Цифровые технологии
Цифровые технологии (англ. Digital technology) — технологии, которые основаны на представлении сигналов дискретными полосами аналоговых уровней, а не в виде непрерывного спектра.
Все уровни данных технологий, 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. В реальной жизни системы, особенно учётные системы хранения данных, имеют в своей основе три значения. 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 счётчиками 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 цифровых устройствах.
| Примеры цифровой электроники | |||
| 3-D телевизор | Цифровая фотокамера | Цифровой плеер | |
Преимущества
Одно из преимуществ цифровых схем по сравнению с аналоговыми[1] заключается в том, что, во-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 уровень шума при передаче был достаточно низким и не мешал идентификации 1 и 0. Час музыки может быть сохранён на компакт-диске с использованием всего лишь 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 путём 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 определённого 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, путём 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 энергоёмкую, но очень гибкую программно-определяемую радиосистему. Такие базовые станции можно легко перепрограммировать для обработки сигналов, используемых в новых стандартах сотовой связи.
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.
При длительном использовании файлов в интернете они могут подвергаться различным искажениям (кадрирование, уменьшение размера, наложение логотипов, переконвертация в другой формат, удаление метаданных), из-за чего возникает «цифровой износ»[2]. Одним из примеров этого процесса является использование фотохостингов. Часто пользователи используют фотохостинги как место хранения фотографий и удаляют оригиналы со своих устройств, из-за чего у них остаются фотографии с ухудшившимися свойствами[3][4].
Примечания
Литература
- Вербовецкий, А. А. Оптические цифровые ассоциативные информационные технологии : [в 2 кн.] / А. А. Вербовецкий. — Москва : Алекс, 2004-. - 20 см. — (Оптические цифровые информационные технологии Александра Вербовецкого; ...) (Информационные технологии XXI века).
- Веретенникова, О. В. Особенности цифровизации в национальной экономике / О. В. Веретенникова, В. А. Ушаков, Р. Е. Крыштопа // Новое в экономической кибернетике. — 2025. — № 4. — С. 141-158.
- Вольфрам, С. Как устроен ChatGPT? : полное погружение в принципы работы и спектр возможностей самой известной нейросети в мире : [16+] / Стивен Вольфрам ; перевод с английского Елены Быковой. — Москва : МИФ, 2024. — 190, [1] с. : ил.; 22 см. — (Цифровые технологии).
- Назаров, Д. М. Цифровые технологии и интеллектуальные модели : монография / Д. М. Назаров. — Казань : Бук, 2022. — 191 с. : ил., табл.; 21 см.
- Пащенко, О. В. Научные идеалы в цифровой культуре / О. В. Пащенко // Вестник Томского государственного университета. Философия. Социология. Политология. — 2025. — № 87. — С. 114-120.
- Прахов, В. И. Сигналы цифровых технологий / В. И. Прахов. - Москва : Горячая линия — Телеком, 2022. — 1039 с. : ил., табл.; 25 см.
- Приключения технологий: барьеры цифровизации в России : монография / К. П. Глазков, Л. В. Земнухова, О. С. Логунова [и др.] ; Федеральный научно-исследовательский социологический центр Российской академии наук, Социологический институт РАН. — Санкт-Петербург : ФНИСЦ РАН, 2020. — 279, [1] с. : ил., табл.; 21 см.
- Цифровые технологии будущего в настоящем / Президентская академия ; авторы-составители: Н. С. Гаркуша, А. С. Шубин. — Москва : Российская акад. нар. хоз-ва и гос. службы, 2023. — 153 с. : цв. ил., цв. портр., табл.; 25 см. — (Серия. Своды знаний цифровой трансформации).
- Цифровые технологии в Российской экономике : [аналитический доклад] / К. О. Вишневский, Л. М. Гохберг, В. В. Дементьев [и др.] ; редакционная коллегия: Л. М. Гохберг (главный редактор) [и др.] ; Высшая школа экономики национальный исследовательский университет. — Москва : НИУ ВШЭ, 2021. — 115 с. : цв. ил., табл.; 21х29 см.
- Чепмен, Н. Цифровые технологии мультимедиа [Текст] / Найджел Чепмен, Дженни Чепмен ; [пер. с англ. И. Ю. Дорошенко, А. В. Назаренко]. — 2-е изд. - Москва [и др.] : Диалектика, 2006. — 623 с., [4] л. цв. ил. : ил.; 24 см.
- Шпитцер, Манфред. Антимозг: цифровые технологии и мозг. — АСТ, 2014. — 284, [1] с. — (Что мешает нам быть умнее?). — ISBN 978-5-457-51598-7.
Ссылки
- Lessons in Electric Circuits — Volume IV (Digital)
- MIT OpenCourseWare introduction to digital design class materials («6.004: Computation Structures»)
- DIY-Digital Experiments!
- Digital Logic Simulator v0.4 — Brad-Ware Studios' free program that supports real-time edit and simulation of digital logic gates.
- CEDAR Logic Simulator — Free Digital Logic Simulation CAD Tool
- LogicCircuit — is a free educational software for designing and simulating digital logic circuits.
- Logisim — an educational tool for designing and simulating digital logic circuits.


