История штрихкода: как чёрно-белые полоски ускорили нашу жизнь

В 1948 году руководитель местного супермаркета отправился в кампус Технологического института Дрекселя. Он попросил декана создать технологию, которая ускорит обслуживание клиентов. В то время продавцы клеили цены на товары с помощью этикет-пистолета и считали общую сумму покупок с помощью кассового аппарата. Регулярная ручная инвентаризация товара и длинные очереди негативно влияли на прибыль. Декан отказал менеджеру.

Их разговор подслушал младший аспирант Бернард Сильвер. Он рассказал об этой беседе Вудленду. Друзья объединили усилия, чтобы справиться с этой задачей. Они решили, что у каждого товара будет идентификатор. Это исключило бы ручное формирование цен, и продавцы перестали бы искать потерянный ценник.

Первоначально Вудленд и Сильвер планировали печатать информацию о товаре с помощью флуоресцентных чернил и считывать её с помощью ультрафиолетового света. Но идея оказалась неработоспособной: прототип был слишком дорогим и нестабильным.
Smithsonian Magazine пишет: «Вудленд был настолько уверен в скором решении этой дилеммы, что бросил магистратуру». Он отправился к своему дедушке в Майами-Бич, штат Флорида, чтобы отдохнуть и подумать над новым прототипом штрихкода.
В 1949 году Вудленд понял, что ему требуется код для визуального отображения информации. Однако он знал только один код — азбуку Морзе. Сидя на пляже, Вудленд чертил пальцами по песку. Это и стало решением проблемы. «Теперь вместо точек и тире у меня есть четыре линии, которые могут быть шире или уже», — вспоминал инженер.
Вудленд выбрал для штрихкода форму в виде круга. Её преимущество было во всенаправленности. Изобретатель считал, что так кассир сможет сканировать товар, не обращая внимания на его ориентацию. Этот тип штрихкода назвали "bull's-eye" — глаз бычка.
7 октября 1952 года Вудленд и Сильвер получили патент. Проблема заключалась в том, что в то время не существовало лазеров. Друзьям требовалось устройство для считывания информации со штрихкода.




Вудленд создал два прототипа для чтения штрихкодов. В первом он адаптировал звуковую систему DeForest, используемую в киноиндустрии. В ней находилась чувствительная трубка, которая преобразовывала свет в звук. Вудленд изменил её. В его проекте отражённый свет был преобразован в числа.
Во втором прототипе Вудленд использовал 500-ваттную лампу накаливания и осциллограф, прибор, используемый для измерения и записи электрического сигнала. Однако сканер получился дорогим и громоздким. Друзья предложили свою технологию IBM, но не смогли договориться о цене. В 1952 году Вудленд и Сильвер продали за $15 тысяч патент Philco, которая в том же году продала патент RCA, американскому производителю радиоэлектроники.

Появление лазера
Лазер — это устройство, превращающее энергию в узконаправленный пучок света. Его используют для наведения ракет, удаления язв, точного измерения расстояния, чтения компакт-дисков и штрихкодов. Но так было не всегда.
7 июля 1960 года компания Hughes Aircraft Company, занимавшаяся аэрокосмической и военно-промышленной отраслями, представила публике первый функционирующий лазер. «Это было одно из самых сенсационных заявлений в науке», — утверждает Smithsonian Magazine.
Теодор Майман, исследователь и учёный, представил своё изобретение на пресс-конференции в Нью-Йорке. The New York Times пишет, что он создал «атомный радиосвет, который был ярче, чем ядро Солнца». Майман назвал своё изобретение «laser» (лазер) — это аббревиатура от «Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation» (усиление света за счёт стимулированного излучения).
Репортёры спрашивали Маймана: «Для чего нужен лазер?» В то время это было похоже на научную фантастику. Изобретатель объяснил, что лазерный луч был настолько концентрированным, что его длина не превышала 30 метров. Однако он был горячим и способным прорезать материалы. Журналистов интересовала возможность использования лазера как оружия. Несмотря на опровержения Маймана, газета Los Angeles Herald опубликовала статью «Человек из Лос-Анджелеса открыл научно-фантастический луч смерти».
Пройдёт долгих 14 лет с момента изобретения лазера, прежде чем его станут использовать для считывания штрихкода.

Штрихкоды для железных дорог и книг
Прежде чем штрихкод попал на упаковку товаров в продуктовых магазинах, его адаптировали для учёта и идентификации железнодорожных вагонов.
Vice пишет, что из-за большого количества путей и постоянно доставляемых грузов возникла фундаментальная проблема, «как отследить вагон». В то время существовала кодовая система, но она была сложной и непонятной для обычного человека. Поэтому вагоны часто терялись. Чтобы справиться с этой задачей, требовалось учесть несколько нюансов:
Скорость. Поезда двигались со скоростью 96 км/ч. Их нельзя было останавливать или задерживать.
Погодные условия. Дождь, снег, ветер, темнота — всё это осложняло идентификацию вагонов.
Цена. Предполагалось размещать устройство на всех вагонах, значит, оно должно быть дешёвым. Средняя цена — $1 ($9.42 в 2022 году) за штуку.
Дэвид Джарретт Коллинз, инженер General Telephone and Electronics, работал над программой KarTrak — автоматической системой идентификации железнодорожных вагонов. Data Capture Institute утверждает, что она стала основой для всех будущих сканеров штрихкодов.
В 1961 году Дэвид Коллинз и его коллега Крис Капсамбелис предложили новаторское решение: они использовали группу светоотражающих цветных полос в качестве слоёв абстракции от старых сложных кодов. Их сканировали с помощью гелий-неоновых лазеров, способных считывать детали с изображения в любую погоду.




Патент на штрихкод для продуктов питания помог развитию не только железнодорожной, но книжной отрасли. Так в 1965 году WH Smith, крупнейший розничный продавец книг в Великобритании, анонсировал создание компьютеризированного склада в городе Суиндон. Компания хотела стать эффективней, сократить ручной труд и количество возвратов. Издатели знали, сколько книг они продали в книжные магазины, но не знали, сколько копий продали сами магазины.
WH Smith поручила решение этой проблемы Гордону Фостеру, заведующему кафедрой в Лондонской школе экономики. Он изучал математику в Университете Королевы в Белфасте. Во время Второй мировой войны работал в MI6, занимаясь дешифровкой сообщений.
В 1966 году Фостер нашёл способ, как присвоить каждой книге уникальный номер, который не будет повторяться. Он создал систему нумерации книг, которая стала её «неотъемлемой частью как имя автора и название». Так появился Standard Book Number, или SBN, состоявший из 9 знаков. Первые три цифры обозначали издателя, следующие пять — серийный номер книги и последняя – контрольную сумму.
В 1967 году Дэвид Уитакер, сотрудник семейной фирмы J. Whitaker & Sons, создал первое SBN агентство. Он и его коллега Джеймс Коутс написали 12–страничное руководство, в котором описали преимущества новой системы учёта книг. Они отправили копию каждому издателю. К концу 1967 года компания Уитакера пронумеровала все книги в Великобритании.
Дэвид Джарретт Коллинз верил, что штрихкоды можно использовать и в других областях. Однако Капсамбелис и остальные сотрудники не разделяли его взглядов. В 1968 году инженер уволился и основал собственную компанию Computer Identics Corporation. Коллинз планировал создать лазерный сканер, способный считывать информацию с маленьких штрихкодов.



Дэвид Джарретт Коллинз

В 1970 году Computer Identics Corporation продала первый в мире коммерческий лазерный сканер General Motors. Автомобильный гигант использовал его для идентификации осей (мостов) автомобилей на сборочной линии Pontiac.
В том же году компания Коллинза поставила первые сканеры посылок. Это были ранние версии тех, которые сейчас используют компании FedEx и UPS для доставки миллионов посылок каждый день.
В 1970 году SBN получил международное признание. Он было переименован в ISBN и состоял из 10 знаков. Уитакер добавил ноль перед SBN.

Полевые испытания круглого штрихкода
В 1970 году Kroger Company, владелец одной из крупнейших сетей супермаркетов в Северной Америке, уже несколько лет искал технического партнёра. «Это всего лишь мечты… мог бы оптический сканер прочитать цену и итоговую сумму с учётом скидок? Мы отчаянно нуждаемся в более быстром и качественном обслуживании клиентов. Мы просим о помощи», – было написано в их буклете.
Это предложение заинтересовало RCA, компанию, выкупившую патент Вудленда. Небольшая исследовательская группа американского производителя радиоэлектроники искала новый проект. Сотрудники вспомнили о штрихкоде.
Первые идеи были далеки от реальности. Smithsonian Magazine рассказывает: «В их истории было несколько нежизнеспособных схем: в одной из них покупатели выбирали перфокарты, указывающие на то, что хотят купить. Клиент предъявлял перфокарты кассиру, который потом искал товар в магазине. Супермаркеты быстро отказались от этой затеи. Затем сотрудники получили патент на новую систему. Покупатель бросал всё в корзину и ставил её под сканер, который идентифицировал каждый товар и распечатывал чек».






Сотрудники RCA столкнулись с большими трудностями при работе с круглым штрихкодом типа «бычий глаз». «Проблемы возникли из-за всенаправленности штрихкода. Во время печати чернила растекались, делая его полностью нечитаемым», — рассказывает Wired. Исследователи нашли подсказку в космической отрасли. Вращающиеся головки обычных шариковых ручек и специальных, созданных для астронавтов, частично решили проблему с качеством печати. Благодаря им чернила подавались равномерно и меньше растекались.
3 июля 1972 года RCA установила первые автоматические кассы в магазине Kroger Kenwood Plaza, расположенном в Цинциннати, штат Огайо. С их помощью сканировали круглые штрихкоды. Это было первым настоящим испытанием.
Smithsonian Magazine говорит, что использование такого типа штрихкодов увеличило продажи магазина. Но это был лишь один супермаркет из целой индустрии. Штрихкоды и лазерные сканеры должны были стать дешевле и универсальнее, чтобы произвести революцию в многомиллиардном бизнесе.

Появление современного типа штрихкодов
Магазины верили, что автоматизация процесса оформления заказа снизит затраты на рабочую силу, улучшит управление запасами товаров, ускорит и улучшит обслуживание клиентов. Шесть отраслевых организаций, представлявших интересы производителей продуктов и супермаркетов, создали общеотраслевой комитет. В него вошли такие гиганты, как: Heinz Company, General Foods, Kroger, A&P, Proctor & Gamble.
Комитет организовал тендер на разработку новой универсальной технологии. В нём участвовали RCA, IBM, Singer, Litton и Pitney-Bowes. В 1973 году в этой схватке победила компания IBM, использовавшая штрихкод своего старшего инженера Джорджа Лорера.



Штрихкод Джорджа Лорера. На этом изображении указан производитель: General Mills и товар: хлопья Cheerios 600 грамм

Штрихкод назвали UPC — Universal Product Code (универсальный код товара). Он был разделён на две части по шесть цифр в каждой. В начале всегда был «0». Первые пять цифр обозначали производителя продукта, а следующие — название продукта или его складской артикул. Последняя цифра была контрольной и использовалась для проверки правильности чтения кода.
Штрихкод Лорера был прямоугольным. Этим он отличался от патента Вудленда. У такого типа штрихкодов было большое преимущество: можно было настроить принтер так, чтобы чернила текли в том же направлении, что и линии. Это существенно сокращало нечитаемость кода.






В 1973 году IBM представила систему сканирования “IBM 3660”. Компания предлагала не только сканеры и терминалы, но и раннюю локальную сеть для подключения их к центральному контроллеру. Wired пишет, что они были такими быстрыми, что могли считать штрихкод, даже если вы подбрасывали товар в воздух.
Однако возникла проблема с «одним из самых узнаваемых брендов в США», Coca-Cola. Оптический сканер был красного цвета, так же как и их банки. Из-за этого система не могла считать расстояния между линиями на штрихкоде. Норман Джозеф Вудленд решил эту задачу. Он добавил серебристую подложку под штрихкод.
26 июня 1974 года в супермаркете Marsh, расположенном в городе Трой, штат Огайо, посетители впервые использовали две новые технологии от IBM: лазерный сканер и прямоугольный штрихкод. В качестве эксперимента первым отсканированным товаром стала упаковка из 10 жвачек Wrigley's Juicy Fruit. Теперь она хранится в музее Smithsonian.

Code 39
В 1974 году Дэвид Алле и Рэй Стивенс, инженеры компании Intermec, создали новый тип штрихкода — Code 39. У него есть и другие названия: Alpha39, Code 3 of 9, Code 3/9, Type 39, USS Code 39 и USD-3. Это был первый цифро-буквенный тип штрихкода.
Изначально Code 39 состоял из двух широких чёрных полос и пробелов между ними. Все вместе они давали 40 символов: заглавные буквы A-Z, цифры 0-9, пробел, «.», «–» и «*». Последний символ использовался в начале и в конце штрихкода. Отсюда и произошло название Code 39.




Позже каждый символ состоял из девяти полос: пяти чёрных и четырёх пробелов между ними. Это позволило добавить ещё четыре символа: «$», «%», «/» и «+».
Штрихкод Code 39 состоял из:
Стартового символа «*»;
Кодированной информации;
Контрольной суммы (проверочного символа);
Конечного символа «*».
Штрихкод Code 39 использовали для маркировки медицинского оборудования, деталей самолётов, военной техники в США и для идентификационных карт сотрудников. Он выделялся своим размером на фоне остальных видов. Несмотря на это, он вмещал в себя мало данных. Code 39 интересен тем, что информация с него могла быть считана почти любым сканером штрихкодов.

Развитие штрихкода и сделка с дьяволом
В 1975 году 90% ж/д вагонов в США использовали KarTrak: — систему идентификации вагонов, ставшую в то время стандартом для железных дорог Северной Америки. Однако спустя три года от неё отказались.
На это было несколько причин:
низкая точность считывания;
высокая стоимость компьютеров в то время;
проблемы с обслуживанием системы;
волна банкротств железнодорожных компаний.

Появление штрихкода изменило правила игры, однако будущее новой технологии было неопределённым. Ритейлеры и бренды ждали того, кто сделает первый шаг. Продавцы были обеспокоены высокой стоимостью сканеров, а производители отказывались менять упаковки товаров. По этим причинам в 1976 году только 50 розничных магазинов были оборудованы терминалами для сканирования штрихкодов.




Появления новой технологии стало плодородной почвой для недовольства и теорий заговоров. В апреле 1978 года журнал Mad напечатал большое изображение штрихкода на своей обложке. Авторы издания были недовольны требованием размещать его на первой странице. Журнал Mad назвал штрихкод «мерзким».
Любители заговоров выдвинули две теории: одни утверждали, что штрихкод — это «зловещее устройство для слежки», созданное Большим Братом, а другие говорили о дьяволе и сокрытом числе зверя. Череда интересных совпадений только подогревала интерес к инфернальному сговору:
В изначальном дизайне в начале, середине и конце штрихкода было по две длинных полоски. Математик Дэвид Савир, работавший над проектом, «почти произвольно» присвоил числовые значения для шаблонов линий и пробелов, включая сигнал об ошибке. Если сканер не мог считать информацию после любых двух полос, он выдавал число 6.
В то время IBM предпочитала нумеровать свои продукты, а не называть их словами. Так компания дала своей системе сканирования идентификационный номер 3660. В неё входили сканеры, терминал, контроллер и своего рода локальная сеть. У отдельных сканеров был свой собственный номер — 3666.
Имя, второе имя и фамилия инженера-создателя штрихкода Джорджа Лорера в английском языке состоят ровно из шести букв — George Joseph Laurer.
Первоначально универсальный код товара, UPC, использовали только в США и Канаде. В 1976 году к нему добавили 13-ю цифру, чтобы его можно было использовать совместно с Европой. Новый штрихкод назвали EAN — European Article Number (европейский номер товара). Страны получили двух- или трёхзначный код страны. Для Северной Америки выбрали цифру «0». Таким образом, к UPC нужно добавить нулевой префикс, чтобы получить EAN.
В 1977 году уже 200 магазинов приобрели сканеры штрихкодов. Несмотря на то, что технология была дорогой, она экономила время на обслуживание клиентов и увеличивала средний чек. Окупаемость инвестиций в одни только сканеры составляла 41,5%.




Спустя 3 года, в 1980 году, уже свыше 8 тысяч магазинов использовали новинку. Стремительный рост был обусловлен снижением цен на сканеры и появлением новых «игроков» на рынке. Первыми покупателями были одиночные магазины, а затем пришли крупные сетевые магазины, одним из которых был гигант Kmart. Он оборудовал компьютерами и сканерами все свои супермаркеты.




В 1980-х ритейлеры осознали скрытый потенциал новой технологии. Благодаря штрихкодам они получали полную информацию о количестве продаж конкретных товаров в любом городе или штате. Раньше она была доступна только производителям. Штрихкод открыл путь для создания программ лояльности, где можно было связать данные о продажах с отдельно взятым клиентом.
Эта ситуация привела к тесному сотрудничеству брендов и магазинов. Так компания Pepsi проанализировала данные о покупках и выяснила, что бренд-зоны в розничных магазинах приносили больше продаж, чем обычное снижение цен.
А Walmart использовал данные от продаж для автоматического пополнения складов, чтобы популярные товары всегда были в наличии. Это привело к росту их отделений. В начале 1980-х Walmart владела 270 магазинами, а сегодня — 11 тысячами.




В 1982 году компания Symbol Technologies представила первый ручной сканер штрихкодов под названием Symbol LS 7000. Его создали Джером Шварц и Шелдон Харрисон. Продавцы нажимали на спусковой курок, чтобы отсканировать штрихкод. Устройство было оборудовано LED-индикаторами, которые сообщали, что сканер включен и успешно распознал товар.
В 1991 году, на заре развития портативных игровых консолей, компания Epoch выпустила Barcode Battler. В комплекте с приставкой шли два набора игровых карточек, на обратной стороне которых был напечатан штрихкод. Отсканировав его, игроки получали информацию о своём персонаже, его здоровье и уроне. Приставка пользовалась популярностью в Японии, но так и не получила должного внимания в Европе и Северной Америке.

QR-код
В 1992 году Toyota обратилась за помощью к своей дочерней компании Denso Wave. В то время штрихкоды содержали до 20-ти буквенно-цифровых символов. Toyota этого было недостаточно. Из-за большого количества запчастей на одном товаре могло быть до десяти штрихкодов. Рабочие слишком долго сканировали каждый товар, тормозя производство.
Масахиро Хара, инженер Denso Wave, приступил к решению проблемы. Он хотел создать компактный штрихкод, способный вместить всю необходимую информацию. Хара любил играть в го во время обеденного перерыва. «Однажды я расставлял чёрные и белые фигуры на поле для игры. Меня осенило, что это самый простой способ передачи информации», — рассказывал инженер.




Информация в QR-коде размещена по горизонтали и вертикали, а в штрихкоде — только по горизонтал
Хара назвал своё изобретение Quick Response Code (код быстрого отклика). QR-код — это шаблон, состоящий из чёрных и белых квадратов. В него можно зашифровать до 7 тысяч символов, включая иероглифы кандзи.
В 1994 году Хара представил QR-код, ставший первым двумерным штрихкодом. Информация в нём зашифрована по вертикали и горизонтали. В отличие от одномерных линейных штрихкодов QR-код можно сканировать с любой стороны. Поэтому он считывается в десять раз быстрее обычных. Инженер утверждал, что QR-код надёжен: он функционирует, даже при 30% загрязнении или повреждении рабочей области.
«Придумать идею — это одно, но вам нужна система, чтобы ваша идея функционировала», — заявил Хара. У Denso Wave не хватало ресурсов для самостоятельного развития технологии. Компания отказалась патентовать свои наработки и поощряла использование QR-кода другими. Denso Wave зарабатывала на продаже сканеров, а не на лицензионных отчислениях.

Как дальше развивался штрихкод
В 1999 году аудиторская компания PricewaterhouseCoopers (PwC) подсчитала, что продуктовые магазины США ежегодно экономили $17 миллиардов благодаря внедрению сканеров штрихкодов.
В 2001 году свыше 1 миллиона компаний в мире использовали новую технологию. Её основным потребителем оставался ритейл.
В 2002 компания Sharp выпустила первый мобильный телефон J-SH09 со встроенным сканером QR-кода.
В 2004 году, по оценкам журнала Fortune, 80-90% компаний США из топ-500 использовали штрихкоды.
В 2005 году авиакомпании США стали печатать штрихкоды на посадочных талонах пассажиров для ускоренной регистрации на рейсы.
В 2007 году в книжном штрихкоде, ISBN, увеличили число символов с 10 до 13. Так он стал соответствовать европейскому стандарту штрихкода, EAN.
В 2008 году мобильные телефоны получили технологию, позволявшую показывать штрихкод на экране.
В 2016 году организация GS1, занимающаяся унификацией штрихкодов, приняла новый стандарт — Digimarc. Он похож на невидимые водяные знаки, которые полностью покрывают упаковку товара. Продавцы могут отсканировать товар с любой стороны, не тратя время на поиски обычного штрихкода.
В 2020 году из-за пандемии COVID-19 в мире ввели систему QR-кодов, которые нужно было предъявлять при посещении общественных мест: кафе, ресторанов, ночных клубов и спортзалов.
В 2023 году «Госуслуги» предложили проверять информацию о подлинности и сроке годности товаров в их приложении.
Штрихкод стал неотъемлемой частью любого товара, продаваемого онлайн или офлайн. Его сканируют свыше 6 миллиардов раз в сутки. В 2024 чёрно-белые полоски отметят свой юбилей — 50 лет с момента с момента изобретения первого штрихкода. А мы будем наблюдать, как эта технология совершенствуется и расширяет «ареал своего обитания».

Максим Аврамов

Источник