АЛГОРИТЪМ И СОФТУЕРНА РЕАЛИЗАЦИЯ ЗА ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ НА ЧОВЕШКАТА КРАТКОВРЕМЕННА ПАМЕТ В

Теорията на емоционалните роботи се занимава основно с изграждането на модел на комуникация и взаимодействие между роботите. Това е нейната основна цел. То включва доразвиване на понятийния апарат, вкл. за описание на характеристиките на паметта на робота.

Правенето на паралели между характеристиките на човешката и роботизираната памет може да даде нови идеи за изграждане на модел на комуникация между роботи. Например, приложението на хипотезата на съветския психолог Д.Н. Uznadze помогна за решаването на проблема с възпитанието на робота за ситост [4]. От друга страна, използването на определени характеристики на човек за изчисляване на роботни показатели, сравними с човешките, може да оправдае или опровергае приложимостта на теорията за емоционалните роботи за описание на някои аспекти на човешката умствена дейност.

Цел на изследването

Целта на това изследване е да намери психологически метод за определяне на размера на човешката краткосрочна памет, да го адаптира, за да намери коефициента на човешката краткосрочна памет по такъв начин, че да може да се използва като еквивалент на коефициента на краткосрочната памет на робота.

Материал и методи на изследване

Един от психологическите методи за определяне на обема на краткосрочната памет на човек е методът на Джейкъбс [6], базиран на закона на Милър [2], според който капацитетът на краткосрочната памет е 7 ± 2 обекта. Методът на Джейкъбс е както следва. За да се определи обемът на краткосрочната памет на човек, се провеждат n серии от тестове. Във всяка серия на субекта се представят r поредици от числа, като се започне с минималната дължина l и се увеличи дължината на поредицата с k. Всяка последователност не трябва да съдържа дублиращи се цифри. Примерпоследователности от цифри на една серия от тестове при r = 7, l = 4, k = 1 - 5840; 46023; 254061; 7842369; 34086125; 598623174; 4520761938.

, (1)

където A е най-малката дължина на последователността, която субектът възпроизвежда правилно във всички серии, C е броят на правилно възпроизведените последователности, чиято дължина е по-голяма от A.

В таблица 1 можете да намерите оценка на нивата на краткосрочната памет за анализ на резултатите по метода на Джейкъбс [1].

Таблица 1-Скала за оценка на нивото на краткосрочната памет

Капацитет на паметта V

Ниво на краткосрочната памет

Запаметяването, равно на 10, като правило е следствие от използването от субекта на логически средства или специални техники на мнемоника. Ако се получи много ниско ниво на запаметяване, тестът на паметта на субекта обикновено се повтаря след няколко дни. Обикновено обемът на паметта 3-4 е причинен от неприемането на инструкцията.

Използване на коефициент за оценка на краткосрочната памет на човек

В краткосрочната памет на човека попадат различни обекти: цифри, букви, геометрични фигури, предмети от реалния свят и др. Психолозите „повдигат въпроса за измерването на „размера“ на елемент, който влиза в краткосрочната памет“ [3], т.е. въпросът е за единицата за промяна или основната единица памет.

Съществува „правило, според което обемът на краткосрочната памет не зависи от количеството информация в един елемент, а се определя от постоянен брой клетки на паметта, които могат да бъдат както богати, така и бедни на информация“ [3]. Следователно, за да се изследва краткосрочната памет, можете да използвате относителни или безразмерни стойности, които ще бъдат сравними при запомняне на различни обекти. ТакаПоради това е препоръчително да се премине към измерване на коефициента на краткосрочна памет θ, който определя частта от запомнената информация от общото количество получена информация. За целта използваме аналитичната формула за обема на краткосрочната памет по метода на Джейкъбс (1).

От формула (1) следва, че стойността на V не е подходяща като коефициент на човешката краткосрочна памет, т.к. стойностите на коефициента θ трябва да принадлежат към интервала [0; 1], докато в общия случай неравенството е вярно.

За да се получи коефициентът на краткосрочна памет на човек θ, е необходимо да се нормализира стойността на обема на краткосрочната памет на човек V:

. (2)

V достига минимум в случай, че тестваното лице не е запомнило нито една поредица от числа, т.е. A = 0, C = 0. Тогава .

За да намерим максимума на функцията, ние я преобразуваме във функция, която зависи само от параметъра A. Броят на поредиците от числа, предлагани на субекта във всички серии, се означава с . Максималната дължина на последователността във всяка тестова серия е m, където . Минималният брой последователности h, които субектът възпроизвежда правилно сред всички тестови серии, е . Броят на последователностите, които субектът е възпроизвел точно неправилно, .

Максималният брой правилно възпроизведени последователности, чиято дължина е по-голяма от A във всички серии, ще бъде изчислен по формулата. След трансформациите получаваме.

За да намерим, заместваме във функцията V(A,C). Означавайки , получаваме отношението .

Очевидно е линейна функция по отношение на A, където , , . Ние изследваме функцията максимално.

Имайте предвид, че според практическото значение на проблема. Следователно Q > 0 и P> 0. Това означава, че достига максимумав точка m (фиг. 1).

Ориз. 1. Максимална функционалност.

Забележете, че според конструкцията веригата от равенства е валидна.

Въз основа на изследването, замествайки Vmin и Vmax във формула (2), получаваме коефициента на краткосрочна памет на човек, който ще приеме формата:

. (3)

По този начин коефициентът на краткосрочна памет на човек показва каква част от информацията човек може точно да възпроизведе след еднократното й представяне.

В теорията на емоционалните роботи [5] е дадена математическа дефиниция на коефициента на краткосрочната памет на робота, който е относителна стойност и се намира в интервала [0; 1]. Следователно коефициентът (3) според формалните математически свойства може да се използва като коефициент на краткосрочната памет на робот.

Внедряване на софтуер

За практическото определяне на коефициента на краткосрочна памет на човек е разработен демонстрационен прототип на програма, използваща метода на Джейкъбс.

При стартиране на програмата потребителят получава подкана да попълни лични данни (фиг. 2), където може, вкл. по ваша преценка, оценете паметта си преди тестването.

Фиг.2. Попълване на въпросника в програмата.

След изучаване на малка инструкция субектът започва тестване, по време на което на екрана на монитора се появяват числа (фиг. 3), които субектът трябва да запомни.

Фиг.3. Тестване. Извеждане на цифрово изображение

За да се получи представителна поредица от цифри за тестване, се използва генератор на псевдослучайни числа в диапазона от 0 до 9. Поредиците от цифри се показват на екрана. Всяка последователност не съдържа повтарящи се цифри. Следслед като системата покаже всички числа в последователността, потребителят получава подкана да въведе числата, които е запомнил (фиг. 4).

Фиг.4. Тестване. Въвеждане от потребителя.

Файлът psysettings.xml съдържа настройки за адекватно използване на метода Jacobs. Тези настройки определят броя на тестовите серии, дължината на цифровата серия, времето между представянията на серията, името на шрифта, удебелен, курсив, подчертан и др.

Фразите за многоезичния потребителски интерфейс са зададени във файла settings.xml. Възможно е да се разшири броят на езиците на програмния интерфейс без прекомпилиране на програмата. В тази версия е възможно да преминете към английската версия на интерфейса.

Програмата е написана на C# в среда за разработка Microsoft Visual Studio 2008.

Фиг.5. Архитектура на софтуерен продукт.

Резултати от изследването

Резултатът от изследването е въвеждането на коефициента на краткосрочната памет на човек, който е относителна и безразмерна характеристика, която решава проблема с единиците памет. Също така резултатът от работата е демонстрационен прототип на програмата, която прилага метода на Джейкъбс и определя коефициента на човешката краткосрочна памет.

Заключение

В бъдеще програмата трябва да се развие в софтуерен продукт, който ще се използва за проверка на разпоредбите на теорията за емоционалните роботи, възможностите за нейното приложение за описание на връзката между характеристиките на човешката памет.

Разширяването на функционалността на програмата и увеличаването на броя на настройките ще автоматизират създаването на нови методи за изследване на паметта и тяхната проверка. програмае не само въплъщение на определени методи, но също така оставя място за креативността на психолога-изследовател, което му позволява да адаптира теста към необходимата извадка.

Автоматизацията на психологическите тестове елиминира рутинната обработка, елиминира субективния фактор на тестера по време на експеримента и намалява риска от грешка при изчисляване на резултатите. Става възможно да се използват стари тестове, които са тествани през годините, като се коригират техните параметри и в същото време се създават нови методи и се автоматизира тяхната проверка.

Рецензенти:

Пенски Олег Генадиевич, доктор на техническите науки, професор в катедрата по процеси на управление и информационна сигурност, Пермски държавен национален изследователски университет, Перм.
Ясницки Леонид Нахимович, доктор на техническите науки, професор, Пермски държавен национален изследователски университет, Перм.