厉害了！日本人发明的二维码 在中国被发扬光大(组图)

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使用支付宝付款、微信加好友时、扫码骑共享单车时，我们都会使用二维码。这一张张小小的二维码图形，已经占据了我们的日常生活。全世界几十亿人，每人每天都会消耗无数二维码，日积月累，二维码会消耗光吗？答案是会也不会，但具体为什么，我们后面会给出答案，现在先聊聊二维码背后的故事。

二维码也被称为二维条码，是指在一维条码的基础上扩展出另一维具有可读性的条码，使用黑白矩形图案表示二进制数据，被设备扫描后可获取其中所包含的信息。也就是说，二维条码是通过一维条码扩展得到的。一维条码，就是我们常说的条形码，在各种商品包装上很常见。比如肥宅快乐水的易拉罐上，那些宽窄不一的条纹就是条形码。



条形码背后的故事

条形码是70年前美国新泽西州的一个年轻人发明的，这个年轻人叫诺曼·伍德兰德（Norman Joseph Woodland，1921年9月6日－2012年12月9日），1948年，他和另一位联合发明人伯纳德·西尔弗（Bernard Silver）联合开发了条码技术，并于1949年申请专利。



（条码技术发明人诺曼·伍德兰德）

发明这项技术时，两人还是美国费城卓克索理工学院（the Drexel Institute of Technology）的研究生，如今这所学校已更名为卓克索大学（ Drexel University）。1948年，当地一家超市的主管访问学校，请求院长开发一种有效的产品数据编码方法，院长并不重视他的请求，但是听到谈话的研究生伯纳德·西尔弗对此很感兴趣，并找来诺曼·伍德兰德一起研究。

他们的研究几经失败，伍德兰德为了继续研究，从研究生院退学回到迈阿密海滩边的祖父母家，终日思考解决办法。他想要用类似摩斯码的点划组合来实现编码，但却不知道怎么使之图形化。一次在海滩上无聊画圈时，伍德兰德灵光乍现，想出了环形条码的解决方案。



（诺曼·伍德兰德设计的条码原型）

但由于当时的扫描技术欠佳，诺曼·伍德兰德和伯纳德·西尔弗的发明基本没有人用，最终，两人以15000美元的价格将专利卖给飞歌（Philco）公司，这是他们从发明中获得的全部收益。

1970年夏天，应国家食物连锁协会要求，Logicon公司开发出了食品工业统一码（Universal Grocery Products Identification Code，UGPIC），依据的是IBM乔治·J·劳雷尔（George J. Laurer）的设计方案。这个方案的灵感就来自伍德兰德，伍德兰德也参与了条码的改进。

很快，美国超市Ad Hoc组织在Logicon公司的建议下制造了UPC码（Universal Product Code）。美国均匀码理事会在1973年建立了UPC码系统，并且实现了该码制标准化。



1974年6月26日上午8:01，俄亥俄州特洛伊市的一家Marsh超市第一次使用这种条形码，一盒10条装的箭牌口香糖成为第一个使用条形码的商品。今天，华盛顿史密森尼美国国家历史博物馆，还放着一包已有37年历史的箭牌口香糖，作为博物馆的永久馆藏。



1992年，诺曼·伍德兰德获得美国国家技术创新奖，这是美国为技术成就颁发的最高奖项，由美国总统授予国内杰出创新者。2011年，他被选入美国国家发明家名人堂，已于1963年去世的西尔弗被一同追授。2012年12月9日，诺曼·伍德兰德因阿兹海默症和衰老在家中离世，享年91岁。

今天，全世界每天要扫描50多亿次条形码，用于跟踪图书馆中的书籍、医院的病人、便利超市的商品等物品，条形码在商品流通、图书管理、邮政管理、银行系统等许多领域都得到了广泛的应用。

二维码是这样诞生的

我们如今使用的二维码，则是在一维条码，也就是条形码的基础上发展而来。一维条码的容量有限，它的宽度记载着数据，长度却没有，一条一维条码只能容纳20个英文数字，极大地限制了信息的存储量。为了记载更复杂的数据，如图片链接、网络链接等，人们在一维码的基础上纵向拓展出另一个维度，发明了二维码。

二维码的种类有很多，我们常说的二维码往往指的是QR图码（全称为快速响应矩阵图码；英语：Quick Response Code），它的发明者是一个日本人，来自日本DENSO WAVE公司的发明家原昌宏（Masahiro Hara），DENSO WAVE是全球第一大汽车零件供应商电装（DENSO）公司旗下的子公司。



（QR码发明者原昌宏）

1980年代，条形码已经在制造、零售等行业广泛使用，“1990年代，由于生产方式从批量生产转向更灵活的生产，在生产现场需要更详细的生产控制，因此，需要开发出容量更大的条形码”原昌宏后来回忆。

由于条形码容量的限制，工厂只能同时使用多个条形码，工人每天需要扫描多达1000个条码，原昌宏一开始想要通过改进扫描仪提高效率，但是，随着工件越来越小，他感到需要一个更紧凑的条码系统，用了存储更多信息。经过原昌宏领导的仅有两人的研发团队不懈努力，终于研发出了QR码。



2014年，原昌宏因为QR码的发明，荣获欧洲发明家奖（European Inventor Award）的人气票选奖（Popular Prize）。Denso Wave公司虽然拥有QR码的专利，但免费公开了相关技术，并不收取专利费，只是靠售卖QR码的扫描仪获利。

值得一提的是，我国也有自主知识产权的二维码——汉信码，汉信码是中国物品编码中心依据中国国家“十五”重大科技专项——《二维条码新码制开发与关键技术标准研究》研发的，研发始于2003年，并在2005年年末完成。目前，在新版的机打增值税发票上的密码区域，使用的就是汉信码。



二维码在中国发扬光大

原昌宏对QR码能否得到广泛认同并没有信心，为了让更多人使用QR码，他奔波于各大企业和团体，积极推介。在他的努力下，QR码在日本企业得到广泛使用。但QR码在中国的流行，和原昌宏没有太大关系，其用途大概也是他所始料未及的。

2010年10月，支付宝首次在国内推出二维码支付技术，用户只需扫描商家提供的二维码（下文均用“二维码”统一描述QR码），按提示操作就可以完成支付。2013年，支付宝又在线上拓展扫码支付，根据支付宝2013年11月的相关数据，当时已有46万家网站接入扫码支付，覆盖了旅游、团购、游戏、B2C等行业。微信也在2013年的5.0版本中上线支付功能，这个版本可以通过扫二维码实现一键支付。2014年1月，微信支付和滴滴合作，其二维码支付借由打车软件进入市场。

2014年3月14日，央行认为二维码支付存在安全问题，联合工信部暂停线下二维码支付服务。但由于线下市场的巨大吸引力，微信和支付宝还是在市场上继续使用二维码支付，只是改进了安全问题，比如由原来的客户扫码转变为商家手持POS终端扫码，同时增加了动态二维码等功能。

2016年8月3日，支付清算协会向支付机构下发《条码支付业务规范》，规定了二维码支付的安全标准，官方开始承认二维码支付的地位。在微信和支付宝的推广下，几乎在全国所有地方都能看到二维码支付的身影。



二维码信息密度高，小块面积可以承载多样化的信息，各类字符、网址等；容错能力强，相比OCR等技术；可读性强，形成了统一标准，手机等常用设备都能扫描；由于拥有这些优势，二维码使用越来越广泛，也不只局限于支付领域。

人们通过微信二维码加好友、关注公众号；商家通过二维码做推广，用户扫码就能参加各种活动、获取各类优惠券；共享单车等也通过扫描二维码使用......人们的日常生活已经离不开二维码。



原昌宏发明二维码的初衷是为了提高工人工作效率，只是大概他也不曾预料到，二维码会在中国被用于移动支付，在两大移动支付巨头的推广下迅速流行，扫码支付也成为中国的“新四大发明”。如今，二维码更被广泛应用于其他领域。中国企业的商业创新能力，一点也不比其他国家差。

二维码会被用完吗？

聊完二维码的故事，现在回答开头的问题，为什么二维码会被用完，但又不会用完呢？

其实这和二维码大容量的信息存储时分不开的，二维码一共提供40种不同版本存储密度的结构，对应指示图的“版本信息”，版本1为21×21模块（模块为二维码中的最小单元），每增加一个版本，长宽各增加4个模块，最大的版本40为177×177模块。



以存储密度最大的版本40为例，总共有177×177个模块，这些模块为黑白两色组成，也就是说，只有2种可能。那么，版本40的可能组合为：2^（177*177）≈10^20000。

这个巨大的数量，全球七十多亿人每秒换一个二维码，用从宇宙大爆炸到今天138亿年的时间，也仅仅能消耗一小部分。而二维码是可以扩展的，实际上可以使用的组合还会比现在多。所以，虽然理论上二维码是可以用完的，但是，凭人类当前的使用速度，是不用担心用完的情况的。