Экспериментальная часть:
Целью данного опыта является освоение метода теории обнаружения сигналов - «Да-Нет».
Задачи:
Подобрать показатели необходимые для уровня едва различимых сигналов.
Во время тренировочной серии достигнуть порогового уровня обнаружения сигнала.
Достигнуть асимптотического уровня обнаружения сигнала, когда не происходит значительных изменений d’.
На подобранных во время тренировочной серии показателях пройти основную серию эксперимента.
Использовать полученные данные для подсчета средних вероятностей попадания и ложных тревог, меры чувствительности обнаружения сигнала.
Построить РХП – рабочую характеристику приемника.
Гипотеза: построенная по результатам эксперимента РХП будет соответствовать модели, предложенной в ТОС.
Альтернативная гипотеза: построенная по результатам эксперимента РХП не будет соответствовать модели, предложенной в ТОС.
Объектом данного опыта являются методы обнаружения сигнала.
Предметом является метод обнаружения сигнала «да-нет».
Методика данного опыта представляет собой метод «да-нет», где в качестве стимульного материала выступают буквы.
Выборка: данный опыт проводился на испытуемом, которым являлся экспериментатор.
Испытуемая – студентка 2 курса, 19 лет. Опыт проводился 05.06.2009 в 11:00 часов. Время затраченное на работу составляет 2 ч. 30 м. 17 с.
Аппаратура: задание выполнялось на персональном компьютере.
Проведение эксперимента:
Во время проведения эксперимента испытуемой предъявлялись на экране буквы, расположенные в три ряда по две буквы. В данном опыте были использованы буквы «R » и «L». В качестве сигнала выступало наличие или отсутствие буквы «R».
Если испытуемая видела букву – она «щелкала» курсором в любое место экрана. Это означало, что сигнал замечен – ответ «Да». Если было принято решение, что сигнала не было – курсор не нажимался.
Первым этапом проведения опыта была тренировочная серия. Во время тренировочных серий количество предъявлений стимулов составляло 20. Обратная связь не использовалась ни в тренировочной, ни в основной сериях. То есть испытуемая после каждого ответа не знал – правильный ли было решение.
Испытуемая изменяла параметры стимулов до тех пор, пока не получила три раза подряд результаты, в которых вероятности правильного обнаружения сигналов находится в пределах от 0,65 до 0,85, а ложная тревога находятся в пределах вероятностей от 0,15 до 0,35, коэффициент чувствительности d’ в пределах от 1 до 2. В данном опыте этими параметрами являлись:
Размер букв составлял: 20.
Яркость букв: 1
Интервал: 1
Размах: 200
Использовались буквы R и L, причем R необходимо было обнаружить.
Причем тренировочные серии заняли довольно много времени – пришлось провести около сорока тренировочных серий, чтобы установить необходимые параметры для уровня асимптотической значимости. Результатом трех последних тренировочных серий является таблица:
Таблица 2
Результат тренировочной серии:
Тип эксперимента N time P(S) Hit FA CR Miss P(H) P(FA) Tр,мс d`
Тренировочная серия P(S)=0.5 20 90 0,5 7 3 7 3 0,70 0,30 339 1,0
Тренировочная серия P(S)=0.5 20 90 0,5 8 3 7 2 0,80 0,30 320 1,4
Тренировочная серия P(S)=0.5 20 90 0,5 7 3 7 3 0,70 0,30 296 1,0
После подбора на протяжении тренировочных серий параметров, необходимых для установления уровня едва различимых сигналов, была проведена основная серия эксперимента.
Для определения стратегии выбора ответа, для оптимального решения задачи, испытуемому, были заданы априорные вероятности появления сигнала.
На экране предъявлялись стимулы, с заданными во время тренировочной серии параметрами, определенное количество раз. Также была задана априорная вероятность – вероятностью, с которой может появиться в данной серии сигнал – «R».
Вначале предъявлялось 200 стимулов (N=200) с априорной вероятностью: P(S)=0.1, затем, соответственно шли серии:
150 проб, P(S)=0.3
150 проб, P(S)=0.5
150 проб, P(S)=0.7
200 проб, P(S)=0.9
200 проб P(S)=0.9
150 проб, P(S)=0.7
150 проб, P(S)=0.5
150 проб, P(S)=0.3
200 проб, P(S)=0.1
Такое относительно «большое» количество проб необходимо для статистически надежной оценки показателей ложных тревог и правильных попаданий. Также учитывается значение априорной вероятности: чем это значение меньше, тем большее количество проб используется.
В связи с тем, что данный опыт достаточно длительный и требует постоянного напряжения и внимания, может иметь место фактор утомления. Поэтому опыт проводился с перерывом. Была проведена половина опыта (половина всех серий), затем был десяти-минутный перерыв, потом проведена вторая половина опыта.
Результатом проведения основной серии эксперимента является таблица, в которой представлены вероятности попаданий, ложный тревог, критерий чувствительности и др.
Таблица 3
Результаты основной серии:
Тип эксперимента N time P(S) Hit FA CR Miss P(H) P(FA) Tр,мс d`
Априорная вероятность P(S)=0.1 200 90 0,1 18 23 157 2 0,90 0,13 414 2,4
Априорная вероятность P(S)=0.3 150 90 0,3 35 12 93 10 0,78 0,11 448 2,0
Априорная вероятность P(S)=0.5 150 90 0,5 62 16 59 13 0,83 0,21 393 1,8
Априорная вероятность P(S)=0.7 150 90 0,7 83 13 32 22 0,79 0,29 432 1,4
Априорная вероятность P(S)=0.9 200 90 0,9 174 5 15 6 0,97 0,25 352 2,5
Априорная вероятность P(S)=0.9 200 90 0,9 168 11 9 12 0,93 0,55 307 1,3
Априорная вероятность P(S)=0.7 150 90 0,7 92 14 31 13 0,88 0,31 376 1,7
Априорная вероятность P(S)=0.5 150 90 0,5 67 9 66 8 0,89 0,12 378 2,4
Априорная вероятность P(S)=0.3 150 90 0,3 36 12 93 9 0,80 0,11 379 2,1
Априорная вероятность P(S)=0.1 200 90 0,1 19 4 176 1 0,95 0,02 454 3,7
Далее были рассчитаны: средне арифметическое между двумя сериями с одинаковой вероятностью появления стимула для P(H), P(FA), а также d'.
Для расчета критерия принятие решения использовалась формула:
С= - 0,5[z(P(H))+z(P(FA))].
Итак, на основании экспериментальных данных в соответствии с указанными ранее формулами были определены следующие значения: средние значения вероятностей «Н» и «FA» для каждой из априорных вероятностей:
Таблица 4.
Значения показателей.
P(s) |
P(Н) |
P(FA) |
z(P(H)) |
z(P(FA)) |
d' |
c' |
0,1 |
0,925 |
0,075 |
1,41 |
-1,48 |
3,05 |
0,035 |
0,3 |
0,79 |
0,11 |
0,81 |
-1,23 |
2,05 |
0,21 |
0,5 |
0,86 |
0,33 |
1,08 |
-0,44 |
2,1 |
-0,32 |
0,7 |
0,835 |
0,3 |
0,97 |
0,52 |
1,55 |
-0,745 |
0,9 |
0,95 |
0,4 |
1,64 |
-0,25 |
3,8 |
-0,695 |
Согласно теории обнаружения сигналов - либеральность критерия увеличивается по мере увеличения априорной вероятности появления сигнала. Однако в данном случае мы наблюдаем практически обратную закономерность. Очевидно, что испытуемый не подвержен влиянию заранее заданной априорной вероятности, а также испытуемому важно было давать больше правильных попаданий, чем и было обусловлено снижение критерия принятия решений.
Также необходимо отметить, что сенсорная чувствительность испытуемого на протяжении основной серии эксперимента оставалась достаточно высокой.
Итак, на основании полученных данных о вероятностях правильных попаданий и лонных тревог можно построить рабочую характеристику приемника.
Рисунок 5.
Рабочая характеристика приемника.
Все значения расположены значительно выше линии угла 45 градусов, что свидетельствует о высокой сенсорной чувствительности испытуемого.
Однако, как видно РХП довольно сильно отличается от модели, предложенной в ТОС.
Очевидно, что во время проведения эксперимента действовали некоторые факторы, повлиявшие на исход эксперимента.
Значение индекса чувствительности оставалось довольно высоким на протяжении всего эксперимента: от 2 до 3. Этим может быть обусловлена низкая вероятность ложных тревог. Необходимо заметить, что эксперимент проводился в довольно шумной обстановке – в классе, значит, могли действовать некоторые посторонние факторы.