如今，二維碼幾乎成了生活的標(biāo)配。

早上出門掃一輛共享單車；中午吃飯查看電子菜單；晚上逛超市，結(jié)賬時(shí)點(diǎn)開付款碼；更別提登錄各種網(wǎng)站、交換微信好友、乘坐公交地鐵……二維碼早已深深嵌入我們的日常。

也難怪有人會(huì)提出這樣的擔(dān)憂：“據(jù)說(shuō)，全球每天消耗 100 億個(gè)二維碼，所以二維碼很快就會(huì)被用完。”

理論上講，二維碼的數(shù)量確實(shí)是有限的，而且出于安全考慮，幾乎不會(huì)發(fā)生重復(fù)利用的情況。不過(guò)我們?nèi)匀豢梢苑判?，因?yàn)樵诳深A(yù)見(jiàn)的未來(lái)，二維碼被消耗殆盡的情況幾乎不會(huì)發(fā)生。

在詳細(xì)展開這個(gè)問(wèn)題前，我們不妨先了解一下二維碼的工作原理。

二維碼又叫二維條碼，它通過(guò)將多個(gè)幾何圖形按照一定順序排列，來(lái)記錄并存儲(chǔ)信息。與通常只能在水平方向上存儲(chǔ)信息的條形碼不同，二維碼可以在水平和垂直兩個(gè)維度上存儲(chǔ)信息，這也是它為什么叫 “二維”的原因。

計(jì)算機(jī)的運(yùn)行邏輯是“ 0 ”和“ 1 ”組成的比特流，二維碼的運(yùn)行原理同樣基于此。

我們將二維碼放大后便會(huì)發(fā)現(xiàn)，它其實(shí)是由多個(gè)小方塊組成的。通常情況下，白色方塊代表“ 0 ”，黑色方塊代表“ 1 ”，不同方塊一排列組合就實(shí)現(xiàn)了不同信息的存儲(chǔ)。

雖說(shuō)每張二維碼長(zhǎng)得都不一樣，但它們卻擁有一些相同的圖案或相似的區(qū)域。本文將以日常生活中最常見(jiàn)的 QR 型二維碼為例，向大家介紹。

觀察我們?nèi)粘Ｉ钪袙叩哪切┐a就會(huì)發(fā)現(xiàn)，每張二維碼的左上角、左下角和右上角都有特別顯眼的矩形。這三個(gè)大矩形叫“定位圖案”，能幫攝像頭快速找到二維碼。我們掃碼的時(shí)候經(jīng)常還沒(méi)有完全對(duì)準(zhǔn)，就“嗶”地掃出了內(nèi)容，靠的就是定位圖案。

三個(gè)定位圖案之間，有兩條由黑、白方塊依次交替排列組成的線。它們叫做“定時(shí)圖案”，可以讓讀取器有個(gè)譜，知道這張碼尺寸大概有多大。

有些二維碼內(nèi)部還有些小矩形，它們叫做“校正圖案”，能夠幫攝像頭“拉平”印在非平面上的二維碼。當(dāng)然了，如果是印在絕對(duì)平面上，不要校正圖案也沒(méi)問(wèn)題。

除了以上固定圖案，二維碼還有一些固定區(qū)域，比如用來(lái)確立邊界的“空白區(qū)域”、提示二維碼屬于哪種版本的“版本信息區(qū)域”，和揭示容錯(cuò)空間等信息的“格式信息區(qū)域”。

除去固定圖案、區(qū)域后，剩下的廣闊空間就是“信息存儲(chǔ)區(qū)”了。我們已經(jīng)知道二維碼是通過(guò)將不同色塊排列組合來(lái)存儲(chǔ)信息的，那么想要回答“二維碼會(huì)不會(huì)用盡”這個(gè)問(wèn)題，就要先看看這些黑白色塊一共有多少種排列組合方式。

以 25╳25 色塊的二維碼為例，除去固定圖案、區(qū)域后，還剩 478 個(gè)方塊。每個(gè)方塊可以是黑、白兩種顏色，所以總共有 2⁴⁷⁸ 種組合。

宇宙誕生至今大概 137 億年，我們假設(shè)人類在宇宙誕生后的每天都使用 100 億個(gè)二維碼，那么一共會(huì)用掉大約 5╳10²² 個(gè)二維碼，換算一下，只占 2⁴⁷⁸ 種組合中很小的比例。

況且，25╳25 色塊的二維碼只是眾多版本之一。QR 型二維碼總共有 40 個(gè)版本，最小版本是 21╳21 色塊的矩陣，最大版本是 177╳177 色塊的矩陣。以最大版本為例，它的色塊排列組合幾乎等于無(wú)窮大，所以我們根本無(wú)需擔(dān)心二維碼會(huì)有被用光的那天。

縱觀歷史，人類創(chuàng)造二維碼就是為了獲得用之不竭的存儲(chǔ)容量。我們今天最常用的 QR 型二維碼，是由日本工程師原昌宏設(shè)計(jì)出來(lái)的。

原昌宏供職于汽車零部件制造商電裝公司。上個(gè)世紀(jì)末，電裝公司用條形碼來(lái)追蹤產(chǎn)品運(yùn)輸流程。

但條形碼的問(wèn)題在于其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力有限，只能轉(zhuǎn)化出 20 個(gè)數(shù)字。要想記錄全部的生產(chǎn)和運(yùn)輸信息，一個(gè)產(chǎn)品最多需要貼上 10 張條形碼，導(dǎo)致了效率低下和人力浪費(fèi)。

那時(shí)，美國(guó)已經(jīng)研發(fā)出二維條形碼，不過(guò)原昌宏發(fā)現(xiàn)，當(dāng)二維條形碼周圍有文字或其他圖形時(shí)，讀取很容易受到干擾。于是，他創(chuàng)造性地加入了定位圖案等元素，大大加快了讀取效率。這也是為什么二維碼的英文叫 QR Code，即 Quick Response“快速反應(yīng)”。

QR 型二維碼還有很多兄弟姐妹：比如沒(méi)有定位圖案的 DM 碼、形狀為長(zhǎng)條形的 PDF417 碼、由六邊形組成的 maxicode 碼……每個(gè)型號(hào)的二維條碼都像是個(gè)巨大的“宇宙”。

那么問(wèn)題來(lái)了，你每天大概會(huì)用幾張二維碼呢？

參考文獻(xiàn)

[1]https://mp.weixin.qq.com/s/GLdB6HLFlpy26NV8Oj7EYg

[2]https://www./guides/tech/what-is-a-qr-code

[3]https:///english/articles/20211109/p2a/00m/0bu/024000c

[4]https://tv.cctv.com/2024/06/22/VIDEZ8ofJxnYnLhFLukxpwX3240622.shtml

策劃制作

來(lái)源丨把科學(xué)帶回家（id：steamforkids）

作者丨劉六七

責(zé)編丨鐘艷平

審校丨徐來(lái) 林林

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