“扫一扫”背后，那些条形码&二维码的“前世今生”

当一个基础设施变得非常成功时会发生什么？

美国克莱姆森大学的教授乔丹·弗里斯觉得是这样：人们不再想它，它也逐渐淡出人们的视线。

“条形码是一个典型的例子。” 他在去年出版的《条形码》（Barcode）中写道：“条形码的隐蔽和平凡正是其成功的最终象征。”

50年前，条形码在美国应用于商业，如今几乎无处不在。食品、快递、书籍、门票、医药、登机牌上都可看到它的身影。全球每天大约出现60亿次扫描条形码的 “嘀嘀” 声，每秒钟售出约7万件商品。

同样，由于已经是成功的基础设施，二维码早已让人习以为常。

2012年，条形码的后代二维条形码（2D barcode，简称 “二维码”）借助移动支付率先在中国得到大规模应用。它让互联网平台成为消费者和商户的连接者，推动了支付宝和微信崛起。中国人每天几乎都要用智能手机 “扫一扫” 好几次，无论是买菜、坐地铁，还是想打开一辆共享单车，或添加一个人为微信好友。

条形码和二维码是 “自动识别和数据采集”（AIDC）领域的众多技术之一，其他技术包括近场通信（NFC）、人脸识别、物体智能识别等。它们不是功能最强大的识别技术，却应用最广泛。它们是计算机连接现实世界的接口，也是现代商业体能如此庞大的必要组成。

1974年6月26日8点1分，在美国俄亥俄州特洛伊市的马什超市（Marsh Supermarkets），收银员使用激光扫描仪扫描了一包5条装共50片的箭牌果汁口香糖。电脑显示记账67美分，“通用商品条形码”（UPC）正式诞生。

这包口香糖的复制品和扫描仪后被美国华盛顿特区的史密森尼博物馆收藏展览，以纪念这一看似微小实则影响深远的发明。

条形码改变了实体零售业，也让消费者的产品选择翻了几倍，大超市和后来的电子商务成为可能。

它是现代商业世界运行的基础设施。条形码产生的识别数据是全球市场的关键推动力，而全球市场需要大量信息来管理复杂的物流。如果没有条形码，现代商业的架构都会不同，全球经济的规模多半萎缩。

50年间，条形码数次被预言即将消亡，但它没有，更让人讶异的是，如今的条形码和半个世纪前差别不大。而看看它周围的一切，扫描仪、数据库、计算机系统，都发生了巨变。

左为史密森尼博物馆收藏的箭牌果汁口香糖复制品，右为乔丹·弗里斯的著作《条形码》。

图片来源：史密森尼博物馆和亚马逊‍

弗里斯认为，条形码是过去50年最重要的技术之一。它塑造了我们的生活，使我们习以为常，以至于忽视它是多么好的发明。在人们开始宣扬 “大数据革命” 的几十年前，条形码就已经在推动一场属于自己的数据革命。仅在食品杂货业，条形码的应用就提高了效率和库存准确性，使商店能够储存更多种类产品，并通过分析购买行为调整库存。此外，条形码提供了消费者行为的具体数据，改变了市场研究。条形码也催生了巨型超市，刺激了人们的消费欲望。它刚在美国出现时，超市平均库存只有9000种产品，但今天超过了3万种。它的影响远超消费领域，还在全球供应链中发挥作用。

1940年代末，一位超市主管找到美国费城德雷塞尔大学工程学院的院长，请他发明能让顾客更快完成购物、离开超市的方法。因为传统盘点货物的方法和结账造成的滞留让成本变得过于高昂，几乎吞噬了超市的利润。

那位院长拒绝了经理的请求，但这番对话被研究生伯纳德·西尔弗无意间听到。西尔弗萌生兴趣，告诉了朋友诺曼·伍德兰德。

1949年1月，在迈阿密一处沙滩上思索的伍德兰德，将4根手指戳进沙子，突然联想到自己在童子军时期学会的摩尔斯电码。他回忆：“不知道怎么回事，我莫名其妙地把手朝自己的方向收回来，这时沙子上出现了4条线。过了一会儿，我抽出了还埋在沙子里的手指，划拉了一下，沙子上出现了一个圆圈。”

伍德兰德意识到，摩尔斯电码靠的是点和线编码，那沙滩上的线条可通过改变粗细来编码。回到费城后，他和西尔弗商量设计出了最早的条形码，并于1949年申请专利，但到1952年才获批准。这款条形码和今天流行的矩形设计不同，是一系列向外发射的同心圆，像靶心或者牛眼。但由于伍德兰德他们当时没有开发出读取条形码的技术，所以这项发明的应用被搁置了。

诺曼·伍德兰德和伯纳德·西尔弗1952年获批的 “条形码” 专利。

图片来源：美国专利及商标局

1960年，在爱因斯坦关于辐射的量子理论基础上，休斯飞机公司的西奥多·梅曼制造出了世界上第一台激光器。到1960年代末，激光驱动的光学扫描仪已投入商业使用。这意味着条形码的应用有了希望。

因为黑条和白条的反射率不同，黑条会吸收大部分光，白条会反射大部分光，当光反射回扫描仪的时候，就会产生不同的脉冲信号。这些信号需要一定强度，所以要有像激光这样的强光才能产生。通过处理，脉冲信号转化为数字信号，高的地方为1，低的地方为0。这样，条形码就转化为计算机能够读懂的二进制。

今天条形码下面的十进制数字则是给人看的，以便条形码破损后人工输入。参考中国遵循的EAN（欧洲商品条码）标准，前三位是国家或地区代码（比如中国是690），接着4位是厂商代码，再接着5位是商品代码，最后一位则是检查码。除了EAN，另一标准是美国的UPC，区别是欧洲比美国多了一个数字标识国家或地区。现在，管理EAN和UPC的组织合并为全球非营利组织GS1。GS1管理着全球条形码的标准体系，确保产品代码的唯一性。

虽然激光和计算机的商用使得应用条形码有着技术上的可能，但要广泛使用，还需要行业标准的统一。因为条形码系统只有在行业所有环节，包括商店、制造商、印刷商、包装商、分销商，都同意使用一种数据标准和符号的情况下，才在成本和效率上可行。

1970年代初，美国食品杂货业选取各环节代表，设立了一个“特设委员会”，讨论条形码的标准和符号。委员会确定，条形码只保留用以识别商品的数字，没有价格、重量、原产地等其他信息，该标准被称为UPC。之后，经历长达两年多的争论，最终委员会确定了矩形条形码的样式。

1970年代参与最后竞争的7种条形码方案。

图源：《条形码》

在确定条形码方案后，为了普及条形码，所有参与公司都同意放弃条形码符号专利带来的利润，将其置于公共领域。伍德兰德也因此在1992年获得了美国的国家技术奖章。

虽然发明条形码的人没获得什么名利，但使用条形码的人赚到了。最大的赢家是沃尔玛，这家公司靠着条形码技术和与之相关的系统，建立了行业主导地位。

第一家使用条形码的马什超市是一家中等规模的区域连锁店。这也是条形码早期的典型使用者——中等规模的区域连锁店或者大型独立商店。因为大型全国连锁店应用新技术的速度相对较慢，小型独立商店负担不起条形码系统的昂贵费用。当时一家杂货店安装条形码系统大概要20万美元。即使是最乐观的估计，也要三年时间才能通过降低人工和库存成本收回系统成本。

新系统的一个主要优点是通过自动化节省成本，比如减少结账时间、降低收银员工资、不再需要人工贴价格标签和更新库存。当然，顾客也受益了。而且，新系统还使商店更好地提供商品。商店经理能够迅速辨别出滞销商品和畅销商品，作出调整。

使用新技术能够赚到先发红利，但更好地使用才能成为主导者。1979年，沃尔玛还是美国南方的一家小型零售商，只有229家门店，平均收入约为凯马特（Kmart）门店的一半——凯马特是美国当时的零售龙头，拥有1891家门店，每家门店的平均收入为725万美元，享有巨大的规模优势。

10年后，沃尔玛的税前销售回报率为8%，几乎是凯马特的两倍。沃尔玛占美国百货零售商销售额也从1982年的3%增长到2012年52%。而凯马特于2004年与西尔斯百货公司（Sears）合并，合并后的新公司在2018年宣布破产。

仅花了10多年，沃尔玛就成功赶超凯马特，成为当时世界上规模最大、利润最高的零售商。直到现在，它仍然是全球最大的零售商。

这一切是如何做到的？美国波士顿大学的创新经济学家詹姆斯·贝森认为，关键在于沃尔玛根据条形码建造了信息技术系统。

他解释，沃尔玛是百货行业中较早采用条形码扫描技术的企业。到1980年代末，沃尔玛的所有配送中心都采用了该技术。但沃尔玛不像传统连锁店采用的模式那样，将条形码生成的信息直接发送给总部集中决策，而是改变了流程，支持每位门店经理，甚至供应商分散决策。所有的配送中心都通过计算机网络相连。

为加强门店和总部之间的通信，沃尔玛在1987年耗资2400万美元建成自己的卫星网络，这是当时美国最大的私有卫星通信系统。1990年，沃尔玛推出了零售链接（Retail Link）软件，将其门店、配送中心和供应商连接起来，同时提供了详细的库存数据，使供应商对各个门店能有更深的了解。供应商可以跟踪各个门店的销售情况，生成订单以快速补货。某些情况下，计算机还会使用自动采购技术生成新订单。

1988年，沃尔玛推出了超级中心（Supercenter）模式。它不再是一家销售商品的普通商店，而是一家集成销售干货、红肉、家禽、冷冻产品、新鲜海鲜和其他农产品的全方位服务超市。而且，它还提供一系列其他服务，例如银行、快餐、摄影、美发美甲、药品、眼镜、手机、轮胎和润滑油销售。

“对沃尔玛来说，最大的好处也许在于通过大幅增加产品数量来促进一站式购物。通过使用信息技术分散决策权，沃尔玛降低了管理额外产品线的成本，使门店能够处理更多的商品。” 贝森在《创新的阻力》（The New Goliaths）一书中写道。

贝森表示，在一个门店中处理更多商品和产品线的成本很高，旧有连锁店的战略是限制产品数量并使之标准化，让集中决策可行且具有成本效益；沃尔玛通过使用信息技术有效地管理复杂性，彻底改变了这种模式。各地区门店数量以及每家门店商品数量的增加，创造了显著的规模经济。这使沃尔玛区别于竞争对手。

在物流层面，沃尔玛也放弃了传统的连锁店仓库模式，采用了“交叉对接”。贝森解释，在沃尔玛的系统中，供应商的卡车在仓库卸货，但货物不是储存在仓库货架上供日后取用，而是直接装上送货卡车配送到门店。这要求供货卡车与送货到门店的卡车大致同时到达，丰富的数据流和信息技术使这种协调成为可能。

这种做法降低了大部分的仓库劳动力成本，使得沃尔玛的商品比竞争对手的价格大约低10%。而且，沃尔玛省下了更多促销费用，通过减少缺货和降低库存更精准地预测销售。凭借自有卡车车队，沃尔玛能在48小时内将货物从仓库运到门店。与每两周补货一次的行业标准相比，沃尔玛平均每周为门店补货两次。

贝森说，沃尔玛不是唯一投资于信息技术以管理零售信息的企业，但沃尔玛做了不一样的事，它将信息技术与一种新型组织结合，改变了旧有连锁店模式。

“利用信息技术分散决策，能够快速高效地做出无数决策，打造出能更好满足顾客需求的门店。正是这种技术和组织的结合让沃尔玛才得以快速发展。” 他总结道。

当沃尔玛将技术和组织成功结合后，它也拥有更多权力，改变了与供应商和制造商的关系。

沃尔玛原商店经理乔恩·雷曼解释，通过条形码，沃尔玛能够跟踪特定商品在特定星期、特定日子、特定时段的销售情况。从以前一年只与供应商沟通一次，沃尔玛变成每天、每小时、每分钟都与供应商沟通。    

加州大学洛杉矶分校教授埃德娜·博纳西奇认为，沃尔玛知道自己卖什么和以什么价格卖最受欢迎，所以它们可以向制造商提出，“我们想以某个价格出售某种商品，你必须按这个价格生产，否则不与你合作”。这让权力从制造商转移到了零售商。

条形码的影响力不仅在于零售业。如今，条形码已扩散到超过25个行业、200万家公司、150个国家或地区。2004年一项评估显示，美国企业500强里的90%都在使用条形码。

贝森觉得，条形码代表的是以信息技术管理复杂性，快速响应客户变化需求的竞争策略。不同公司要在复杂性上展开竞争。因为“需求”是理解新技术对经济最终影响的关键，而非生产效率或者供应问题。

利用这一优势，沃尔玛主导了零售业。其他行业的公司也纷纷建立了大型信息技术系统，利用它们来获得行业主导地位。比如汽车公司和飞机制造商建造了价值数十亿美元的系统用于设计新型汽车和飞机；银行利用自身掌握的财务数据，以定制型信用卡服务精准定位的消费者，同时管理风险；Google和Meta利用在线活动数据向消费者精准投放广告等等。

1994年，受围棋里的黑白棋子启发，日本汽车零部件巨头电装（Denso）公司的工程师原昌宏，发明了今天人们最熟悉的一种二维条形码——QR码（Quick Response Code，快速响应码）。相比线形条形码，二维条形码能在相同空间容纳更多数据。这一优势使得不少人认为它会取代线形条形码。

事实证明，二维码在被炒作一阵后就沉寂了10多年。弗里斯解释，数据越多不一定越好，功能越强大也不一定越好。UPC或EAN等条形码的成功恰恰在于它们的简单。大多数条形码都是物体与数字之间的桥梁，扫描仪和供应链只需要关键信息，而QR码则通过智能手机成为人类与数字之间的桥梁，复杂且要求高。

三种常见的二维码：左边是采用堆叠符号的PDF417二维码，中间是QR二维码，右边是采用数据矩阵符号的二维码。

图源：《条形码》

虽然二维码在西方成了笑话，但在2010年代的中国，得益于智能手机普及、移动互联网兴起、信用卡没有普及的国情，它重新焕发了生机。应用场景广阔到超出想象。

2011年，支付宝最先推出了条形码支付，次年推出二维码支付，第三年又推出当面付、声波支付。二维码并未成为其主推的支付方式。另一边，2011年才诞生的微信最早注重的是二维码的社交属性，希望你“秀”出自己的二维码，像是一张“名片”。从现在来看，当初的微信比支付宝更明白二维码不仅是一种支付方式，而是一种“接口”。它连接人与人、人与机器、机器与机器。

总之，在中国的支付市场上，价格优势、方便易用、普及程度让二维码轻松战胜了NFC等先进技术。

2017年，二维码普及的成果外溢到国外。苹果开始在iPhone的相机里集成二维码扫描功能。之后，许多安卓手机效仿。这给西方用户使用二维码奠基了硬件条件。

令人意想不到的是，因为新冠疫情，二维码开始在西方兴起——“无接触”的沟通方式让许多线下店铺用二维码取代了可能传播病毒的纸质物品，公司则从通过印刷品营销转为让人们扫描二维码等等。

一项统计发现，从2019年到2020年，扫描过二维码的美国人比例猛增了25%。到2023年，全球QR码扫描量近2300万次，比过去两年增长4倍还多。管理全球条形码标准的非营利组织GS1在2023年公布了一个名为“Sunrise 2027”的项目，计划推动公司到2027年底，用二维码取代条形码。条形码即将消亡的声音再次出现。

弗里斯称，没有什么是永恒的，总有一天条形码会消失，但他对条形码很快就会被完全取代的预测持怀疑态度。

过去充斥着这样的论调：条形码很快就会被“更好”、功能更强大的技术取代。早在1970年代UPC诞生之初，人们就已经在为条形码写悼词了。然而，条形码作为世界上使用最广泛的身份识别基础设施，延续至今。

他分析，极简、够用是条形码生命力的来源。但它保持活力的另一大原因则是各行各业已经投入了大量资源到条形码系统中。

“无论哪种AIDC技术最终取代了条形码，它都不仅要比我们现在使用的条形码系统更好，而且要好得多。这样才能证明全世界许多工作方式发生如此巨大的转变是合理的。” 弗里斯写道。

新技术对人类社会的冲击在本质上没什么不同。这关系到技术是增强还是替代人们的能力，但最终取决于谁控制技术，谁决定如何分配新技术收益。技术进步史就是一场人类的权力斗争史。除了条形码，蒸汽机、ATM、无人驾驶、AI大模型等无一例外。

从新技术变为基础设施后，条形码开始成为一种象征符号。它被不同群体挪用，涵盖包括情感、艺术在内的不同表达。

弗里斯在写完《条形码》这本书后，他才充分意识到条形码的价值。他觉得，条形码已经成为了承载各色文化想象的符号。比如“情侣条形码纹身”。两人会纹上结婚纪念日日期的条形码在身上。

新书出版后，弗里斯在左肱二头肌纹上了条形码纹身，图案是自己著作《条形码》的国际标准书号（ISBN）。他解释：“除非问我，不然看到这个纹身的人，根本不知道这意味着什么。这就是条形码纹身的本质：它们可以代表一切。从对哲学的思考到所爱之人的生日，或更大设计中一个吸引人的美学元素……”