很多朋友不知道中国图码：一项颠覆性的信息码技术。今天小绿就为大家解答一下。
中国图码：一项颠覆性的信息码技术
这是一项创新性的基础理论研究成果，可能导致技术领域的重大突破。几何编码和图形编码的时代将由几何算法带来，或将在21世纪带来一场新增长的通用信息技术革命！——中国科学院张景中院士
1974年，美国人Cerveau和Woodland发明了条形码，1994年，日本人Hara Hiroshi发明了二维码。这两项技术的商业化很快在全球范围内传播开来。目前，全球每天扫码次数超过100亿次，人类社会已经深度进入数字化时代。一切都有一个代码。随着5G物联网技术的不断成熟，未来整个世界都将演变成漂浮在数字海洋中的“港口和陆地码头”。
2014年，出现了一种被称为“图形码”或“非线性二维码”的信息编码技术，在信息技术领域引起了极大的关注。代码被有关专家誉为“一种颠覆性的信息代码技术”。这种新技术与传统信息码技术的最大区别在于，传统技术采用0和1二进制数字进行信息编码和存储，故称为“数字码”或“数字码”，而图形码技术采用几何结构单元进行信息编码和存储，故称为“图形码”或“几何码”。而且条形码和二维码都是线性码，在结构上等同于数字码，而图形码是以非线性结构存储的，有很多数字码不具备的技术特征。简单来说，图形编码和数字编码的比较优势在于，由于摩尔定律的限制，数字技术已经达到了它的物理极限，非数字信息处理技术成为前沿研究领域，几何编码是最有希望取得重大突破的研究方向。图码是国内第一个可以大规模推广的几何编码技术。其应用领域和发展潜力巨大。
近日，记者随中央党校《民营企业参与重大科技创新的策略与路径》课题组一行走访了位于盐城的江苏信息科技有限公司，与科技发明人、公司董事长王进行了深入探讨和交流。这项新技术的诞生，其实源于他探索宇宙真理的哲学思考。
图为王同超正在演示图码的电脑操作生成
仰望星空的新几何学发明者
先说古希腊的两个科学案例。人类最早的数学起源于计数和测量，之后形成了算术和几何两个独立的数学分支。数学研究的对象是事物的数量和形状，即事物的数值计算和几何证明。在古希腊，哲学家们对世界的起源是什么提出了两种观点：一种是毕达哥拉斯提出的，他认为世界的起源是数；另一种观点是柏拉图提出的，他认为世界的本源是形状。他设想宇宙万物由正四面体、正立方体、正八面体、正十二面体、正二十面体组成，分别代表火、土、气、醚、水五种元素。但是古希腊人自己发现数字是离散的，而形状是连续的。数和形是相互矛盾的，一些连续的几何量不能用数值关系来表示。数与形的矛盾贯穿了整个数学史。
王超出生在盐城一个普通工人家庭。我在中学的时候，受物理老师的影响，对科学产生了痴迷，看了很多科普书籍，所以决定成为一名科学家。高中毕业的时候，可以自己看一些量子力学和高等数学的教材。青年时期是一个人思想形成的关键时期。他很早就开始思考“世界的起源是什么”这样的哲学问题。一个夏天的晚上，他躺在草地上，看着满天的星星。他突然想到，自己躺着不动，其实是跟着地球公转自转，太阳带着地球高速绕着银河系转。他只是浩瀚宇宙中的一个点，但他的点也是一个具有多重复杂运动的运动点，而一个运动点的轨迹实际上包含了多维的运动信息，可以反映宇宙的基本规律。这是他“动几何”思想的萌芽，真正的意思是“坐于地上，一日八万里，观天象，望远方千河”。
后来王报考了函授软件编程专业，在上海师范大学学习了一年，拿到了高级软件工程师资格，在中国人民大学学习了工商管理。毕业后，他自己管理教辅工厂，又因为会发明教具，被市科协聘为科教专家组高级导师，负责青少年科技创新大赛。业余时间，他把全部精力投入到“动态几何”的研究中，历时十余年。在漫长的研究过程中，也出现了一个小插曲。2005年，王运用“动态几何”的方法，发明了一套“无意画圆”的教学软件。没想到大获成功，在全省推广，培养了30多万名学生，获得了省科技教育发明一等奖和全国三等奖。一下子在全市科教系统声名鹊起，坚定了他研究“动态几何”的决心。
从哲学到数学，这条科学探索之路走了近20年。2008年，王出版专著《动态几何与数的图模（图码技术）》，提出了一套数字与图形一一对应的几何编码方法。通过编程，他在计算机上生成了整数和有理数的图形(图形)。这种数学方法足以精确处理二维图形来存储信息，他创造了一种利用几何结构编码和颜色来存储信息数据的计算机运算生成器。这是图形编码技术的基本工具。使用动态几何的方法，生成的实数越多，可用于存储信息的数字就越多。他还发现了素数图模块，它具有最稠密的结构。在同一个数字中，素数结构总是具有最大的存储容量，这使得素数作为信息承载器具具有重要的优势。这是一个惊人的数学发现。数字用于编码和计算。当数字转换成形状后，就增加了存储信息的载体的功能。
王在书中提出了一个重要的假设：每一个实数都有一个图形模块，一个是数的量，一个是数的形，两者一一对应，形成一个“实数总数”，是数的数值和数的形的完美结合。如果这个假设成立，那么数形矛盾就消除了。任何数都有一个形状，数的形状也对应着它自身的量。万物既是数又是形，数学体系从此完善。也就是说，在对信息进行编码时，数字码和图形码是等价的，但两种编码方式各有优势，互为补充。
在研究过程中，王亲自在电脑上向我们演示了数字变成图形的绘画过程。当你看到一个个熟悉的数字变成链状、格子状、圆盘状、花瓣状等五颜六色的图案时，不禁感叹数字有着神奇的自然美。王还以“无意中画了一个圆”为例，向我们这些外行人解释了什么是“动态几何”。他说，如果不参考圆心，从动点的角度来看，圆就是这个动点沿切线的平均速度运动，加上自身法线的加速度和旋转。这三个维度的运动叠加在一个运动的物体上，它的运动轨迹是一个圆形的轨迹。说白了，“动态几何”就是将固定点的所有维度的轨迹按照时空规律和呈现顺序叠加而成的图形。数字也可以看作是运动点按照一定规律的轨迹，所以在计算机中，每一个数字都有相应的数值模型。当计算机编程可以生成数字的所有形状时，数字和形状就成了一个不可分割的整体。王认为，这个“完全数”是宇宙万物的起源。数字有形状的发现，使得数字与形状的无缝连接成为可能，并且原则上不需要编码和翻译，这对计算机编程具有重要意义。专著《动态几何与数的图模（图码技术）》出版送审稿时，得到了江苏省数学会秘书长郑教授的支持和高度评价。
万物皆有数，万物皆有形，数与源同。王认为：“人类的信息技术只做了一半，数字编码是一半，几何编码是另一半。”对于新一代的信息技术探索来说，这一理论视野非常深远，也代表了未来计算机技术发展的主流方向。从动态几何和图形的几何算法，到图形编码的理论方法和技术方案，这场技术变革无疑迈出了从0到1的关键一步。它不仅在理论上具有高度的原创性和开拓性，而且在工程技术上具有广阔的应用前景和巨大的市场潜力。中国科学院张景中院士评价这是一项创新性的基础理论研究成果，有可能导致技术领域的重大突破。由数字算法带来了数字编码与数码时代，这是20世纪最伟大的科技革命。而由几何算法带来几何编码与图码时代，或将带来21世纪一项具有新成长性的通用信息技术革命！
图为图码产品推介会
破解防伪追溯难题，全面换代二维码
专著出版后，王面临一个选择：《动态几何与图形技术》这种新的理论和技术，是应该写成学术论文发表还是开发成产品创业？这是两条完全不同的路。他一时无法做出选择。我遇到一个科技局的领导，鼓励他说：你发明了一个重要的数学方法。如果你能把它变成一个工具或者一个产品，这个意义比写论文更重要；如果产品能够推动人类文明的进步，意义就更大了。这些话让他下定了创业的决心。
2014年10月，在市科技局和园区的支持下，王成立了江苏信息技术有限公司，后被评为国家高新技术企业和江苏省软件核心竞争力企业。他经营教辅厂多年，对经营企业和销售并不陌生。但他已将前期工作的重心放在技术研发上，陆续开发出新的技术产品，申报了20项国内专利和5项国际专利，以及数百项软件作品等知识产权，完成了公司持续发展所必需的技术储备。同时，他利用自己多年积累的市场资源，开发了绘图代码溯源管理系统、证书验证管理系统、学生成长信息、教务管理系统，先在全市各大中小学推广，再推广到省内其他地区。效益可观，实现了公司的滚动发展。公司还采取定制营销模式，先后为全国客户开发了名片码、证书码、商标码、防伪追溯码、网站门户码、管理智慧码等定制产品；智能操作系统、图码网在线门户平台、图码厂在线生产平台是近期完成的产业化平台
不过，王也坦言，目前，图文码产品的营销并没有达到预期的效果，主要是大家习惯了条形码和二维码，二维码已经占据了市场上的绝对主流。人们接受并转向图形代码还需要时间。但他强调，图形码的全面爆发应用于市场只是时间问题，因为图形码技术比二维码技术高几个数量级，尤其是在代码本身的统一溯源和安全监管方面。然后他告诉我们图形代码的几个主要优点：
第一，图形码是一种肉眼直接识别的信息码。看到图形代码就像看到代码的所有者，如商标、徽标等。QR码是一组无法识别的固定形状的黑白点。所以图案码远比二维码丰富，做成同样物体标志的信息码。
其次，二维码的编码和解码都是开源的，任何人都可以生成和使用。它们的可靠性和安全性都很低，现在重码问题越来越严重。防疫码、卫生码、场所码等问题如此之多，主要是重码和假冒造成的。而且二维码的技术体系是日本人创造的，我们下载的时候可以用，或者在别人的内核代码上加一些代码做一些调整，但是核心代码和算法都是别人打包的，所以传统二维码的主权不是我们的，信息安全性很差。图形代码则相反。这项技术没有开源。所有代码由图码生成平台统一制作和管理，安全系数极高。
第三，图形码最大的优势是彻底解决了信息码本身防伪溯源的技术难题，这是二维码无法比拟的。我们对常用的二维码没有溯源监管体系，二维码本身无法溯源。用它来追踪人或事物是一件棘手的事情。原因很简单。每个地图代码都有一个几何键码，它是自然的、随机的，来自于地图代码的原型结构，内置于地图代码内部。有了这个天然的密钥，我们就可以对地图代码本身进行监管和远程控制，而验证地图代码的密钥代码一般都封存在后台信息库中，只有代码的所有者知道。如果外人不知道这个关键，内部模仿就不可能实现。如果外人复制了你的镜像码，在不知道密钥的情况下，无法登录后台确认。只要扫描读取，这个复制码就会被后台捕获，从而实现直接监管信息码本身和追溯防伪的目的。
王向我们展示了安全追溯的操作。用手机扫描有问题的图片码时，会有两种提示音：一种是“买到了假货”，可以确认你买到了假货；另一种是“购买已验证多次”，会出现验证次数和首次验证时间。这时候就要仔细检查商品的真伪。所有扫描结果都会反馈到后台，帮助厂商追溯制假源头。这次手术引起了课题组的极大兴趣。王表示：地图码可以实现全系统安全溯源，彻底解决假冒伪劣产品的识别问题。因为二维码无法区分真码和伪码，所以无法区分正品和假货。图码是安全信息码的升级版，本身就是一个微型区块链。这对于现在的二维码来说是不可能的。
“我们力争在5-10年内实现图形码全面替代二维码的重要应用场景，这将是一个万亿美元的市场。”王这话说得很坚决，像是指挥员下达战斗命令，给调研组的每个人都留下了深刻的印象。
图为图码创意设计大赛
构建新一代信息码技术的底层系统
在参观图码技术研究中心时，王向课题组介绍了图码产业未来发展的愿景。全面升级二维码只是图码第一层应用设计的目标。该技术实现了二维图形与数字编码的精确匹配。图形代码技术本身也在不断迭代升级。目前，第二层图形代码的应用设计已接近完成，比第一层应用的基础部分多5倍的工作面，将带来更丰富的高维几何代码形式。新开发的图形码立体码产品及技术系统，已获两项发明专利授权。这种全新的图形代码产品和技术，将从根本上解决工业产品定制和工业4.0量产中的产品标识问题。经过近十年的研发，图形编码已经从一维非线性存储升级为平面编码存储，并且正在从二维结构编码升级为三维编码。理论上可以持续产生四维时空动态编码，甚至更高维度的信息产品，发展潜力几乎深不可测。图码顺应了未来信息技术的发展趋势，可以与区块链、元宇宙、人工智能等最前沿的技术广泛融合，开创了信息深度应用的领域。
谈及未来信息技术的发展，王提出了更为超前的设想。他说，最近2nm芯片研制成功，已经达到数字技术的物理极限，未来信息编码技术的重要方向是几何码。目前信息码技术的底层系统仍然是数字码，新一代底层系统的构建将是数字码和几何码的混合。然而，由于缺乏基础理论的指导，几何码的研发一直是世界难题，成功量产的几何码产品很少。基于动态几何的图形编码技术可以说是“编码”的先驱，开启了从数字编码到几何编码的历史性转折。它不仅是一种颠覆性的信息编码技术，甚至可能改变整个信息技术的发展方向。王告诉课题组，目前公司正在与阿里云、中国网络空间安全协会开展业务活动，加快新技术的迭代升级。最终目标是构建新一代信息编码技术的底层体系，将未来信息技术发展的主动权牢牢掌握在中国人自己手中。这无疑是一个极其宏大的企业发展愿景。
通过实地考察，课题组一致认为：图片码是一项具有原创理论的核心技术，完全可以成长为下一代信息码的通用技术。在当前加快建设国内统一市场的背景下，这一新技术无疑对国家信息安全和产业经济安全发展具有重要意义。但是，再好的理论，再先进的技术，也要放到市场上，在实践中提炼，自我实现。课题组建议：现阶段是图形代码发展的关键时期。要加大宣传力度，让更多人了解图文码，关注图文码。同时，也要做好顶层商业设计，聚焦安全溯源这个最具技术优势的产业领域，集中几个大项目、大客户，一举解决公司“起飞”阶段的市场瓶颈问题。待时机成熟，公司将引入战略投资者，积极参与信息码相关国家标准的制定，推动形成图文码行业大发展的格局。
图为王同超在给课题组做讲解
课题组对王同超董事长的创业思想表示赞同。中国科技创新必须依靠一线的科研工作者和企业家，他们才是最具创新意识的市场主体。真正伟大的产品都是从市场上拼杀出来的，而不是在PPT上规划设计出来的。经济学大师熊彼特有个著名观点：“创新应当是企业家的主要特征”。而所谓创新，就是把各种生产要素创造性地组合起来，不单单只是技术要素。图码必须尽快把自己的技术优势转化成市场优势，在新一轮科技革命和产业变革即将到来之际，扎稳脚跟，行稳致远，稳健成长为全球信息码技术的领军企业。 （来源：和通社 《亚洲新闻周刊》 、 《亚洲经济导刊》 ∕吕陈君，编辑刘闻益）
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