验证码技术的基础是一项称为图灵测试的实验。艾伦·图灵（Alan Turing），有时被称为现代计算之父，提出这项测试是为了检验机器是否可以像人类一样思考——或看起来像人类一样思考。经典测试是模仿游戏。在这个游戏中，审讯者向两名参与者提出一系列问题。一个参与者是机器，另一个是人。审讯者看不到或听到参与者的声音，也无法知道哪个是哪个。如果询问者无法根据响应确定哪个参与者是机器，则机器通过了图灵测试。
当然，使用 CAPTCHA 的目标是创建一个人类可以轻松通过但机器无法通过的测试。验证码应用程序能够向不同的用户呈现不同的验证码也很重要。如果视觉验证码为每个用户呈现相同的静态图像，垃圾邮件发送者很快就会发现表单，破译字母，并编写应用程序以自动输入正确答案。
大多数（但不是全部）验证码依赖于视觉测试。在处理视觉数据方面，计算机缺乏人类所具有的复杂性。我们可以比计算机更容易地查看图像并挑选出图案。即使不存在模式，人类的大脑有时也会感知到模式，我们称之为pareidolia的怪癖。见过云中的形状或月亮上的脸吗？那是你的大脑试图将随机信息与模式和形状联系起来。
但并非所有验证码都依赖于视觉模式。事实上，有一个视觉验证码的替代品很重要。否则，网站管理员冒着剥夺任何有视力障碍的 Web 用户权利的风险。视觉测试的一种替代方法是听觉测试。音频验证码通常会向用户呈现一系列口头字母或数字。该程序扭曲说话者的声音并不罕见，该程序在录音中包含背景噪音也很常见。这有助于阻止语音识别程序。
另一种选择是创建一个验证码，要求读者解释一段短文。上下文验证码对读者进行测验并测试理解能力。虽然计算机程序可以在文本段落中挑选出关键词，但它们并不擅长理解这些词的实际含义。
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