二进制在计算机科学中的重要性源于其独特的物理实现特性和逻辑匹配性，具体原因如下：
一、物理实现基础
与电子元件的天然适配性
计算机由逻辑门组成，逻辑门通过开/关状态（对应0和1）实现逻辑运算。二进制的两个数值（0和1）与电子开关的两种状态完美对应，简化了硬件设计。
简化电路设计
二进制系统仅需两种状态（高电平和低电平），减少元件数量并降低传输延迟。例如，使用双稳态触发器即可实现0和1的稳定表示。
二、运算与逻辑优势
运算规则简洁
二进制的加法（0+0=0, 0+1=1, 1+0=1, 1+1=10）和乘法规则简单，适合快速并行处理。
抗干扰能力强
仅有两种状态减少了信号传输中的误码率，提高数据可靠性。
逻辑运算匹配
与逻辑代数中的“真”（1）和“假”（0）直接对应，便于实现复杂的逻辑判断。
三、系统扩展性
易于扩展与组合
通过串联或并联逻辑门，可轻松实现从简单到复杂的运算，满足不同需求。
兼容十进制输入
计算机可自动将十进制数转换为二进制处理，输出时再转换回十进制，方便用户交互。
四、历史与理论基础
莱布尼茨的贡献
1679年，莱布尼茨提出二进制理论，虽早期未被广泛采用，但为后续计算机发展奠定基础。
信息存储效率
二进制在长距离传输和存储时比十进制更节省空间，例如8位二进制数可表示256种状态，而十进制需更多位数。
总结
二进制是计算机系统的核心基础，其物理实现简单、运算规则高效、逻辑匹配性强，且具备良好的扩展性。尽管人类更习惯十进制，但二进制凭借与计算机硬件的天然契合度，成为信息科技领域的通用数制。