黑白方块改变世界的故事 - 诞生于汽车工厂的伟大发明
起因是“条形码太慢了”
1990 年代初,位于日本爱知县的电装(DENSO,现电装 Wave)工厂用条形码管理汽车零部件。但条形码有一个很大的局限:它只靠一行线条的粗细与间距来承载信息,一张标签能放进去的字符极少——零售业广泛使用的 EAN-13 上限只有 13 位数字。若想同时记下零件编号、生产日期和工序,就只能在一个零件上贴好几张标签,再一张一张地扫描。工人一天要举起扫描枪几百次,现场的负担相当沉重。
“能不能一次扫描就读取更多信息?”这个朴素的疑问,成了一项改变世界的发明的起点。发明往往不是从华丽的理论开始,而是从认真解决眼前困扰的态度中萌芽的。接下开发任务的,是当时 30 多岁的工程师原昌宏,以及一支仅有两人的团队。
灵感来自围棋的棋盘
原昌宏的团队决定拿掉条形码“只有横向一行”的限制,让纵横两个方向都能承载信息,着手开发二维码。可是一旦变成二维,要让计算机判断“哪里是开头、哪里是结尾”就变得相当困难。
线索出现在意想不到的地方。原昌宏在午休时下围棋,棋盘上排列的黑白棋子映入眼中:只要像棋盘那样,用黑白的格子来表现信息就行了。在这个想法之上,他又设计出只在四个角中的三个角放置大方块标记(定位图案)的结构。三个标记一被找到,图案的位置与大小就确定下来;再与没有标记的那一个角相比较,还能判断出倾斜与方向。正因如此,无论从哪个角度对准,都能瞬间读取。
一年半完成,随后开放了专利
从启动开发约一年半后的 1994 年,二维码完成了。一个图案能容纳的信息量完全不同:数字最多 7,089 个字符,英数字最多 4,296 个字符。读取速度约为条形码的 10 倍,而且内置了纠错机制——纠错强度可以从四个等级中选择,在等级 H 下,即使数据(码字)缺失最多约 30%,也能复原原本的内容。在油污与刮痕难免的工厂里也读得出来,这一点支撑了实用测试的成功。
不过,最重要的决定是在这之后做出的。开发它的电装(现电装 Wave)公开了图案的规格,并宣布保有专利权却不行使。1999 年,它被批准为日本工业规格的二维码;2000 年,又被采纳为 ISO 国际标准。只要遵循规格,任何人都不必申请、也不必签授权合同就能使用。如果收取专利费,本可以获得巨额收益,但没有圈起来独享而是选择开放,反而把这项技术的价值提高了好几倍。
从日本的工厂走进全球的手机
起初只用于汽车工厂零部件管理的黑白图案,后来扩展到物流、医疗和食品管理。转折点出现在 2002 年前后,日本的手机开始搭载读取这种图案的功能。带摄像头的手机本身在 2000 年就已问世,而当手机能够分析拍下的图像、从中取出网址或邮件地址之后,这个图案一下子走进了普通消费者的日常。
2017 年,Apple 把扫描功能标准内置到 iPhone 的相机应用里,二维码随之在全球爆发式普及。2020 年的疫情期间,它作为无接触显示菜单、管理疫苗接种证明的手段,成了社会基础设施的一部分。爱知县工厂里两名工程师启动的项目,30 年后改变了全球 80 亿人的生活。
开放的技术如何成为全世界共通的工具
仅仅是免费可用,还不足以成为全世界共通的工具。这个图案能跨越国境通用,是因为规格文件已经公开,任何人都可以查证规格;也因为只要照着规格制作,在自己手上的设备和别家公司的设备上都能同样读出来。开发方电装 Wave 在开放权利的同时,继续经营着工业用读取设备这项自家业务。把技术向所有人敞开,与靠这项技术赚钱,两者是可以并存的。
2014 年,包括原昌宏在内的五人开发团队获得了欧洲发明家奖(European Inventor Award)。他们获得的是由互联网公开投票选出的“大众奖”(Popular Prize)部门。一个从日本制造现场的困扰中诞生的机制,二十年后由欧洲民众的投票选了出来。技术的价值不是靠独占,而是靠被广泛使用来最大化的——这项发明证明了这一点。