータの授業の冒頭で必ず、生徒たちと一緒にシーソーの仕組みを使って論理装置を組み立てています。
たとえば、片側が下がると反対側が上がるというシーソーの性質を、NOT論理の動作と見なすことができます。しかしこれはあくまでも「見なし」たのであり、シーソーの動きにNOT論理を人間が自らの思考を用いて投影しただけでしょう。シーソーの動作そのものは、軸受けに取り付けられた板が、板の一方の端に加えられる力によって一定角度回転しているにすぎません。
わたしたちは、シーソーのレバーが上がった状態を1と定義することもできるし、0と定義することもできます。どちらでも定義に一貫性が保証されている限りにおいて、それを組み合わせた論理装置は正しく動作します。定義が0であろうと1であろうと、装置の動作が変わるわけではありません。
レバーの状態に意味づけをしているのは、人間の思考だからです。
ここでしっかり確認しましょう。0という論理状態、1という論理状態は概念です。概念は人間に属しています。
レバーの上下を定義する作業は、レバーの状態を識別子として、0ないし1という概念をその識別子と結びつけることを意味します。それ以前に存在するのは、レバーの上下運動のみです。識別子と概念を結びつける作業ができた後になってはじめて、わたしたちはレバーの上下の状態から、0または1という概念を引き出すことができるわけです。
これがディジタル情報です。そして、これは何かに似ています。
わたしたちは文字を学習することで、Aという記号にéɪという音素の概念を結びつけます。この行為は、レバーの上下に01を定義することと何ら違いはありません。ですから、紙の上の文字もまたディジタル情報なのです。
わたしたちは、Aという記号を認識したときにéɪという音素の概念を表象します。同様に、シーソーのレバーが上がっている状態を認めたときに、それに先だって定義した0または1という概念を表象するのです。
要点は、情報に概念が結びついているか否か
ここまでで以下のことが明らかになったと思います。
- アナログ情報：その量的情報がそのまま目的の情報である。このようなあり方をしている情報がアナログ情報である。
- ディジタル情報：情報自体は識別子=IDであり、その識別子と結びつけられた概念が目的の情報である。このように、情報と概念が対になっている情報のあり方がディジタル情報である。
アナログ情報
明暗、色、強弱、角度、質量、嵩、距離など
量的情報 → 情報そのもの
＊量的変化がそのまま情報の劣化となる
ディジタル情報
文字、数字、記号、パターンなど（特定の概念と結びつけられたID情報として機能する）
ID情報 → 人間の思考によってIDと一意に結び付けられた概念
＊ID情報が特定できれば、対応する一意の概念を劣化なしに取出できる。
いかがでしょうか。これでもやもやがきれいに晴れました。
概念から切り離されたディジタル情報は意味をもたない
そろばんの珠、紙の上の文字、磁気情報のパターン、メモリーのビットパターン、いずれもがディジタル情報です。そろばんは、珠の位置と数の概念が結びつけられています。紙の上の文字は、その字形と対応づけられた音素や意味の概念を指し示しています。磁気パターン、ビットパターンしかりです。
ディジタル情報自体は識別子＝IDのようなものであり、それ自体は何の意味も持ちません。それが意味をもつためには、その識別子と概念が結びつけられる必要があります。それを結びつけるのは人間の思考です。人間が介在しないディジタル情報には、何の意味もないのです。
このことは、コンピュータ技術を理解する上で、たいへん重要な意味をもちます。
人間にとって意味のあるディジタル情報であっても、コンピュータにとってそれは意味のないパターンでしかないということです。そのパターンと結びついた概念は、人間のなかにのみ存在するものだからです。
この意味においては、コンピュータが2進数で動作するというのも幻想ということになります。
2進数のビットパターンを2進数の数値概念として見ているのは人間だけで、コンピュータにとってはあくまでもパターンにすぎません。人間は、そのパターンが2進数の演算法則に沿って操作が進むように一貫性をもった手順をプログラムとして用意し、それをコンピュータに実行させます。
コンピュータはプログラムが指示するとおりに「パターン」を操作します。そこに意味はありません。プログラムの実行結果としてメモリーに残されたパターンを人間は読み取り、ふたたび数値概念の意味を呼び起こし、自らの内に表象するのです。
どんなに高度なAIと言えども、この例外ではあり得ないのです。
このような視点に基づいたICT教育のオリジナル・カリキュラムを以下に公開しています。よろしければご覧下さい。
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