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證明自己不是機(jī)器人，幾乎是每個(gè)網(wǎng)絡(luò)沖浪人的日常小考。

有太多這樣的瞬間：你正在網(wǎng)上訂票，準(zhǔn)備支付時(shí)，界面出現(xiàn)一個(gè)彈窗要求你確認(rèn)你是人類：

為了給程序證明我不是程序 —— 

• 你在5秒內(nèi)找出了所有的十字路口，

• 在3秒內(nèi)點(diǎn)擊了混在草叢后的自行車，
  

• 以超過(guò)全民85%的速度把滑塊移到了正確的位置……

  
  

最終，以人類身份光榮地通過(guò)了系統(tǒng)的考驗(yàn)！

那么，這個(gè)驗(yàn)證是如何判斷區(qū)分真實(shí)人類的？機(jī)器人難道就無(wú)法勾選「我不是機(jī)器人」的復(fù)選框嗎？

首先，我們來(lái)介紹一下這場(chǎng)人機(jī)戰(zhàn)的關(guān)鍵裁判—— reCAPTCHA。

reCAPTCHA是Google開發(fā)的一種安全機(jī)制，核心任務(wù)就是區(qū)分真人用戶和自動(dòng)化程序（比如“爬蟲”或機(jī)器人等）———

每當(dāng)你在網(wǎng)上點(diǎn)擊那個(gè)“我不是機(jī)器人”的小方框，就是在參與一場(chǎng)人機(jī)較量。

reCAPTCHA就是較量中的裁判，通過(guò)用戶的點(diǎn)擊進(jìn)行判斷，把惡意程序擋在門外，確保只有真正的用戶才能通過(guò)。

reCAPTCHA最早誕生在20年代初期，隨著互聯(lián)網(wǎng)的興起，網(wǎng)絡(luò)開始面臨越來(lái)越多的垃圾信息和惡意程序的威脅。當(dāng)時(shí)，卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的路易斯·馮·安（Luis von Ahn）在研究惡意程序防御時(shí)開發(fā)了reCAPTCHA。

這種技術(shù)最初通過(guò)讓用戶識(shí)別扭曲的文字或圖像，來(lái)驗(yàn)證其是否為人類。

比較典型的驗(yàn)證

偶爾也會(huì)遇到特別離譜的……

研究過(guò)程中，馮·安意識(shí)到這項(xiàng)技術(shù)還可以應(yīng)用于幫助轉(zhuǎn)錄舊手稿。為此，馮·安進(jìn)一步改進(jìn)了reCAPTCHA：不僅使用驗(yàn)證碼，也同時(shí)把老舊文檔文獻(xiàn)中的單詞展示給用戶，借助用戶的驗(yàn)證過(guò)程完成標(biāo)注，助力歷史文獻(xiàn)的數(shù)字化。（這些文獻(xiàn)中的字跡僅靠光學(xué)字符識(shí)別系統(tǒng)（OCR）無(wú)法很好地識(shí)別）

reCAPTCHA的使用大大減少了人工手動(dòng)轉(zhuǎn)錄文獻(xiàn)的工作量。目前已有約5萬(wàn)個(gè)網(wǎng)站在使用它進(jìn)行身份驗(yàn)證，每天幫助轉(zhuǎn)錄超過(guò)1800萬(wàn)個(gè)單詞。世界頭部互聯(lián)網(wǎng)檔案館（Internet Archive）每天使用reCAPTCHA來(lái)數(shù)字化多達(dá)1000本書籍、報(bào)紙和其他文檔；《紐約時(shí)報(bào)》也利用reCAPTCHA來(lái)數(shù)字化其自1851年以來(lái)的檔案。

和傳統(tǒng)的OCR技術(shù)相比，reCAPTCHA在處理舊文檔時(shí)的準(zhǔn)確率高達(dá)99%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于OCR在處理19世紀(jì)前出版書籍時(shí)高達(dá)20%的錯(cuò)誤率。

這個(gè)方法一開始效果還不錯(cuò)，但隨著技術(shù)的進(jìn)步，機(jī)器人也慢慢地學(xué)會(huì)了識(shí)別這些扭曲的文字。

于是reCAPTCHA也跟著進(jìn)化，從簡(jiǎn)單的文字識(shí)別變成了我們今天看到的「請(qǐng)點(diǎn)擊所有有交通燈的圖片」之類的圖片識(shí)別任務(wù)，以及讓用戶勾選「我不是機(jī)器人」的方式來(lái)完成驗(yàn)證。

谷歌在2009年收購(gòu)了reCAPTCHA后，把這種技術(shù)用到了谷歌書籍和Google Maps等項(xiàng)目，用來(lái)改進(jìn)文字識(shí)別和地理數(shù)據(jù)處理。

頓悟原來(lái)我每次嘔心瀝血完成驗(yàn)證，都在充當(dāng)Google的人工標(biāo)注勞動(dòng)力

那么，reCAPTCHA究竟是如何判斷你是人類還是機(jī)器人的？

當(dāng)你點(diǎn)擊這個(gè)“我不是機(jī)器人”的方框時(shí)，reCAPTCHA就會(huì)根據(jù)你的點(diǎn)擊行為判斷你是否是一個(gè)真實(shí)的人類。

點(diǎn)擊行為分析背后是非常有趣的領(lǐng)域：人機(jī)交互（HCI）與行為生物識(shí)別（Behavioral Biometrics）：通過(guò)大量的行為數(shù)據(jù)分析，從用戶的日常操作中提取出生物行為特征，與機(jī)器人的行為對(duì)比。

識(shí)別的關(guān)鍵并不在于你是否能在框中完成點(diǎn)擊，而在于你點(diǎn)擊的動(dòng)作。

reCAPTCHA通過(guò)分析你點(diǎn)擊的速度、鼠標(biāo)的軌跡，以及你在頁(yè)面上的一些小動(dòng)作來(lái)判斷你到底是不是人類。

人在操作鼠標(biāo)時(shí)，手指總是會(huì)有些許抖動(dòng)的。移動(dòng)路徑可能會(huì)有一些小彎曲或停頓、速度時(shí)快時(shí)慢、點(diǎn)擊前隨著閱讀思考有小片刻停頓，或是在點(diǎn)擊后追加一些慣性動(dòng)作。這些微小的變化通常會(huì)比機(jī)器人更自然。

而機(jī)器人則趨向于完美的直線和精準(zhǔn)的點(diǎn)擊。

大量行為數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，機(jī)器人雖然能快準(zhǔn)狠地點(diǎn)擊目標(biāo)，但它們的動(dòng)作太“完美”，不像人類的隨意：鼠標(biāo)的移動(dòng)路徑通常是最短的直線，點(diǎn)擊速度也十分一致。這種差異是用來(lái)識(shí)別人類和機(jī)器人的關(guān)鍵。

（原來(lái)我勝出是因?yàn)椴恕?/p>

Castle（一家專注做賬戶安全和欺詐檢測(cè)的公司）的研究員Johan Brissmyr通過(guò)記錄鼠標(biāo)在網(wǎng)頁(yè)上的位置，展示了人機(jī)兩種截然不同的移動(dòng)軌跡：包括瞬間跳躍、直線移動(dòng)和貝塞爾曲線：

可以看出，模擬生成的自動(dòng)化程序通常會(huì)通過(guò)直接指定坐標(biāo)的方式移動(dòng)鼠標(biāo)，導(dǎo)致不自然的軌跡，如瞬間跳躍或直線移動(dòng)（1A）。

通過(guò)移動(dòng)速度和加速度的分析比對(duì)，也可以發(fā)現(xiàn)機(jī)器人軌跡中的加速度通常接近于零，這是識(shí)別人機(jī)的關(guān)鍵。

人類日常點(diǎn)擊鼠標(biāo)時(shí)，隨著手腕手指的發(fā)力，鼠標(biāo)的移動(dòng)軌跡會(huì)產(chǎn)生加速度變化。而自動(dòng)化程序的鼠標(biāo)移動(dòng)通常是以恒定速度沿直線完成，加速度接近零。

針對(duì)行為分析的結(jié)果，系統(tǒng)會(huì)為每個(gè)用戶生成一個(gè)“信譽(yù)評(píng)分”（score）。這個(gè)評(píng)分從0.1到1不等。分?jǐn)?shù)越高，說(shuō)明系統(tǒng)越相信你是個(gè)真真切切的人類；分?jǐn)?shù)越低，系統(tǒng)就會(huì)更加警覺，甚至可能要求你進(jìn)行進(jìn)一步驗(yàn)證。

當(dāng)用戶點(diǎn)擊太快或軌跡過(guò)于“機(jī)器人”時(shí)，系統(tǒng)給出的低分會(huì)觸發(fā)更復(fù)雜的視覺驗(yàn)證，比如讓用戶選擇含有摩托車或街燈的圖片，或甚至語(yǔ)音、視頻的驗(yàn)證。

系統(tǒng)展示的驗(yàn)證圖片一般會(huì)具有一定的模糊性或復(fù)雜性，這種多角度的物體識(shí)別對(duì)自動(dòng)程序來(lái)說(shuō)挑戰(zhàn)比較大。因?yàn)槲矬w從不同角度看，輪廓、光影會(huì)發(fā)生變化，會(huì)導(dǎo)致識(shí)別難度大大增加。

而電腦程序主要根據(jù)平面圖像來(lái)理解三維物體，如果訓(xùn)練數(shù)據(jù)不夠全面，就可能無(wú)法準(zhǔn)確識(shí)別在特定角度下的物體。人類的大腦則天然擅長(zhǎng)處理這些變化，即使圖片質(zhì)量不高或角度怪異，也能迅速識(shí)別出目標(biāo)物體。

道高一尺，魔高一丈。

隨著人工智能技術(shù)的迅猛發(fā)展，機(jī)器人不僅能執(zhí)行點(diǎn)擊任務(wù)，也能逐漸通過(guò)復(fù)雜的算法模仿人類行為。防御與攻擊相互推動(dòng)，像一場(chǎng)無(wú)休止的貓鼠游戲。每一步都要求防御系統(tǒng)不斷進(jìn)化，以應(yīng)對(duì)愈加精巧的對(duì)抗性AI。