Wird der Tag kommen, an dem alle QR-Codes aufgebraucht sind?

Autor: Wang Rifang

Rezensent: Chen Xudong

Mit der Entwicklung der Netzwerktechnologie und der zunehmenden Verbreitung von Smartphones sind QR-Codes mittlerweile allgegenwärtig in unserem Leben. Zahlungen, Fahrten, Visitenkarten, Gesundheitscodes … QR-Codes sind in immer mehr Szenarien zu sehen. Laut Statistik werden weltweit täglich 10 Milliarden QR-Codes verwendet, das heißt, jedes Jahr werden mehr als 3 Billionen verwendet. Ein solch enormer Verbrauch bereitet den Menschen Sorgen. Wird der Tag kommen, an dem alle QR-Codes aufgebraucht sind? Wie viele QR-Codes stehen uns noch zur Verfügung? Wie lange sind die restlichen QR-Codes für uns nutzbar? Heute werde ich Ihnen etwas über die QR-Codes erzählen, die in unserem Leben allgegenwärtig sind.

Wird der Tag kommen, an dem die QR-Codes ausgehen? Die Antwort ist ja. Aufgrund der Größenbeschränkung von QR-Codes ist die Anzahl der QR-Codes begrenzt, es wird jedoch lange dauern, bis alle QR-Codes aufgebraucht sind. Es wird etwa 10.000 Jahre dauern, bis alle QR-Codes aufgebraucht sind. Warum sind QR-Codes so langlebig? Beginnen wir mit dem Prinzip des QR-Codes.

Ein zweidimensionaler Strichcode ist eine Schwarzweißgrafik, die Datensymbolinformationen mithilfe bestimmter geometrischer Formen aufzeichnet, die in einer Ebene (in zwei Dimensionen) nach einem bestimmten Muster verteilt sind. Bei der Codekompilierung wird das Konzept der „0“- und „1“-Bitströme, die die interne Logikbasis des Computers bilden, geschickt ausgenutzt und mehrere geometrische Formen, die dem Binärsystem entsprechen, werden verwendet, um textuelle numerische Informationen darzustellen. Es wird automatisch über Bildeingabegeräte oder fotoelektrische Scangeräte gelesen, um eine automatische Informationsverarbeitung zu realisieren: Es weist einige gemeinsame Merkmale der Strichcodetechnologie auf: Jedes Codesystem hat seinen eigenen spezifischen Zeichensatz; jedes Zeichen nimmt eine bestimmte Breite ein; Es verfügt über bestimmte Überprüfungsfunktionen usw. Außerdem verfügt es über die Funktion, Informationen in verschiedenen Zeilen automatisch zu identifizieren und Änderungspunkte der Grafikrotation zu verarbeiten.

Da es viele Möglichkeiten gibt, einen QR-Code zu kodieren, gibt es tatsächlich viele Arten von QR-Codes. Der Code, mit dem wir in unserem Leben häufig in Berührung kommen, heißt eigentlich QR-Code, was für Quick Response Code steht. Sein Hauptmerkmal ist die ultraschnelle Erkennung. Darüber hinaus bietet es die Vorteile einer großen Informationskapazität, einer hohen Zuverlässigkeit, der Fähigkeit, eine Vielzahl von Textinformationen wie chinesische Schriftzeichen und Bilder darzustellen, sowie einer starken Vertraulichkeit und Fälschungssicherheit.

Es gibt 40 QRCode-Versionen. Version 1 hat eine Spezifikation von 21 x 21, was einem quadratischen Muster mit 21 Modulen in jeder Reihe und Spalte entspricht. Jede Version fügt im Vergleich zur vorherigen Version auf jeder Seite 4 Module hinzu. Version 40 hat eine Matrixspezifikation von 177 x 177. In der Matrix steht Schwarz für 1 und Weiß für 0, und durch unterschiedliche Anordnungen und Kombinationen von 0 und 1 werden unterschiedliche Informationen ausgedrückt. Einfach ausgedrückt: Die Gesamtzahl der Muster, die aus allen Schwarz-Weiß-Anordnungen der Version 1 bestehen, plus die Gesamtzahl der Muster, die aus allen Schwarz-Weiß-Anordnungen der Version 2 bestehen ... bis hinauf zur Version 40, ist die Gesamtzahl der QR-Codes.

Nehmen Sie als Beispiel eine 2x2-Matrix. In dieser Matrix kann jedes kleine Quadrat zwei Farben haben, Schwarz und Weiß. Ein Quadrat hat zwei Möglichkeiten, zwei Quadrate haben vier Möglichkeiten, drei Quadrate haben acht Möglichkeiten und vier Quadrate haben 16 Möglichkeiten. Daher kann eine solche 2 × 2-Matrix 2^4, 2 hoch 4 bilden und insgesamt 16 Grafiken erhalten werden.

Es gibt einige feste Bereiche im QR-Code, die zur Positionierung und redundanten Fehlerkorrektur verwendet werden. Nach dem Entfernen dieser Blöcke können wir die Gesamtzahl der Blöcke ermitteln, die Daten enthalten. Mit dieser Zahl können wir die Gesamtzahl der Stile in jeder Version berechnen.

Jetzt können wir die Gesamtzahl der QR-Codes in Version 1 grob berechnen. Nach dem Entfernen der festen Blöcke gibt es in Version 1 208 Blöcke, die Daten enthalten können, sodass Version 1 2 hoch 208 Möglichkeiten bietet. 2^208 entspricht ungefähr 4,1137 × 10^62, also 4 mit 62 Nullen dahinter. Möglicherweise haben Sie keine klare Vorstellung von dieser Zahl. Vergleichen wir es auf eine andere Weise. Die derzeitige Weltbevölkerung beträgt etwa 8 Milliarden, und 2^33 entspricht ungefähr 8,5 Milliarden. Daher ist die Gesamtzahl der QR-Codes der Version 1 um ein Vielfaches größer als die Weltbevölkerung.

Die häufig verwendete Codespezifikation für WeChat Pay ist der 25×25 QR-Code Version 2. Nach dem Entfernen der Blöcke zur Positionierung und redundanten Fehlerkorrektur bleiben 478 Blöcke übrig. Daher können 478 kleine Quadrate theoretisch insgesamt 2^478 QR-Codes bilden, was fast der Gesamtzahl der Atome im Universum hoch 10^80 entspricht. Im „2020 Code-Based Economic War Against Epidemic Report“ heißt es, dass während des Epidemiezeitraums (Statistik vom 23. Januar 2020 bis 6. Mai 2020) die Gesamtzahl der von Regierungen, Unternehmen und Einzelpersonen verwendeten Codes 140 Milliarden Mal erreicht wurde. Wir gehen davon aus, dass WeChat jedes Jahr 600 Milliarden QR-Codes verwendet. Die QR-Codes für WeChat Pay reichen also für WeChat für 2^478/600 Milliarden = 1,301x10^132 Jahre.

Dies sind lediglich die für zwei Versionen des QR-Codes berechneten Daten. Es gibt 38 weitere Versionen des QR-Codes und die Anzahl der QR-Codes, die generiert werden können, ist weitaus größer als diese beiden Versionen. Auch wenn die Anzahl der QR-Codes begrenzt ist, ist angesichts der Menge, die wir derzeit verwenden, absehbar, dass sie nicht aufgebraucht werden.

Quellen:

[1] Xu Guohui, Chen Jiexian. Prinzipien und Anwendungen der QR-Code-Technologie für Mobiltelefone[J]. Information und Computer: Theoretische Ausgabe, 2013(1):2.

[2] Tencent WeChats „2020 Economic „War Against Epidemic“ Report on QR Codes“ Grundstruktur und Generierungsprinzipien

[3] Grundstruktur und Generierungsprinzip des QR-Codes, CSDN, 27. November 2016, https://blog.csdn.net/u012611878/article/details/53167009

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