如今，二维码几乎成了生活的标配。
早上出门扫一辆共享单车；中午吃饭查看电子菜单；晚上逛超市，结账时点开付款码；更别提登陆各种网站、交换微信好友、乘坐公交地铁……二维码早已深深嵌入我们的日常。
也难怪有人会提出这样的担忧：“据说，全球每天消耗100亿个二维码，所以二维码很快就会被用完。”
实际上，有关全球二维码的每日消耗数量，并没有官方数据|图源：微博
理论上讲，二维码的数量确实是有限的，而且出于安全考虑，几乎不会发生重复利用的情况。不过我们仍然可以放心，因为在可预见的未来，二维码被消耗殆尽的情况几乎不会发生。
在详细展开这个问题前，我们不妨先了解一下二维码的工作原理。
二维码又叫二维条码，它通过将多个几何图形按照一定顺序排列，来记录并存储信息。与通常只能在水平方向上存储信息的条形码不同，二维码可以在水平和垂直两个维度上存储信息，这也是它为什么叫 “二维”的原因。
二维码的数据存储能力要远强于条形码|图源：网络
计算机的运行逻辑是“0”和“1”组成的比特流，二维码的运行原理同样基于此。
我们将二维码放大后便会发现，它其实是由多个小方块组成的。通常情况下，白色方块代表“0”，黑色方块代表“1”，不同方块一排列组合就实现了不同信息的存储。
图源：Undark Magazine
虽说每张二维码长得都不一样，但它们却拥有一些相同的图案或相似的区域。本文将以日常生活中最常见的QR型二维码为例，向大家介绍。
观察我们日常生活中扫的那些码就会发现，每张二维码的左上角、左下角和右上角都有特别显眼的矩形。这三个大矩形叫“定位图案”，能帮摄像头快速找到二维码。我们扫码的时候经常还没有完全对准，就“哔”地扫出了内容，靠得就是定位图案。
三个定位图案之间，有两条由黑、白方块依次交替排列组成的线。它们叫做“定时图案”，可以让读取器有个谱，知道这张码尺寸大概有多大。
有些二维码内部还有些小矩形，它们叫做“校正图案”，能够帮摄像头“拉平”印在非平面上的二维码。当然了，如果是印在绝对平面上，不要校正图案也没问题。
如果二维码存储的信息不多，一个校正图案足矣，如果存储信息很多，就需要多个|图源：网络
除了以上固定图案，二维码还有一些固定区域，比如用来确立边界的“空白区域”、提示二维码属于哪种版本的“版本信息区域”，和揭示容错空间等信息的“格式信息区域”。
除去固定图案、区域后，剩下的广阔空间就是“信息存储区”了。我们已经知道二维码是通过将不同色块排列组合来存储信息的，那么想要回答“二维码会不会用尽”这个问题，就要先看看这些黑白色块一共有多少种排列组合方式。
图源：EuroKids
以25╳25色块的二维码为例，除去固定图案、区域后，还剩478个方块。每个方块可以是黑、白两种颜色，所以总共有2478种组合。
宇宙诞生至今大概137亿年，我们假设人类在宇宙诞生后的每天都使用100亿个二维码，那么一共会用掉大约5╳1022个二维码，换算一下，只占2478种组合中很小的比例。
每增加一个版本，就比前一版本每边增加4个模块。公式是：（V-1）*4+21（V是版本号）
况且，25╳25色块的二维码只是众多版本之一。QR型二维码总共有40个版本，最小版本是21╳21色块的矩阵，最大版本是177╳177色块的矩阵。以最大版本为例，它的色块排列组合几乎等于无穷大，所以我们根本无需担心二维码会有被用光的那天。
纵观历史，人类创造二维码就是为了获得用之不竭的存储容量。我们今天最常用的QR型二维码，是由日本工程师原昌宏设计出来的。
原昌宏被称作“二维码之父”|图源：QR Plus
原昌宏供职于汽车零部件制造商电装公司。上个世纪末，电装公司用条形码来追踪产品运输流程。
但条形码的问题在于其数据存储能力有限，只能转化出20个数字。要想记录全部的生产和运输信息，一个产品最多需要贴上10张条形码，导致了效率低下和人力浪费。
那时，美国已经研发出二维条形码，不过原昌宏发现，当二维条形码周围有文字或其他图形时，读取很容易受到干扰。于是，他创造性地加入了定位图案等元素，大大加快了读取效率。 这也是为什么二维码的英文叫QR Code，即Quick Response“快速反应”。
原昌宏说，有一次在火车上看车窗外的建筑，发现一户人家的窗框和其他家都不相同，格外显眼，由此想出了“定位图案”的设计|图源：Leeloo The First
QR型二维码还有很多兄弟姐妹：比如没有定位图案的DM码、形状为长条形的PDF417码、由六边形组成的maxicode码……每个型号的二维条码都像是个巨大的“宇宙”。
二维条码大家族|图源：Camcode
那么问题来了，你每天大概会用几张二维码呢？
参考资料：
[1] https://mp.weixin.qq.com/s/GLdB6HLFlpy26NV8Oj7EYg
[2] https://www.businessinsider.com/guides/tech/what-is-a-qr-code
[3]https://mainichi.jp/english/articles/20211109/p2a/00m/0bu/024000c
[4]https://tv.cctv.com/2024/06/22/VIDEZ8ofJxnYnLhFLukxpwX3240622.shtml
本文来自微信公众号“把科学带回家”（ID：steamforkids），作者：万物杂志，36氪经授权发布。
