来源 | AI研究所（ID：IflyVoiceCloud）
天天输验证码，你晓得它是拿来干哪些的吗？
你相信，验证码就能分辨出“你是人类还是机器人”吗？
在登陆某个帐号的时侯输入验证码，已经成为再平时不过的事情了。不过不少网友埋怨，现在的验证码真是设置得越来越刁钻了。
不好意思这个字符我真的看不懂
比如，铁道部买票官网 12306 的买票图形验证码，在 2015 年更新以后引起了全网大吐槽。不仅过滤掉了购票工具，还有这些摸不着头脑的正常用户。路漫漫其修远兮，吾将上下找扳手与海豹。等下，扳手长啥样？海豹还是海报？
验证码您好，你已成功击败全省 99% 的用户
网友们也忍不住自己制做一套高难度验证码。验证码的能力，超乎你想像！
是真的好男人，还是反义“好”男人
国外的网友也遭到过类似的经历，纷纷嘲讽——请在下述图中选择出“时尚达人”或“糖尿病病人”。这是在考验审美？还是看懂微表情？
我舍弃登陆
这些如同是在恶搞的验证码常常让网友们做到怀疑人生：我是谁？我在哪里？我为什么要填验证码？
这些测试被称为CAPTCHA，“Completely Automated Public Turing test to tell Computers and Humans Apart”的简写，意为“区分计算机和人类的完全手动公共图灵测试”，这个名词看起来非常悬疑又神秘，但浅显的说法就是“验证码”。
它的诞生可以溯源到上世纪末，当时黑客十分猖獗，他们创造了一种才能大量重复编撰信息的程序，伪装成人类用户，肆无忌惮地朝网路上倾倒 “僵尸”信息，垃圾邮件、垃圾广告、垃圾评论泛滥成灾。还有程序机器人恶意破解密码、恶意刷票，严重损害店家和消费者的利益。
电子邮件提供商 Yahoo（雅虎）公司为了解决垃圾邮件的问题，找到了卡内基梅陇大学的中学生路易斯·冯·安。2002 年，路易斯·冯·安的 CAPTCHA 验证码应运而生，赢得了诸多网民的花束与掌声。2009 年，谷歌竞购 CAPTCHA，将它应用在微软图书的数字化上。
验证码的发明者路易斯·冯·安
但是随着技术的发展，机器迎头赶上，CAPTCHA 面临新的问题。2014 年，谷歌让一种机器学习算法与人类进行了对抗，双方须要识别一套极其失真的文本 CAPTCHA。结果是，计算机完成了99.8％的测试，而人类仅完成了33％。这就很难堪了，机器人没被排查出去，真实用户倒是被拦截得死死的。
随后，谷歌对此进行了改进，升级版就是如今我们常看到的reCAPTCHA。它的运行方法是什么样的呢？
首先网页中会显示出一个勾选的方框和一句“I’m not a robot（我不是机器人）”的字符。用户点击方框确认后，谷歌会用“风险剖析引擎” 对该用户进行无缝剖析。
如果测量结果正常，则该用户可以顺利步入网站或帐户。但假若测量结果异常，比如使用了 VPN 的用户就容易被认作是 “恶意机器人” ，该用户便会经历一个辨识验证的过程，即根据要求在图象网格中选出目标物体。这个过程对于机器人来说，还是比较困难的。
reCAPTCHA的常见方式
但是政局再度反转。2016 年，伊利诺伊大学芝加哥分校的计算机科学院长 Jason Polakis，发表的一篇论文再度打破了微软的“围墙”。他使用现成的图象辨识工具，包括微软自己的反向图象搜索，以 70％ 的准确度解决微软的图象验证码。与之相像，还有其他研究人员使用微软的音频辨识程序完成了微软的音频 CAPTCHA 挑战。
Polakis 表示，在基本的文本，图像和语音识别任务中，现在的机器早已拥有等同于人类的学习能力，甚至算法可能更好。而对于微软来说，自家程序击败自家 CAPTCHA，其内心痛苦可想而知。难道就没有一套合适的方案吗？
CAPTCHA 的研究历程中，有着各种各样奇怪的尝试，以及凄惨的失败。研究人员为了找寻个别人类普遍擅长，但机器不会的东西，而煞费苦心。
扭曲的字符CAPTCHA
他们设置出了一种 CAPTCHA，让用户通过眼部表情、性别和种族对人物图象进行分类；或是基于当地的儿歌和民俗来设计 CAPTCHA，但是这些文化类的CAPTCHAs 带有满满的地域歧视的“恶意”——不仅针对机器人了，还针对了在不了解该地区的人类。
再或是采用“阻碍图象辨识”，例如要求用户辨识出猪仔，但这种猪仔可能被制做成q版形象，或配戴了太阳镜；更高难度的是，他们要求用户从眼花缭乱的 Magic Eye（如黑斑图阵）里，识别出物体或字符。
眼花缭乱的Magic Eye，晕了
如果以上方式都不能解决问题，那么还有那些——
游戏类的 CAPTCHA 也已加入战斗，这种验证须要用户将物体旋转到某个角度或将拼图块联通到位，“游戏指令”可以用文本给出，或者更中级一点，以符号和游戏板的上下文来暗示。还有的研究人员企图使用单反设备或 AR，来进行交互式证明，比如根据指令做个奇怪的坐姿或表情哪些的。想登陆邮箱，先龇牙咧嘴一下。
B站用户登入时的拼图验证
研究员绞尽脑汁也没办法完完全全阻堵住机器人前进的步伐。事实上，许多测试所存在的问题，并不一定是机器人太聪明了。从某种角度理解，这听上去更像是人类对它们的讽刺。
事实上，人类在语言，文化和经验方面具有极大的多样性，如果忽略这一关键，去制做测试，就会生产出如图像处理这样的粗鲁任务。而这些任务正是机器人，或是 AI，将会更加擅长处理的事情。
1950 年，计算机科学之父艾伦·麦席森·图灵，发明了图灵测试——测试者与被测试者（一个人和一台机器）隔开的情况下，测试者通过一些装置（如鼠标）向被测试者随便提问，并轮番更换测试者。多轮测试中，机器须要“蒙蔽”30%的人类测试者能够通过，并被觉得具有人类智能。
2014 年，机器人乔装成了一名法语很差的 13 岁美国女孩尤金·古斯特曼(Eugene Goostman)，参加了图灵测试。结果，它成功骗过了 ３３％ 的人类测试者，首次通过了图灵测试。这个风波轰动全球，但也并不能成为机器人击败的铁证。毕竟，裁判们只有几分钟时间进行测试，如果时间加长，他们很有可能会发觉真相。而图灵测试最原始的法则，在当下也不能否完全适用了。
假扮波兰小孩的机器人尤金·古斯特曼
尽管图灵测试存在弊病，但仍被不少人奉为检验机器是否具有智能性的终级标准。现如今 CAPTCHA 成为图灵测试最为广泛的应用，俨然成为了人类与机器的重要竞争项目。
2017 年，潮牌 Supreme 的官网为了对抢货机器人进行管制，启用了 reCAPTCHA，似乎自此往前 Supreme 的粉丝们将会拥抱一个公正的购物环境。但是道高一尺魔高一丈，就在 reCAPTCHA 上线的几个小时后，某 Supreme 专用机器人网站就向官方下了“挑战书”。他们低调地宣布，已开始研究 reCAPTCHA 的破解方案，并将破解工具命名为 2CAPTCHA，仅售价 5 美元。你的艰难努力，我 5 美元就让它付诸东流！
来呀，battle呀
除了 Supreme，Nike、Adidas 等品牌都在与抢货机器人的斗争中，苦苦挣扎。但机器人的攻势绝除了局限在消费领域，他们在科学界也得意地抬起了胜利的大旗。
也是 2017 年（这是哪些倒霉年份），美国的 Vicarious AI 公司在刊物《Science（科学）》发表文章，详细地描述了她们的AI是怎样轻松破解CAPTCHA。研究者们向哺乳动物的视觉皮层学习，借鉴了其处理图象的技巧，并建立了一套全新的算法。
这套算法可以通过辨识物体的轮廓及其表面的平滑度，获取信息并创建关联。经过多次的信息传递，可以在一定程度上实现对目标物体的辨识。这套算法的准确性，比其他性能一流的模型高出了1.9%左右。
Vicarious AI发表的文章
这对 CAPTCHA 提出了更高的要求。Polakis 认为，“CAPTCHA 更需要了解跨文化领域，可以同时与来自法国、芝加哥、南非、伊朗和土耳其的人合作。它应当具有普适性，而不是和某个特定人群捆绑。与此同时，还须要给计算机制造困难。这意味着，人们能做的事情十分有限。”
弄清楚怎样快速修补与提高 CAPTCHA，可能又是一个高深的哲学问题：人类共有、且机器人不可模仿的品质是哪些？人类又是哪些？
也许，我们的人性不是通过人类是怎样执行任务来评判的。机器人检查公司 Shape Security 的首席技术官 Shuman Ghosemajumder 表示，不管是游戏还是视频方式的 CAPTCHA，最终就会被打破，他更倾向于观察用户的行为，顺着踪迹找寻答案。
Ghosemajumder 说：“一个真正的人类对自己的运动功能，并没有挺好的控制能力，所以她们不能在多次交互中连续不断地移动鼠标。但是机器人可以在不移动鼠标的情况下与页面交互，或者特别精确地移动鼠标。这是人类与机器较大的区别。”
是人类还是机器？这是一个问题
谷歌的 CAPTCHA 团队也有类似的思路。去年年末，谷歌宣布的最新版本 reCAPTCHA v3 使用了“自适应风险剖析”。团队的产品总监 Cy Khormaee 介绍，谷歌会观察网站上的“正常流量”，以此为标准，来测量“异常流量”，并进行评分。倘若有可疑情况，网站所有者可以选择向被测量用户提出“挑战”，例如密码恳求或身分验证。
简而言之，就是通过剖析人类的行为特征做出总结，利用这种特性与机器人行为进行比较，以此来判定出用户是人，还是机器人。
reCAPTCHA认证成功
在《最有人性的人》一书中，作者布莱恩·克里斯蒂安对图灵测试大赛提出指责，他觉得在对话中证明你的人性实际上是相当困难的。机器人制造商早已发觉了通过测试的绝招——不是让机器人成为最聪明的谈话者，而是借助逻辑混乱或是拼写错误来回避问题。
因为，人类是会错事的。
现在看来，世界上使用最广泛的图灵测试 CAPTCHA 会碰到全新的挑战——不是机器人急速进步的辨识能力，而是它们的错事能力。机器已开始模仿会错事、误点按键的人类了。Ghosemajumder 说：“我觉得人们早已意识到，AI 更需要模拟一个普通人类，或者荒谬的人类。”
我们总觉得机器人是极其聪明的，但是当它开始出错，和日常的你一样犯迷糊的时侯，你就能分辨出站在你身边的，是人还是机器人呢？
参考文章
[1] Josh Dzieza.Why CAPTCHAs have gotten so difficult.The Verge
[2] NOWRE.Supreme官网用上了CAPTCHA,作弊机器人的末日真的来了吗
[3] 云头条.验证码已无效:AI彻底击溃图灵测试(CAPTCHA)的安全机制
[4] Wikipedia.reCAPTCHA
原标题：如何证明你是人类，而不是机器人？
来源：AI研究所
编辑：Major Tom
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