從掃碼購物到「碼」上創業，小小的二維碼已在眾多領域得到廣泛應用。清華大學中國經濟社會數據研究中心與騰訊聯合發布的《2020碼上經濟戰疫報告》顯示，2020年第一季度，中國「碼上經濟」交易額同比增加25.86%，1月23日至5月6日，政企個人總用碼量達1400億次，人均節約耗時29.2小時。
現實與虛擬連接，線上與線下融合，人們越來越離不開這些「小方塊」，然而輕鬆一掃的背後其實隱藏著「大科技」。
超越一維碼，小小「方塊」脫穎而出
上個世紀60年代至70年代，條形碼聯合發明人諾曼·伍德蘭德發明了一維碼（條形碼），變革了全球商業活動，為消費者的超市購物節省了大量時間。然而在幾十年的發展中，由寬度不等的多個黑條和空白組成的一維碼出現數據容量小、損壞後無法讀取等多種問題。
為了彌補這些缺陷，1994年，日本電裝公司正式宣布公開首個二維碼（QuickResponseCode，QRCode）。「在二維碼圖案中，白色的方塊代表0，黑色的方塊代表1。二維碼技術將一個字符串轉換成二進位編碼，然後加上定位標誌信息、定時標誌信息、校正標誌信息以及內容信息等主要信息，最後經過混亂技術得到最終的編碼。」南京郵電大學計算機學院教授徐小龍在接受周刊記者採訪時說。
以矩陣形式承載信息的二維碼為何能超越它的「前輩」一維碼？對此，徐小龍表示，首先，二維碼的信息容量更大。「一維碼只能由數字和字母組成，數據容量小，而二維碼能存儲漢字、數字圖片、指紋和聲音等多模態信息；一維碼只能在一個方向（一般是水平方向）上表達信息，而二維碼在水平和垂直方向都可以存儲信息。」此外，二維碼解碼更準確。二維碼的解碼誤碼率為千萬分之一，這比普通條形碼百分之二的解碼誤碼率要低很多。為了防止信息被盜取，二維碼中還可以引入加密措施。
根據QR碼國際通用標準，目前普通二維碼有40個版本，版本越大，尺寸越大。最小的版本1是一個21×21的正方形，版本號每加1，正方形的邊長就多4格，最大的版本40是一個177×177的正方形。那麼，不同密度的二維碼所包含的信息有區別嗎？「不同密度的二維碼所包含的信息，其編碼的字符、容錯率均不同。密度越低，編碼的字符個數越少、容錯率越低。」徐小龍解釋，二維碼容錯率即二維碼圖標被遮擋多少後，仍可以被掃描出來的能力。目前，典型的二維碼的容錯率分為7%、15%、25%、30%四個等級，容錯率越高，越容易被快速掃描。「但是，容錯率越高，二維碼裡面的黑白格子也就越多。因此，對於目前主流手機，在絕大多數掃描場景下，仍普遍應用7%容錯率的二維碼就能滿足需求。」
二維碼上為何有三個小方塊？
一般來說，二維碼是一個字符串形式的網頁URL，而當我們拿起手機掃描二維碼，就是識別出這個網頁URL並點擊訪問的過程。徐小龍進一步說明，當手機等終端的軟體掃描二維碼，會給雲端伺服器傳送數據，即發送一條信息給伺服器；伺服器在收到數據後，就會反饋對應的信息在手機等終端上，說明該二維碼連結被掃描了，並且用戶可以進行對應的操作；這裡需要特別當心，如果是惡意二維碼，對應著惡意的URL連結，可能導致下載病毒等惡意代碼導致手機被侵害。
細心的讀者可能會發現，每一枚二維碼上都會有三個小方塊，這對於掃碼來說有何作用？實際上，這三個方塊是二維碼位置信息，用於二維碼的定位，可以幫助機器正確地解讀和識別。換句話說，有了這三個小方塊，就可以完整定位一個正方形，從而確定數據範圍。不管是正著掃、傾斜掃甚至是鏡像翻轉，手機都能正常識別。
在實際生活中，為什麼有的二維碼被汙損了也可以被正常識別？奧秘正是二維碼中「容錯機制」的存在。即使沒有辨識到全部的條碼，容錯機制也可以幫助掃碼正確還原條碼上的信息，確保殘損條碼的可靠性。東南大學網絡空間安全學院副教授宋宇波表示：「為了提高掃描成功率，二維碼中不僅會引入糾錯碼，還會加入冗餘信息，即信息數據在不同位置重複放置。因此，即便部分缺失有誤，也不妨礙對二維碼的『整體識別』，它可進行一定範圍的信息推演。」
有意思的是，人們經常都在掃描二維碼，那麼它是否有一天會被用完？答案是：理論上二維碼的數量是有限的，但現實中根本用不完。以25x25的二維碼為例，除去定位用的方塊和冗餘糾錯的方塊等，還剩下478個方塊。按照二進位，每個方塊只有黑或白兩種選擇，所以478個小方塊理論上一共可以組合2^478個二維碼。以目前40個尺寸的二維碼能組合的條碼數來看，根據專家推算，全球七十多億人每秒換一個二維碼，用從宇宙大爆炸到今天的138億年的時間，也僅僅能消耗一小部分。宋宇波告訴記者：「二維碼包含200多個字節的信息量，短時期內能夠滿足市場所需。」
「碼上經濟」激發價值裂變
外出購物沒帶錢包，掃碼支付即可以輕鬆脫「困」；給孩子買的牛奶不知真偽，掃碼溯源，「碼」上安全；疫情期間，手機屏幕上一枚綠色的「健康碼」成為了全國各地人正常出入公共場所的「身份證」。中關村工信二維碼技術研究院院長張超表示，中國已成為二維碼應用最廣泛的國家，中國二維碼應用佔全球九成以上。
通過二維碼支付構成了以小程序、公眾號、二維碼支付等工具為核心的「碼上經濟」開放生態，實現價值鏈向價值網的升級，激發傳統商業價值裂變。以微信支付為例，2019年微信生態帶來的「碼上經濟」規模達到8.58萬億元，微信帶動「碼上經濟」就業機會2601萬個。中國科學院科技戰略諮詢研究院研究員吳靜表示，微信開放生態推動二維碼在社會經濟各領域的應用，實現了基於二維碼的社交網絡到商業網絡的價值裂變。
不過，「碼上經濟」繁榮外表之後仍存在一些安全隱患。「比如有黑客會將一個更小的黑白方塊嵌入在二維碼中間，使用者很難識別這種陷阱，一旦按流程輸入信息，就可能受到網絡安全攻擊。」宋宇波告訴記者，提高信息含量、提升安全性能是當前二維碼發展的兩個重要方向。技術界將通過算法優化、軟體升級等辦法為二維碼「加密」，提升安全性能。
來源：新華日報