网络安全实验室

新型“珠算”

你会珠算吗?珠算可是中华民族传统文化的瑰宝,曾经领先世界近千年,华裔物理学家、诺贝尔奖获得者李政道赞美中国珠算为“世界最古老的计算机”。珠算最早记载于汉朝的《数术记遗》:“珠算,控带四时,经纬三才。”作为一种计算工具,经过千百年的完善与优化,珠算不仅具有使用方便、易学易懂等特点,还具有练手练眼、提高心算水平等优点。历史上,它曾传入世界多个国家和地区。可以说,珠算对数学、经济的发展作出了重要贡献。2013年,珠算入选联合国教科文组织《人类非物质文化遗产代表作名录》。

我国古代的计量单位,存在多种进制。例如,《三字经》中“一而十,十而百”,是十进制的数学思维;重量换算中一斤等于十六两,我们现代常用的成语“半斤八两”就是这样来的,是十六进制的数学思维。今天,我们常用的是0~9这10个基本数字和“逢十进一”的十进制。

既然十进制很好用,为什么数学家还要发明和研究其他进制方法?例如二进制、八进制、十六进制等。其实,二进制等数学表达方法很有意义。例如,支撑网络世界的电子设备,无论具有计算功能还是存储功能或者网络传输功能,都是通过各种各样的电子元件科学组合而形成。这些电子元件的基本组成元素仅有类似导通和断开两种状态,就如同小灯泡一样,只有亮和不亮两种状态,在数学上可以抽象成由1和0组成的二进制数字,使用“逢二进一”等基本规则来进行各种操作。千万不要小看简单的0和1,它们居然能够支撑起互联网这个庞大的数字世界,是不是很神奇?

下面我们一起制作一个十进制和二进制混合的新型算盘,试验一下它们是怎么工作的吧。

首先,请你动动手,可以尝试制作新型算盘。

新型算盘

然后,请分别学习十进制加法口诀和二进制加法口诀,口诀如下。

珠算口诀

最后,可以尝试用口诀分别来计算以下几道数学题:

十进制:203+234= 523+408= 345+256=

二进制:101+10=  101+11=  101+111=

通过使用新型算盘,你能理解二进制的优点吗?对,二进制具有规则简单、计算迅速等特点,特别适合电子设备。如果你感兴趣,可以想一想,如何利用新型算盘完成减法运算?