Основните положения на теорията за откриване на сигнали - Studiopedia
От учебника A.N. Гусев
За разлика от класическите психофизични методи, в съвременната психофизика се обръща специално внимание на това как и защо човек дава един или друг отговор, откривайки слаб прагов сигнал или оценявайки праговите разлики между два сигнала. За да се опише поведението на човек-наблюдател, който решава проблем със сензорния праг, се изгражда специален модел. Новата методология, наречена психофизическа теория за откриване на сигнали, или TOC [159], съдържа идеята за наблюдателя не като пасивен приемник на стимулна информация, а като активен субект на вземане на решения в ситуация на сензорна несигурност.
Общата схема, предложена от TOC за описание на процеса на откриване на прагов сигнал (или прагова дискриминация между два сигнала) е проста: един и същ стимул предизвиква всеки път малко по-различен интензитет на усещане от дадено сетивно качество;
2) поради високата сензорна несигурност поради ниския интензитет на усещане от въздействието на праговия сигнал, наблюдателят всеки път с достатъчна увереност не може да определи дали е имало или не сигнал, но въпреки това, в съответствие с инструкциите, той е принуден да вземе определено решение, основано не само на сензорна информация, но като вземе предвид неговите очаквания, минал опит или се опитва да отгатне.
По този начин сензорният процес се описва като двуетапен процес: процесът на картографиране на физическата енергия на стимула в интензивността на усещането и процесът на вземане на решение. TOC не използва концепцията за сензорен праг, тъй катонаблюдателят може също така да реши, въз основа на достатъчно интензивно усещане, че не е усетил сигнала (например, не очаква сигнал в дадена проба) или, обратно, като има много слабо усещане за ефект на стимул, да каже „да“, ако този ефект му се струва много вероятен.
За да се разработят методи за оценка на сензорната чувствителност в рамките на TOC, е изграден формален модел, който описва поведението на наблюдател, който решава сензорен проблем. Частта от модела, която представлява процеса на картографиране на енергията на стимул в набор от усещания, е взета от статистическата радиофизика, другата част, която разглежда правилата за вземане на решения, идва от математическата теория за вземане на решения.
Нека разгледаме метода да-не като един от най-популярните методи за измерване на сензорната чувствителност, разработен в рамките на TOC. За разлика от класическата психофизика, ние вече не измерваме абсолютния праг или прага на разликата, а говорим за измерване на сензорната чувствителност в задачата за откриване на сигнал или в задачата за разграничаване на сигнали. Този метод използва само два стимула, леко различни по интензитет.
на някакво физическо качество: едното "смислено" - а другото "празно" - 1. Презентациите обикновено следват една след друга на повече или по-малко редовни интервали от време и след всяка презентация субектът отговаря с "да", ако му се е струвало, че има сигнал, или "не", ако не е намерил сигнала. Стимулите се представят в експеримента много пъти в произволен ред.
Нека сега разгледаме възможните комбинации, които могат да възникнат в експеримента. Има четири от тях: , , , , като първите две комбинации са правилни, последните две са грешни резултати.
Всяка от тези комбинации има свое специално име (Таблица 1). Хит и фалшива тревога ще бъдат включенидопълнително обозначено с H (от английското hit) и .A (от английското фалшива тревога). Обозначения за пропуски - O (пропуск) и правилни отрицания - CR (правилно отхвърляне).
За да се характеризира активността на субекта в даден експеримент, е обичайно резултатите от експеримента да се представят под формата на оценки на условни вероятности - вероятностите субектът да отговори правилно (неправилно), при условие че е представен определен стимул - смислен или празен. Такива вероятности се обозначават по следния начин: P (да/S), P (да/Sh), P (не/S), P (не/Sh). По-специално, първата от тези вероятности е вероятността за правилно откриване на сигнала, а втората е вероятността от фалшива аларма. След като тези две условни вероятности бъдат изчислени, изчисляването на другите две вече не е необходимо. Те не носят допълнителна информация, тъй като
Тази двойка вероятности напълно характеризира успеха на откриването на сигнала от наблюдателя.
Както бе споменато по-горе, експозициите на стимули се свързват с техните сензорни представяния случайно или стохастично.
В TOC тази връзка е изобразена като две припокриващи се функции на плътност на вероятността за нормално разпределение (фиг. 29)1. Особено подчертаваме, че в тази моделна картина абсцисната ос е хипотетична ос на интензивността на усещанията, възникнали в експеримента под действието на значими (дясно разпределение) и празни (ляво разпределение) стимули.
Тяхното припокриване означава, че сетивните представи се оказват подобни едно на друго и наблюдателят не може да реши със 100% сигурност всеки път, когато стимулът му е представен. Освен това моделът предполага, че когато взема решение, наблюдателят установява строго определено правило за съответствие между своите чувства и два вида отговори („да“ и „не“) и винагиследва: ако текущото усещане е с интензитет над определено критично ниво, тогава той казва „да“, ако е по-малко – „не“1. По този начин TOC въвежда концепцията за критерий за вземане на решение на наблюдателя относно наличието/отсъствието на значим стимул. Всъщност критерият е някакъв вид сетивно изображение на паметта или сензорен стандарт, с който се сравнява всяко сетивно представяне (вижте точка С на абсцисната ос на фиг. 29). Неговата позиция върху сензорната ос (ос на абсцисата) може да зависи от редица причини: субективните тегла на различни грешки (например, наблюдателят може да се опита да сведе до минимум броя на пропуските и всъщност да не се интересува от намаляването на броя на фалшивите аларми), познаване на обективната вероятност за представяне на значими и празни проби в експеримента, използването от експериментатора на системата за „плащания“ и „наказания“, съответно, за верни и грешни отговори, в mo нета или игрална форма (т.нар. матрица на изплащане - PM) и др.
Например, нека видим как един типичен субект ще промени позицията на своя критерий за решение, ако в експеримента за откриване на прагов сигнал се използват пет различни матрици на плащане, съответстващи на пет различни метода на плащане за верни отговори и санкции за неправилни.
(цифрите означават рубли - таблица 2). Нека във всяка от петте серии му бъдат представени 100 значими и празни проби.
Очевидно в първата серия за субекта е полезно да даде отговор „да“ в случай на съмнение: в случай на правилен отговор той получава 20 рубли, в случай на неправилен се глобява само с 3 рубли. С такава матрица на изплащане се казва, че субектът разработва либерален критерий, използвайки който, в задачата за откриване на прагов сигнал, сред отговорите на субекта ще има много попадения, но също и много фалшиви аларми.
Други условия във Vсерия: за всяка фалшива аларма се налага глоба от 20 рубли и само 3 рубли се плащат за правилното откриване на сигнала. Оптималната стратегия в този случай е
беше да се използват отговорите „да“ много внимателно, само в онези опити, когато усещането за наличие на сигнал е достатъчно силно. Когато се съмнявате, е по-изгодно да дадете отговори „не“: ще спечелите малко, но от друга страна, ако знаете реалния дял на значимите и празни проби, ще загубите малко. При такава матрица на изплащане се говори за използване на строг критерий (фиг. 31).
В експериментите тежестта на критерия се променя не само от матрицата на изплащане, но и чрез промяна на априорната вероятност за представяне на значим сигнал във всяка серия. Тази техника също формира естествена система от очаквания за субекта: той знае, че с вероятност от 90% от 100 проби 90 ще съдържат „смислен“ стимул и само 10 ще съдържат „празен“; с вероятност от 10% - вярно е обратното: 90 "празни" и само 10 "значими".
Естествено е да се очаква, че в първия случай субектът развива либерален, а във втория – строг критерий за вземане на решение. По този начин, чрез промяна на стойността на априорната вероятност за поява на значим сигнал в редица проби от 0 до 100%, може насочено да се промени строгостта на критерия за вземане на решение.
Ясно е, че такава ситуация, описана от TOC, възниква само в случай на незначителни (прагови) физически разлики между и и, следователно, с голямо сходство на усещанията, възникващи в отговор на тези стимули. Очевидно тази ситуация съответства на човешкото поведение в условия на висока сензорна несигурност, когато при явна липса на информация все пак е необходимо да се вземе решение.
Позицията на решаващия критерий еднозначно определя двойката числа Р(.A) и Р(H ), които получаваме в резултатпровеждане на експеримент за откриване на разлики в праговете между и . На всяка двойка числа може да се присвои точка вътре в квадрата (фиг. 32), върху чиято вертикална страна се нанася P(H), а върху хоризонталната P(.A) и по този начин да се визуализира резултатът от работата на наблюдателя чрез различни критерии за вземане на решения (например като му се предложат пет различни матрици на изплащане - PM). Кривата, получена от тези точки (на фиг. 32 е показана, състояща се от отделни точки, получени в отделни серии от експерименти) се нарича работна характеристика на наблюдателя или просто PX.
Вероятностите Р(H ) и Р(.A) се променят едновременно, т.е. невъзможно е само с промяна на критерия едновременно да се увеличи едното и да се намали другото. Това много важно твърдение на TOC е вярно за всякакви двойки f(X/C) и f(X/W). От това следва, че само двойка от тези вероятности, а не всяка поотделно, характеризира сетивната способност на наблюдателя. PX преминава от точката (0,0) на квадрата до точката (1,1) и в същото време се намира над главния му диагонал. Последното следва от факта, че разпределението f(X/C) е изместено надясно по отношение на f(X/W), т.е. P(H ) винаги надвишава P(.A), когато наблюдателят действително прави разлика между сетивните образи на сигнални и шумови стимули. Колкото по-висока е сензорната чувствителност на наблюдателя, толкова RH е по-изпъкнал и толкова по-близо е до горния ляв ъгъл на квадрата (фиг. 33). Ясно е, че по диагонала има точки, които имат еднакви стойности на пропорциите на удари и фалшиви аларми, т.е. съответстващи на нулевото ниво на чувствителност.
TOS въвежда специална мярка за сензорна чувствителност, индексът dґ, като разстоянието по хоризонталната ос (фиг. 34) между центровете на две разпределения f(X/С) и f(X/Ш). dґизчислено, както следва1:
където z(H) и z(.A) са вероятностите за попадение и фалшива аларма, преобразувани в единици за стандартно отклонение на нормалното разпределение.
Въведена е и мярка за тежестта на критерия за вземане на решение, така нареченото съотношение на вероятността или β. Този индекс се изчислява съгласно специални таблици като съотношението на ординатата на разпределението на "сигнала" f(X/С) към ординатата на разпределението на "шума" f(X/Ш) в точка С. Освен това можете директно да изчислите позицията на точка С върху абсцисната ос:
C = −0,5[z(H ) + z(.A)]. (16)
Тези два индекса (dґ и β) са надеждни оценки на сензорната чувствителност и критерий само ако се приемат две основни математически допускания на TOC: нормалност и еквивариантност2 на разпределенията на сензорните ефекти f(X/S) и f(X/Sh). В реалната експериментална практика, за да не се проверява валидността на тези предположения, най-често се използват непараметрични индекси и критерии на чувствителност - съответно Ag и YesRate:
Аґ = 0,5 + (P(H) − P(.A))(1 + P(H) − P(.A))/
където P("да") е честотата на отговорите "да".
В рамките на TOC са разработени два други метода за измерване на сензорната чувствителност: методът на принудителен избор с две алтернативи (2ABV) и методът за оценка на доверието. Те също така се използват широко в изследователската практика.
Не намерихте това, което търсихте? Използвайте търсачката: