每天都在扫扫扫二维码会被人类用光？这些冷知识你要知道

  近日，网传二维码“日均消耗100亿个”且不久后会被用光引发关注。如今在我们生活中随处可见的二维码，是怎么走进千家万户的？它真的会被用光吗？

  二维码，又称二维条码，是条码技术的一种。它通过在二维平面上的黑白像素点的排列来表示不同的二进制数据，黑色方块代表二进制数值“1”，白色方块代表“0”，通过图像输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理。

  二维码的起源可追溯至初代的条形码，即一维码，它被视为二维码的早期形态。公开资料显示，上世纪40年代，德国的两名学生制作出了公牛眼圆形条形码，后经美国研究人员改良，制定出了通用代码UPC码，即现在我们看到的条形码。

  现在常用的二维码诞生于日本，是日本电装公司于1994年研发的，当初主要是为了解决制造业和物流业的产品管理问题。二维码主要发明人原昌宏（Masahiro Hara）被称为“二维码之父”。原昌宏表示，他进入日本电装公司伊始时负责便利店客户物流管理条形码方面的研发，但条形码具有一些固有缺点，例如信息量较少、破损后难以正确读取信息数据等。于是他们想要研发一种更大容量更可靠的编码技术，最终研发出了这种在横向和纵向都可以记录信息的二维码。

  相比之下，二维码比条形码具有更大的信息量和抗污损性能等，因其储存量大、保密性高、追踪性高、抗损性强、成本便宜等特性，特别适用于表单、安全保密、追踪、证照、存货盘点、资料备援等。

  原昌宏说，日本电装公司和自己当初发明二维码后申请了专利，但为了使二维码能被广泛应用，他们决定完全开放专利，没有收取技术专利费。

  国外研究人员早在上世纪80年代便已开始对二维码技术的研究，而二维码诞生之初，主要被应用于军事和外交领域。

  二维码主流码制。现在日常生活中常见的二维码是QR码。来源：中国物品编码中心

  我国对于二维码的研究始于上世纪90年代初期。1993年，中国物品编码中心对PDF417、QR码、DM码、MaxiCode码等几种常见的二维码进行了翻译和跟踪研究。1995年，编码中心编辑出版了我国第一本二维码专著《二维条码技术》。在此前后，国内一批科技公司和研发单位也相继开始投入二维码技术研究。

  随着国内用户对二维码的需求日益增加，我国技术人员在借鉴国外相关经验的基础上，制定了自己的二维码国家标准。1997年我国第一部二维码国家标准《四一七条码》颁布，2000年《快速响应矩阵码》国家标准颁布，解决了我国二维码技术开发无标准可循的问题，极大地促进了我国拥有自主知识产权的二维码的开发。

  2002年，彼时年轻的王越初次在日本接触到二维码，这种新发明瞬间让他觉得“想象空间很大” 。同年7月，王越的北京意锐新创科技有限公司在中关村成立，这是国内首家专攻手机二维码技术的公司，专注于核心技术二维码识读引擎软件的研发。王越也是第一个在国家层面推动二维码技术研发、最早向海外出口二维码引擎的人，被称为“中国二维码之父”。

  2006年，意锐新创成功研制了我国第一款汉信码读取设备以及手机版汉信码引擎，并获得中国自动识别行业2006年度特殊贡献奖。2007年，汉信码成为国家标准。

  汉信码是我国第一个制定国家标准的自主知识产权二维条码，具有知识产权免费、全面支持中国汉字、信息密度高、抗污损、抗畸变、信息容量大等特点。

  此后，凌空网创始人徐蔚在得知二维码研发成功之后，推出“二维码扫一扫”功能，并将这项功能与许多社交平台，尤其是支付软件绑定在一起。2011年，徐蔚申请注册了“二维码扫一扫专利”，几年时间内徐蔚相继拥有了中国、美国和日本等国家的“采用条形码影像进行通信的方法、装置和移动终端”专利权。

  2012年，中国二维码市场爆发。当年5月，微信正式推出“扫一扫”功能，尝试以二维码为入口；10月，腾讯CEO马化腾说，“未来二维码也将成为移动互联网的重要入口”。另一个巨头阿里也早已在二维码市场进行布局。

  2016年8月3日，中国支付清算协会向支付机构下发《条码支付业务规范》（征求意见稿），明确指出支付机构开展条码业务需要遵循的安全标准。

  2017年12月25日，中国人民银行发布《条码支付业务规范（试行）》，2018年4月1日起实施。这是央行在2014年叫停二维码支付以后首次官方承认二维码支付地位。

  二维码的存储方式，是通过在二维平面上的黑白像素点的排列来表示不同信息。具体来说，二维码由多个小方块（也称为模块）组成，每个小方块可以是白色或黑色，代表二进制的0或1，这些小方块按照特定的规则排列，形成了一个矩阵状的图案——二维图案。

  识别设备通过捕获图像并分析其中的黑白对比，解析出二维码中的二进制编码序列。然后，解码软件运用相应的解码算法，将二进制数据转换为我们可读的字符。这些字符可以包括数字、字母、特殊字符、汉字编码等，具体取决于二维码所采用的编码标准和编码内容。

  每个二维码的边角部位都有三个位置探测图形（通常为较大尺寸的方块），它们共同构成了二维码的定位系统。这三个位置探测图形能够确保识别设备快速准确地定位二维码的位置和方向，这能保证我们在扫码时，不管手机横着扫、竖着扫或者斜着扫，都能正确获取二维码信息。

  为什么二维码被遮挡住一部分依旧可以识别？奥秘正是二维码中“容错机制”的存在。即使没有辨识到全部的条码，容错机制也可以帮助正确还原条码上的信息，确保残损条码的可靠性。东南大学网络空间安全学院副教授宋宇波表示：“为了提高扫描成功率，二维码中不仅会引入纠错码，还会加入冗余信息，即信息数据在不同位置重复放置。因此，即便部分缺失有误，也不妨碍对二维码的‘整体识别’，它可进行一定范围的信息推演”。

  根据QR码国际通用标准，目前普通二维码有40个版本，版本越大，尺寸越大。最小的版本1是一个21×21的正方形，版本号每加1，正方形的边长就多4格，最大的版本40是一个177×177的正方形。

  不同密度的二维码所包含的信息有区别吗？“不同密度的二维码所包含的信息其编码的字符、容错率均不同。密度越低，编码的字符个数越少、容错率越低。”南京邮电大学计算机学院、软件学院、网络空间安全学院教授徐小龙解释，二维码容错率即二维码图标被遮挡多少后，仍可以被扫描出来的能力。目前，典型的二维码的容错率分为7%、15%、25%、30%四个等级，容错率越高，越容易被快速扫描。“但是，容错率越高，二维码里面的黑白格子也就越多。因此，对于目前主流手机，在绝大多数扫描场景下，普遍应用7%容错率的二维码就能满足需求”。

  理论上说，二维码会有被用完的一天。但在实际应用中，二维码的容量通常是非常大的，目前二维码的消耗量还没有一个非常精准的统计。

  以尺寸的规格为25×25的二维码为例，此矩阵中有625个小方块，除去一些定位、纠错等功能的方块，还剩478个方块，每个方块有黑白两种颜色，即可以组成2的478次方个不同的二维码。

  假设全球每天使用100亿个付款二维码，一年使用36500亿个，经过计算，要使用完所有的付款二维码需要2.14×10¹³¹年，而宇宙诞生至今也就137亿年，即1.37×10¹º年，远少于用完付款二维码的时间。

  资料来源：新华网、央视新闻、人民网、科普中国、北京科学中心微信公众号、中国物品编码中心、中国质量新闻网、《科学之友》杂志、《人物周刊》杂志、齐鲁壹点等

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