Основные положения теории обнаружения сигналов. Кривые РХП. Понятие чувствительности и коэффициента правдоподобия

Целью психофизики, начиная с ее основателя Г.Т.Фехнера, было объяснение многообразия наблюдаемых форм поведения и психических состояний. В результате в русле этой области в психологии наибольшее развитие получили психофизические исследования сенсорных процессов. При этом особо выделялись два класса проблем: измерение порога ощущений (абсолютного и дифференциального) и построение психофизических шкал. В психологии понятие «абсолютный порог» относится к минимальной интенсивности какого–либо процесса, при которой данный процесс может быть обнаружен. В когнитивной психологии термин «интенсивность стимула» определяется как его энергия, достаточная для распознавания стимула. когда количество поступающей энергии превышает некоторый уровень (т.е. порог), она возбуждает чувствительные нейроны и «проходит». Когда энергия недостаточна для возбуждения активности нейронов, то она находится ниже порога. Данный вид энергии в когнитивной психологии назвали подпороговой энергией; энергия, достаточная для возбуждения, получила название надпороговой энергии.

Если бы сенсорные пороги были «чистыми» и дискретными то в результате мы получили бы график Однако результаты такого типа никогда не встречаются в реальном эксперименте. Вместо этого по мере нарастания интенсивности звука происходит постепенное увеличение вероятности ответа испытуемого о том, что стимул виден. Обычно кривая зависимости вероятности от интенсивности имеет S–образную форму рис 3 Получив в реальном эксперименте график, имеющий S-вид, исследователи столкнулись с проблемой определения на этом графике точки абсолютного порога, а также с проблемой, что принимать за нуль на шкале интенсивностей. Было предложено видоизменить процедуру обнаружения абсолютного порога: стимулы–символы, подлежащие обнаружению, предъявляются на фоне высокого уровня шумов. шум имеет свою интенсивность и уровень будет определять нуль на шкале интенсивностей в этом видоизмененном эксперименте, рис 3.

Таким образом, понятие абсолютного порога было пересмотрено с позиций нового эксперимента, в результате которого были сделаны следующие заключения:

1. Сигналы появляются всегда на фоне шума, уровень которого определяет нуль на шкале интенсивности.

2. Пока интенсивность сигнала выше уровня шума, испытуемые всегда обладают некоторой способностью обнаруживать предъявленный сигнал с вероятностью, превышающей случайные угадывания.

Помимо этого, в классических психофизических методах (нпр в мми, методе установки) изучаются сенсорные способности наблюдателя, но не ставится вопрос о вероятности обнаружения стимула, учитывается лишь вероятность ответов испытуемого «Да» (слышу или вижу). Если испытуемый, находясь в ситуации тестирования (экспертизы), захочет показать максимум своих сенсорных способностей и будет давать ответ «Да» почти в каждой пробе, то количество утвердительных ответов не будет сколько–нибудь точно отражать его предельные сенсорные способности. результат пороговых измерений может сильно зависеть от стратегии испытуемого давать ответы определенного рода, и, следовательно, появляется задача прямого учета поведения наблюдателя в ситуации принятия решения об обнаружении или различении сигнала.

Теория обнаружения сигнала = пороговая теория, объясняющая сенсорноперцептивный процесс как результат взаимодействия двух независимых переменных: сенсорного процесса и процесса принятия решений. В соответствии с ней, процесс восприятия сигнала проходит стадию нейронного возбуждения и стадию перцептивного решения по опознанию сигнала. Само перцептивное решение обусловлено прошлым опытом, личностными установками, мотивацией и задачей. Автор Ю.М.Забродин

Основные органы чувств имеют очень большую чувствительность; если бы она была ещё больше, это мешало бы приспособлению к окружающей среде. Мы воспринимаем сигналы на фоне постоянного шума, который исходит, прежде всего, от нас самих (физиологические процессы).

Во время 2 мировой войны инженеры разработали ТОС, которая применялась для обнаружения самолетов радиолокационными станциями. Сходство между обнаружением сигналов рад.станцией и человеком заметили Тэннер и Свитс (1954). В их работе рассматривалось поведение человека при обнаружении световых сигналов на светлом фоне. Утверждалось, что на решения человека о присутствии или отсутствии стимула влияет не только интенсивность сигнала, но также содержание решаемой задачи и знание результатов. Как показали последующие исследования, вероятностью обнаружения сигнала можно манипулировать, применяя, например, «вознаграждения» за правильное обнаружение или «удачу».

Новая методология в психофизике, называемая психофизической тос, говорит о наблюдателе как об активном субъекте принятия решения в ситуации неопределенности

фактор обнаружения – это интенсивность сигнала, ожидание наблюдателя и что последует за принятием решения – наказание или вознаграждение.

Чтобы решить, присутствует ли сигнал, испытуемый должен сначала установить некоторый критерий. Этот критерий получил название критерия принятия решения о наличии сигнала. Когда интенсивность сигнала > чем критерий, испытуемый дает ответ об обнаружении стимула; когда она ниже критерия, испытуемый реагирует, как при отсутствии сигнала.

Основные положения ТОС:

1) Сигнал всегда появляется на фоне шума с меняющимся уровнем. Шум есть всегда, во времени он меняется. Уровень шума определяет ноль на шкале интенсивности сигнала.

2) По причине того, что шум случаен во времени, случайно меняется и эффективность сигнала.

3) Т.к. оба процесса – и шум (N), и сигнал (S) случайны, они могут быть описаны через нормальное (Гауссовское) распределение.

4) Для получения результата действия сигнала нужно сложить эффекты только шума и только сигнала; эти 2 влияния суммируются.

Таким образом, у каждого человека есть некий внутренний критерий, согласно которому он признаёт сигнал или не признаёт.

Эксперименты (метод “да - нет”)

Самолет на фоне птиц. При любой пробе возможны четыре исхода:

1. Положительный ответ, сигнал был (попадание, SN.A)

2. Отрицательный ответ, был сигнал (пропуск, SN.В)

3. Отрицательный ответ, сигнала не было (правильное отрицание, N.B)

4. Положительный ответ, сигнала не было (ложная тревога N.A)

сообщение испытуемого о том, видит он или нет слабую вспышку света зависит от критерия.

Критерии:

- Решительный: много ложных тревог, много попаданий (А1) - Компромиссный: много попаданий, но есть и ложные тревоги (А2) - Осторожный: мало тревог, мало попаданий (А3)

ТОС предполагает, что чувствительность является непрерывной функцией, и что не существует порога в абсолютном смысле, т.е. порог – это некоторая точка, положение которой зависит от ряда факторов, одним из которых является критерий ответа. Чтобы решить, присутствует ли сигнал, испытуемый должен сначала установить некоторый критерий. Этот критерий получил название критерия принятия решения о наличии сигнала. Критерий А₁ является крайне «решительным» - всегда сообщает о сигнале. Ведет к большому числу ложных тревог. Критерий А₃ – предельно «осторожный» - никогда не дает ложных тревог, но одновременно пропускает почти половину сигналов. Критерий А₂ является компромиссом. Испытуемый обнаруживает большую часть сигналов, допуская иногда и ложные тревоги.

Влияние на результат эксперимента несенсорными методами: