Рабочая характеристика наблюдателя (РХ)

 

В качестве основной характеристики сенсорной системы, принимающей решения в соответствии с рассмотренным правилом, принято рассматривать функцию, выражающую зависимость вероятности правильного обнаружения стимула P_обн от вероятности ложной тревоги P_лт. Эта функция получила название « рабочая характеристика наблюдателя » (сокращенно – РХ).

Если принять, что распределение плотностей вероятностей f(s) и f(n) подчиняется нормальному закону распределения, то функция РХ будет обладать следующими особенностями:

· она существует от 0 до 1, является монотонной и выпуклой;

· расстояние между математическими ожиданиями M_s и M_n (см. рис.6), нормированное по s, есть расстояние до кривой РХ от главной диагонали в срединной точке РХ;

· отношение правдоподобия λ есть тангенс угла между горизонталью и касательной, проведенной к РХ в любой ее точке.

На рис.8 изображены варианты кривых РХ в обычной системе координат.

 

 

Рис. 8. Рабочая характеристика наблюдателя (РХ)

 

Допущение о нормальности распределений плотностей вероятностей f(s) и f(n) является в определенном смысле произвольным, так как принимается исходя из общих соображений о том, что процесс формирования сенсорных величин s скорее всего подчиняется именно этому закону, а не какому-либо иному. Если же по каким-то причинам имеется основание полагать, что распределения f(s) и f(n) не являются нормальными, то, соответственно изменится и вид РХ. На рис.9 приведены случаи с треугольным и прямоугольным видами распределений плотностей вероятностей и соответствующие им варианты РХ.

 

Рис.9. Различные варианты распределений f(s) и f(n) ( A и B ) и соответствующие им рабочие характеристики ( C )

3.2.4. Показатель чувствительности d¢

В качестве основного показателя, характеризующего чувствительность сенсорной системы, принимается величина d¢ :

= , (18)

где s =s_s = s_n, а s_s и s_n – стандартные отклонения распределений f(s) и f(n).

Величина d¢ показывает, насколько далеко по оси s отстоят друг от друга распределения f(s) и f(n) – это зависит от значения числителя в правой части формулы (18), а также насколько хорошо они могут быть различимы субъектом – что зависит от значения знаменателя – величины s.

Таким образом, абсолютная чувствительность сенсорной системы определяется, согласно этой формуле:

a) величиной внутреннего сенсорного шума - т.е. значением M_n;

b) величиной сенсорного эффекта, вызванного стимулом – M_s;

c) дисперсией величин а) и b) - s_s и s_n.

На рис.8 дана графическая интерпретация значения показателя d¢ - это расстояние от главной диагонали до срединной точки кривой РХ.

Диапазон изменений количественных значений величины d¢ находится в следующих пределах:

 

0 ≤ d¢ ≤ 6,

 

при этом для значения верхней границы дана некоторая условная величина, вытекающая из данных, которые могут быть получены в реальном эксперименте, а не теоретически возможная.

Очень важным свойством показателя d¢ является то, что d¢ не зависит от значения порога принятия решения λ ₀, который, в свою очередь, определяется несенсорными факторами (например, мотивацией испытуемого или значимостью для него различных вариантов ответа). Тем самым разделяются собственные свойства сенсорной системы (чувствительность - d¢ ), и характеристики процессов принятия решения (отражающиеся в значении λ ₀ ).

Именно это свойство d¢ обуславливает принципиальное отличие этого показателя от классических мер чувствительности - порогов чувствительности. В чём же это отличие? И в чём преимущество показателя чувствительности d¢ по сравнению с пороговыми мерами?

С этой целью сопоставим показатель d¢ и величину порога, измеренную методом постоянных раздражителей (констант), а также проанализируем, к чему может привести неучет влияния внесенсорных факторов (порога принятия решения l₀ ) при оценке абсолютной чувствительности.

Предположим, что при проведении исследования использовано 5 значений стимула I: I ₁; I ₂; I ₃; I ₄; I ₅. На сенсорной оси s каждому из этих значений будут соответствовать 5 распределений плотности вероятности сенсорных эффектов f₁, f₂, f₃, f₄, f₅, с математическими ожиданиями Ms₁; Ms₂; Ms₃; Ms₄; Ms₅, а также одно распределение f(n) с математическим ожиданием M_n. Графически это отражено на рис.10.

 

 

Рис.10. Распределения плотности вероятности сенсорных эффектов, вызываемых воздействием пяти использованных значений стимула в методе констант

 

В соответствии с процедурой метода констант, описанной в разделе 1.4, по итогам проведенного эксперимента была построена психометрическая функция и рассчитано значение нижнего абсолютного порога чувствительности I ⁽¹⁾_пор.

Спустя некоторое время, с этим же испытуемым проводится ещё один точно такой же эксперимент. Однако теперь увеличиваем стоимость (субъективную значимость) ложных тревог (ЛТ). В инструкции, предлагаемой испытуемому перед экспериментом, экспериментатором всячески подчёркивается, что испытуемый не должен ни в коем случае допускать ошибок такого рода. И если у испытуемого возникнет малейшее сомнение в том, что в пробе был предъявлен стимул, то лучше дать ответ «Нет. Стимула не было». Тем самым, согласно изложенному ранее правилу принятия решения и стратегии ПР, мы сдвигаем порог принятия решений λ ₀ и, соответственно, пороговое значение s ₀ на оси s.

Что из этого получается, видно из рисунка 11. Испытуемый, стремясь минимизировать число ложных тревог, одновременно вынужден снижать число правильно обнаруживаемых стимулов, т.е. уменьшает вероятность правильного обнаружения P_обн для тех же значений стимула по сравнению с первым экспериментом.

 

 

Рис.11. Изменение психометрической функции и значения порога, получаемые в методе констант при изменении порога принятия решения l ₀.

Следствием этого процесса является новая психометрическая функция и иное значение порога чувствительности - I ⁽²⁾_пор, существенно отличающееся от полученного ранее. Налицо явное противоречие – у одного и того же испытуемого в одних и тех же условиях проведения эксперимента получены разные значения порога и совершенно неясно, какое из них должно считаться «истинным». В некоторых же случаях возможно возникновение совершенно парадоксальной ситуации, когда рассчитываемая величина порога может принимать нулевые или даже отрицательные значения.

Если ещё раз изменим λ ₀ и проведем новую экспериментальную серию, то получим ещё одно значение I_пор, и т.д. Этой несуразицы можно избежать, если использовать в качестве показателя чувствительности d¢ , который не меняется при изменении λ ₀.

МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ сенсорной

ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ

Современная психофизика предлагает достаточно широкий набор методов и методических приемов измерения чувствительности сенсорных систем, опирающихся на изложенные выше теоретические подходы. Вместе с тем можно выделить три метода, которые являются в некотором роде базовыми и выступают в качестве исходных при разработке различных вариантов и модификаций. К этим основным методам относятся:

 

a) метод «ДА-НЕТ» (англоязычный вариант названия: «YES-NO»);

b) метод оценки («rating»);

c) метод вынужденного выбора («forced-choise»).

 

Во всех этих методах основной задачей является такое построение процедуры измерения, которое дает возможность получить достоверные значения вероятности правильного обнаружения P_обн и вероятности ложной тревоги P_лт. , построить рабочую характеристику наблюдателя (РХ) и рассчитать итоговый показатель чувствительности d¢ .

 

4.1. Метод ² ДА-НЕТ²

Метод является самым простым и вместе с тем содержит все основные элементы, присущие методам этой группы.

 

В основе метода «ДА-НЕТ» лежит несколько простых правил:

 

1. Используетсяодно значение стимула - для оценки показателя чувствительности d¢ в каждом отдельном эксперименте используется только одно значение стимула. Если берётся другое значение стимула, то для оценки d¢ должен быть проведён новый эксперимент с этим значением I , в результате которого будет получено новое значение d¢ .

Таким образом, различным величинам стимулов I будут соответствовать разные значения d¢ . По итогам предъявления проб с этим значением I определяется P_обн.

2. Используются пустые пробы - под «пустой пробой» понимается отдельная проба, у которой в интервале наблюдения отсутствует стимул. Наличие пустых проб необходимо для оценки вероятности ложных тревог - P_лт. Если в эксперименте P_лт = 0, это, как правило, означает, что значение стимула I слишком велико, в результате чего распределение f(s) смещено относительно f(n) по оси сенсорных эффектов далеко вправо. Либо в силу каких-либо причин испытуемый использует такой критерий принятия решения, что пороговое значение s₀ смещено также далеко вправо (см. рис.6).

3. Исключаются нейтральные ответы - от испытуемого требуют в каждой отдельной пробе дать один из двух ответов:

«ДА»- в интервале наблюдения данной пробы был предъявлен стимул;

«НЕТ»- в интервале наблюдения данной пробы стимула не было.

 

Всякие другие варианты ответов, отражающие степень уверенности испытуемого в наличии или отсутствии стимула, запрещены (например: «скорее всего, стимула не было»; «кажется, был»; «наверное, был, но до конца не уверен»).

 

Процедура. Испытуемому предъявляются в случайном порядке стимульные и пустые пробы. Естественно, испытуемый не должен знать, будет предъявлен или нет стимул в пробе. Структура пробы приведена на рис.12, где изображены первые две пробы.

Предупредительный сигнал			Предупредительный сигнал
Предъявл.	Ответ	Предъявл.	Ответ
		S или n	Y или N			S или n	Y или N
период отдыха	подготов. период	интервал наблюдения	интервал ответа	период отдыха	подготов. период	интервал наблюдения	интервал ответа
проба 1	проба 2

Рис.12. Структура пробы в методе «ДА-НЕТ»

 

Длительность пробы рекомендуется брать равной 4÷ 5 секундам, продолжительность подготовительного периода - 1, 5÷ 2 секундам, а интервала наблюдения - 0, 5÷ 2 секунды. Однако точная длительность каждого периода определяется в каждом эксперименте отдельно, в зависимости от его целей и условий проведения.

Иногда вводится обратная связь – испытуемому в каждой пробе после ее окончания сообщают о правильности его ответа, что может помочь ему упорядочить свои впечатления и повысить точность измерения.

Перед началом эксперимента целесообразно продемонстрировать испытуемому стимул, повысив, например, его интенсивность до легко воспринимаемой. Такое предварительное ознакомление со стимулом обязательно, если речь идет об изменении абсолютной чувствительности, так как в противном случае испытуемый может неправильно выполнять задачу из-за неверного понимания того, по каким признакам (параметрам) необходимо обнаруживать стимул.

Число проб, необходимых для получения одной точки PX (одного значение d¢ ), рекомендуется в районе 200, но не менее 100, хотя, строго говоря, это задача статистическая, связанная с достижением требуемого уровня достоверности получаемых данных.

Множество стимульных проб целесообразно разбивать на блоки по 50÷ 100 проб в каждом блоке. Между блоками надо делать перерыв в 5÷ 10 минут, давая возможность испытуемому отдохнуть.

Для того, чтобы получить для одной и той же величины стимула несколько точек PX (т.е. несколько значений P_обн и P_лт ), используют прием варьирования параметров экспериментальной ситуации. Реально можно изменять 2 параметра ситуации:

 

1) априорные вероятности предъявления стимульной и пустой пробы (см. ранее – априорные вероятности q₁ и q₂ событий h₁ и h₂ - в данном контексте событием является появление в интервале наблюдения стимула S или его отсутствие и наличие одного шума n );

 

2) платежную матрицу – стоимости различных исходов ситуации (см. ранее – стоимости С₁₁, С₁₂, С₂₁, С₂₂ или V₁ и V₂ ). При этом величину стоимости исходов можно варьировать как в числовом выражении, так и при их словесном описании. Например, можно использовать разнообразные формулировки в вербальной инструкции, даваемой испытуемому перед экспериментом:

жесткая инструкция – «Отвечать «да» только при наличии твердой уверенности, что стимул в пробе был»;

мягкая инструкция – «Отвечать «да» во всех случаях, когда есть основания думать, что стимул был».

 

Во всех этих случаях речь идет об изменении порога принятия решения λ ₀, что приведет к согласованному изменению вероятностей P_обн и P_лт и дает нам новую экспериментальную точку на кривой PX.

Эффективность каждого из этих приемов зависит от конкретных испытуемых и условий эксперимента. Люди, не привыкшие оперировать с числами, будут слабо реагировать на платежную матрицу и ее изменения – для них предпочтительно изменение стоимостей, описываемое в вербальной инструкции.

Фактически беспроигрышным является прием изменения априорных вероятностей, который практически всегда дает искомый результат, однако при этом надо учитывать, что эти изменения не должны быть чрезмерными.

Например, если после первой экспериментальной серии, в которой априорные вероятности появления стимула в пробе или его отсутствия были равны (т.е. число проб со стимулом и без него одинаково), во второй серии испытуемому объявляется, что априорная вероятность стимула будет равна 0, 99, а вероятность пустой пробы будет равна, соответственно, 0, 01. Действия испытуемого в этом случае могут оказаться непредсказуемыми – когда из 200 проб только 2 пустые стратегии поведения в ситуации могут быть самыми разными.

 

Протокол эксперимента. Образец протокола, используемого при проведения исследования методом «ДА-НЕТ», приводится в табл.6 в сокращенном виде.

 

Таблица 6

⇐ Предыдущая123456789Следующая ⇒

Поделиться: