1，从名字讲起

二维码，按照中文看，故名意思是二维的，与我们看见二维码一般都是方形，那么具有水平和垂直两个纬度的编码信息一致。但是知道二维码英文的同学，则会有点奇怪，因为我们常常将二维码称作QR Code，而QR 是Quick Response的意思，那么二维码为什么不叫2-dimensional code，而要叫做QR code呢？

其实这两者都没有问题，英文的不少纯技术文献，也叫二维码为2-dimensional bar code，中文是二维条形码的意思。说到条形码，则大家都清楚，如下，最开始在商品，在书籍上做标识，可以辨真伪，做进库出库管理。

不少商场的在袋子上承重打的收钱标签很多也是二维码。很多超市在扫码时，通过扫描二维码，进行机器认价。这就意味着，当替换了所扫的二维码之后，机器就会错认。不少机智的同学说，那我买100元的物品，然后找个5元的条码盖住，是不是机器就会扫成5元？

是的，你想的没错，不少这样想的同学，也差不多快放出来了。我们在网上其实还能看到不少之前的新闻。

http://xcsfy.hncourt.gov.cn/public/detail.php?id=915

https://new.qq.com/rain/a/20220307A01YXU00

可见不仅是条形码，还是二维码，大部分固定在产品上的二维码都存在被替换的问题。那么这是怎么导致的，又如何避免？

2，了解条形码

从刚刚的故事，相信大家立马就猜到条形码，这些粗细不同的棍子，应该是包含了商品的信息，或者商品的价格。确实如此，二维码具有不同的设计规范，有些可能确实在码中之前填入了价格信息，有些则是只编码了sku信息，扫码后，再查询库存中的价格信息、优惠信息、满减满赠信息等。

那么这些粗细不同的棒子，是如何来包含这些数据信息的呢？不少同学会认为，粗细不同的棒子，代表不同的含义，通过粗细不同的棒子的排列顺序，就可以形成不同的表达。

这种想法，在数学上，是完全没有问题的，计算机科学，本质上是数学问题的重现和推演。但现代计算机的设计，基于更简洁的数学模型。

不妨，请大家换一个角度看条形码，先找到最小的那细条形码，我们把他当成1，然后忘记粗细相间的概念，把最细的空白看作0，那么很粗的线条，其实就是连续的几个1，很粗的空白，就是连续的几个0。因此一串条形码能够很快的被翻译成01001001111001，类似于这样的数字串。

这也是现代计算机，所有基于非门、或门电路的计算机，所有数据，所有程序的底层表现形式。也就是说我们银行的存款数字，手机的照片，珍藏的视频，包括大家正在看的这篇文章还有所有的数字化信息，在最底层，其实都在某快硬盘的存储上一块01相间的数字串。（当然最新的量子计算机不是，目前也没有普遍化和商业化，就暂不讨论。）

3，说回二维码

知道了条形码是一串0101，不少聪明同学立马反应到，那二维码就是多行的0101！这种想法是对的，但是不全对。二维码具有不同的编码模型，也就是刚刚讨论的数学排列组合原理，或数学模型，学术上，我们管这个叫“二维码制式”。

按照上述多行条形码组成的二维码，我们称之为堆叠式/堆积式/行排示/层积式，按照这种制式进行编码和解码的二维码有Code 16K、Code 49、PDF417、MicroPDF417。

以PDF417举例，如下图，基本上就是多个条形码的拼接。

这种制式的条形码，组合方式简单，都具有1.信息容量大，2.编码范围广，3，制作成本低等，而PDF417具有多重防伪特性，它可以采用密码防伪、软件加密及利用所包含的信息如指纹、照片等进行防伪，因此具有极强的保密防伪性能，且误码率不超过千万分之一，译码可靠性极高。基于上述特征，PDF417 制式二维码被广泛用于证件、海关、金融、军事。

那么细心同学会发现，这里并没有提到生活或者商务，那么就是说我们平时用的经常用的二维码并不是堆叠式二维码，那么我们常用的二维码是什么制式呢？

到这里，上面两个问题都有了答案，1，我们平时用的二维码，叫QR code 不叫 2-dimensional bar code 是因为他是一种特殊“制式”的二维码，可以理解为一种更细的划分，2，QR code 就是按照非堆叠式制作的二维码，他的制式叫做“矩阵式”，这就是刚刚说同学的猜测只对了部分的原因。

那么什么是QR Code 这种“矩阵式”二维码呢？他有什么不同？细心的同学可以拿出我们常用的支付宝二维码或者微信的二维码，你们发上能发现，我们生活中经常使用的二维码，右上，右下、左下都有固定的黑块。

如图，这三角固定的方块，我们称为二维码的定位区。这又是数学上的原理了，三个点确定一个矢量，标识唯一的方向。通过这三个点，不管二维码是正的、歪的、斜的，扫码程序都能正常识别正确的上下左右和内容。

另外，我们发现其实不仅是方向乱的时候，能正确识别，在二维码挡住部分，以及出现部分污渍或者损坏时，有些情况下，也可以正常识别。那这是怎么回事呢？

其实在二维码的数据区域中，有一个叫做纠错码的设计（Reed-Solomon），

当部分 QR 码丢失或损坏时，可使用 Reed-Solomon 码恢复数据。恢复率对于 4 种不同的纠错级别各不相同。

不同的纠错级别，则相当于在二维码中开辟不同大小的纠错区域，我们可以立马猜测到：同一个规格的二维码，当纠错级别越高，纠错区域越大，能用于存储的二维码区域就越小，二维码可以携带的数据就越小。

用中国的古语讲哲学，这叫做鱼和熊掌不可兼得。

以M级别举例，二维码和纠错码的布局如下。

这里我们可以看到，相对于堆叠式二维码，QR二维码划分了很多数据区域之外的区块，这些虽然减少了整个可以携带的信息，但因为在不同区块携带了定位信息，格式信息，数据信息，纠错信息，能够帮助识别程序快速识别，起到了Quick  Response的效果，这也是这种码名字的由来。

4，再说说物理和历史

根据上文内容，我们大致对二维码的规格、制式、原理有了一些了解，而且能够基本上理解这些设计了。那么问题来了，这些看起来很并不复杂的设计，为什么到现在才渐渐用起来？一开始就设计成这种二维码不就行了？

很多同学认为这个问题的答案，是电子商务或者互联网的普及。这个答案，对，但也不全对。

上文我们已经聊过了数学，也聊过了哲学，那么最后聊聊物理和历史。

从结果看关联，确实是电子商务或者互联网的普及后，更准确的来说，是移动互联网和移动支付流行后，二维码快速发展和普及。

其实，这两者都是同一个原因的结果，那就是物理技术的发展。

1，电子元件越来越精细，计算能力越来越高，使得手机存储越来越大，功能越来越多。

2，在条形码时代，用于识别条码的物理技术，是光栅技术；而随着计算能力提高，传感器技术发展，人类也逐渐掌握了红外技术、光谱技术、全图成像，这些为提供更复杂的码设计，提供了基础设施。现在很火的OCR，文字识别，人脸识别等，其实也要感谢这些技术的发展。

因此，我认为最根本的原因，是当时的物理科技水平没有达到，并不是在数学上，或者信息科学上，无法建立二维码的模型和算法。

因此可以说，物理学才是推动社会根本变革，提高和改变人类享受形式的最终答案，这也被第一次、第二次工业革命，个人电脑，互联网，手机等历史所证实。

5，说回应用和设计

感谢大家耐心阅读上面的内容，再下一章中，我们将继续讨论和分析，如何在企业中应用二维码，如何在企业中管理二维码生成、使用、分析，以企业咨询的新角度来为大家带来不一样的故事。