Trình tạo mã QR

Tên đầy đủ của mã QR là Mã phản hồi nhanh. Đây là mã hai chiều ma trận được công ty Denso-Wave của Nhật Bản phát triển vào năm 1994.

Mã QR ban đầu được thiết kế để có thể đọc nhanh, tính năng này được phản ánh qua tên gọi “Phản hồi nhanh”. Mã QR có thể lưu trữ nhiều thông tin hơn mã vạch thông thường và không cần phải căn chỉnh với máy quét như mã vạch thông thường khi quét. Mã QR có hình vuông và bao gồm các mô-đun màu đen và trắng, bao gồm mẫu phát hiện vị trí, mẫu thời gian, thông tin định dạng, vùng dữ liệu và mã sửa lỗi. Những thiết kế này cho phép quét mã QR từ mọi góc độ và dữ liệu vẫn có thể được đọc chính xác.

Ngoài ra, mã QR đã được đăng ký theo tiêu chuẩn ISO/IEC vào năm 2000 và trở thành phương pháp mã hóa quốc tế. Mã vạch này được sử dụng rộng rãi, phổ biến ở Nhật Bản và dần trở thành mã vạch hai chiều phổ biến trên toàn thế giới.

Một nhóm nghiên cứu và phát triển chỉ có hai người

Công ty ô tô Nhật Bản Denso Wave là một trong nhiều công ty ô tô cam kết sử dụng hệ thống mã vạch UPC tiêu chuẩn. Do khả năng lưu trữ mã vạch có hạn, Denso Wave phải áp dụng tới 10 mã vạch cho một sản phẩm để theo dõi và truyền đạt thông tin một cách chính xác. Ngoài ra, do mã vạch cần được quét theo một hướng nên họ gặp phải sự cố sao lưu sản xuất khi máy quét không thể đọc mã vạch trên các bộ phận ô tô có nhiều hình dạng và kích thước khác nhau. Công ty gặp khó khăn trong việc đáp ứng thời hạn chỉ vì mã vạch làm chậm quá trình sản xuất.

Năm 1992, Masahiro Hara, người đang tham gia phát triển máy quét mã vạch và thiết bị nhận dạng ký tự quang học (OCR) tại Denso, đã nhận được yêu cầu từ một nhà máy sản xuất về việc phát triển một máy quét mã vạch có thể đọc mã vạch nhanh hơn.

Ban đầu, Hara cố gắng đáp ứng nhu cầu của lĩnh vực này bằng cách cải tiến máy quét mã vạch; tuy nhiên, ông bắt đầu cảm nhận được những hạn chế của hệ thống mã vạch. Hơn nữa, hiện nay, khi kích thước sản phẩm ngày càng nhỏ đi, cần phải tạo ra những mã có thể in trên diện tích nhỏ hơn.

"Chúng tôi sẽ phát triển một loại mã nhỏ gọn có thể lưu trữ nhiều thông tin hơn, bao gồm cả chữ Kanji và Kana, đồng thời có thể đọc được ở tốc độ cao hơn." Hara Masahiro quyết định phát triển một hệ thống mã hóa mới.

Hara Masahiro, người phụ trách phát triển mã QR vào thời điểm đó, cho biết: "Các công ty khác đang phát triển mã QR tập trung vào lượng thông tin mà chúng chứa".

Mã vạch chỉ có thể lưu trữ thông tin theo chiều ngang (một chiều), trong khi mã QR có thể lưu trữ thông tin theo cả chiều dọc và chiều ngang. Hara Masahiro cho rằng ngoài khả năng chứa được lượng thông tin lớn, "mã được phát triển cũng phải dễ đọc" và dựa trên điều này, ông đã đầu tư vào việc phát triển mã QR mới. Nhóm R&D chỉ có hai người. Ban đầu, Hara đã cố gắng tăng dung lượng của các mã vạch hiện có nhưng không thành công.

Sau đó, khi đang chơi cờ vây, Hara Masahiro đã nảy ra ý tưởng viết mã mới mà máy có thể đọc được.

Hara bắt đầu làm việc trên một mã mới, lần này không phải dưới dạng các thanh mà là một hình vuông có chứa một mẫu hình giống như điểm ảnh.

Mã vạch thông thường có một chiều và mọi người phải quét chúng theo chiều ngang. Mã mới của Hara có thể được quét theo cả chiều ngang và chiều dọc (do đó là hai chiều). Tính hai chiều cũng có nghĩa là mã mới có thể lưu trữ nhiều dữ liệu hơn mã vạch (hơn 4.000 ký tự chữ và số).

Ngay sau đó, nhóm của Hara Masahiro đã lặp lại thành công mã mới mà máy có thể đọc được. Họ đặt tên cho nó là Mã phản hồi nhanh hay Mã QR vì nó nhanh hơn mã vạch hàng chục lần. Nó vẫn có thể hoạt động bình thường ngay cả khi bị hư hỏng 30%. Nhưng có một nhược điểm: máy (máy ảnh) mất nhiều thời gian hoặc không đọc được mã QR khi bị mất tập trung hoặc quét từ một góc.

Một ngày nọ, trên đường về nhà, Hara Masahiro để ý thấy một tòa nhà nổi bật. Cảnh tượng này ám ảnh tâm trí anh và truyền cảm hứng cho anh thử nghiệm khuôn khổ mã QR.

Hara cho biết: “Có một họa tiết hình học trên đỉnh tòa nhà và điều đó đã gợi ý cho tôi ý tưởng tạo mã QR sử dụng họa tiết đó”. Sau đó, quá trình tìm kiếm một ký hiệu duy nhất giúp máy móc nhận dạng mã QR bắt đầu, ngay cả khi mã này nằm giữa các thành phần khác như hình ảnh và văn bản.

Trong quá trình nghiên cứu, nhóm phát hiện ra rằng máy móc có thể đọc mã nhanh hơn khi một mẫu nhất định được gắn vào ba góc. Tuy nhiên, không rõ là họ có nên sử dụng mẫu nào khác không có trong mã hay không.

Hara Masahiro giải thích: "Bởi vì kiểu mẫu này ít xuất hiện nhất trên các tờ tiền, v.v." Nghĩa là, nếu có cùng một mẫu gần đó, người đọc sẽ nhầm nó với một mã. Để tránh việc đọc sai này, mẫu định vị phải là một mẫu duy nhất. Sau khi cân nhắc toàn diện, Hara Masahiro và những người khác đã quyết định chuyển tất cả các bản vẽ và văn bản in trên tờ rơi, tạp chí, bìa cứng, v.v. thành đen trắng và tiến hành điều tra kỹ lưỡng về tỷ lệ diện tích của chúng. Nhóm R&D đã nghiên cứu vô số tài liệu in ngày đêm và cuối cùng đã tìm ra "tỷ lệ ít được sử dụng nhất" trong các tài liệu in, đó là 1:1:3:1:1. Theo cách này, tỷ lệ chiều rộng của các phần đen và trắng của mẫu định vị được xác định. Cấu trúc kết quả là đường quét có thể được quét từ 360 độ. Bất kể quét theo hướng nào, sau khi quét tỷ lệ duy nhất của nó, vị trí của mã có thể được tính toán.

Mã QR có các mẫu cố định ở ba góc (gọi là mắt) tạo thành góc vuông từ mọi hướng. Thiết kế này cho phép máy quét mã QR dễ dàng và nhanh chóng hơn. Nguyên lý hoạt động của mã QR là sử dụng các phép toán nhị phân, sử dụng 0 và 1 làm mã và sử dụng các ô vuông đen trắng để ghi lại thông tin. Các ô vuông đen nhỏ biểu thị 1 và các ô vuông trắng nhỏ biểu thị 0. Mẫu đen trắng thực chất là một chuỗi mã. Có ba ô vuông lớn ở các góc của mã QR, chủ yếu đóng vai trò định vị. Ba điểm xác định một bề mặt, đảm bảo rằng người dùng có thể quét mã thành công bất kể họ ở đâu.

Hai năm sau, sản phẩm cuối cùng đã tạo nên bước đột phá. Mã QR giải quyết mọi nhược điểm trước đây của mã vạch (chủ yếu là khả năng lưu trữ dữ liệu và khả năng quét) và mang lại nhiều lợi ích hơn cho khách hàng của Denso.

Trong nhiều năm liên tiếp, mã QR đã được chứng nhận bởi hầu hết các tiêu chuẩn công nghiệp lớn tại Nhật Bản và trên toàn thế giới (bao gồm cả ISO). Văn phòng Sáng chế Châu Âu thậm chí còn trao "Giải thưởng Phát minh Châu Âu" năm 2014 cho Hara Masahiro. Trong bài phát biểu trao giải, đại diện của Văn phòng Sáng chế Châu Âu cho biết: "Giá trị xã hội và ý nghĩa khoa học của mã QR đều to lớn như nhau".

Công bố và phổ biến mã QR

Tuy nhiên, bất chấp thành công đột phá của mã QR trong thử nghiệm nội bộ, chúng chỉ được triển khai trong số các khách hàng sản xuất hiện tại của DENSO. Mặc dù Denso rất tự tin vào sản phẩm của mình, nhưng vào thời điểm đó, họ đã hạ thấp việc sử dụng mã QR trong số những cá nhân bình thường và doanh nghiệp nhỏ.

Vào năm 1994, DENSO WAVE INCORPORATED (lúc đó là một bộ phận của DENSO CORPORATION hiện tại) đã phát hành mã QR. Tên mã QR xuất phát từ "Quick Response", bao gồm khái niệm nghiên cứu và phát triển nhằm theo đuổi khả năng đọc tốc độ cao. Người ta nói rằng khi mã này lần đầu tiên được công khai, nhà phát triển Masahiro Hara không chắc liệu mọi người có chấp nhận nó như một mã QR để thay thế mã vạch hay không. Mặc dù vậy, trong đầu anh chỉ có một suy nghĩ duy nhất, đó là "Tôi hy vọng nhiều người có thể hiểu và thực sự sử dụng một sản phẩm tốt như vậy". Vì mục đích này, anh đã đi khắp các công ty và nhóm khác nhau để tích cực quảng bá sản phẩm.

Công sức bỏ ra sẽ được đền đáp. "Quản lý biển quảng cáo điện tử" trong ngành sản xuất phụ tùng ô tô sử dụng mã QR, góp phần nâng cao hiệu quả quản lý sản xuất, thậm chí là khâu vận chuyển và chuẩn bị hồ sơ. Vì mục đích truy xuất nguồn gốc, xã hội cũng có xu hướng trực quan hóa quy trình sản xuất và mã QR cũng được sử dụng trong quản lý sản phẩm trong các ngành sản xuất thực phẩm, dược phẩm và kính áp tròng. Đặc biệt sau vấn đề BSE và các sự cố khác gây nguy hiểm cho "an toàn thực phẩm", mọi người yêu cầu toàn bộ quá trình sản xuất, phân phối và thậm chí phục vụ thực phẩm tới bàn ăn phải được nhìn thấy rõ ràng. Để lưu trữ nhiều thông tin như vậy, mã QR là lựa chọn duy nhất.

Sự phổ biến của mã QR còn đến từ một yếu tố khác. Nghĩa là: các thông số kỹ thuật được công khai, khiến nó trở thành một bộ mã mà mọi người đều có thể sử dụng một cách tự do.

DENSO WAVE INCORPORATED sở hữu bằng sáng chế về mã QR, nhưng công ty đã tuyên bố rõ ràng rằng họ sẽ không thực hiện quyền này đối với các mã QR đã được chuẩn hóa. Đây là chính sách được đặt ra khi quá trình nghiên cứu và phát triển bắt đầu, phản ánh ý tưởng của nhà phát triển: "Tôi hy vọng nhiều người sẽ sử dụng mã QR hơn". Mã QR, miễn phí và an toàn khi sử dụng, hiện được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới dưới dạng "mã công cộng".

Năm 1997, nó được thông qua như là tiêu chuẩn AIM cho các tiêu chuẩn công nghiệp nhận dạng tự động. Năm 1999, nó được thông qua như là mã QR tiêu chuẩn bởi Tiêu chuẩn công nghiệp Nhật Bản và Biểu mẫu giao dịch tiêu chuẩn EDI của ngành công nghiệp ô tô Nhật Bản. Năm 2000, nó được thiết lập như là tiêu chuẩn quốc tế ISO.

Mã QR đang ngày càng phổ biến trên toàn thế giới và các mã QR mới liên tục xuất hiện để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao. Năm 2004, "Micro QR Code" đã được tiêu chuẩn công nghiệp Nhật Bản thông qua. Đây là mã cực nhỏ đáp ứng nhu cầu thu nhỏ và có thể in trong không gian rất nhỏ. Năm 2008, "mã iQR" đã được ra mắt. Mã này có dung lượng lớn, diện tích in nhỏ và có thể là hình chữ nhật. Ngoài ra, để ứng phó với những thay đổi của thời đại, mã QR được trang bị chức năng hạn chế đọc cũng đã được phát triển để đáp ứng nhiều nhu cầu khác nhau như bảo vệ quyền riêng tư cá nhân.

Cơn sốt mã QR năm 2020 và lý do tại sao nó vẫn tiếp tục thịnh hành

Một số báo cáo đã phân loại thảm họa hạt nhân Fukushima năm 2011 là thời điểm quan trọng đối với mã QR tại Nhật Bản, xác định độ tin cậy của công nghệ này đối với thế giới! Trong quá trình cứu hộ, chính quyền Nhật Bản được cho là đã sử dụng mã QR để theo dõi và quản lý hàng cứu trợ, chẳng hạn như nguồn gốc và đích đến của nguồn cung cấp thực phẩm.

Sau thảm họa hạt nhân, mọi người thường bày tỏ sự nghi ngờ về mức độ ô nhiễm phóng xạ trong thực phẩm. Mọi người từ chối mua thực phẩm từ các nhà bán lẻ và tin tưởng vào sự đảm bảo về an toàn thực phẩm. Chính phủ Nhật Bản trước đây đã vào cuộc và bắt buộc sử dụng mã QR trên bao bì để tiết lộ mức độ ô nhiễm phóng xạ trong thực phẩm. Việc dễ dàng tiếp cận các kết quả xét nghiệm đáng tin cậy giúp công chúng vượt qua giai đoạn nghi ngờ với mức độ an tâm nhất định.

Năm 2012, Mã QR đã giành giải thưởng "Phương tiện truyền thông chuyên ngành" trong Giải thưởng Thiết kế tốt của Hệ thống thúc đẩy thiết kế toàn diện. Lý do trao giải thưởng là vì "cơ chế" thiết kế mã QR này thách thức nhiều ứng dụng khác nhau, có tầm nhìn xa để công khai cho công chúng ngay từ giai đoạn đầu và có thể tích hợp tự nhiên vào cuộc sống hàng ngày. Giải thưởng này cho thấy chức năng ban đầu của mã QR ra đời cách đây 18 năm, cũng như giá trị của nó trong việc phổ biến và sử dụng các phương pháp đã được công nhận.

Một báo cáo năm 2012 cho thấy 66% thương nhân được khảo sát đã sử dụng mã QR trên các tài liệu in. Báo cáo này cũng cho biết cứ năm doanh nghiệp thì có hai doanh nghiệp sử dụng mã QR trên tài liệu tiếp thị của mình.

2017: Bước đột phá lớn nhất của mã QR trong một thập kỷ

Bước đột phá lớn tiếp theo cho mã QR xuất hiện cùng iOS11 của Apple vào năm 2017. Hệ điều hành này cho phép quét mã QR là một tính năng mặc định của camera iPhone. Đồng thời, Google cũng áp dụng cách tiếp cận tương tự với hệ điều hành di động Android 8.0.

Hai hệ điều hành di động lớn nhất thế giới (theo mức độ sử dụng) đều hỗ trợ quét mã QR gốc, nghĩa là doanh nghiệp có thể chia sẻ thông tin với người dùng cuối. Đối với người dùng thiết bị di động, nó giống như việc bạn luôn có một máy quét mã QR nhỏ gọn trong túi vậy.

Trong những năm sau khi Apple phát hành iOS 11, mã QR đã trở nên cực kỳ phổ biến ở Hoa Kỳ (Bắc Mỹ và Châu Âu chủ yếu sử dụng mã QR cho mục đích không phải thanh toán). Các thành trì của Android ở Châu Á, Châu Mỹ Latinh và các nơi khác trên thế giới đã giúp đưa mã QR lên vị thế "mã công khai toàn cầu".

Trung Quốc là một trong những quốc gia đầu tiên áp dụng mã QR, sử dụng chúng cho nhiều mục đích khác ngoài mục đích ban đầu mà chúng được tạo ra.

Ở Trung Quốc, mã QR đã được sử dụng rộng rãi thông qua các siêu ứng dụng như Alipay và WeChat để hoàn tất mọi việc, từ thanh toán đến gọi taxi. Jack Ma, tỷ phú người Trung Quốc và là người sáng lập Alipay, thường được cho là người tiên phong trong việc sử dụng mã QR để thanh toán, điều mà ngay cả Hara cũng chưa từng nghĩ tới.

Mười năm sau, mã QR xuất hiện ở khắp mọi nơi. Chúng đã trở nên rất phổ biến ở một số khu vực đến nỗi chúng gần như trở thành ký ức cơ bắp đối với người dân ở các quốc gia như Ấn Độ (UPI), Brazil (PIX QR), Indonesia (QRIS), Singapore (SGQR) và Trung Quốc (Alipay và WeChat Pay). Mã QR là phương thức thanh toán trực tuyến mặc định ở những khu vực này.

Năm 2020, một cuộc khủng hoảng đã nổ ra

Năm 2020, một trong những cuộc khủng hoảng tồi tệ nhất thế kỷ 21 đã xảy ra trên toàn thế giới. Thế giới chưa có sự chuẩn bị cho đại dịch COVID-19. Lệnh phong tỏa toàn cầu sau đó đã ảnh hưởng nặng nề đến hầu hết mọi ngành công nghiệp.

Tính chất lây nhiễm của căn bệnh này đã thúc đẩy thế giới áp dụng phương pháp tiếp cận không tiếp xúc trong giao tiếp. Hãy để mã QR trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống của chúng ta.

Đột nhiên, thế giới lại tìm kiếm những cách nhanh chóng và dễ dàng để quan hệ tình dục mà không cần tiếp xúc cơ thể. Mã QR là giải pháp hoàn hảo. Nó miễn phí, dễ làm và dễ bảo trì. Hầu như ai cũng mang theo điện thoại di động có chức năng quét mã QR. Bạn có thể ăn ở nhà hàng và quán bar mà không cần chạm vào thực đơn mà người khác đã chạm vào, do đó làm giảm sự lây lan của vi khuẩn. Bạn có thể thanh toán mà không cần chạm vào tiền mặt hoặc nhấn nút trên đầu đọc thẻ.

Một số nhà hàng thậm chí còn chọn sử dụng thực đơn mã QR để tránh chi phí in ấn và bảo trì. Họ cũng có thể cập nhật dự án ngay tại chỗ khi cần. Mặc dù đại dịch đã lắng xuống và không còn là vấn đề sức khỏe như vài năm trước, nhưng chúng ta đã quen với thế giới không tiếp xúc và mã QR sẽ còn tồn tại lâu dài.

Nhiều chính phủ, bao gồm Ấn Độ, Hàn Quốc, Úc và Singapore, đã bắt đầu sử dụng mã QR để truy vết tiếp xúc với COVID-19. Ở Ấn Độ, hệ thống thanh toán dựa trên mã QR được gọi là UPI đã tăng đột biến trong thời kỳ đại dịch.

Biểu đồ thanh hiển thị số lượng người dùng mã QR ước tính tại Hoa Kỳ qua các năm và dự báo cho năm 2024 và 2025. Dự báo cho thấy đến năm 2024, sẽ có 97,8 triệu máy quét mã QR tại Hoa Kỳ và tăng lên 100,2 triệu vào năm 2025.

Tương lai của mã QR

Bạn có tin được không? Masahiro Hara đã phát minh ra mã QR vào đầu những năm 90 và vẫn làm việc tại Denso Corp. với vai trò là tổng giám đốc kỹ thuật của mã QR. Bắt đầu từ năm 2024, ông Hara và nhóm Denso được cho là sẽ phát triển một mã QR siêu nhỏ hình chữ nhật mới có thể chứa nhiều dữ liệu hơn trong một diện tích vật lý nhỏ hơn.

Hara Masahiro cho biết: "Mọi người đã quen với mã đen trắng. Tôi hy vọng có thể tạo ra mã QR đẹp hơn để mang lại sự bất ngờ cho mọi người".

Bạn hy vọng những người nào sẽ sử dụng mã QR đang phát triển này? Trả lời câu hỏi này, Hara Masahiro cho biết: "Không có loại người cụ thể nào cả. Tôi chỉ muốn nhiều người sử dụng nó, và mọi người cùng nhau nghĩ về nhiều cách sử dụng khác nhau và hiện thực hóa chúng. Tôi nghĩ đây chính là cách mã QR phát triển".

Cho đến nay, DENSO WAVE vẫn liên tục phát triển các thuật toán nhận dạng tuyệt vời dựa trên chuyên môn đó. Đây là lý do chính tại sao các sản phẩm AUTO-ID của DENSO WAVE có khả năng đọc mã QR tuyệt vời.

Kể từ khi ra mắt hệ thống mã QR vào năm 1994, DENSO WAVE đã liên tục cải tiến hệ thống này để đáp ứng nhu cầu xã hội. Các mã QR mới ra mắt bao gồm: SQRC, có chức năng hạn chế đọc dữ liệu để tăng cường bảo mật; và Frame QR, có trường canvas trong mã, giúp cải thiện thiết kế của mã.

Hệ thống mã QR vẫn đang phát triển và sự kết hợp giữa mã QR và điện toán đám mây mang lại giá trị gia tăng mới - "Q-revo".

"Q-revo" là dịch vụ kết nối máy chủ đám mây "Q Platform" tạo, phân phối, đọc và lưu trữ dữ liệu mã QR với ứng dụng đọc mã QR trên điện thoại thông minh "Q" để theo dõi và xác minh tính xác thực. Dịch vụ phán quyết, thanh toán/điểm/phiếu giảm giá, kiểm soát ra vào, v.v.

Từ nguồn gốc nội tại cho đến sự phổ biến như ngày nay. Mã QR không chỉ thay đổi lối sống của chúng ta mà còn thúc đẩy những thay đổi trong các khía cạnh kinh doanh, xã hội và văn hóa. Khi công nghệ tiếp tục phát triển, chúng ta có thể mong đợi mã QR sẽ tiếp tục có những bước phát triển thú vị hơn trong tương lai!

Lượng dữ liệu có thể lưu trữ trong mã QR phụ thuộc vào loại dữ liệu và cấu hình cụ thể của mã QR. Các loại dữ liệu chính có thể được mã hóa thành mã QR bao gồm:

● Số: có thể lưu trữ tối đa 7089 ký tự;

● Ký tự: có thể lưu trữ tối đa 4296 ký tự (bao gồm số, chữ cái và một số ký tự đặc biệt);

● Nhị phân: có thể lưu trữ tới 2953 byte (có thể dùng để mã hóa dữ liệu nhị phân như hình ảnh hoặc tệp);

● Kanji: Có thể lưu trữ tới 1817 ký tự (dùng để mã hóa các ký tự Kanji tiếng Nhật).

Các giá trị này biểu thị dung lượng dữ liệu tối đa của từng loại trong điều kiện lý tưởng.

Tuy nhiên, các yếu tố khác có thể ảnh hưởng đáng kể đến lượng dữ liệu thực tế có thể được lưu trữ và giải mã một cách đáng tin cậy.

Mã QR có thể lưu trữ nhiều loại thông tin: văn bản thuần túy, URL trang web, địa chỉ email, số điện thoại, thông tin đăng nhập mạng WiFi, sự kiện lịch, liên kết tải xuống ứng dụng, v.v.

Bạn cũng có thể sử dụng nó cho các tính năng nâng cao như lưu trữ danh bạ vCard, tọa độ vị trí và thông tin thanh toán Bitcoin.