二維碼會被用光？是真的，但……

 

網(wǎng)傳二維碼“日均消耗100億個且不久后會被用光”引發(fā)關(guān)注。如今在我們生活中隨處可見的二維碼，是怎么走進千家萬戶的？它真的會被用光嗎？

 

 

誰發(fā)明了二維碼？

 

二維碼，又稱二維條碼，是條碼技術(shù)的一種。它通過在二維平面上的黑白像素點的排列來表示不同的二進制數(shù)據(jù)，黑色方塊代表二進制數(shù)值“1”，白色方塊代表“0”，通過圖像輸入設(shè)備或光電掃描設(shè)備自動識讀以實現(xiàn)信息自動處理。

 

二維碼的起源可追溯至初代的條形碼，即一維碼，它被視為二維碼的早期形態(tài)。公開資料顯示，上世紀40年代，德國的兩名學(xué)生制作出了公牛眼圓形條形碼，后經(jīng)美國研究人員改良，制定出了通用代碼UPC碼，即現(xiàn)在我們看到的條形碼。

 

現(xiàn)在常用的二維碼誕生于日本，是日本電裝公司于1994年研發(fā)的，當(dāng)初主要是為了解決制造業(yè)和物流業(yè)的產(chǎn)品管理問題。二維碼主要發(fā)明人原昌宏（Masahiro Hara）被稱為“二維碼之父”。原昌宏表示，他進入日本電裝公司伊始時負責(zé)便利店客戶物流管理條形碼方面的研發(fā)，但條形碼具有一些固有缺點，例如信息量較少、破損后難以正確讀取信息數(shù)據(jù)等。于是他們想要研發(fā)一種更大容量更可靠的編碼技術(shù)，最終研發(fā)出了這種在橫向和縱向都可以記錄信息的二維碼。

 

 原昌宏在介紹二維碼技術(shù)。來源：新華網(wǎng)

 

相比之下，二維碼比條形碼具有更大的信息量和抗污損性能等，因其儲存量大、保密性高、追蹤性高、抗損性強、成本便宜等特性，特別適用于表單、安全保密、追蹤、證照、存貨盤點、資料備援等。

 

原昌宏說，日本電裝公司和自己當(dāng)初發(fā)明二維碼后申請了專利，但為了使二維碼能被廣泛應(yīng)用，他們決定完全開放專利，沒有收取技術(shù)專利費。

 

它是如何在中國走紅的

 

國外研究人員早在上世紀80年代便已開始對二維碼技術(shù)的研究，而二維碼誕生之初，主要被應(yīng)用于軍事和外交領(lǐng)域。

 

二維碼經(jīng)過了多年發(fā)展，產(chǎn)生了多種編碼格式。如：Data Matrix、MaxiCode、Aztec、QR Code、PDF417、Vericode、Ultracode、Code 49、Code 16K。其中，QR Code因其顯著的優(yōu)勢，成為最常見且最被廣泛應(yīng)用的格式之一。

 

二維碼主流碼制。現(xiàn)在日常生活中常見的二維碼是QR碼。來源：中國物品編碼中心

 

我國對于二維碼的研究始于上世紀90年代初期。1993年，中國物品編碼中心對PDF417、QR碼、DM碼、MaxiCode碼等幾種常見的二維碼進行了翻譯和跟蹤研究。1995年，編碼中心編輯出版了我國第一本二維碼專著《二維條碼技術(shù)》。在此前后，國內(nèi)一批科技公司和研發(fā)單位也相繼開始投入二維碼技術(shù)研究。

 

隨著國內(nèi)用戶對二維碼的需求日益增加，我國技術(shù)人員在借鑒國外相關(guān)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，制定了自己的二維碼國家標準。1997年我國第一部二維碼國家標準《四一七條碼》頒布，2000年《快速響應(yīng)矩陣碼》國家標準頒布，解決了我國二維碼技術(shù)開發(fā)無標準可循的問題，極大地促進了我國擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的二維碼的開發(fā)。

 

2002年，彼時年輕的王越初次在日本接觸到二維碼，這種新發(fā)明瞬間讓他覺得“想象空間很大” 。同年7月，王越的北京意銳新創(chuàng)科技有限公司在中關(guān)村成立，這是國內(nèi)首家專攻手機二維碼技術(shù)的公司，專注于核心技術(shù)二維碼識讀引擎軟件的研發(fā)。王越也是第一個在國家層面推動二維碼技術(shù)研發(fā)、最早向海外出口二維碼引擎的人，被稱為“中國二維碼之父”。

 

2006年，意銳新創(chuàng)成功研制了我國第一款漢信碼讀取設(shè)備以及手機版漢信碼引擎，并獲得中國自動識別行業(yè)2006年度特殊貢獻獎。2007年，漢信碼成為國家標準。

 

漢信碼是我國第一個制定國家標準的自主知識產(chǎn)權(quán)二維條碼，具有知識產(chǎn)權(quán)免費、全面支持中國漢字、信息密度高、抗污損、抗畸變、信息容量大等特點。

 

此后，凌空網(wǎng)創(chuàng)始人徐蔚在得知二維碼研發(fā)成功之后，推出“二維碼掃一掃”功能，并將這項功能與許多社交平臺，尤其是支付軟件綁定在一起。2011年，徐蔚申請注冊了“二維碼掃一掃專利”，幾年時間內(nèi)徐蔚相繼擁有了中國、美國和日本等國家的“采用條形碼影像進行通信的方法、裝置和移動終端”專利權(quán)。

 

2012年，中國二維碼市場爆發(fā)。當(dāng)年5月，微信正式推出“掃一掃”功能，嘗試以二維碼為入口；10月，騰訊CEO馬化騰說，“未來二維碼也將成為移動互聯(lián)網(wǎng)的重要入口”。另一個巨頭阿里也早已在二維碼市場進行布局。

 

2016年8月3日，中國支付清算協(xié)會向支付機構(gòu)下發(fā)《條碼支付業(yè)務(wù)規(guī)范》（征求意見稿），明確指出支付機構(gòu)開展條碼業(yè)務(wù)需要遵循的安全標準。

 

2017年12月25日，中國人民銀行發(fā)布《條碼支付業(yè)務(wù)規(guī)范（試行）》，2018年4月1日起實施。這是央行在2014年叫停二維碼支付以后首次官方承認二維碼支付地位。

 

從此，二維碼支付逐漸在中國走進千家萬戶。

 

二維碼運作原理是怎樣的

 

你了解每天都在掃掃掃的二維碼嗎？

 

二維碼的存儲方式，是通過在二維平面上的黑白像素點的排列來表示不同信息。具體來說，二維碼由多個小方塊（也稱為模塊）組成，每個小方塊可以是白色或黑色，代表二進制的0或1，這些小方塊按照特定的規(guī)則排列，形成了一個矩陣狀的圖案——二維圖案。

 

識別設(shè)備通過捕獲圖像并分析其中的黑白對比，解析出二維碼中的二進制編碼序列。然后，解碼軟件運用相應(yīng)的解碼算法，將二進制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為我們可讀的字符。這些字符可以包括數(shù)字、字母、特殊字符、漢字編碼等，具體取決于二維碼所采用的編碼標準和編碼內(nèi)容。

 

每個二維碼的邊角部位都有三個位置探測圖形（通常為較大尺寸的方塊），它們共同構(gòu)成了二維碼的定位系統(tǒng)。這三個位置探測圖形能夠確保識別設(shè)備快速準確地定位二維碼的位置和方向，這能保證我們在掃碼時，不管手機橫著掃、豎著掃或者斜著掃，都能正確獲取二維碼信息。

 

二維碼定位。網(wǎng)絡(luò)資料圖

 

為什么二維碼被遮擋住一部分依舊可以識別？奧秘正是二維碼中“容錯機制”的存在。即使沒有辨識到全部的條碼，容錯機制也可以幫助正確還原條碼上的信息，確保殘損條碼的可靠性。東南大學(xué)網(wǎng)絡(luò)空間安全學(xué)院副教授宋宇波表示：“為了提高掃描成功率，二維碼中不僅會引入糾錯碼，還會加入冗余信息，即信息數(shù)據(jù)在不同位置重復(fù)放置。因此，即便部分缺失有誤，也不妨礙對二維碼的‘整體識別’，它可進行一定范圍的信息推演”。

 

根據(jù)QR碼國際通用標準，目前普通二維碼有40個版本，版本越大，尺寸越大。最小的版本1是一個21×21的正方形，版本號每加1，正方形的邊長就多4格，最大的版本40是一個177×177的正方形。

 

不同密度的二維碼所包含的信息有區(qū)別嗎？“不同密度的二維碼所包含的信息其編碼的字符、容錯率均不同。密度越低，編碼的字符個數(shù)越少、容錯率越低。”南京郵電大學(xué)計算機學(xué)院、軟件學(xué)院、網(wǎng)絡(luò)空間安全學(xué)院教授徐小龍解釋，二維碼容錯率即二維碼圖標被遮擋多少后，仍可以被掃描出來的能力。目前，典型的二維碼的容錯率分為7%、15%、25%、30%四個等級，容錯率越高，越容易被快速掃描。“但是，容錯率越高，二維碼里面的黑白格子也就越多。因此，對于目前主流手機，在絕大多數(shù)掃描場景下，普遍應(yīng)用7%容錯率的二維碼就能滿足需求”。

 

人類會用光二維碼嗎？

 

理論上說，二維碼會有被用完的一天。但在實際應(yīng)用中，二維碼的容量通常是非常大的，目前二維碼的消耗量還沒有一個非常精準的統(tǒng)計。

 

以尺寸的規(guī)格為25×25的二維碼為例，此矩陣中有625個小方塊，除去一些定位、糾錯等功能的方塊，還剩478個方塊，每個方塊有黑白兩種顏色，即可以組成2的478次方個不同的二維碼。

 

假設(shè)全球每天使用100億個付款二維碼，一年使用36500億個，經(jīng)過計算，要使用完所有的付款二維碼需要2.14×10¹³¹年，而宇宙誕生至今也就137億年，即1.37×10¹º年，遠少于用完付款二維碼的時間。

 

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