每天扫上亿个，二维码会“用完”吗？

早在10年前，移动互联网还处于萌新状态时，微信教父张小龙的一条朋友圈状态，遭到了各方大佬的讨论，甚至质疑。

他写道：PC互联网的入口在搜索框，移动互联网的入口在二维码。

可就在短短几年时间里，二维码以一己之力，连接了人、物、信息、服务，开启了令全球都深感震撼的数字经济裂变。

▲图源自微信《2020码上经济“战疫”报告》

现如今，二维码无处不在。这个黑白小方块已经成了我们生活中最必不可少的一部分。点餐出行、转账支付、聊天社交、网页登录……几乎没有什么不可以用“扫一扫”解决的。

如果有，就“再扫一扫”。

后疫情时代，基于二维码技术之上的行程码与健康码，更是作为我们每个人的“第二张身份证”，成为了出行标配。

如今，你对二维码早已习以为常，可是你知道小小的一张二维码，是怎么能够扫出信息的吗？

1=1

人类语言千变万化

二进制却永远逢2进1

一切要从二进制算法说起。

天才莱布尼茨的手稿中写道：“1与0，一切数字的神奇渊源。这是造物美妙的典范，因为，一切无非都来自上帝。”

同样是123，在中国可以是壹贰叁，在美国可以是one、two、three。不光是语言千变万化，人类的想象也没有边际，得用一个不易出错的方法，把这些杂乱无章的信息先统一编码，输入计算机，计算机吸收之后，再进行解码，让人们能够重新获取信息。

二进制是一种逢2进1的计数编码方法。这种编码方法里，永远只有0和1两个数字，当出现十进制意义上的2时，就需要往前进一位，变成10。由此，我们常见的3、4、5，在二进制分别表示为11、100、101。

二进制简单且不容易出错，同时也恰好与逻辑命题中的“真（True）”vs“假（False）”、”是（Yes）”vs“否（No）”相对应。这样，计算机不但能够计数，还可以判断对错。因此，冯诺依曼决定，利用二进制语言，在电脑与人脑之间实现同频共振。

顺着这个思路，我们来理解二维码的基本逻辑。

目前我们最常见的二维码，即“快速响应矩阵码”（Quick Response Code，简称QR码），白色方框对应的就是二进制中的0，黑色方框对应的是二进制中的1。

将它们排列组合后形成的方形图案，就是一串二进制编码，可以被机器识别，并找出编码对应的信息。

10=2

二维分黑白

布阵有玄机

既然只是黑跟白，0和1，那岂不是随手就可以来一张二维码？

二维码可不简单，内里黑白格子的分部另有玄机。

▲二维码结构图

二维码分为负责识别定位的功能图形，和负责信息存储的编码区域。我们配合上面的结构图，一起来仔细了解。

1.功能图形-位置探测图形

像图中标注的左上角、右上角、左下角的大方块，叫做位置探测图形。相比条形码稍有褶皱就无法识别不同，有了这三点定位功能，二维码无论如何被翻转都可以被扫描。原理很简单：三点成一面嘛！

2.功能图形-分隔符

位置探测图形周围会存在一圈空白，称为分隔符，用来区分位置探测图形与编码区，帮助设备迅速扫描出信息。

3.功能图形-定位图

定位图形连接了角落的三个大方块，就像是横纵坐标轴，由它形成的坐标系，可以决定二维码的密度，同时也决定了各个小方块的坐标。

4.功能图形-校正图形

二维码因边长不同，共有40个版本。版本不同，校正图形的数量也不尽相同。版本越高，二维码也就越大，校正图形数量也越多，二维码本身能携带的信息就更多。

5.编码区

除了以上的功能区部分，剩余的黑白格区域就是编码区啦，编码区包含数据码和纠错码的信息，它们按照下图的s型方式排列。我们要的信息在被编码后，就存储在这个区域内。

▲数据码和纠错码的排列填充

二维码的容错性全都多亏了纠错码。哪怕是中间有部分无损，哪怕是因为二维码图片噪点太大，也能通过纠错码反推出来，最后扫出信息。

11=3

生于日本

红在中国

实际上，QR二维码早在1994年就已经问世。

QR 二维码是由日本工程师腾弘原发明，目的本是在制造过程中跟踪管理车辆和零部件。无需输入繁琐的URL网页地址，只需用手机扫描一个黑白相间的小小图形，就可以立即弹出网站或进入应用程序。

▲腾弘原（左）在二维码 25 周年的活动上

虽然之后二维码的应用已不局限于车量制造领域，但直到2005年，日本可读取二维码的手机普及后，也只有7成左右的日本民众使用了二维码服务。

二维码爆发性应用还是在中国。

先进技术的落地离不开基础设施的普及。根据2013年尼尔森发布的报告中，中国那时的智能手机普及率已达到66%。

另一方面，国内互联网巨头对于移动互联网的各种探索，也为二维码在中国的普及提供助力。

微信与支付宝成为二维码在国内爆发的标志性应用软件。2011年微信推出的新版本中，新增了二维码身份识别这一功能，同年，支付宝开始推出二维码支付业务，随即在国内引爆了一股使用QR码的热潮。由此，二维码的使用场景与便捷性被一步步拓展。

根据《中国互联网络发展状况统计报告》的数据显示，全球近90%的二维码使用都在中国，早在2016年，中国二维码平均每天的使用量就已超过了15亿次。

100=4

问答小互动

现在的二维码共有40个官方版本，从Version1到Version40，每个版本尺寸不同，各版本尺寸（行列的数目）计算公式为（4*版本号+17）*（4*版本号+17）。最小的二维码为21*21矩阵，最大的为177*177矩阵。

这意味着，二维码的尺寸是有限的。

根据微信推出的《2020码上经济“战疫”报告》，仅3个月的时间，总用码量就超过1400亿次。

那么既然用量这么大，二维码会“用完”吗？

根据文中二维码原理的介绍，二维码是把信息翻译为能被计算机解码的图形。

二维码只是一种载体形式，关键在于背后的信息内容，就像是汉语字典上的文字有限，但是它们所组成的意义无限。

也就是说，二维码并不存在“用完”的说法，它可以任意重复被使用。而不同版本的二维码，所存储的数据也不同，行列数目越大的二维码，所能存储的数据也就越多。

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