照片来源:Xin

qual(QR)代码是以特定几何图形在平面(2D方向)上定期分布的黑白数据符号信息的图形。

通俗地解释是,二维码的信息存储方式采用的是二进制,只不过0和1分别用黑、白来表示。因此,只要留意观察,就会明白用黑、白方格组成的二维码的数学含义:使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息,可通过相关设备进行自动识读处理。

与一维的条形码相比,二维码除了具有编码范围广、纠错能力强、译码水平高、成本低廉、易于制作等特点,最明显的优势在于高密度编码,信息容量大,生成数目几乎不受限制。

二维码目前共有40个官方版本,编号从Version1到Version40,其中Version1是21×21矩阵,其次Version2是25×25矩阵,再次Version3是29×29矩阵……每个版本都比前一个版本增加4,依次类推,21+4×39=177,所以Version40就是177×177矩阵。

比如从中取Version4版本即33×33矩阵,那么,粗略地统计就有1000个小方格,将这1000个方格任意涂成黑、白色的涂法总共有21000种。原因很简单,每个方格都有黑、白2种涂法,那么1000个方格的涂法就有 种。这就是理论意义上Version4可生成的二维码数目。

考虑到实际应用中,需要一些定位和冗余纠错用的小方格,即便是最保守的估计,这些其它用途的编码所需信息存储空间为50%,即占用500个小方格,那么还有500个作为数据码。根据上面的计算方法可知,500个方格的涂法就有2500,即Version4最少可生成2500个不同的二维码。那么,这个数据究竟有多大呢?在此允许我卖个关子,先向大家介绍“古戈尔”(googol)。

“古戈尔”表示的是10100,这个数是个现实界限,因为宇宙间任何一个实际量都不能超过它。

图片来源:baidu. com

比如,地球的面积约为510000000平方千米,如果用平方毫米来表示,也只不过是5×1020平方毫米。地球的体积为1083000000000立方千米,如果我们用立方毫米来表示,那也只有1030立方毫米。1立方毫米相当于一根大头针的针头那么大,里面最多可以容纳10粒细沙,那么整个地球的体积内,也只能容纳1031粒细沙,这些数字显然远远小于“古戈尔”。

再比如,目前世界上最高速的电子计算机每秒钟运算10亿(109)次,即使假定它从宇宙形成时(距今约200亿年)就开始运算,那么到今天,它的运算次数也达不到10100次方次。另外,星际距离一般用光年来度量,1光年是光线1年通过的距离,约9500000000000千米。目前我们人类所能观测到的空间范围约100亿光年,用最小的长度单位埃(1埃是千分之一毫米)来表示,也只有1036埃。

此外,宇宙是人类科学研究对象中最大的一个,原子核是最小的一个,它的直径为10-13~10-12厘米,而这两个研究对象的大小对比的倍数,也只有1040倍。

最后再来说说时间吧,表示宇宙中最长的时间的量叫“宇宙时间”,这一时间也只不过是光线穿过原子核那么大小的空间所用的时间的1040倍。这所有的一切数都不能够超过“古戈尔”。

也正因为此,斯坦福大学的年轻大学生谢尔盖·布林为其搜索引擎命名“谷歌”(Google)就颇具深意,相近的读音隐喻着创始人对“谷歌”的期望,即无所不包无所不及。

好,有了“古戈尔”的铺垫,现在我们再来看2500,不难判断,2500=(28100=32100远大于10100,可以肯定的是,这个数大到你根本读不出来,只能用无休无止来形容。

为了强化二维码几近“无穷无尽”的特征,再以大家熟悉的手机微信付款码为例说明:它是一个25×25的矩阵,除去定位和冗余纠错用的方块,可供使用的方块有478个,可以构成2478个二维码。假设微信一年扫掉6000亿个二维码,那么用完25×25矩阵二维码就需要1.301×10132年,远远超过50亿年的地球寿命,因此,尽管有人说过二维码用完之时就是世界末日,其实也没什么可担心的哟!

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