扫了这么多年，二维码还没用完？

滴~~扫一扫这个声音，我们一天可能会触发个好几次。

这一下，对我们而言，可能只是付掉了一顿饭钱；而在工厂的流水线上，这一下意味着追踪一个零件的诞生；在各个物流仓库里，这一下是指挥着一个包裹的去向；

可以说等等扫一扫已经融入了我们生活，工作，社会运作的各个方面。

那么大家有没有想过，在扫一扫的瞬间，到底发生了什么？它怎么就能立刻“看懂”每一次扫码背后的信息。究竟唤醒了一个怎样庞大和精密的系统？

今天，咱们就来聊聊“扫一扫”。

要回答这个问题，我们首先要看懂它最核心的载体——二维码。它是我们与数字世界沟通的通道。

它就像一个神奇的“压缩包”，能把网址、文字、图片等海量信息，打包放进一个小小方块里。

那么，这个看似简单的黑白方块，究竟是如何做到这一切的呢？让我们回到过去，看看它最初的模样。

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在二维码问世之前，他的前身——“条形码”是零售业最主流的编码方式，条形码的诞生，源于一个当时非常普遍的痛点：超市收银效率太低了。在条形码发明之前，收银员必须手动敲入每一个商品的价格，错误百出，效率低下。

于是，两位天才工程师，诺曼·约瑟夫·伍德兰和伯纳德·西尔弗，开始思考如何解决这个问题。他们的灵感，就来源于我们都熟悉的摩尔斯电码。

他们将摩斯电码拉长、加粗，变成了粗细不一的线条，这就是最初的条形码。

1974 年，第一件使用条形码扫描的商品——箭牌口香糖，在美国俄亥俄州的一家超市被成功扫描，标志着一个新时代的开始。

条形码的发明，确实极大地提高了收银效率。

但它有致命的局限性：它只能单向记录信息，而且信息容量非常小，通常只能存储 13 位数字，用来代表商品编号。这样就无法在条形码里存储更多的内容了。

直到 1994 年，二维码横空出世，才彻底解决了这一痛点。它的发明者，是日本电装公司的一位工程师——原昌宏。

当时，丰田汽车工厂的零部件管理效率太低，他需要一种能承载更多信息的编码方式。

于是，他受到了棋盘启发，将信息从一维的线条扩展到了二维的平面。

二维码最显著的特征，就是它那三个角的“回”字形定位点，这三个定位点就像是给扫描设备提供了一个精确的“坐标系”，无论你从哪个角度扫码，它都能迅速识别，就像给手机装上了 GPS。

为此国际还给二维码制定了一套标准：ISO/IEC 18004，你可以把它理解为二维码的“通用语言”，这个标准的作用在于不管你使用的是什么系统、什么品牌的手机，都能轻松识别出任何一个二维码，它确保了二维码能够成为一个真正开放、通用的工具。

但说到这有人就会要反驳我了，不是已经制定了一套标准了吗，那为什么我不可以用微信扫支付宝的二维码，相反，支付宝也扫不了微信的二维码？

哎，这就涉及到第二个层面了——应用层面。

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首先，ISO/IEC 18004 标准只负责硬件方面的标准，他的任务是确保任何设备的摄像头，都能识别出这是一个二维码并解码，至于二维码里面的内容他并不能保证能全部解读。

举个我们我们常见的例子：USB 口，假如你插 U 盘、数据线之类的进 USB 口，电脑虽然识别到有设备接入，但要管理插入的设备文件，你可能需要安装一个驱动程序。

二维码也是类似，如果扫出来是一个 http:// 开头的网址，这是一个全球通行的、开放的应用层协议，所有浏览器和主流 APP 都认识它，就会执行“打开网页”这个指令。

但微信支付码解码出来的内容，则是一种私有协议，这串字符相当于一个内部指令或加密令牌，它的语法和语义只在微信自己的生态系统内有定义，而用支付宝来扫的话，物理层它能识别出，但到了应用层就无法执行下一步指令了。

那为什么搞这么麻烦，就是为了应用安全和生态。

总结就一句话：ISO 标准负责“连接”，应用标准负责“内容”，能连接上，不代表一定能读懂内容。 

不仅如此，为了确保设备在恶劣情况下能准确读取，二维码还内置了强大的“纠错码”机制。

你可能好奇，为什么二维码缺了一角，甚至被水弄花了，被挡住了一小块，为什么还能扫出来？ 

如果你有兴趣，有空，你甚至可以自己画一个二维码，也能识别成功。这是我 8 年前画的二维码可以看到，也能识别成功。

这就是纠错码的功劳。它就像是给二维码里的信息上了“双保险”，即使信息区有 30% 被破坏，它也能通过冗余信息进行自我修复。

这种强大的容错能力，让二维码在现实应用中显得非常实用，这也是它能够迅速普及的重要原因。

既然二维码能承载如此庞大的信息，那么，一个简单的问题随之而来：如果统计一下全球每天扫码的次数，究竟会发生多少次？

答案，可能会是一个天文数字，想一想这些场景：在全球数百万个仓库中，工人们正用扫描枪对上亿个包裹进行出库入库；在现代化的工厂流水线上，机器视觉系统正对成千上万的零件进行扫码追踪；再加上我们每个人每天都在进行的扫码登录、扫码点餐、扫码解锁单等等

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当工业、商业和我们日常生活的每天都在以如此惊人的频率进行着“扫一扫”时，一个担心就出现了：那它会不会有用完的一天呢？

其实完全不用担心。

 二维码的设计非常精妙，它的组合原理，是基于二进制编码构建的二维矩阵符号体系，它有 40 个不同的版本，尺寸从最小的 21x21 个模块，到最大的 177x177 个模块。

每一个模块都可以是黑或白，这就像是 0 和 1 的组合。仅是最小尺寸的二维码，其组合数量就已经远远超过了我们人类能够想象的极限。

科学家们曾计算过，至少在可预见的未来，我们根本不用担心它会用完。

既然二维码如此强大，那么，是如何通过它来实现各种功能的呢？这背后，隐藏着一套严谨而精密的过程。

整个过程可以分为三个关键步骤：

第一步：图像捕捉与识别，当你将手机对准一个二维码时，它的摄像头和内置的图像识别算法会立即协同工作，如同在海量像素中进行一次精准的搜寻。

无论光线明暗、角度倾斜，系统都会在眨眼之间，精确识别出那三个标志性的“回”字形定位图案，并捕捉到完整的二维码图形，为后续的数据解析打下了基础。

第二步：数据解码与解析，一旦二维码被锁定，手机应用就会立刻将捕捉到的黑白像素矩阵，解码为计算机能够理解的“语言”——0 和 1 组成的二进制数据流。

而这股数据流中，是一串直接驱动后端服务的指令参数，它告诉了服务器下一步该做什么。

第三步：指令执行与反馈，你的手机应用正是通过这些指令，来告诉后端服务器，你接下来想要做什么。

如果扫的是共享单车，它会解析出“单车编号”，服务器收到后，会执行“开锁指令”；如果是扫商品，它会解析出“商品的 ID”，服务器便会进行“信息查询”，将商品详情返回给你。

而当这股数据流是一组支付参数时，它将触发一个更为复杂和严密的流程，服务器会进行身份验证、资金清算等一系列操作，再将执行结果瞬时返回到你的手机。

这一整套流程执行下来，还不到一秒的时间。

当这个动作只是独立地发生时，它是一个精妙的微观过程。但当它乘以一个天文数字，当十四亿人每天都在进行着数百亿次这样的操作时，它就从一个技术问题，变成了一个宏观的系统性挑战。

首先，就是能源安全的挑战。

每一次扫码，都会有信号传输到数据中心，一次扫码支付传输的数据大小可能不起眼，但如果这个数字乘于 14 亿呢？

根据央行发布的数据，仅处理非银行支付机构，也就是我们常用的微信、支付宝等网络支付平台，2024 年的日均交易量就达到了惊人的 28.27 亿笔，而这，还仅仅是请求过程产生的最核心数据，完全没有计算系统日志、交易备份、风险监控等产生的海量衍生数据。

想想看，这些新增数据，每天都需要储存在国家级的数据中心里，装满数个专用的高密度服务器硬盘，而为了保障服务，数据中心需要 24 小时运行，其服务器运算和设备冷却汇集起来的电力消耗，对整个国家的电网构成巨大压力。

可以说，数字社会的稳定，必须建立在可靠的电力供应之上。

其次是，扫一扫的普及也让海量的个人数据被集中起来，这就带来了第二个、也是更深层次的挑战——数据安全。

我们的消费习惯、常去地点乃至社交圈等信息，一旦被窃取或滥用，风险极高。因此，如何安全、合规地管理和使用这些数据，这也就成为数字时代一个必须解决的核心问题。

看完这一切，我们下一次再做出‘扫一-扫’这个动作时，这个抬手、对准的瞬间，可能会有不一样的感觉。这个简单的动作，让我们在无形之中，与整个世界的庞大系统完成了一次无声的对话。

其实不只是扫码，在这几年，我们看到了更新的交互方式，比如手机的“碰一碰”，看一眼摄像头就能支付的“人脸支付”，甚至是伸出手掌就能完成的“掌纹支付”。

这些方式看起来比扫码更先进、更神奇，但它们的底层逻辑是完全一样的。无论我们的动作如何变化，它们最终都依赖于我们今天看到的，那个由网络、电力和数据中心共同构成的庞大而稳固的系统。

我们总说科技改变生活，或许这就是最好的答案。

真正的改变，或许不是出现了什么让人惊叹的新技术，而是有那么一套复杂的系统，在背后默默地工作，好让每一个普通人的日常生活都能享受到科技带来的便利，生活都能因此变得简单一点，这不就是科技带给我们最好的礼物吗？

本文来自微信公众号“科技狐”，作者：老狐，36氪经授权发布。