Signaalin havaitsemisen teoria

Signal Detection Theory (TOS)  on moderni psykofyysinen menetelmä, joka ottaa huomioon ärsykkeiden havaitsemisen todennäköisyyden ja jossa havainnoijaa pidetään aktiivisena päätöksenteon kohteena epävarmuustilanteessa. Signaalin havaitsemisen teoria kuvaa aistiprosessia kaksivaiheisena prosessina: prosessina, jossa ärsykkeen fyysinen energia kartoitetaan aistimisen intensiteetiksi ja kohteen päätöksentekoprosessiksi.

Historia

Signaalin havaitsemisen teorian pääasiallinen kehitys tapahtui vuosina 1952-1954. Michiganin yliopiston tutkijat Peterson [ , Birdsall ja Fox antoivat merkittävän panoksen teoreettiseen kehitykseen . [1] Vuonna 1954 tehtiin myös näkökentän psykoakustisia kokeita ja tutkimuksia, jotka vahvistivat signaalintunnistusteorian merkityksen. Vuonna 1966 signaalin havaitsemisen teoria kehitettiin yksityiskohtaisesti ja esiteltiin Greenin ja Svetsin työssä. [2]

Erot klassisesta psykofysiikasta

Signaalin havaitsemisen teoriassa on 4 näkökohtaa, joita klassinen psykofysiikka ei ota huomioon :

  1. Kohteen signaalin havaitsemisen todennäköisyys. Sama ärsyke voi herättää eri intensiteetin tuntemuksia. Samaa ärsykettä koskevilla reaktioilla on todennäköisyys.
  2. Vääriä hälytyksiä ja ohituksia. TOC ottaa huomioon signaalinäytteiden puuttumisen ja väärien hälytysten mahdollisuuden näytteissä, joissa signaalia ei ole.
  3. Kohteen signaalintunnistusprosessin aktiivisuus. Kohdetta pidetään aktiivisena tarkkailijana, joka toimii epävarmuustilanteessa, eikä passiivisena ärsykeinformaation vastaanottajana.
  4. Ei-aistien tekijöiden vaikutus päätöksentekoon. Tutkittavan päätökseen ärsykkeen olemassaolosta tai puuttumisesta vaikuttavat useat tekijät, jotka eivät liity stimulaatioparametreihin. Tällaisia ​​tekijöitä voivat olla aiheen alustava tiedottaminen, palaute, maksumatriisi ja muut tekijät, jotka eivät ole kannustimien fyysisiä parametreja.

Yleiset määräykset

Ärsykevirrassa erotetaan ominaisuus, joka ominaispiirteidensä vuoksi kiinnittää tarkkailijan huomion - signaaliärsyke. Tyhjä ärsyke (kohina) on signaaliärsykkeen puuttuminen näytteestä. Tarkkailija voi käyttää kahta vastauskategoriaa: "kyllä", "ei". Tarkkailijan on tunnistettava ärsyke ja vastattava siihen vastauksella "kyllä" (merkki on), jos merkkiä ei havaita, havainnoijan on annettava vastaus "ei" (merkkiä ei ole). Ratkaiseessaan tätä ongelmaa tarkkailija perustuu vakiintuneeseen vastaavuuskaavioon ärsykkeen aistikuvan piirteiden ja tehtävän päätöksen välillä. Vastaavuusjärjestelmän perustamiseen eivät vaikuta pelkästään ärsykkeiden ominaisuudet, vaan myös ei-sensoriset tekijät.

Eri näytteissä käytetään 5 prosentin suhdetta ärsykkeiden ja kohinan esiintymiseen: 10%, 30%, 50%, 70%, 90% ärsykkeistä. Sarjat suoritetaan "ylämäkeen - alamäkeen" -menetelmällä: 10 % - 90 % ja 90 % - 10 %.

Signaalintunnistustilanteessa on 4 lopputulosta: oikea osuma (on ärsyke - vastaus on "kyllä"), oikea kieltäminen (ei ole ärsykettä - vastaus on "ei"), hyväksytty (on ärsyke) - vastaus on "ei"), väärä hälytys (ei ole ärsykettä - vastaus "Kyllä").

Ärsyke Vastaus
Joo Ei
Signaali Oikea osuma (H; osuma) Kieltäminen (O; pois jättäminen)
Melu Väärä hälytys (FA; väärä hälytys) Oikea hylkäys (CR; oikea hylkäys)

Yleinen signaalintunnistusmalli on kaksi kellonmuotoista päällekkäistä jakaumaa. TOC:n eri versioissa nämä funktiot ovat normaali-, binomiaali- tai eksponentiaalijakaumia. [3] Vastaavuuskaavioon perustuva päätöskriteeri (C) määrittää päätössäännön ärsykkeen olemassaolosta tai puuttumisesta. Tämä kriteeri heijastaa väärien hälytysten ja oikeiden osumien todennäköisyyttä tietyllä ärsykkeen voimakkuudella.

Tämän kriteerin perusteella muodostetaan käyrä, jota kutsutaan tarkkailijan toimintaominaispiirteeksi , ja määritetään havainnoijan herkkyyden mitta (d'). Herkkyysmitta on vakioarvo tietylle tarkkailijalle tietyllä stimulaatiolla.

Päätöskriteerit

Päätöksenteko riippuu valintakriteerin valinnasta (rajapiste, C). Kriteereitä on kolmenlaisia:

  1. Symmetrinen  - sijaitsee kahden jakauman leikkauspisteiden keskellä. Tällaisen strategian valinta johtuu halusta tehdä vähemmän virheellisiä vastauksia. Tällä strategialla kieltäytyminen ja väärät hälytykset ovat yhtä todennäköisiä.
  2. Liberaali  - kriteeriä siirretään kohti melukäyrää. Tällaisen kriteerin valinta johtuu halusta olla menettämättä ärsykettä. Oikeiden osumien ja väärien hälytysten määrä kasvaa tällä strategialla.
  3. Kova  — kriteeri on siirtynyt signaalikäyrää kohti. Tällaisen strategian valinta johtuu halusta olla vastaamatta melulle vastauksella "kyllä". Oikeiden vastausten ja väärien hälytysten määrä vähenee.

Siten kaaviota muuttamalla saavutetaan samanaikainen FA:n ja H:n lisäys tai vähennys (kuten on mahdotonta lisätä tai vähentää molempien FA:n ja O:n virheitä samanaikaisesti). Kriteerin valintaan vaikuttavat ei-sensoriset tekijät ja henkilön valitsema strategia.

Observer Performance

Tarkkailijan toimintaominaisuus , (РХ) kuvastaa osumien todennäköisyyden riippuvuutta väärien hälytysten todennäköisyydestä. PX-käyrän etäisyys neliön päälävistäjästä on tietyn havaitsijan herkkyyden (d') mitta tietylle signaalille.

  1. Ihanteellinen tarkkailija  - signaali- ja kohinakäyrät eivät mene päällekkäin, tarkkailija ei tee vääriä hälytyksiä ja laiminlyöntejä. PX-käyrä esitetään pisteellä neliön vasemmassa yläkulmassa
  2. Signaaliherkkä tarkkailija  - signaali- ja kohinakäyrät menevät lähes kokonaan päällekkäin. PX-käyrä on neliön diagonaali.
  3. Todellinen tarkkailija, jolla on lisääntynyt herkkyys  - signaali- ja kohinakäyrät menevät hieman päällekkäin, PX-käyrä poistetaan neliön diagonaalista
  4. Reduced Sensitivity Observer  - Signaali- ja kohinakäyrät menevät päällekkäin merkittävästi. PX-käyrä on lähellä neliön diagonaalia

Ei-sensoriset tekijät

Ei-sensoriset tekijät muokkaavat kohteen vastaavuusjärjestelmää, ja ne otetaan käyttöön kokeen tekijän kontrollina tähän malliin.

Ennakkotiedotus - varoitus ärsykkeellä olevien ja tyhjien kokeiden suhteesta. Vääriä tietoja voidaan antaa.

Palaute - tietoa tarkkailijan vastausten totuudesta/väärin. Voi olla väärä. Se annetaan jokaisen kokeen tai kokeiluryhmän jälkeen (oikeiden vastausten tiheyden mukaan).

Palkkausmatriisi on maksu- ja sakkojärjestelmä oikeista ja vääristä vastauksista. Palkkausmatriisi edistää päätöksentekojärjestelmän ohjauksen tehokkuutta ja eriyttämistä sekä lisää tarkkailijan motivaatiota.

Klassiset signaalintunnistusmenetelmät

  1. Kyllä-ei menetelmä. Kokeellinen menettely koostuu satunnaistetusta ärsykkeiden esittämisestä peräkkäin säännöllisin väliajoin. Vastaukset annetaan kahden kategorian järjestelmässä.
  2. Kahden vaihtoehdon pakkovalintamenetelmä (2ABV). Ärsykkeet esitetään pareittain, peräkkäin tai samanaikaisesti spatiaalisen erotuksen kanssa. Vastaukset annetaan kuten Kyllä-Ei -menetelmässä. Tässä menetelmässä ärsykkeet ja kohina esitetään symmetrisesti (ärsyke-kohina, kohina-ärsyke), joten oikeiden vastausten ehdolliset todennäköisyydet (Н, CR) ovat yhtä suuret.
  3. Arviointimenetelmä. Menettely kokeen suorittamiseksi on samanlainen kuin Kyllä-Ei-menetelmä tai 2ABB-menetelmä (muunnoksen mukaan). Vastaukset annetaan luottamusluokissa (yleensä käytetään 7 vastauskategoriaa). Seuraavat luokat pätevät: "melko varma, että signaali oli", "todennäköisesti oli signaali", "todennäköisemmin se oli kuin ei", "en voi valita", "enempi kuin oli", "varmasti" oli signaali". ei ollut", "melko varma, että signaali ei ollut". Arviointimenetelmällä on mahdollista saada useita PX-pisteitä yhdessä kokeessa. [neljä]

Muistiinpanot

  1. ↑ Peterson, WW, Birdsall, TG & Fox, WC (1954) Signaalin havaittavuuden teoria. Proceedings of the IRE Professional Group on Information Theory 4, 171-212.
  2. ↑ Green, DM, Swets JA Signaalintunnistusteoria ja psykofysiikka. 1966. New York: Wiley - ISBN 0-471-32420-5 .
  3. ↑ Gusev A. N., Izmailov Ch. A., Mikhalevskaya M. B. Mittaus psykologiassa: yleinen psykologinen työpaja. 2. painos M: Merkitys, 1998 - 286s.
  4. ↑ Gusev A. N. Yleinen psykologia: 7 osassa: oppikirja opiskelijoille. korkeampi oppikirja laitokset / toimittanut B. S. Bratus. T. 2: Sensaatio ja havainto. M: Publishing Center "Academy", 2007. - 416s.

Kirjallisuus