二维码有用完的一天吗?每天全世界将用掉100亿个......

2020-03-26
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随着智能手机全面普及开来,二维码也深入我们的生活,我们在很多地方都要用手机来扫一下二维码,例如,加好友、手机支付、打开网站。全球每天用掉的二维码多达100亿,那么,二维码会用完吗?如果二维码用完该怎么办呢?

关于这个问题,先来了解一下二维码的前身:一维码,也就是我们平时所熟知的条形码。

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条形码是由一系列粗细不等的黑色条纹以及空白组成,其排列方式遵循编码规则,其中隐藏着物品信息。扫描器的光线照射到条形码上时,黑色部分会吸收光,而白色部分会反射光。扫描器接收到反射光之后,就能解析出条形码上的信息。

条形码是一维的,长度方向上没有信息,所有的数据都在宽度方向上。如果物品的信息很多,条形码会变得很长,这样使用起来变得不方便。而且条形码只能编码字母、数字、符号,像汉字等复杂的信息无法编码。

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在条形码的基础上,人们发明了二维码。由于两个方向都能记录信息,所以二维码可以携带丰富的数据,汉字也能被编码。因此,二维码得到十分广泛的应用。

那么,信息是如何编写到二维码中的呢?二维码上的黑点和白点代表什么呢?

不管是手机,还是计算机,它们的处理器只能识别0和1。为了让机器能够识别信息,需要对单个数字、字母、符号、汉字等进行逐一编码,它们都能用0和1来表示。

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在制作二维码时,信息被转换成特定的0和1二进制编码,然后用白点表示0,用黑点表示1,它们按照一定的规则进行排列。再加上三个用于定位的大黑块,就能得到最终的唯一二维码。另外,二维码还有容错机制,如果二维码缺失或污损的比例不超过三成,二维码阅读器仍然可以准确读取信息。

那么,二维码共有多少个呢?二维码会被用完吗?

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在现行的二维码中,最小的矩阵尺寸为21×21,总共包含441个点,每个点都可以是0或者1,所以总的变化数量为2^441,即5.6×10^132,相当于5.6万亿亿……亿亿(共计16个亿)。相比之下,可观测宇宙中的粒子总数的数量级为10^80。再排除掉纠错码、定位码,所能产生的二维码个数仍然是一个十分巨大的数字。

即便全世界每天使用100亿个二维码,用完这些将需要极其漫长的时间,远远超过宇宙目前的年龄(138亿年)。宇宙从头再来数以亿计次,每天使用几百亿个二维码,仍然用不完二维码。

要知道,除了21×21矩阵尺寸外,还有另外几十个更大的尺寸。最大的可达177×177,其中包含31329个点,除去其他码,这样可以产生的二维码数量高达2^23624,相当于3.4×10^7111。

可观测宇宙中存在最少2000亿个星系,就算每个星系中存在数以万计的智慧文明,大家一起使用二维码长达宇宙年龄的时间,仍然用不完二维码。因此,我们无需担心二维码会耗尽的问题。


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