Teorie detekce signálu

Teorie detekce signálu (TOS)  je moderní psychofyzikální metoda, která zohledňuje pravděpodobnostní povahu detekce podnětů, kdy je pozorovatel považován za aktivní subjekt rozhodování v situaci nejistoty. Teorie detekce signálu popisuje smyslový proces jako dvoustupňový proces: proces mapování fyzické energie podnětu do intenzity vjemu a proces rozhodování subjektu.

Historie

Hlavní rozvoj teorie detekce signálu nastal v letech 1952-1954. K teoretickému vývoji významně přispěli vědci z University of Michigan : Peterson , Birdsall a Fox. [1] V roce 1954 byly také provedeny psychoakustické experimenty a studie v zorném poli, které potvrdily význam teorie detekce signálu. V roce 1966 byla teorie detekce signálu podrobně rozpracována a představena v práci Greena a Svetse. [2]

Rozdíly od klasické psychofyziky

Teorie detekce signálu má 4 aspekty, které klasická psychofyzika nebere v úvahu :

  1. Pravděpodobnostní povaha detekce signálu subjektem. Stejný podnět může vyvolat vjemy různé intenzity. Existuje pravděpodobnostní povaha odpovědí na stejný podnět.
  2. Falešné poplachy a nezdary. TOC bere v úvahu možnost zmeškaných vzorků signálu a falešných poplachů ve vzorcích, kde není žádný signál.
  3. Aktivita procesu detekce signálu subjektem. Subjekt je považován za aktivního pozorovatele jednajícího v situaci nejistoty, nikoli za pasivního příjemce podnětových informací.
  4. Vliv nesmyslových faktorů na rozhodování. Rozhodnutí subjektu o přítomnosti či nepřítomnosti podnětu je ovlivněno různými faktory, které nesouvisejí s parametry stimulace. Takovými faktory mohou být předběžné informování subjektu, zpětná vazba, platební matice a další faktory, které nejsou fyzickými parametry pobídek.

Obecná ustanovení

Ve stimulačním proudu se rozlišuje vlastnost, která svými charakteristickými znaky přitahuje pozornost pozorovatele - signální podnět. Prázdný podnět (šum) je nepřítomnost signálního podnětu ve vzorku. Pozorovatel může použít dvě kategorie odpovědí: „ano“, „ne“. Pozorovatel musí detekovat podnět a reagovat na něj odpovědí „ano“ (je tam znak), pokud znak není detekován, musí pozorovatel odpovědět „ne“ (není znak). Při řešení tohoto problému pozorovatel vychází ze stanoveného korespondenčního schématu mezi znaky smyslového obrazu podnětu a přijímaným rozhodnutím. Na sestavení korespondenčního schématu mají vliv nejen charakteristiky podnětů, ale i nesmyslové faktory.

Je aplikováno 5 procentních poměrů přítomnosti podnětů a šumu v různých vzorcích: 10 %, 30 %, 50 %, 70 %, 90 % podnětů. Série se provádějí metodou „do kopce – z kopce“: od 10 % do 90 % a od 90 % do 10 %.

V situaci detekce signálu existují 4 výsledky: správný zásah (existuje podnět - odpověď je "ano"), správné odmítnutí (neexistuje žádný podnět - odpověď je "ne"), povolení (existuje podnět - odpověď je "ne"), falešný poplach (neexistuje žádný podnět - odpověď "Ano").

Podnět Odpovědět
Ano Ne
Signál Správný zásah (H; zásah) Popírání (O; vynechání)
Hluk Falešný poplach (FA; falešný poplach) Správné odmítnutí (CR; správné odmítnutí)

Obecným modelem detekce signálu jsou dvě překrývající se distribuce ve tvaru zvonu. V různých verzích TOC jsou tyto funkce normální, binomické nebo exponenciální rozdělení. [3] Rozhodovací kritérium (C) na základě korespondenčního schématu určuje rozhodovací pravidlo o přítomnosti či nepřítomnosti podnětu. Toto kritérium odráží pravděpodobnost falešných poplachů a správných zásahů při určité intenzitě podnětu.

Na základě tohoto kritéria se sestrojí křivka, která se nazývá pracovní charakteristika pozorovatele a určí se míra citlivosti pozorovatele (d'). Míra citlivosti je konstantní hodnota pro konkrétního pozorovatele s určitou stimulací.

Rozhodovací kritéria

Rozhodování závisí na volbě rozhodovacího kritéria (hraniční bod, C). Existují tři typy kritérií:

  1. Symetrický  - nachází se ve středu průsečíků dvou rozvodů. Volba takové strategie je způsobena touhou dělat méně chybných odpovědí. S touto strategií jsou odmítnutí a falešné poplachy stejně pravděpodobné.
  2. Liberální  - kritérium je posunuto směrem k hlukové křivce. Volba takového kritéria je způsobena přáním nevynechat podnět. S touto strategií se zvyšuje počet správných zásahů a falešných poplachů.
  3. Tvrdé  — kritérium je posunuto směrem ke křivce signálu. Volba takové strategie je způsobena touhou nereagovat na hluk odpovědí „ano“. Snižuje se počet správných odpovědí a falešných poplachů.

Změnou schématu se tedy dosáhne současného zvýšení nebo snížení FA a H (stejně jako není možné zvýšit nebo snížit chyby obou druhů FA a O současně). Volba kritéria je ovlivněna nesmyslovými faktory a strategií, kterou si člověk zvolí.

Výkon pozorovatele

Provozní charakteristika pozorovatele ( РХ) odráží závislost pravděpodobnosti zásahů na pravděpodobnosti falešných poplachů. Vzdálenost křivky PX od hlavní úhlopříčky čtverce je mírou citlivosti (d') daného pozorovatele na daný signál.

  1. Ideální pozorovatel  - křivky signálu a šumu se nepřekrývají, pozorovatel nedělá falešné poplachy a opomenutí. Křivka PX je znázorněna tečkou v levém horním rohu čtverce
  2. Pozorovatel necitlivý  na signál – křivky signálu a šumu se téměř úplně překrývají. Křivka PX je úhlopříčka čtverce.
  3. Skutečný pozorovatel se zvýšenou citlivostí  - křivky signálu a šumu se mírně překrývají, křivka PX je odstraněna z úhlopříčky čtverce
  4. Observer se sníženou citlivostí  - Křivky signálu a šumu se výrazně překrývají. Křivka PX se blíží úhlopříčce čtverce

Nesmyslové faktory

Nesmyslové faktory modifikují schéma korespondence subjektu a jsou zavedeny jako experimentátorova kontrola nad tímto schématem.

Předběžné informování - upozornění na podíl pokusů s podnětem a prázdných pokusů. Mohou být uvedeny nepravdivé informace.

Zpětná vazba – informace o pravdivosti/nepravdivosti odpovědí pozorovatele. Může být nepravdivé. Uvádí se po každém pokusu nebo po skupině pokusů (jako četnost správných odpovědí).

Výplatní matice je systém plateb a sankcí za správné a nesprávné odpovědi. Výplatní matice přispívá k efektivitě a diferenciaci řízení rozhodovacího schématu a zvyšuje motivaci pozorovatele.

Klasické metody detekce signálu

  1. Metoda ano-ne. Experimentální postup spočívá v náhodné prezentaci podnětů jeden po druhém v pravidelných intervalech. Odpovědi jsou poskytovány ve dvou kategoriích.
  2. Dvoualternativní metoda nucené volby (2ABV). Stimuly jsou prezentovány ve dvojicích, jeden po druhém nebo současně s prostorovým oddělením. Odpovědi jsou uvedeny jako v metodě ano-ne. V této metodě jsou podněty a šum prezentovány symetricky (podnět-šum, hluk-podnět), takže podmíněné pravděpodobnosti správných odpovědí (Н, CR) jsou stejné.
  3. Metoda hodnocení. Postup při provádění experimentu je obdobný jako u metody Ano-Ne nebo u metody 2ABB (v závislosti na modifikaci). Odpovědi jsou uvedeny v kategoriích spolehlivosti (obvykle se používá 7 kategorií odpovědí). Platí následující kategorie: „zcela jistě tam byl signál“, „určitě tam byl signál“, „pravděpodobnější byl, než nebyl“, „nemohu si vybrat“, „spíše ne, než byl“, „určitě byl tam signál.“ nebyl“, „zcela jistě, že signál nebyl“. Metoda hodnocení umožňuje získat několik bodů PX v jednom experimentu. [čtyři]

Poznámky

  1. ↑ Peterson, WW, Birdsall, TG & Fox, WC (1954) Teorie detekovatelnosti signálu. Proceedings of the IRE Professional Group on Information Theory 4, 171-212.
  2. ↑ Green, DM, Swets JA Teorie detekce signálů a psychofyzika. 1966. New York: Wiley - ISBN 0-471-32420-5 .
  3. ↑ Gusev A. N., Izmailov Ch. A., Mikhalevskaya M. B. Měření v psychologii: obecný psychologický workshop. 2. vyd. M: Význam, 1998 - 286s.
  4. ↑ Gusev A. N. Obecná psychologie: v 7 dílech: učebnice pro studenty. vyšší učebnice instituce / redakce B. S. Bratus. T. 2: Pocit a vnímání. M: Publikační středisko "Akademie", 2007. - 416s.

Literatura