问题

用 A4 纸记录一个 G 的数据需要多少钱?

回答
这个问题很有意思,但“G的数据”这个说法有点含糊,这让我很难给出一个具体数字。不过,我可以试着帮你拆解一下,看看这个“G”到底可能指什么,以及与之相关的成本大概是多少。

首先,我们需要明确“G”到底代表什么。在不同的语境下,它可能意味着:

1. 存储空间单位:“G”代表 Gigabyte (GB) 10亿字节。

如果你的意思是记录1GB的数据,那么问题的核心就变成了:将1GB的数据存储在A4纸上,需要多少成本?

这可就有点脑洞大开了。 A4纸本身只是一个物理媒介,它没有直接存储数字信息的能力。我们通常需要通过某种方式把数字信息“翻译”到纸面上。

最直接但几乎不可能的方式:手写或者打印。
打印: 1GB的数据,如果按照普通文档的格式(比如每页A4纸打印 500字,每字2字节,那也才1KB),需要极其庞大的打印量。
1GB = 1,073,741,824 字节。
假设我们用最紧凑的文本格式,比如ASCII码,每个字符占1个字节。那么1GB就是10亿多万个字符。
如果每页A4纸能打印 5000 个字符(这已经是非常精密的排版了),那么你需要 1,073,741,824 / 5000 ≈ 214,748 页A4纸。
成本计算:
假设一包A4纸(500张)价格为30元,那么每张纸大约0.06元。
214,748 张 0.06 元/张 ≈ 12,885 元。
这还不包括打印机墨水/碳粉的成本,如果按每页打印成本0.1元算,那打印成本又是 21,475 元。
总计可能在3万到4万元人民币之间。而且,这只是理论上的打印成本,实际操作中,机器损耗、维护、时间成本等等都无法估量。
手写: 成本更高,时间更长,而且几乎不可能做到如此精细的记录。
更“数据存储”化的方式:条形码、二维码。
QR码(二维码)可以存储比条形码更多的数据。一个高密度的QR码可以存储几千个字符。
要存储1GB的数据,可能需要成千上万个二维码,每个二维码都用非常小的尺寸印刷在A4纸上。
成本考量:
A4纸成本: 即使能用二维码紧凑存储,也需要非常多的A4纸。假设一个二维码能存储1KB的数据,那么1GB就需要100万个二维码。要将100万个二维码印在A4纸上,而且要保证可识别,所需纸张数量依然巨大。
打印技术: 需要高分辨率的打印机,并且要精确控制二维码的大小和位置。
识别设备: 之后需要专门的扫描设备来读取这些二维码,这个读取过程本身也需要成本(设备、人力)。
总结: 这种方式理论上比纯文本打印省纸,但实现起来的技术门槛和成本(打印、识别)依然很高,并且实用性非常低。

2. 某种特定格式的“G”:比如Graph (图) 或者 Gantt Chart (甘特图)。

如果“G”指的是某种图表,比如一张非常复杂的图表,占据了一整张A4纸。

成本:
A4纸成本: 一张A4纸的价格,通常在0.05元到0.1元之间(取决于纸张质量和购买量)。
打印成本: 如果是彩色的图表,打印成本会更高,可能在0.5元到2元不等。
内容制作成本: 图表的制作本身需要人工或软件的时间成本。如果是一个非常复杂、信息量大的图表,其制作成本可能远远超过纸张和打印成本。比如,一个精美的CAD图纸或者复杂的科学图表,其设计和绘制可能需要专业人士花费数小时甚至数天。
例子: 一张A4大小的流程图、电路图、地图、或者一个包含大量数据的统计图表。

3. “G”代表一种特殊的标记或符号。

如果“G”只是一个简单的字母标记,比如在A4纸上写一个大大的“G”。

成本:
A4纸成本: 0.05元 0.1元。
书写/打印成本: 如果是手写,一支笔(几元钱)就可以写很多个“G”;如果是打印,打印成本也极低。

总结来说,要回答“用A4纸记录一个G的数据需要多少钱”,我们需要先明确“G”到底指的是什么:

如果是1GB的数字数据: 成本极其高昂,可能高达数万元,而且实用性为零。这更像是一个思考题,而不是实际操作。
如果是某种复杂的图表: 纸张打印成本可能在几毛钱到几块钱,但内容的制作成本才是大头,可能从几分钟的电脑操作到数天的专业设计不等。
如果是简单的标记: 成本可以忽略不计,基本上就是一张纸的价格。

所以,请问你说的“G的数据”具体是指哪一种情况呢? 只有弄清楚了“G”到底代表什么,我们才能更准确地估算成本。

网友意见

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普通的喷墨打印机可以实现9600x2400dpi

同时因为彩色喷墨打印机一般能实现48bit rgb(即16bit色深),即可以拥有2的48次方种颜色

我们就用rgb每个通道的16bit表示一个十六进制字节

那么一个像素点可以表示3个字节

在不考虑打印边距的情况下

a4纸有186.45 英寸²的面积

每英寸²可表示9600x2400x3个字节

即一张A4纸可以保存12G的信息


但为了保证这张纸在9600x2400高精度打印下也不会渗墨,这张纸肯定便宜不了了,一般的照片打印纸都不能满足这个要求

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激光打印机30来张纸吧,多少钱看你用什么纸什么打印机


记录数据为什么要用10pt等线字体呢?


既然电脑的数据是二进制的0和1,那么我们用纸来记录的时候,用一个点是否有颜色来表示就可以了。


所以一张纸能记录多少数据,取决于打印机可以打印出多精细的点。以京东自营超过30万好评的HP 1136激光打印机为例,分辨率1200dpi,也就是每英寸打印1200个点。


A4纸大小是8.3"×11.7",很容易计算打满的话是139,838,400个点。不过为了避免边缘的数据难以分辨,我们在四周留出100个点的空白(2毫米多一点),那就是135,078,400个点,每个点代表1bit,每字节8bit,那就是16,884,800字节。


然后我们可以双面打印,所以要打印1000进制的1GB数据,需要:

1,000,000,000÷16,884,800÷2=30张纸。

如果是1024进制的1GiB数据,需要:

1,073,741,824÷16,884,800÷2=32张纸。


不过这样直接打印,万一碰到一长串的0/1,就很难辨认,可以参考多种串行技术采用的8b/10b编码,每8个bit用10个bit表示,平衡白点和黑点数量,使得每20bit中0、1数量相差不超过2个,而且不会出现连续5个及以上的0和1。这样需要多消耗25%的纸张,如果觉得太浪费而且分辨设备的分辨率足够高的话,可以用PCIe 3.0采用的128b/130b编码,这样只需要多消耗1.56%纸张,可以忽略不计了。


当然,如果你用喷墨打印机,或者用600dpi分辨率打印,或者你用照片纸打印,价格自然会不一样。


补充:针对评论区的一些意见统一回答一下:

激光打印机真的能打印1200dpi的点么?

这个其实我自己是存疑的。不过激光打印机打印的字体边缘非常清晰的。借用 @Xin Sui 这篇文章

里面的一张图片(大家可以放大来观察字体边缘):

如果实际测试无法准确还原的话,打印时设置到600DPI应该是可以接受的。


如何读取这些数据?

扫描仪就可以,4800dpi的扫描仪也就几百块钱的事情,不过我不确认这个4800dpi是否是物理分辨率。

实在不行,胶片扫描仪的精度高很多,价格也不至于不可接受。


彩色、灰度更省钱

打印不同于显示器,通过亮度的不同来显示不同深度的颜色,墨水、碳粉只有一种颜色而且不会发光,只能通过打印点的不同密度来显示不同深度的颜色。这也是为什么我们的屏幕通常使用96DPI,打印文字一般需要300DPI,照片需要600甚至更高DPI的原因。所以使用最高DPI的话,密度失效,理论上一个点只能有一种颜色,没有灰度这么一说。


即使DPI减半,不考虑墨点/碳粉重叠带来的识别问题,也只能容纳4种颜色,代表2bit。相比耗材成本的提高,还不如多用一张纸。

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这其实是一个非常好的基础问题。这其中包含了很深刻的储存概念,也就是计算机如何储存数据,以及数据如何展现。

第一,如果直接地回答,一张纸就够了,为什么,比如我有一张超高清的图片,轻松可以达到GB等级,但是我拿高清打印机打出来,也就一张图片。这是因为计算机是数字化储存,而我打印出来,转变成了模拟性储存。这是计算机数码世界和现实模拟世界之间最大的区别。

就像计算机电路里面有模拟电路和数字电路,一般我们把模仿现实世界的部分称作模拟,而经过数字技术,数字算法抽象,转换的叫做数字化,这是很关键的,落实到储存来说,就代表了如何数字化储存,和储存的东西原来在现实世界是什么。

我看题目可能想要在纸张上模拟数据储存,比如题目下面有几个回答都在做,转换成2进制储存,这个思路是对的,但是实际上不这么做,虽然计算机是01储存,但是实际上在纸张上我们可以采取更短的格式,比如十六进制,十六进制在日常实用当中,常常作为二进制的一种等价转换,因为十六是2的四次方,所以八位二进制可以表达成两位十六进制,这样子,空间上就节约了。比如111001就可以写成39.根据这个思路,在不做数据压缩的情况下,在A4纸上按字节储存数据的话,应该实用更高进制,比如十六进制,乃至于六十四进制。

一页十号字写数字9大约是4200字,也就是能储存2100字节,2.1KB,一个GB就是1024*1024、2.1大约50万张纸。而另外一答案里面用01来储存计算,需要250万张纸,就是因为这个十六进制的原因。

当然,A4纸有两面,可以双面存储,由于这里只谈数据,所以也不谈计算机储存当中的压缩了。而进一步的储存改进,当然是缩短每字节所需要代表的内容,如果采取六十四进制,那么就只需要25万张纸。

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纸可以做成光盘,索尼在 2004 年就能让和普通蓝光光盘一样大的纸光盘的记录容量达到 25GB[1],信号失真小于 7%,造价和普通蓝光光盘相仿,报废时可以用剪刀破坏。

纸蓝光光盘的整体厚度约为 1.2 毫米。其中约 1.1 毫米为光盘底板(纸张),上面有约 0.1 毫米厚的透明覆盖层。播放数据时,通过透明覆盖层照射激光。

按照蓝光光盘的造价,拿 A4 纸加工成纸光盘去储存 1G 数据并备份 24 次来纠错,成本不到 10 元人民币(当然,A4 纸的光滑度需要塑料压一下)。

如果你要买生产线那就两说了。

将 1G 的数据转换成数学表达式或挂个网址之类方法需要额外的成本,不容易比做个纸光盘便宜。如果数据的内容不限,则纸本身的粒子位置信息就远超 1G,也不需要撸点细胞到纸上去。

参考

  1. ^ Takeshi Yamasaki, Toshiro Kinoshita, Masayuki Taniguchi, Tomomi Yukumoto, "A 25-GB paper disc based on the blu-ray structure," Proc. SPIE 5380, Optical Data Storage 2004, (9 September 2004); https://doi.org/10.1117/12.557516

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