Mã vạch

Mã vạch là sự thể hiện thông tin trong các dạng nhìn thấy trên các bề mặt của sản phẩm, hàng hóa mà máy móc có thể đọc được. Nguyên thủy thì mã vạch lưu trữ dữ liệu theo bề rộng của các vạch được in song song cũng như của khoảng trống giữa chúng, nhưng ngày nay chúng còn được in theo các mẫu của các điểm, theo các vòng tròn đồng tâm hay chúng ẩn trong các hình ảnh. Mã vạch có thể được đọc bởi các thiết bị quét quang học gọi là máy đọc mã vạch hay được quét từ hình ảnh bằng các phần mềm chuyên biệt.
Nội dung của mã vạch là thông tin về sản phẩm như: Nước đăng ký mã vạch, tên doanh nghiệp, lô, tiêu chuẩn chất lượng đăng ký, thông tin về kích thước sản phẩm, nơi kiểm tra...
Lịch sử.
Ý tưởng về mã vạch được phát triển bởi Norman Joseph Woodland và Bernard Silver. Năm 1948 khi đang là sinh viên ở trường Đại học tổng hợp Drexel, họ đã phát triển ý tưởng này sau khi được biết mong ước của một vị chủ tịch của một công ty buôn bán đồ ăn là làm sao để có thể tự động kiểm tra toàn bộ quy trình. Một trong những ý tưởng đầu tiên của họ là sử dụng mã Morse để in những vạch rộng hay hẹp thẳng đứng. Sau đó, họ chuyển sang sử dụng dạng "điểm đen" của mã vạch với các vòng tròn đồng tâm. Họ đã gửi đến cơ quan quản lý sáng chế Mỹ 2,612,994 ngày 20 tháng 10 năm 1949 công trình "Classifying Apparatus and Method" (Thiết bị và phương pháp phân loại) để lấy bằng sáng chế. Bằng sáng chế đã được phát hành ngày 7 tháng 10 năm 1952.
Thiết bị đọc mã vạch đầu tiên được thiết kế và xây dựng bởi Woodland (khi đó đang làm việc cho IBM) và Silver năm 1952. Nó bao gồm một đèn dây tóc 500 W và một ống chân không nhân quang tử được sản xuất bởi RCA cho các phim có âm thanh (nó để in theo phương pháp quang học lên trên phim). Thiết bị này đã không được áp dụng trong thực tế: để có dòng điện đo được bằng các nghiệm dao động ("oscilloscope") thì đèn công suất 500 W gần như đã làm cháy giấy có mẫu mã vạch đầu tiên của họ. Nó đã không được sản xuất đại trà. Năm 1962 họ bán sáng chế này cho công ty Philips, sau đó Philips lại bán nó cho RCA. Phát minh ra tia laser năm 1960 đã làm cho các thiết bị đọc mã vạch trở nên rẻ tiền hơn, và sự phát triển của mạch bán dẫn (IC) làm cho việc giải mã các tín hiệu thu được từ mã vạch có ý nghĩa thực tiễn. Đáng tiếc là Silver đã chết năm 1963 ở 38 tuổi trước khi có bất kỳ những gì thực tiễn thu được từ sáng chế này.
Năm 1972, cửa hàng Kroger ở Cincinnati thử nghiệm việc sử dụng đầu đọc mã vạch điểm đen, với sự trợ giúp của RCA. Không may là các mã vạch điểm đen rất dễ nhòe khi in, và thử nghiệm đã không thu được thành công nào đáng kể. Cùng thời gian đó, Woodland ở IBM đã phát triển mã vạch tuyến tính được chấp nhận vào ngày 3 tháng 4 năm 1973 như là Mã sản phẩm chung (tiếng Anh: "Universal Product Code", hay UPC). Vào ngày 26 tháng 6 năm 1974, sản phẩm bán lẻ đầu tiên (gói 10 thanh kẹo cao su "Juicy Fruit" của Wrigley) đã được bán bằng cách sử dụng đầu đọc mã vạch tại siêu thị Marsh ở Troy, Ohio. (Gói kẹo cao su này hiện nay nằm trong Viện bảo tàng quốc gia Hoa Kỳ ở Smithsonian.)
Năm 1992, Woodland đã được trao tặng giải thưởng Huy chương công nghệ quốc gia bởi Tổng thống George H. W. Bush.
Năm 2004, Nanosys Inc. sản xuất mã vạch nano ("nanobarcode") - sợi dây kích thước nano (10−9 m) chứa các phần khác nhau của Si và GexSi1-x.
Ứng dụng.
Mã vạch (và các thẻ khác mà máy có thể đọc được như RFID) được sử dụng ở những nơi mà các đồ vật cần phải đánh số với các thông tin liên quan để các máy tính có thể xử lý. Thay vì việc phải đánh một chuỗi dữ liệu vào phần nhập liệu của máy tính thì người thao tác chỉ cần quét mã vạch cho thiết bị đọc mã vạch. Chúng cũng làm việc tốt trong điều kiện tự động hóa hoàn toàn, chẳng hạn như trong luân chuyển hành lý ở các sân bay.
Các dữ liệu chứa trong mã vạch thay đổi tùy theo ứng dụng. Trong trường hợp đơn giản nhất là một chuỗi số định danh được sử dụng như là chỉ mục trong cơ sở dữ liệu trong đó toàn bộ các thông tin khác được lưu trữ. Các mã EAN-13 và UPC tìm thấy phổ biến trên hàng bán lẻ làm việc theo phương thức này.
Trong các trường hợp khác, mã vạch chứa toàn bộ thông tin về sản phẩm, mà không cần cơ sở dữ liệu ngoài. Điều này dẫn tới việc phát triển mã vạch tượng trưng mà có khả năng biểu diễn nhiều hơn là chỉ các số thập phân, có thể là bổ sung thêm các ký tự hoa và thường của bảng chữ cái cho đến toàn bộ bảng mã ký tự ASCII và nhiều hơn thế. Việc lưu trữ nhiều thông tin hơn đã dẫn đến việc phát triển của các ma trận mã (một dạng của mã vạch 2D), trong đó không chứa các vạch mà là một lưới các ô vuông. Các mã vạch cụm là trung gian giữa mã vạch 2D thực thụ và mã vạch tuyến tính, và chúng được tạo ra bằng cách đặt các mã vạch tuyến tính truyền thống trên các loại giấy hay các vật liệu có thể in mà cho phép có nhiều hàng.
Các phương thức biểu đạt tượng trưng.
Việc chuyển đổi giữa thông tin của thông điệp và mã vạch được gọi là biểu đạt tượng trưng. Các thông số trong quá trình này được mã hóa từ các số/chữ đơn lẻ của thông điệp cũng như có thể có là các dấu hiệu bắt đầu hay kết thúc thành các vạch và các khoảng trống, kích thước của vùng lặng trước và sau mã vạch cũng như việc tính toán tổng kiểm lỗi ("checksum") là bắt buộc.
Các quy trình biểu đạt tượng trưng tuyến tính có thể phân loại chủ yếu theo hai thuộc tính:
Các mã vạch cụm chứa mã vạch tuyến tính cùng một loại nhưng được lặp lại theo chiều đứng trong nhiều hàng.
Có nhiều chủng loại mã vạch 2D. Phần lớn là các ma trận mã, nó là tập hợp các module mẫu dạng điểm hay vuông phân bổ trên lưới mẫu. Các mã vạch 2D cũng có thể có các dạng nhìn thấy khác nhau. Cùng với các mẫu vòng tròn đồng tâm, thì còn một số mã vạch 2D có sử dụng kỹ thuật in ẩn ("steganography") bằng cách ẩn mảng các module khác nhau về kích thước hay hình dạng trong các hình ảnh đặc thù riêng (ví dụ như của mã vạch DataGlyph).
Quét/tương tác tượng trưng.
Các mã vạch tuyến tính là phù hợp nhất để quét bằng các thiết bị quét laser, nó quét các tia sáng ngang qua mã vạch theo một đường thẳng, đọc các lát mỏng của mã vạch theo các mẫu sáng-sẫm quy ước trước.
Các mã vạch cụm cũng rất phù hợp để quét bằng thiết bị laser, với tia laser quét nhiều lần trên mã vạch.
Các mã vạch 2D thực thụ không thể đọc bằng các thiết bị quét tia laser bởi vì không có các mẫu định sẵn để quét mà phù hợp cho việc so sánh tổng thể các ký tự trong một mã vạch. Chúng được quét và so sánh bằng các thiết bị camera bắt hình.
Các loại mã vạch.
Mã vạch tuyến tính.
Đây là thế hệ mã vạch đầu tiên, mã vạch "một chiều" được tạo thành từ các đường thẳng và khoảng không gian có độ rộng khác nhau tạo ra các mẫu cụ thể.
Mã vạch ma trận (2 chiều).
Mã ma trận, cũng được gọi là mã vạch 2D hoặc chỉ đơn giản là mã 2D, là một cách hai chiều để thể hiện thông tin. Nó tương tự như mã vạch tuyến tính (1 chiều), nhưng có thể biểu diễn nhiều dữ liệu hơn trên một đơn vị diện tích.