人類與機(jī)器博弈下，為何驗(yàn)證碼越來(lái)越難了？
大數(shù)據(jù)文摘出品
來(lái)源：theverge
編譯：吳瑕
谷歌、新浪的登錄頁(yè)面一直以來(lái)都在要求人們證明自己是人類，最近，這樣的考題更是來(lái)勢(shì)洶洶。
那個(gè)原本十分可愛(ài)的“我不是機(jī)器人”按鈕，追加了越來(lái)越多證明不是機(jī)器人的要求——在一系列圖像中選出含有交通燈、人行道和店面的圖片。很快，交通燈被遠(yuǎn)處的樹(shù)葉遮蓋了，人行道變得彎曲并且會(huì)有一半消失在拐角處，店面的招牌也被模糊處理并換成了韓文。特別是像12306這樣的購(gòu)票網(wǎng)站出現(xiàn)的驗(yàn)證碼堪比連連看，每年都能難倒一大批登錄者。
這些測(cè)試被稱為CAPTCHA，是Completely Automated Public Turing test to tell Computers and Humans Apart(區(qū)分電腦和人的完全自動(dòng)化公共圖靈測(cè)試)的首字母縮寫，這些測(cè)試水平早前就已經(jīng)達(dá)到了不可思議的高度。
在21世紀(jì)初，簡(jiǎn)單的文字圖片就足以讓大多數(shù)垃圾郵件程序束手無(wú)策。但是十年后，當(dāng)谷歌從卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的研究人員那里購(gòu)買了這個(gè)程序，并用來(lái)使谷歌圖書(Google Books)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化時(shí)，文本就必須變得越來(lái)越扭曲和模糊，以便保持領(lǐng)先于改進(jìn)的光學(xué)字符識(shí)別程序(所有參與CAPTCHA測(cè)試的人都在間接地幫助改進(jìn)此程序)。
這就是人類與機(jī)器博弈的終局。
由于驗(yàn)證碼是一個(gè)十分優(yōu)雅的人工智能訓(xùn)練工具，所以任何給定的測(cè)試都只能是暫時(shí)的，驗(yàn)證碼的發(fā)明者從一開(kāi)始就承認(rèn)了這一點(diǎn)。在人們研究人工智能應(yīng)用的初期，許多研究人員、騙子和普通人解決了數(shù)以億計(jì)的謎題，當(dāng)時(shí)機(jī)器似乎將要超越人類。2014年，為解決最扭曲的文本驗(yàn)證碼問(wèn)題(驗(yàn)證時(shí)，計(jì)算機(jī)的正確率為99.8%，而人類的正確率僅為33%)，谷歌用一種機(jī)器學(xué)習(xí)算法與人類進(jìn)行了一場(chǎng)對(duì)決。
隨后谷歌轉(zhuǎn)向NoCaptcha ReCaptcha方式，通過(guò)觀察用戶數(shù)據(jù)和行為，讓部分人通過(guò)點(diǎn)擊“我不是機(jī)器人”按鈕通過(guò)驗(yàn)證，而要求另一些人進(jìn)行我們今天看到的圖片驗(yàn)證。但機(jī)器再次迎頭趕上。那些遮陽(yáng)棚到底是不是商店?這就是人類與機(jī)器博弈的終局。
伊利諾斯大學(xué)芝加哥分校(University of Illinois at Chicago)的計(jì)算機(jī)科學(xué)教授杰森·波拉基斯(Jason Polakis)認(rèn)為驗(yàn)證碼難度的增加是由個(gè)人信貸導(dǎo)致的。2016年，他發(fā)表了一篇論文，文中使用現(xiàn)成的圖片識(shí)別工具(包括谷歌自己的反向圖片搜索工具)去解決谷歌的圖像驗(yàn)證問(wèn)題，準(zhǔn)確率達(dá)到70%。還有一些研究人員用谷歌自己的音頻識(shí)別程序，在谷歌的驗(yàn)證碼挑戰(zhàn)中取得了突破。
波拉基斯指出，在基本的文本、圖像和聲音識(shí)別任務(wù)上，機(jī)器學(xué)習(xí)如今已經(jīng)能達(dá)到與人類一樣的水平。事實(shí)上，算法可能比人類更擅長(zhǎng)此類任務(wù)。“如今正處在這樣一個(gè)階段：為軟件增加難度，最后會(huì)讓很多人覺(jué)得難度太大。我們需要一些替代方案，但還沒(méi)有具體的計(jì)劃。
如今驗(yàn)證碼測(cè)試存在的問(wèn)題并不一定是機(jī)器人太聰明，而是人類做得太差勁了
關(guān)于驗(yàn)證碼的文獻(xiàn)從一開(kāi)始就是錯(cuò)的，而且還在進(jìn)行著奇怪的嘗試，尋找除文本或圖像識(shí)別(這些方面人類普遍擅長(zhǎng)，機(jī)器卻很難識(shí)別)之外的方式。研究人員曾嘗試讓用戶根據(jù)面部表情、性別和種族對(duì)人的圖像進(jìn)行分類(不難想象，人們?cè)谶@方面做得很好)。有人提議使用瑣碎的驗(yàn)證碼，以及基于用戶成長(zhǎng)地區(qū)常見(jiàn)童謠的驗(yàn)證碼。這種文化驗(yàn)證碼針對(duì)的不僅是機(jī)器人，還有在海外驗(yàn)證碼農(nóng)場(chǎng)工作的人，讓他們用不到一分錢的代價(jià)來(lái)解決難題。人們嘗試用各種方法增加圖片識(shí)別難度，比如讓用戶識(shí)別豬，但把豬做成卡通樣式，并給豬戴上太陽(yáng)鏡。研究人員還嘗試要求用戶魔術(shù)眼狀斑點(diǎn)圖中的物品。此外，還有一個(gè)有趣的驗(yàn)證碼變種，研究人員在2010年提出使用驗(yàn)證碼來(lái)索引古代巖畫，因?yàn)橛?jì)算機(jī)不太擅長(zhǎng)解讀洞穴壁畫上的馴鹿的示意草圖。
最近還有人在嘗試開(kāi)發(fā)游戲類驗(yàn)證碼，通過(guò)要求用戶旋轉(zhuǎn)物體到特定角度或?qū)⑵磮D塊拖至正確位置，所給出的指示不是文字形式而是符號(hào)形式，或游戲板的背景暗示。人們希望人類可以理解拼圖的邏輯，但在沒(méi)有明確指示的情況下，計(jì)算機(jī)會(huì)被難住。其他一些研究人員試圖利用人類擁有身體這一事實(shí)，通過(guò)設(shè)備攝像頭或增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行互動(dòng)，證明人類的存在。
這些驗(yàn)證碼測(cè)試存在的問(wèn)題并不一定是機(jī)器人太聰明，而是人類做得太差勁了。這并不是說(shuō)人類愚蠢，而是因?yàn)槿祟愒谡Z(yǔ)言、文化和經(jīng)歷上存在多種差異。一旦你脫離所有這些東西，去制作一個(gè)任何人不需要事先訓(xùn)練或思考都能通過(guò)的測(cè)試，那就只能選擇像圖像處理這樣的不用動(dòng)腦的任務(wù)，而這樣的任務(wù)正是為人工智能量身定做的。
怎樣才能區(qū)分人和機(jī)器?
波拉基斯表示：“驗(yàn)證碼測(cè)試受到人類能力的限制，除了身體上的能力外，還需要一些(能夠)跨文化跨語(yǔ)言的東西，需要一些通用的驗(yàn)證方式，讓希臘、芝加哥、南非、伊朗和澳洲人都能通過(guò)驗(yàn)證。” 而這樣的驗(yàn)證方式必須獨(dú)立于文化的復(fù)雜性和差異性之外。我們需要設(shè)置的是對(duì)一般人來(lái)說(shuō)很容易的驗(yàn)證方式，不應(yīng)該局限于特定的人群，但這樣的驗(yàn)證方式對(duì)計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)還必須是困難的。我們實(shí)際能做的事情是非常有限的，而這樣的事還必須是人類能夠快速完成的，而且不會(huì)令人心煩。”
要搞清楚如何解決這些模糊圖像驗(yàn)證問(wèn)題，就要進(jìn)入到哲學(xué)領(lǐng)域：什么樣的人類共性，可以向機(jī)器展示，但沒(méi)有機(jī)器可以模仿?人類到底是什么?
不過(guò)，或許我們的人性不是通過(guò)如何完成一項(xiàng)任務(wù)來(lái)衡量，而是通過(guò)我們?nèi)绾卧谶@個(gè)世界上的移動(dòng)軌跡——或者在互聯(lián)網(wǎng)中的移動(dòng)軌跡來(lái)衡量的。Shuman Ghosemajumder曾在谷歌負(fù)責(zé)打擊點(diǎn)擊詐騙，后來(lái)成為了機(jī)器人檢測(cè)公司Shape Security的首席技術(shù)官，他認(rèn)為，無(wú)論你設(shè)計(jì)的是游戲驗(yàn)證碼、視頻驗(yàn)證碼或者任何其他類型的驗(yàn)證碼測(cè)試，最終都會(huì)以失敗收?qǐng)觥１绕饻y(cè)試，他更喜歡“持續(xù)認(rèn)證”，即觀察用戶的行為并尋找自動(dòng)操作的跡象。” Ghosemajumder指出：“一個(gè)真正的人，無(wú)法很好地控制自己的運(yùn)動(dòng)機(jī)能，所以無(wú)論人們?nèi)绾闻L試，他們都無(wú)法在多次交互中多次以同樣的方式移動(dòng)鼠標(biāo)。” Ghosemajumder表示，機(jī)器人不需要移動(dòng)鼠標(biāo)就能與頁(yè)面進(jìn)行交互，或者能夠精確地移動(dòng)鼠標(biāo)，而人類的行為具有難以模仿的“熵”。
谷歌自身的驗(yàn)證碼團(tuán)隊(duì)也在思考類似的問(wèn)題，去年年底發(fā)布的最新版本reCaptcha v3，使用“自適應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)分析”，根據(jù)看起來(lái)可疑的程度對(duì)信息流量進(jìn)行評(píng)分，然后，網(wǎng)站所有者可以選擇對(duì)粗選出來(lái)的用戶進(jìn)行驗(yàn)證，比如要求其填寫密碼或進(jìn)行雙重認(rèn)證。驗(yàn)證碼團(tuán)隊(duì)的產(chǎn)品經(jīng)理Cy Khormaee表示，谷歌不會(huì)公布影響評(píng)分的因素，但谷歌會(huì)觀察一個(gè)網(wǎng)站上的“良好流量”的特征，然后用這些特征來(lái)檢測(cè)“糟糕流量”。安全研究人員表示，谷歌可能會(huì)綜合運(yùn)用信息記錄程序(cookie)、瀏覽器屬性、流量模式和其他因素進(jìn)行評(píng)分。新型機(jī)器人檢測(cè)方式的一個(gè)缺點(diǎn)是，它會(huì)導(dǎo)致人們?yōu)g覽網(wǎng)頁(yè)時(shí)無(wú)法擺脫被監(jiān)視感，因?yàn)樘摂M專用網(wǎng)和反跟蹤擴(kuò)展程序的使用可能會(huì)讓你被標(biāo)記為可疑或有威脅。
谷歌驗(yàn)證碼團(tuán)隊(duì)的工程主管Aaron Malenfant指出，放棄圖靈測(cè)試是為了回避人類不斷輸?shù)舻母?jìng)爭(zhēng)。“隨著人們?cè)跈C(jī)器學(xué)習(xí)上投入的資金越來(lái)越多，這類挑戰(zhàn)對(duì)人類來(lái)說(shuō)將會(huì)變得越來(lái)越難，這就是我們推出CAPTCHA V3的原因，為了走在這條曲線的前面。” Malenfant 指出，5到10年后，驗(yàn)證碼挑戰(zhàn)可能會(huì)變得完全不可行。然而，很多網(wǎng)站后臺(tái)將會(huì)運(yùn)行恒定、隱秘的圖靈測(cè)試。
布萊恩·克里斯汀(Brian Christian)在所著的The Most Human Human一書中，作為人類替身參加了圖靈測(cè)試比賽，他發(fā)現(xiàn)在交談中要證明你的人性是相當(dāng)困難的。另一方面，機(jī)器人制造商發(fā)現(xiàn)更容易通過(guò)測(cè)試的不是口才最好、最有智慧的健談?wù)撸怯貌缓线壿嫷男υ捇乇軉?wèn)題、拼寫錯(cuò)誤的人，或者像2014年圖靈競(jìng)賽中獲勝的機(jī)器人那樣，自稱是一名英語(yǔ)很差的13歲烏克蘭男孩。
畢竟，人孰能無(wú)過(guò)。驗(yàn)證碼作為世界上使用最廣泛的圖靈測(cè)試，可能也會(huì)面臨類似的未來(lái)。這是一場(chǎng)新的軍備競(jìng)賽，這不是為了創(chuàng)造出在圖像標(biāo)記和文本解析方面超越人類的機(jī)器人，而是為了制造出會(huì)出錯(cuò)、會(huì)錯(cuò)過(guò)按鈕、會(huì)分心、會(huì)切換標(biāo)簽的機(jī)器人。Ghosemajumder說(shuō)：“我想人們已經(jīng)意識(shí)到有一種應(yīng)用程序可以模擬普通人類用戶或者愚蠢的人類用戶。”
驗(yàn)證碼測(cè)試可能也會(huì)在這個(gè)世界上繼續(xù)存在。亞馬遜在2017年獲得了一項(xiàng)方案專利，該方案涉及視覺(jué)錯(cuò)覺(jué)和人類難以破譯的邏輯謎題。通過(guò)失敗響應(yīng)圖靈測(cè)試，唯一通過(guò)的方法就是給出錯(cuò)誤答案。
相關(guān)報(bào)道：
https://www.theverge.com/2019/2/1/18205610/google-captcha-ai-robot-human-difficult-artificial-intelligence
【本文是51CTO專欄機(jī)構(gòu)大數(shù)據(jù)文摘的原創(chuàng)譯文，微信公眾號(hào)“大數(shù)據(jù)文摘（ id: BigDataDigest）”】
