Um interruptor de luz funciona porque possui duas posições estáveis. Você pode empurrá-lo para baixo e a lâmpada permanece apagada, ou empurrá-lo para cima e a lâmpada permanece acesa, mesmo depois de retirar a mão.
Os computadores enfrentam o mesmo problema fundamental, mas em uma velocidade muito maior e em uma escala muito menor. Um computador precisa armazenar um valor no hardware e transmitir esse valor por meio de fios, mesmo que os sinais reais sofram variações devido ao calor, interferência elétrica e imperfeições nos componentes. Utilizar apenas dois estados claramente distintos facilita essa tarefa, pois o hardware precisa escolher apenas entre duas opções, e não entre muitas.
Você pode imaginar um bit viajando por um fio como uma tensão baixa ou uma tensão alta. Quando a tensão no fio está baixa, o computador a interpreta como 0; quando está alta, o computador a interpreta como 1. Um bit é essa escolha entre dois estados físicos estáveis usada para representar informações.
Uma vez que você tem 0 e 1, pode usá-los para responder a uma pergunta do tipo “sim ou não”. Por exemplo, 0 pode significar NÃO e 1 pode significar SIM.
Se você colocar vários bits lado a lado, obtém mais padrões distintos. Dois bits podem descrever quatro situações diferentes, o que é suficiente para algo como direções. Você poderia associar 00 ao Norte, 01 ao Leste, 10 ao Sul e 11 ao Oeste.
Explore os padrões possíveis para 1, 2 e 3 bits.
Esses padrões só são úteis se o hardware conseguir lê-los de forma confiável. Em um fio real, a tensão medida não é perfeitamente estável; por isso, o circuito de leitura precisa comparar a tensão com um limite — chamado de threshold (ou limiar) — e decidir se ela deve ser considerada como nível baixo ou alto.
Agora, imagine tentar usar quatro níveis de tensão em vez de dois, como os níveis 0, 1, 2 e 3. A faixa permitida para cada nível torna-se mais estreita; assim, a mesma quantidade de ruído tem maior probabilidade de empurrar a medição para além do limite incorreto, alterando o valor interpretado. Com apenas dois níveis, é possível manter uma margem de segurança maior entre o nível baixo e o alto, e essa margem reduz os erros de leitura.
Veja como duas faixas de tensão se comparam a quatro faixas de tensão na presença de ruído.