- •Министерство образования российской федерации
- •Введение
- •1. Классические пороговые меры чувствительности
- •Пороги чувствительности
- •1.2. Пороговые концепции чувствительности
- •2. Методы измерения порогов чувствительности
- •2.1. Метод границ
- •Образец протокола эксперимента в методе границ
- •2.2. Метод установки
- •Образец протокола эксперимента в методе установки
- •2.3. Метод постоянных стимулов
- •Образец протокола эксперимента в методе констант
- •3. Непороговые меры чувствительности
- •3.1. Введение в теорию статистических решений (теория принятия решений в неопределенных ситуациях)
- •3.1.1. Правило принятия решения
- •3.1.2. Стратегия принятия решения
- •Матрица сочетаний возможных состояний среды и ответов испытуемого для ситуации измерения абсолютной чувствительности
- •Матрица стоимостей различных вариантов решений в двухальтернативной ситуации
- •3.2. Теория обнаружения сигнала в психофизике
- •3.2.1. Распределение плотности вероятности сенсорных событий
- •3.2.2. Правило принятия решения
- •3.2.3. Рабочая характеристика наблюдателя (рх)
- •3.2.4. Показатель чувствительности d
- •4. Методы измерения сенсорной чувствительности
- •4.1. Метод да-нет
- •Образец протокола №1 эксперимента по методу «да-нет»
- •Образец протокола №2 эксперимента по методу «да-нет»
- •2) Построение графика px.
- •I серия:
- •II серия:
- •3) Расчет показателя чувствительности d.
- •4.2. Метод оценки
- •Числовое выражение вероятности наличия стимула в пробе p(s) и вербальная формулировка степени уверенности испытуемого в его наличии в пробе для каждой из пяти использованных оценочных категорий
- •Образец протокола в методе оценки
- •Значения p(k/s) и p(k/n) для всех оценочных категорий
- •Способ расчета Pобн и Pлт в методе оценки
- •Значения вероятности обнаружения и ложной тревоги для всех s0
- •Значения вероятности обнаружения и ложной тревоги для всех s0
- •4.3. Метод вынужденного выбора
- •Заключение
- •Литература
- •Методы измерения чувствительности сенсорных систем человека
- •603022, Н.Новгород, пр. Гагарина, 23.
- •603600, Н.Новгород, ул. Б.Покровская, 37.
4.3. Метод вынужденного выбора
Метод вынужденного выбора является самым сложным и трудоемким из описываемых в пособии методов. В связи с этим он и используется реже. Однако его положительной стороной является то, что он позволяет получать более точные и стабильные оценки сенсорной чувствительности, чем другие методы.
Основное отличие от двух предыдущих методов – «Да – нет» и оценивания, где в каждой пробе имелся только один интервал наблюдения (или два, если речь идет об измерении дифференциальной чувствительности), заключается в наличии нескольких таких интервалов. При этом только в одном из интервалов наблюдения предъявляется стимул, а в остальных стимул отсутствует (т.е. остальные пробы пустые). В каком именно интервале наблюдения будет присутствовать стимул, испытуемый не знает. Соответственно задача испытуемого – определить, в каком из интервалов наблюдения – первом, втором, или каком-либо другом был предъявлен стимул.
В другом варианте метода могут использоваться не последовательные интервалы наблюдения, а пространственно разные зоны наблюдения, в одной из которых будет предъявлен стимул. Например, зрительный стимул может предъявляться в левой или правой части экрана или зрительного поля, либо в одной из трех (четырех, пяти, и т.д.) областей экрана, слуховой стимул может быть предъявлен в левое или правое ухо, и т.д.
Главное заключается в том, что и в первом, и во втором вариантах метода вынужденного выбора в каждой пробе стимул обязательно будет предъявлен. Однако где (в какой зоне наблюдения) или когда (в каком интервале наблюдения) это произойдет, испытуемый не знает. Определить этот интервал или зону – задача испытуемого.
Таким образом, основные правила, которые применяются в методе вынужденного выбора, следующие:
в эксперименте используется одно значение стимула;
в каждой отдельной пробе имеется несколько интервалов (зон) наблюдения (не менее 2-х), в одном из которых предъявляется стимул, а остальные интервалы (зоны) пустые – т.е. без стимула. При этом интервал (зона), в котором появится стимул, выбирается случайным образом и испытуемый не должен знать, в каком из интервалов (зоне) наблюдения ему будет предъявлен стимул.
испытуемый должен определить, в каком из интервалов (зоне), по его мнению, был предъявлен стимул, и дать один из ответов:
Ответ R1 – стимул был в первом интервале (зоне) наблюдения;
Ответ R2 – стимул был во втором интервале (зоне) наблюдения;
Ответ Ri – стимул был в i-ом интервале (зоне) наблюдения.
Т.е. он должен принять решение, сравнив свои субъективные впечатления, относящиеся к разным интервалам (зонам) наблюдения. При этом испытуемый должен обязательно выбрать один из вариантов ответа – отсюда и название «вынужденный выбор».
Процедура проведения и обработка результатов. Наиболее часто используется самый простой вариант метода вынужденного выбора – двухальтернативный, в котором используется минимальное число интервалов (зон) наблюдения – два. Поэтому дальнейшее описание метода будет относиться именно к такому варианту.
По процедуре проведения метод вынужденного выбора во многом сходен с двумя предыдущими, отличаясь только тем, что в структуре отдельной пробы имеется не один (см. рис.12), а два интервала наблюдения, и в своем ответе испытуемый указывает номер интервала (первый или второй), в котором, по его мнению, присутствовал стимул.
Главное отличие от предыдущих методов состоит в том, как определяются вероятности правильного обнаружения и ложной тревоги - Pобн и Pлт. Обозначим случай, когда стимул предъявляется в первом интервале [sn], а случай, когда стимул предъявляется во втором интервале – [ns]. Испытуемый должен дать один из двух ответов: R1 – стимул содержится в первом интервале, и R2 – стимул содержится во втором интервале. Соответственно может быть четыре варианта сочетания ответов и стимульной ситуации:
R1/[sn] – с вероятностью P(R1/[sn]);
R1/[ns] – с вероятностью P(R1/[ns]);
R2/[sn] – с вероятностью P(R2/[sn]);
R2/[ns] – с вероятностью P(R2/[ns]).
Ответы первого и третьего типов будут правильными, а ответы второго и четвертого типов – ошибочными. Для вероятностей этих ответов справедливы равенства:
P(R1/[sn]) + P(R2/[sn]) = 1, (28a)
P(R1/[ns]) + P(R2/[ns]) = 1. (28b)
Эти равенства подобны тем, которым подчиняются величины Pобн, Pпроп, Pлт и Pотр, и рассматривались ранее (см. равенства (17) в разделе 3.2.3). Поэтому можно взять в качестве аналогов Pобн и Pлт соответствующие величины из равенств (28) - P(R1/[sn]) и P(R1/[ns]), считая ответы типа R1/[sn] случаями правильного обнаружения, а ответы типа R1/[ns] – ложными тревогами. Такой подход дает возможность использовать данные, получаемые методом вынужденного выбора для построения РХ и вычисления тех же мер чувствительности, что и в предыдущих двух методах – показателя d.
Для того, чтобы иметь возможность вычисления этого показателя чувствительности, необходимо данные, полученные при помощи метода вынужденного выбора, привести к общей модели, изложенной в разделе 3.2. Дело в том, что сенсорный эффект при действии стимула (или шума) может появиться как в первом, так и во втором интервале наблюдения. Соответственно будем иметь два стимульных распределения f(s1) и f(s2), и два «шумовых» распределения - f(n1) и f(n2), где индекс 1 или 2 означает номер интервала наблюдения – первый или второй. То есть в каждом интервале наблюдения испытуемый имеет дело с распределениями f(s) и f(n) (см. разд.3.2.1, 3.2.2 и рис.6). Принимая решение, он должен не только учитывать одно абсолютное значение сенсорного эффекта, но сравнивать величину сенсорного эффекта s1 в первом интервале наблюдения с величиной сенсорного эффекта s2 во втором интервале наблюдения. Для ситуации [sn] появление s1 означает, что сенсорный эффект был вызван стимулом в первом интервале наблюдения, а появление s2 – что сенсорный эффект был вызван шумом во втором интервале наблюдения (для ситуации [ns] – наоборот).
Это означает, что испытуемый работает при принятии решения с относительными величинами ∆s = s1 – s2. Поскольку s1 и s2 являются случайными величинами, то и их разность, величина ∆s, также будет случайной. Поскольку s1 и s2 еще и независимые величины, то распределения апостериорных плотностей вероятностей того, что стимул был в первом интервале наблюдения (f(∆s /n)), и того, что он был во втором интервале (f(∆s /s)), будут иметь соответственно следующие параметры:
Mn = Ms1 - Mn1, (29a)
Ms = Ms2 - Mn2, (29b)
. (29c)
Таким образом, мы получаем два новых распределенияf(∆s/n)иf(∆s/s), которые располагаются симметрично относительно∆s= 0, и последующая деятельность испытуемого следует тем же правилам, что описаны в разделе 3.2.
Отметим одну важную особенность метода вынужденного выбора, связанную с симметричностью расположения распределений на оси ∆s. Испытуемый будет стремиться сохранить симметричное относительно ответовR1иR2значение критерия, подобногоs0в методе «Да-Нет», что обеспечит высокую стабильность порога принятия решения. Значение критерия∆s0, соответствующее такому порогу, выбирается испытуемым близким к точке∆s = 0. Попытки изменить этот порог с помощью инструкции (например, с помощью изменения стоимостей ответов) в сторону предпочтения одного из ответов, вынуждают испытуемого при попытке следовать такой инструкции давать ответы, которые противоречат результату наблюдения. Как правило, в такой ситуации испытуемый предпочитает опираться на собственные впечатления, игнорируя требования инструкции. Это приводит к высокой стабильности получаемых в итоге результатов и показателей.
Показатель чувствительности в методе вынужденного выбора будет иметь другую величину, чемd’ в методе «Да-Нет» и методе оценки. Пронормировав распределенияf(∆s/n)иf(∆s/s)поσn = σs = 1, с учетом (29) в итоге получаем
, (30)
т.е. чувствительность сенсорной системы по показателю, получаемому в методе вынужденного выбора, оказывается большей, чем в первых двух методах. Такое повышение связано, очевидно, с возможностью для испытуемого сравнивать ощущения из первого и второго интервалов наблюдения, а не опираться при принятии решения только на одну оценку абсолютной величины сенсорного эффекта, как это происходит в методах «Да-Нет» и оценки.
Поскольку критерий, используемый испытуемым в рассматриваемом методе, обладает высокой стабильностью, то построение РХ обычным способом, описанном в 3.3.1, невозможно, так как экспериментальные данные позволяют определить только одну точку РХ, лежащую на пересечении РХ с отрицательной диагональю.
Помимо показателя чувствительности , в методе вынужденного выбора используется еще показательP(C), представляющий собой отношение числа правильных ответов к общему числу проб:
P(C) = Pобн ·Ps + Pотр ·Pn , (31a)
или, учитывая зависимость Pотр отPлт,
P(C) = Pобн ·Ps + (1 – Pлт) ·Pn . (31b)
Так как PsиPnявляются на протяжении эксперимента постоянными, то при наличии стабильного критерия и неизменной чувствительности значениеP(C)также будет постоянной величиной, изменяясь только тогда, когда меняется чувствительность сенсорной системы.