コード

通信および情報処理において、コードとは、文字、単語、音声、画像、ジェスチャーなどの情報を、通信チャネルを介して通信したり、記憶媒体に格納したりするために、短縮または秘密にされることもある別の形式に変換する規則のシステムです。初期の例としては、言語の発明が挙げられます。言語の発明により、人は考えたこと、見たもの、聞いたもの、感じたことを、話すことで他の人に伝えることができるようになりました。しかし、話すことでは、コミュニケーションの範囲が声が届く距離に制限され、聞き手も、話が行われているときにその場にいる人だけに制限されます。一方、話し言葉を視覚的な記号に変換する文字の発明により、コミュニケーションの範囲が空間と時間を超えて広がりました。

エンコードのプロセスでは、ソースからの情報が通信または保存用のシンボルに変換されます。デコードはその逆のプロセスで、コード シンボルを英語やスペイン語など、受信者が理解できる形式に戻します。

コーディングの理由の 1 つは、通常の平易な言語(口頭または書面) が困難または不可能な場所でのコミュニケーションを可能にすることです。たとえば、セマフォでは、信号手が持つ旗の構成やセマフォ タワーの腕によって、メッセージの一部 (通常は個々の文字と数字) がコード化されます。遠くに立っている別の人が旗を解釈し、送信された単語を再現できます。

情報理論とコンピュータサイエンスでは、コードは通常、あるソースアルファベットのシンボルを、他のターゲットアルファベットにある可能性のあるエンコードされた文字列によって一意に表現するアルゴリズムと見なされます。ソースアルファベット上のシンボルのシーケンスを表現するためのコードの拡張は、エンコードされた文字列を連結することによって得られます。

数学的に正確な定義をする前に、簡単な例を挙げます。マッピング

${\displaystyle C=\{\,a\mapsto 0,b\mapsto 01,c\mapsto 011\,\}}$

は、ソースアルファベットがセットで、ターゲットアルファベットがセットであるコードです。コードの拡張を使用すると、エンコードされた文字列0011001は、0 011 0 01としてコードワードにグループ化でき、これらはソースシンボルのシーケンスacabにデコードできます。 ${\displaystyle \{a,b,c\}}$${\displaystyle \{0,1\}}$

形式言語理論の用語を使用すると、この概念の正確な数学的定義は次のようになります。S と T をそれぞれソース アルファベット とターゲットアルファベットと呼ばれる 2 つの有限集合とします。コード とは、 S の各シンボルをT 上のシンボルのシーケンスにマッピングする全関数です。の拡張は、から への準同型であり、これにより、ソース シンボルの各シーケンスがターゲット シンボルのシーケンスに自然にマッピングされます。 ${\displaystyle C:\,S\to T^{*}}$ ${\displaystyle C'}$${\displaystyle C}$${\displaystyle S^{*}}$${\displaystyle T^{*}}$

このセクションでは、各ソース (クリア テキスト) 文字を何らかの辞書のコード ワードでエンコードし、そのようなコード ワードを連結してエンコードされた文字列を生成するコードを検討します。可変長コードは、クリア テキスト文字の確率が異なる場合に特に便利です。エントロピー エンコーディングも参照してください。

プレフィックスコードは、「プレフィックス プロパティ」を持つコードです。つまり、セット内の他の有効なコード ワードのプレフィックス(開始) となる有効なコード ワードがシステム内に存在しません。ハフマン コーディングは、プレフィックス コードを導出するための最もよく知られているアルゴリズムです。プレフィックス コードは、ハフマン アルゴリズムによって生成されたコードでない場合でも、「ハフマン コード」として広く呼ばれています。プレフィックス コードのその他の例としては、国別呼び出しコード、 ISBNの国と発行元の部分、 UMTS WCDMA 3G ワイヤレス標準で使用されるセカンダリ同期コードなどがあります。

クラフトの不等式は、プレフィックス コードで可能なコードワード長のセットを特徴付けます。プレフィックス コードに限らず、実質的に一意にデコード可能な 1 対多のコードは、クラフトの不等式を満たす必要があります。

また、コードは、送信時や保管時のエラーに対してより耐性のある方法でデータを表すために使用されることもあります。このいわゆるエラー訂正コードは、保存（または送信）データに慎重に作成された冗長性を含めることによって機能します。例としては、ハミングコード、リード・ソロモン、リード・ミュラー、ウォルシュ・アダマール、ボーズ・ショードリ・ホッホクエンゲム、ターボ、ゴレイ、代数幾何学コード、低密度パリティチェックコード、時空間コードなどがあります。エラー検出コードは、バーストエラーまたはランダムエラーを検出するように最適化できます。

ケーブル コードは、単語 (例:船名や請求書) をより短い単語に置き換え、同じ情報をより少ない文字数で、より速く、より安価に送信できるようにします。

コードは簡潔さのためにも使用できます。電信メッセージが高速長距離通信の最先端技術であったとき、完全なフレーズを 1 つの単語 (通常は 5 分間のグループ) にコード化する精巧な商用コードシステムが開発され、電信技師はBYOXO (「取引を逃れようとしているのか?」)、LIOUY (「なぜ質問に答えないのか?」)、BMULD (「お前はスカンクだ!」)、AYYLU (「コード化が明確でない、もっと明確に繰り返して」) などの「単語」に精通するようになりました。コード ワードは、長さ、発音のしやすさなど、さまざまな理由で選択されました。意味は、認識されたニーズに合わせて選択されました。商業交渉、軍事コードには軍事用語、外交コードには外交用語、スパイ コードには前述のすべて。コードブックとコードブックの発行者は急増し、その中には、第一次世界大戦と第二次世界大戦の間にハーバート ヤードレーが運営したアメリカ黒人商工会議所のフロントとして運営されたものもありました。これらのコードのほとんどは、ケーブルのコストを節約する目的で使用されていました。データ圧縮のためのデータ コーディングの使用は、コンピューター時代より前から行われていました。初期の例としては、電信のモールス信号が挙げられます。モールス信号では、頻繁に使用される文字の表現が短くなっています。現在では、ハフマン コーディングなどの手法がコンピューター ベースのアルゴリズムで使用され、大きなデータ ファイルを圧縮して保存または送信するためのコンパクトな形式になっています。

文字エンコーディングは、テキスト データの表現です。特定の文字エンコーディングは、特定の文字セット (表現できる文字の集合) に関連付けられますが、一部の文字セットには複数の文字エンコーディングがあり、その逆もあります。文字エンコーディングは、1 つの文字を表現するために必要なバイト数によって大まかに分類できます。つまり、シングルバイト エンコーディング、マルチバイト(ワイドとも呼ばれる) エンコーディング、可変幅(可変長とも呼ばれる) エンコーディングです。最も初期の文字エンコーディングはシングルバイトで、最もよく知られている例はASCIIです。ASCII は現在でも、たとえばHTTP ヘッダーで使用されています。ただし、シングルバイト エンコーディングでは、256 文字を超える文字セットをモデル化することはできません。中国語、日本語、韓国語などの大きな文字セットを必要とするスクリプトは、マルチバイト エンコーディングで表現する必要があります。初期のマルチバイト エンコーディングは固定長でした。つまり、各文字は複数のバイトで表現されていましたが、すべての文字は同じバイト数 (「ワード長」) を使用していたため、ルックアップ テーブルによるデコードに適していました。最後のグループである可変幅エンコーディングは、マルチバイト エンコーディングのサブセットです。これらは、より複雑なエンコーディングおよびデコーディング ロジックを使用して、一般的に使用される文字の表現を短く保ちながら、または下位互換性プロパティを維持しながら、大きな文字セットを効率的に表現します。このグループには、Unicode文字セットのエンコーディングであるUTF-8が含まれます。UTF-8 は、インターネット上のテキスト メディアの最も一般的なエンコーディングです。

生物には、その機能と発達を制御するために使用される遺伝物質が含まれています。これはDNAであり、メッセンジャー RNAの由来となる遺伝子と呼ばれる単位が含まれています。これは次に、4つの可能なヌクレオチドの一連のトリプレット (コドン) が20 の可能なアミノ酸のいずれかに変換される遺伝コードを通じてタンパク質を生成します。コドンのシーケンスは、タンパク質分子を形成する対応するアミノ酸シーケンスになります。ストップコドンと呼ばれるタイプのコドンは、シーケンスの終了を知らせます。

数学において、ゲーデルコードはゲーデルの不完全性定理の証明の基礎となった。ここでの考え方は、数学表記を自然数にマッピングするというものである（ゲーデル数を使用）。

信号機のように色を使ったコードがあり、電気抵抗器の公称値や特定の種類のゴミ（紙、ガラス、有機物など）専用のゴミ箱の公称値を示すために使用されるカラーコードがあります。

マーケティングでは、クーポンコードは、（通常のインターネット）小売業者から製品を購入するときに金銭的な割引や払い戻しに使用できます。

軍事環境では、コルネットの特定の音がさまざまな目的で使用されます。たとえば、一日の特定の瞬間をマークしたり、戦場で歩兵を指揮したりするなどです。

聴覚障害者のための手話や視覚障害者のための点字など、感覚障害者のためのコミュニケーション システムは、動きや触覚のコードに基づいています。

楽譜は音楽をエンコードする最も一般的な方法です。

特定のゲームには、チェス記法など、試合を記録するための独自のコード システムがあります。

暗号化の歴史において、通信の機密性を確保するためにかつてはコードが一般的でしたが、現在では代わりに暗号が使用されています。

秘密のコードは、深刻なもの（主に軍事、外交、ビジネスなどのスパイ活動）から些細なもの（恋愛、ゲーム）まで、実際のメッセージを隠すために、花、ゲームカード、衣服、扇子、帽子、メロディー、鳥など、あらゆる種類の想像力豊かなエンコードが可能です。その唯一の要件は、送信者と受信者の両方が意味について事前に合意することです。

その他のエンコードの例としては、次のものがあります。

• エンコーディング（認知において） - 入ってくる刺激を解釈する基本的な知覚プロセス。技術的に言えば、比較的客観的な感覚入力（光、音など）を主観的に意味のある経験に変換する複雑な多段階のプロセスです。
• コンテンツ形式-特定の種類のデータを情報に変換するための特定のエンコード形式。
• テキスト エンコーディングでは、マークアップ言語を使用してテキストの構造やその他の特徴にタグを付け、コンピューターによる処理を容易にします。( Text Encoding Initiativeも参照してください。)
• 形式言語 A と非形式言語 B のセマンティクス エンコーディングは、言語 A のすべての用語 (プログラムや説明など) を言語 B を使用して表現する方法です。
• データ圧縮は、信号を伝送または保存に最適化されたコードに変換します。これは通常、コーデックを使用して行われます。
• 神経エンコーディング- 情報がニューロン内で表現される方法。
• 記憶のエンコード- 感覚を記憶に変換するプロセス。
• テレビのエンコード: NTSC、PAL、SECAM

その他のデコードの例は次のとおりです。

• デコード（コンピュータサイエンス）
• 復号法、ノイズの多い通信路で送信されたコードワードを復号するための通信理論の方法
• デジタル信号処理、デジタル表現の信号とこれらの信号の処理方法の研究
• デジタル-アナログ変換器、デコード操作にアナログ回路を使用する
• 単語の解読、つまり音声学を使って印刷文字のパターンを解読し、それを言語の音に変換すること

頭字語や略語はコードと見なすことができ、ある意味では、すべての言語と表記体系は人間の思考を表すコードです。

国際航空運送協会の空港コードは、空港を指定するために使用される 3 文字のコードであり、手荷物タグにも使用されます。駅コードは鉄道で同様に使用されますが、通常は国別であるため、異なる国にある異なる駅に同じコードを使用できます。

時には、コードワードが独立した存在（および意味）を獲得する一方で、元の同義語は忘れ去られたり、少なくともコードワードに帰属する正確な意味を持たなくなったりすることがある。例えば、「30」はジャーナリズムでは「物語の終わり」を意味するために広く使用されており、他の文脈では「終わり」を意味するために使用されている。 ^{[1] [2]}

ウィキメディア・コモンズには、コードに関連するメディアがあります。

• ADDML
• 無気力な文章
• 暗号
• コード（記号論）
• 機器コード
• 量子エラー訂正
• 記号論
• 世界共通の言語

• Chevance , Fabienne (2017). 「遺伝暗号がトリプレットのトリプレットである場合」。米国 科学アカデミー紀要。114 (18): 4745–4750。Bibcode : 2017PNAS..114.4745C。doi : 10.1073 / pnas.1614896114。PMC 5422812。PMID 28416671。 

• 国際電気通信サービスの使用のためのコードと略語（第 2 版）。ジュネーブ、スイス：国際電気通信連合。1963 年。OCLC 13677884  。