キャプチャの解読方法と、なぜ難しくなったのか

この冬、多くの人々と同じように、ノリン・マクマホンさんも新型コロナウイルスワクチンの予約を探し、ブラウザで何度も更新ボタンを押していた。ワシントンD.C.在住の彼女は2月下旬に予約枠を見つけて大喜びしたが、文字と数字は正しく入力したと確信していたにもかかわらず、CAPTCHA認証によるユーザー認証に失敗し、喜びは一転して失望に変わった。

「それから、ちゃんと入力できているか確認するために、すごくゆっくり入力しました。もちろんプレッシャーはありましたから。そういうことが12回もありました。キャプチャが機能しなかったんです」と、施設長のマクマホンさん（61歳）は語る。彼はその日は諦めたものの、最終的には面接の予約を取ることができた。

DCヘルスのポータルにおけるCAPTCHAの混乱は、当時広く報道されたいくつかの技術的問題の一つでした。しかし、CAPTCHAはパンデミックのずっと前からユーザーを悩ませてきました。

「CAPTCHA」とは、「コンピュータと人間を区別するための完全に自動化された公開チューリングテスト」の略称です。チューリングテストは、人工知能の創始者とされるイギリスの数学者アラン・チューリングによって1950年に考案され、コンピュータが人間と同様の知的な行動をとれるかどうかを判定するために使用されました。チューリングはこれを「模倣ゲーム」と呼びました。ルイス・フォン・アンはカーネギーメロン大学の大学院生として現代のCAPTCHAの開発に携わり、現在は同大学のコンサルティング教授を務めています。その後、Googleが買収したreCaptchaを発明しました。

CAPTCHA の目的は、人間には解けるがボットには解けないテストやパズルを作成することです。そのため、あなたという単なる人間でも、午前 10 時 1 分 1 秒に発売されるスプリングスティーンのコンサートの適当な席を手に入れるチャンスがあるかもしれません。

特に機械が高度化するにつれて、バランスを取るのが難しくなる可能性があります。

「通常、人工知能システムは人間よりも優れた対応力を持っています。例えば、彼らはイライラすることがありません。彼らは限りなく忍耐強く、時間を無駄にすることを気にしません」と、イタリアのパドヴァ大学の准教授、マウロ・ミリアルディ氏は述べている。彼は最近、20年間のCAPTCHAのバージョンとその有効性をまとめた論文を共同執筆した。

Googleはキャプチャ市場における自社のシェアを明らかにしていないが、米国では圧倒的なシェアを占めているようだ。reCaptchaという名称は様々なサイトで頻繁に見られる。この記事では、Googleは質問を書面で提出するよう求め、その後、直接引用はできないと述べて書面で回答した。

GoogleにはreCaptchaの「ヘルプ」ページがあるが、その回答は期待外れだ。「このCAPTCHAは難しすぎます」という質問に対し、Googleは「ご心配なく。CAPTCHAの中には難しいものもあります。画像の横にある再読み込みボタンをクリックすれば、別のCAPTCHAが表示されます」と答えている。また、このヘルプページには、GoogleがCAPTCHAを使ってAIをトレーニングしていることも記されており、人間がCAPTCHAを解読するために費やす労力は、テキストのデジタル化や画像への注釈付けなど、Googleの製品の改善に役立っていると書かれている。  

Googleのサポートページには、特に写真グリッドの課題について、多くの人が尋ねる他の質問への回答が掲載されていませんでした。バスの小さな部分がマス目にある場合、それをクリックする必要がありますか？信号機を選択する際は、ポールをクリックしますか？これらの質問に対し、Googleはバスまたは信号機があるマス目の大多数を選択するようにアドバイスしていました。

さらに、ぼやけた写真もあり、ユーザーはぼんやりとした遠くに煙突があるかどうかを見分けようと、画面に近づかざるを得なくなります。画像のreCAPTCHAがなぜぼやけていることが多いのかと尋ねられたGoogleは、ユーザーが解く必要があるCAPTCHAの数を減らすために日々努力しており、「私はロボットではありません」チェックボックスを表示する際のヒューリスティックスを改善し、人間にとって難問と感じられないようにしていると述べました。

イタリアのジェノバ大学の研究者、メリエム・ゲラール氏は、画像の品質の悪さについて、より簡潔な説明を示した。「このチャレンジでは、最先端の画像認識技術を使うボットが認識しにくくするために、ノイズが多くぼやけた画像が提示されることが多いのです」と、ミリアルディ氏とキャプチャに関する論文を共著しているゲラール氏は言う。「ノイズ、画像の乱れ、ぼやけ、これらは認識防止メカニズムとして知られています。」

キャプチャは完全に間違っていることもあります。チャールズ・バーグクイスト氏は、パーキングメーターを選ぶように求められ、表示されたメーターを1つ選ぼうと拒否され、メーターと2つの郵便受けを選択することでしかパズルを解けなかったとき、面白さと苛立ちが入り混じった気持ちになったと言います。「間違った情報を入力せずに目的のページにたどり着くことができなかったのは、本当にイライラしました」と、ラジオ番組「サイエンス・フライデー」のディレクターを務めるバーグクイスト氏は言います。

このような失敗は、ソーシャルメディアや、CAPTCHAの悪質さを面白がるRedditグループ「/r/captcha」で頻繁に議論されています。また、約2万人のメンバーを擁するRedditグループ「/r/CaptchaArt」では、漫画やその他のアート作品にCAPTCHAが取り入れられています。

キャプチャはすぐにはなくなることはないので、キャプチャ解決プロセスのフラストレーションを軽減するためのヒントをいくつか紹介します。

キャプチャは保護を提供することを忘れないでください

難しいパズルで行き詰まった場合には、あまり慰めにならないかもしれませんが、キャプチャは、訪問する Web サイト、そして最終的にはあなた自身を保護するために設計されています。

「アラン・チューリングのCAPTCHAのコンセプト自体は天才的です。しかし、ロボットの能力が高度化するにつれて、CAPTCHAシステムはますます複雑になり、非常に侵入的なユーザーエクスペリエンスにつながる可能性があります」と、英国ハンプシャーにあるBliss Digitalのテクニカルディレクター、マット・ブリス氏は語る。4つのCAPTCHAを続けて解かなければならなかったブリス氏は、苛立ちを募らせ、これらのチャレンジを「横断歩道と消火栓を見分けるための複雑で厄介な忍耐力テスト」と呼び直した。

建築家であり開発者でもあるブリス氏は、CAPTCHAの目的を理解しており、CAPTCHAを利用するための無料ツールはウェブデザイナーや開発者にとって簡単に導入できると指摘しています。「残念ながら、CAPTCHAは、より侵入性が低くユーザーフレンドリーなアプローチの方が適切な状況において、安易な解決策として導入されてしまう可能性があります。しかし、設計と導入には必然的にコストがかさんでしまいます」と彼は述べています。

キャプチャは常に改善されていることを理解する

一見そうは思えないかもしれませんが、CAPTCHAの設計者たちはユーザーの負担を軽減しようと努力しています。Googleは、ユーザーにとってのストレスとボットの阻止との間の最適なバランスを見つけるために、顧客と継続的に協力していると述べています。GoogleのreCaptcha製品は、ボットが解読に苦労する単語から始まり、その後、ボットだけでなく不正行為からも保護するためにクリックボックスやクロスウォークへと進化しました。reCaptchaの第3バージョンでは、ユーザーインタラクションがなくなり、代わりに行動分析に依存しているため、Googleによると、スムーズなユーザーエクスペリエンスが実現されています。

4 番目で最新のバージョンは reCaptcha Enterprise です。Google によると、このバージョンは企業向けに特別に構築された独自の機能を提供し、非常に詳細なスコア、高リスク スコアの理由コード、サイトの特定のニーズに合わせてリスク分析エンジンを調整する機能など、強化された検出手段を提供します。

AIの近年の進歩により、自動プログラムは人間よりも認識タスクにおいて優れた能力を発揮できるようになったとゲラー氏は述べた。彼女とチームは、人間が困難な認知問題を解くのではなく、物理的なタスクを実行する能力に基づいて、 CAPPCHA（2つ目のPは「Physical（物理的）」の略）と呼ばれる代替手段を開発した。具体的には、スマートフォンを傾けたり、ノートパソコンで入力中に微細な動きをしたりすることなどが挙げられる。「CAPPCHAの背後にある論理的根拠は、コードであるボットは物理的なタスクを実行できないということです」とゲラー氏は言う。「人間にしかできない動作があるのです。」

ブラウザを更新する

ゲラール氏とミリアルディ氏によると、古いブラウザは認証エラーを引き起こす可能性がある。両教授は、常に最新のアップデートを適用することも人間らしさの表れだと指摘した。「ボットはソフトウェアのアップデートを慎重に行わない可能性が高い」とミリアルディ氏は述べた。

Google の reCaptcha ヘルプ ページでは、ブラウザで JavaScript を有効にし、reCaptcha と競合する可能性のあるプラグインを無効にすることも推奨されています。

人間であることを証明するために行動を起こしましょう

訪問しているウェブサイトが Google の reCaptcha を使用している場合は、チケットや予約を探す前に Gmail アカウントにログインしてください、と Guerar 氏は言います。

また、検索を始める前にCookieを許可するように、ゲラール氏とミリアルディ氏はアドバイスしています。「彼らに覗き見させておけばいいのです」とミリアルディ氏は言います。いわゆる目に見えないCAPCHAは、あなたが人間であることを確認するために舞台裏で機能しており、その方法の一つとして、閲覧履歴の分析が挙げられます。

教授たちはプライバシーへの懸念を指摘し、履歴を消去し、Cookieを削除するツールを使うことを提案しました。しかし、ウェブサイトへの迅速なアクセスを優先する場合は、Googleが既にあなたが実在の人物であることを認識できるように、Cookieを許可した状態で短時間のウェブサーフィンを行うことをミリアルディ氏は推奨しています。

「いくつかのウェブサイトを閲覧して、彼らが望むだけのクッキーをもらうだけです。そうすれば、あなたが人間であることが証明されるでしょう。ワクチンの予約などが取れたら、すぐにクリーンアップをしてください」とミリアルディ氏は言った。「エンジンが温まった状態で排ガス検査を受けるようなものです」

より注目に値するキャプチャを採用する

いくつかのキャプチャは許容できるものであり、興味深いものでもあります。

3月にNCAAトーナメントのチケットを探していたところ、Ticketmasterが新しいバージョンのCAPTCHAを使用していることに気づきました。漫画風の画像に自転車、Tシャツ、ハンマーなどのランダムなアイテムが重ねられており、すべて指定された順番でクリックする必要がありました。ヒンクル・フィールドハウスでの試合のチケット確保に集中していたにもかかわらず、新しい形式と画像がぼやけていない点はありがたかったです。Ticketmasterは2014年にブログでCAPTCHAについて最後に言及しましたが、最新のCAPTCHAに関する情報提供を複数回求めましたが、回答はありませんでした。Googleも、これはreCAPTCHAではないと述べています。

バーグクイスト氏は、国勢調査記録や船舶積荷目録などの古い文書の写真から、手書きのテキスト一行を書き写すようにキャプチャで求められても気にしない。バーグクイスト氏の言葉を借りれば、「昔ながらの凝った手書き」だ。

「そういうのは、実はすごくクールだと思うんです。ちょっとした現実逃避みたいなもので、あの人や物が昔、実際どんな存在だったのかを考えるきっかけになるし、それに、どこかの誰かがその情報をもっと身近に感じられるような気がするんです。例えば、国勢調査や古代の船の積み荷など、その情報をいつか誰かが実際に使って、世界を少しでも良くしてくれるかもしれない、みたいな」とバーグクイストは笑いながら言う。

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