CODE: 3 - Braille and Binary Codes

Samuel Morse không phải là người đầu tiên thành công trong việc chuyển chữ cái trong ngôn ngữ viết sang các mã dịch được. Và cũng  không phải là người đầu tiên có tên được nhớ cho bộ mã nhiều hơn là cho chính bản thân mình. Vinh dự đó phải được dành cho một thiếu niên mù người Pháp sinh sau Samuel Morse 18  năm nhưng lại là người để lại dấu ấn lạ thường. Người ta không biết nhiều về cậu, nhưng chính những gì biết được ấy lại viết nên một câu chuyện hấp dẫn.

Louis Braille chào đời năm 1809 ở Coupvray, Pháp, cách Paris 25 dặm (1 dặm = 1,6 km) về hướng đông. Bố cậu là thợ đóng yên. Lúc ba tuổi - độ tuổi mà trẻ con không được phép chơi trong xưởng của bố chúng - cậu bé vô tình thọc một vật nhọn vào mắt. Vết thương bắt đầu nhiễm trùng rồi lan ra luôn con mắt kia, làm cậu bé mù hoàn toàn. Lệ thường thì lẽ ra cậu ta đã phải chấp nhận một cuộc đời nghèo túng và dốt nát (như hầu hết những người mù thời đó), thế nhưng sự thông minh và ham học của chàng Louis trẻ tuổi sớm được phát lộ. Thông qua sự can thiệp của mục sư và thầy giáo, cậu được vào học trong một trường làng với các trẻ khác và vào năm 10 tuổi đã được chuyển đến trường dòng cho trẻ em mù Paris (Royal Institution for Blind Young in Paris).

Trở ngại chính trong giáo dục người mù hẳn nhiên là do sự mất khả năng đọc sách. Valentin Haüy (1745-1822), nhà sáng lập trường học Pháp, đã phát minh ra hệ thống chữ nổi trên giấy có thể đọc được bằng cách sờ. Nhưng hệ thống này rất khó dùng, và chỉ một vài cuốn sách được xuất bản bằng phương pháp này.

Tầm nhìn của Haüy bị kẹt trong các khuôn mẫu. Với ông, chữ A là chữ A và chữ A phải được thấy (hay cảm nhận) như chữ A (Nếu được cho một đèn pin để nói chuyện, ông sẽ cố vẽ các chữ cái trên không như ta đã làm trước khi nhận ra là nó không hiệu quả). Haüy có lẽ đã không  nhận ra rằng một loại mật mã thì hoàn toàn khác với những chữ cái được in ra để thích hợp hơn cho những người không thấy được.

Phiên bản đầu tiên của kiểu mã thay thế đến từ một nơi ít ai ngờ. Charles Barbier, một vị tướng của quân đội Pháp, vào năm 1819 đã phát minh ra một hệ thống viết mà ông gọi là écriture nocturne hay  "viết trong đêm (night writing)". Hệ thống này dùng một khuôn mẫu những dấu chấm và dấu gạch nổi trên giấy cứng, được chủ ý dùng cho binh sĩ chuyền tay nhau các bản ghi chú trong bóng tối khi sự im lặng là cần thiết. Các binh lính có thể chọc những dấu chấm và gạch vào mặt sau tờ giấy bằng bút dùi. Các chấm nổi có thể đọc được bằng tay.

Vấn đề với hệ thống của Barbier là nó khá phức tạp. So với việc dùng kiểu chấm và gạch để ứng với bảng chữ cái, Barbier phát minh ra các mẫu hình ứng với âm thanh, thường cần nhiều mã cho một chữ. Hệ thống sẽ ổn với những tin nhắn ngắn trong lĩnh vực này nhưng rõ ràng là không đủ cho những văn bản dài hơn nói chi đến là cả cuốn sách.

Louis Braille bắt đầu làm quen với hệ thống của Barbier lúc 12 tuổi. Cậu thích cách sử dụng các chấm nổi không chỉ vì nó thực sự dễ đọc bằng ngón tay mà còn vì nó dễ viết nữa. Một học sinh trong lớp học được trang bị một tờ giấy và cây bút thực tế có thể viết được các mẩu ghi chú và đọc lại chúng. Louis Braille cố gắng một cách bền bỉ cải tiến hệ thống trong ba năm (lúc 15 tuổi) và tự mình cậu đã phát minh ra nền tảng cho những thứ mà đến nay người ta vẫn còn dùng. Trong nhiều năm, hệ thống chỉ được biết đến trong các trường học, nhưng dần dần nó cũng lan rộng ra toàn thế giới. Năm 1835, Louis Braille nhiễm bệnh lao, điều mà rồi sẽ chóng giết chết cậu sau sinh nhật lần thứ 43 vào năm 1852.

Ngày nay, bản nâng cấp của hệ thống Braille cạnh tranh với sách ghi âm trong việc cung cấp cho người mù đến gần với chữ viết. Nhưng Braille vẫn là một hệ thống vô giá và là cách duy nhất để người vừa mù vừa điếc có thể đọc. Những nằm gần đây, Braille trở nên thân thuộc hơn ở ngoài đời khi thang máy và máy rút tiền tự động được làm dễ sử dụng hơn cho người mù.

Những gì chúng ta sẽ làm trong chương này là mổ xẻ mã Braille và xem nó hoạt động ra sao. Thực tế thì ta không cần phải học mã Braille hay nhớ thứ gì cả. Mà ta chỉ muốn có một cái nhìn sâu sắc hơn vào bản chất của mã.

Trong Braille, mỗi ký hiệu được dùng trong ngôn ngữ viết hằng ngày - đặc biệt là chữ cái, số và dấu câu - được mã hóa thành một hay nhiều chấm bên trong một ô hai nhân ba. Các chấm trong ô thường được đánh số từ 1 tới  6:

Ngày nay, các máy đánh chữ đặc biệt hay máy dập nổi dập những chấm Braille vào giấy.

Bởi vì việc dập nổi chỉ một vài trang trong cuốn sách này bằng Braille sẽ rất tốn kém, nên tôi đã sử dụng một ký hiệu phổ biến để thể hiện Braille trên sách. Trong cách ký hiệu này, cả sáu dấu chấm trong ô đều được vẽ.  Dấu chấm to thể hiện phần mà trang giấy nổi lên trong các ô. Dấu chấm nhỏ thể hiện các phần phẳng của ô. Ví dụ, trong Braille kí tự chấm 1, 3 và 5 là nổi và 2, 4 và 6 thì không.

Điều làm ta hứng thú ở đây là các chấm có tính nhị phân. Một chấm cụ thể thì có thể phẳng hoặc nổi. Điều này có nghĩa là ta có thể áp dụng những gì đã học được về mã Morse và phân tích tổ hợp vào Braille. Ta biết rằng có 6 chấm và mỗi chấm có thể là phẳng hay nổi, vậy tổng số sự kết hợp của 6 chấm nổi hoặc phẳng sẽ là 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 hay 2^6 hay 64.

Do đó, hệ thống Braille có khả năng biểu thị 64 mã riêng lẻ. Như dưới đây - tất cả 64 mã có thể có của Braille:

Nếu ta thấy ít hơn 64 mã được dùng trong Braille thì ta nên thử hỏi tại sao một vài mã trong 64 mã ấy lại không được dùng. Còn nếu ta thấy nhiều hơn 64 mã được dùng trong Braille, thì ta cũng cần phải đặt câu hỏi cho sự tỉnh táo hay những chân lý toán học cơ bản, như là 2 nhân 2 thành 4.

Để bắt đầu bước phân tích mã Braille, hãy nhìn vào bảng chữ cái viết thường cơ bản

Ví dụ, cụm từ "you and me" trong Braille sẽ trông như thế này:

Để ý các ô vuông trong cùng một chữ cách nhau một khoảng trống nhỏ; khoảng trống lớn hơn (thường là một ô không có chấm nổi) được dùng giữa các chữ.

Đây là nền tảng của mã Braille khi Louis Braille phát minh ra hay ít nhất cũng áp dụng được cho các chữ cái trong bảng chữ cái Latin.  Louis Braille cũng phát minh ra mã cho các chữ có dấu, thường có trong tiếng Pháp. Để ý rằng không có mã cho w, chữ cái không được  dùng trong tiếng Pháp cổ điển. (Đừng lo. Sau cùng thì nó cũng xuất đầu lộ diện thôi). Vào lúc này, chỉ 25 trong 64 mã khả thi được dùng.

Sau khi kiểm tra kỹ, bạn khám phá ra rằng ba hàng của Braille được mô phỏng ở trên đưa ra một mẫu hình. Hàng đầu (từ a tới j)  chỉ dùng bốn điểm phía trên trong ô - chấm 1, 2, 4 và 5. Hàng thứ hai cũng tương tự như hàng đầu ngoại trừ chấm ba cũng được làm nổi. Hàng  thứ ba cũng như vậy nhưng chấm 3 và 6 nổi.

Kể từ thời Louis Braille, mã Braille đã được mở rộng theo nhiều cách. Hiện nay, hệ thống thường được dùng nhiều nhất là trong các vật phẩm được xuất bản ở Anh được gọi là mã Braille cấp 2 (Grade 2 Bralle). Mã Braille cấp 2 dùng nhiều cách viết tắt để tiết kiệm gỗ và tăng tốc độ đọc. Ví dụ, nếu mã chữ cái chỉ đại diện cho chính chúng, thì nay chúng đại diện cho các từ thường dùng. Ba hàng sau (bao gồm hàng thứ ba "hoàn chỉnh") trình bày những mã chữ này:

Do đó, cụm từ "you and me" có thể được viết bằng mã Braille cấp 2 như sau:

Đến giờ tôi đã mô ta 31 mã - khoảng trống các-chấm-không-nổi giữa các chữ và bộ 3 hàng mỗi hàng 10 mã cho các ký tự chữ cái và chữ. Ta vẫn chưa đạt được 64 mã mà theo lý thuyết đã tính. Trong mã Braille cấp 2, như ta sẽ thấy, không có gì phải lãng phí.

Đầu tiền ta có thể dùng mã cho các chữ cái từ a tới j kết hợp với chấm nổi thứ 6. Chúng đa phần được dùng để viết gộp các chữ cái trong chữ và cũng gồm w và những từ viết tắt khác:

Ví dụ, từ "about" có thể viết theo mã Braille cấp 2 như sau:

Thứ hai ta có thể lấy mã cho các chữ cái từ a tới j và "hạ cấp" chúng để chỉ dùng các chấm 2, 3, 5 và 6. Những mã này được dùng cho dấu câu và viết gộp, tùy vào ngữ cảnh:

Bốn mã đầu dùng cho dấu phẩy, chấm phẩy, hai chấm và chấm. Để ý là hai dấu ngoặc tròn cùng dùng chung một mã nhưng lại dùng hai mã khác nhau cho  hai dấu ngoặc kép.

Giờ đã đạt 51 mã. 6 mã sau là sự kết hợp của các chấm 3, 4, 5 và 6 để biểu thị cho các cách viết gộp và thêm một vài dấu câu nữa:

Mã cho "ble" rất quan trọng vì khi nó không tham gia tạo từ thì nó mang nghĩa là các mã mà theo sau nó nên được dịch là số. Các mã số này giống với mã cho chữ cái từ a tới j:

Cho nên trình tự mã này có nghĩa là số 256.

Nếu bạn chăm chú theo dõi từ nãy đến giờ thì vẫn còn cần 7 mã nữa để đạt con số tối đa là 64. Và chúng đây:

Mã đầu tiên (chấm nổi số 4) được dùng như là một chỉ thị dấu. Những cái khác được dùng như là tiền tố cho một vài cách viết gộp và cũng như cho vài mục đích khác: Khi chấm 4 và 6 nổi (mã thứ 5 trong hàng  này) mang nghĩa là dấu chấm thập phân trong số hay chỉ thị cho sự nhấn mạnh, điều đó còn tùy vào ngữ cảnh. Khi chấm 5 và 6 nổi, mã mang nghĩa là chỉ thị cho chữ cái để hủy một chỉ thị cho số.

Và cuối cùng (nếu bạn tự hỏi Braille mã hóa chữ hoa như thế nào) ta có chấm số 6 - chỉ  thị cho viết hoa. Nó ra dấu cho chữ cái theo sau được viết hoa. Ví dụ, ta có thể viết tên của ông tổ hệ thống này là:

Đây là một chỉ thị in hoa, chữ cái l, viết gộp ou, các chữ i và s, một  khoảng trống, chỉ thị in hoa khác nữa và các chữ b, r, a, l, l, e  (Trong thực tế thì có thể viết tắt thêm nữa bằng cách bỏ luôn hai chữ  cái cuối vì chúng không được phát âm).

Tóm lại, ta vừa được xem 6 phần tử nhị phân (các chấm) sản sinh ra không nhiều hơn 64 mã. Có vài mã trong 64 mã đó mang hai nghĩa tùy vào ngữ cảnh dùng. Điều cần quan tâm đặc biệt ở đây là chỉ thị cho số và chỉ thị cho chữ để hủy bỏ chỉ thị cho số đó. Những mã này đổi nghĩa các mã theo sau chúng - từ chữ sang số và ngược lại từ số sang chữ. Các mã như vậy thường được gọi là các mã ưu tiên (precedence) hay mã chuyển (shift). Chúng thay đổi nghĩa của mã đuôi cho đến khi sự chuyển đổi hoàn thành.

Chỉ thị cho viết hoa nghĩa là chữ cái theo sau (và chỉ cái chữ theo sau đó thôi) nên viết hoa hơn là viết thường. Một mã như vậy được biết đến là một mã thoát (escape). Mã thoát cho bạn "thoát ra" khỏi sự diễn giải chuỗi mã bình thường, không đổi và chuyển sang một cách giải nghĩa mới. Như ta sẽ thấy ở những chương sau, mã chuyển và mã thoát sẽ bình thường thôi khi mà ngôn ngữ viết được đại diện bằng mã nhị phân.

Phần 4: