コンピュータが扱う最小の情報単位「ビット」は、0と1の組み合わせによって数値や文字、画像、音声などあらゆるデータを表現する。2進数の基本原理から活用例まで、ビットの重要性を解説する。
「ビット」（bit：binary digit）とは、コンピュータが処理、格納できるデータの最小単位だ。1つのビットは「0」または「1」のどちらかの値を表す。
メモリでは、ビットの情報を「電荷をためるコンデンサー」を使って保存する。コンデンサーに電荷がたまっていれば「1」、たまっていなければ「0」というように、電荷の有無によってビットの値が決まる。
1より大きい数を表現するために、さまざまなビットの組み合わせ（0と1の組み合わせ）が使用される。例えば、8bitのバイナリ（2進数）は0〜255の256通りの数を表現できる。16bitのバイナリはさらに多く、0〜6万5535の6万5536通りの数を表現できる。こうした組み合わせは、文字や画像、音声、制御信号など、さまざまな情報を正確に区別して処理するために重要になる。
ビットはオンとオフがある電球のスイッチのように、常に2つの物理的状態のうちのどちらかにある。状態は通常、0または1で表現されるが、Yes／No、オン／オフ、True（真）／False（偽）などを意味する場合もある。こうした2値の表現は、以下を含むさまざまな領域で重要な役割を果たしている。
プログラミングやデータ分析の現場では、ビット単位での操作（ビット演算）を活用することで、コードを高速かつ効率的に実行できる。プログラマーは、個々のビットを直接操作してメモリの使用量を抑えたり、大量のデータを短時間で処理できる軽量なアルゴリズムを作成したりすることができる。これにより、処理速度の向上やシステム全体の最適化が可能になる。
通信においては、データや音声・映像などの信号は、複数のビットに変換（エンコード）されて表現される。こうしたデジタルデータは、無線や有線の通信ネットワークを介して、遠く離れた相手に送信される。このときに重要になるのが「ビットレート」だ。ビットレートとは、一定時間内にどれだけのビットを送信できるかを示す指標で、通常は「bps」（ビット／秒）や「Kbps」（キロビット／秒）、「Mbps」（メガビット／秒）などと表される。ビットレートが高いほど、一度に多くのデータを送れるため、通信の速度や音声・映像の品質が向上する。逆にビットレートが低いと、映像の画質が落ちたり、音声が途切れたりするなど、通信品質に影響を及ぼす可能性がある。
最後に、多くのデータ暗号化やセキュリティ手法では、データを保護するためにビットの仕組みが活用されている。例えば暗号化では、「暗号化キー」と呼ばれるビット列（0と1の並び）が使われる。このキーは、誰でも読める平文のデータを、限られた相手だけが読める暗号文に変換するために必要になる。暗号文を正しく読み取る（復号する）には、対応するキーを持っている必要がある。その保持者は通常、データの送信者と受信者に限られる。
一般的に、暗号化キーはビット数が多いほど安全性が高くなる。つまり、キーが長ければ長いほど、第三者が総当たり（ブルートフォース）などで暗号を破ることが難しくなり、不正なアクセスや盗聴を防ぐ効果が高まる。
次回は、ビットとバイトの違いを解説する。
Copyright © ITmedia, Inc. All Rights Reserved.
なぜクラウド全盛の今「メインフレーム」が再び脚光を浴びるのか
メインフレームを支える人材の高齢化が進み、企業の基幹IT運用に大きなリスクが迫っている。一方で、メインフレームは再評価の時を迎えている。
「サイト内検索」＆「ライブチャット」売れ筋TOP5（2025年5月）
今週は、サイト内検索ツールとライブチャットの国内売れ筋TOP5をそれぞれ紹介します。
「ECプラットフォーム」売れ筋TOP10（2025年5月）
今週は、ECプラットフォーム製品（ECサイト構築ツール）の国内売れ筋TOP10を紹介します。
「パーソナライゼーション」＆「A／Bテスト」ツール売れ筋TOP5（2025年5月）
今週は、パーソナライゼーション製品と「A／Bテスト」ツールの国内売れ筋各TOP5を紹介し...
ITmediaはアイティメディア株式会社の登録商標です。
