すべての QR コードが使い果たされる日が来るのでしょうか?

著者: 王日芳

レビュアー: 陳旭東

ネットワーク技術の発達とスマートフォンの普及により、QRコードは私たちの生活のいたるところに存在していると言えます。支払い、乗車、名刺、健康コード... QR コードはますます多くのシナリオで見られるようになっています。統計によると、世界中で毎日100億個のQRコードが消費されており、これは年間3兆個以上が消費されていることを意味します。これほど大量の使用量があると、人々は心配になります。 QRコードが全て使い果たされる日は来るのでしょうか？使用できる QR コードはいくつ残っていますか?残っている QR コードはいつまで使用できますか?今日は、私たちの生活のいたるところにある QR コードについて学びたいと思います。

QR コードがなくなる日は来るのでしょうか?答えはイエスです。 QRコードのサイズ制限により、QRコードの数は限られており、すべてのQRコードを使い切るには長い時間がかかります。すべてのQRコードを使い切るには約1万年かかります。 QR コードはなぜそれほど耐久性があるのでしょうか?まずはQRコードの原理から始めましょう。

2 次元バーコードは、特定のパターンに従って平面 (2 次元) に分布する特定の幾何学的形状を使用してデータ シンボル情報を記録する白黒のグラフィックです。コードのコンパイルでは、コンピュータの内部ロジックの基礎を構成する「0」と「1」のビットストリームの概念が巧みに利用され、バイナリに対応するいくつかの幾何学的形状を使用してテキストの数値情報が表現されます。画像入力装置または光電スキャン装置を介して自動的に読み取られ、自動情報処理を実現します。バーコード技術の共通の特徴がいくつかあります。各コード システムには独自の特定の文字セットがあります。各文字は一定の幅を占めます。一定の検証機能などを有しています。また、異なる行の情報を自動的に識別し、グラフィックの回転変更ポイントを処理する機能も備えています。

QR コードをエンコードする方法はたくさんあるため、実際には多くの種類の QR コードが存在します。私たちが生活の中でよく目にするのは、実はQRコード（クイックレスポンスコード）と呼ばれるものです。最大の特徴は超高速認識です。また、情報容量が大きく、信頼性が高く、漢字や画像などのさまざまなテキスト情報を表現でき、機密性や偽造防止性に優れているなどの利点もあります。

QRコードには40のバージョンがあります。バージョン 1 の仕様は 21x21 で、各行と各列に 21 個のモジュールがある正方形のパターンです。各バージョンでは、以前のバージョンと比較して、各側に 4 つのモジュールが追加されます。バージョン 40 のマトリックス仕様は 177x177 です。マトリックスでは、黒が1、白が0を表し、0と1の配置や組み合わせによってさまざまな情報が表現されます。簡単に言うと、バージョン1の白黒の配置のみで構成されるパターンの総数と、バージョン2の白黒の配置のみで構成されるパターンの総数…バージョン40までが、QRコードの総数です。

2x2 行列を例に挙げます。このマトリックスでは、それぞれの小さな正方形に黒と白の 2 つの色を設定できます。 1 つの正方形には 2 つの可能性があり、2 つの正方形には 4 つの可能性があり、3 つの正方形には 8 つの可能性があり、4 つの正方形には 16 の可能性があります。したがって、このような 2×2 行列は 2^4、つまり 2 の 4 乗を形成でき、合計 16 個のグラフィックスを取得できます。

QR コードには、位置決めや冗長エラー訂正のために使用される固定領域がいくつかあります。これらのブロックを削除すると、データを運ぶブロックの合計数を取得できます。この数値を使用して、各バージョンのスタイルの合計数を計算できます。

これで、バージョン 1 の QR コードの総数を大まかに計算できます。固定ブロックを削除すると、バージョン 1 にはデータを伝送できるブロックが 208 個あるため、バージョン 1 には 2 の 208 乗の可能性があります。 2^208 はおよそ 4.1137 × 10^62 に等しく、これは 4 の後に 62 個のゼロが続くことを意味します。この数字については明確な考えがないかもしれません。別の方法で比較してみましょう。現在の世界人口は約 80 億人で、2^33 は約 85 億です。したがって、バージョン 1 の QR コードの総数は、世界の人口の何倍にもなります。

WeChat Pay で一般的に使用されるコード仕様は、25×25 バージョン 2 QR コードです。位置決めと冗長エラー訂正用のブロックを削除すると、478 個のブロックが残ります。したがって、478 個の小さな正方形は理論的には合計 2^478 個の QR コードを形成でき、これは宇宙の原子の総数の 10^80 乗とほぼ同じです。 「2020年コードによる感染症対策経済戦争報告書」によると、感染症流行期間中（2020年1月23日から2020年5月6日までの統計）、政府、企業、個人が使用したコードの総数は1400億回に達した。 WeChat は毎年 6,000 億個の QR コードを使用していると想定されるため、WeChat Pay の QR コードは WeChat が 2^478/6000 億 = 1.301x10^132 年間使用するのに十分な量です。

これらは、QR コードの 2 つのバージョンに対して計算されたデータです。 QR コードにはさらに 38 のバージョンがあり、生成できる QR コードの数はこれら 2 つのバージョンよりもはるかに多くなります。したがって、QR コードの数が限られている場合でも、現在使用している量を考えると、使い果たされることはないと予測できます。

参考文献:

[1] 徐国慧、陳潔賢。携帯電話のQRコード技術の原理と応用[J]。情報とコンピュータ：理論版、2013(1):2。

[2] テンセントWeChatの「2020年経済「疫病との戦い」QRコードレポート」の基本構造と生成原理

[3] QRコードの基本構造と生成原理、CSDN、2016年11月27日、https://blog.csdn.net/u012611878/article/details/53167009

この記事は科学普及中国創造育成プログラムによって制作されました。転載の際は出典を明記してください