人的信息处理.ppt

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1、第3章 人的信息处理,内 容,人的信息处理模型 人的信息输入 中枢信息处理 反应执行,（1）唐德斯（Donders）的减法模型,一、人的信息处理模型,一个多世纪以前，心理学家Donders通过实验发现，人的选择反应时间大于简单反应时间。 简单反应时间：是指人对单一的信号作简单的熟练的运动性反应所 需的时间； 选择反应时间：是指人需要针对多个不同的信号作出不同的反应所 需要的时间。,核心：是用一项较复杂工作需要的时间减去较简单工作需要的时间，由此来判断增加的工作内容需要的时间。,感觉,反应,感觉,反应,选择,简单反应时间,选择反应时间,一、人的信息处理模型,一、人的信息处理模型,（2）威尔福德（

2、Welford）的单通道模型,单通道系统：人在任何时刻只能做一件事 多通道系统：在某一时刻可以同时做两件或两件以上的事情,RT2=RT1+DT2-ISI,ISI两个刺激信号之间的时间间隔； DT2是处理第二个刺激需要的时间； RT1、RT2分别是被试者对第一个和第二个刺激信号的实际反应时间。,一、人的信息处理模型,(3) 布若苯特（Broadbent）的过滤模型,这种模型认为：信息在到达人的工作记忆之前，是被平行处理的，即人可以同时处理一个以上的信息，通过工作记忆之后，在某一时刻人就只能处理一个信息。他把人的信息处理过程比喻成一个过滤器，随着时间的延续不重要的信息被过滤掉，只有最重要的信息才能

3、进入到人的大脑被继续处理。也就是说，人并不是绝对的一心一用或一心多用。,一、人的信息处理模型,感 觉,过 滤,信息处理中心,过滤模型,一、人的信息处理模型,（4）卡内曼（Kahneman）的单资源模型,单资源：假定人的信息处理系统的能力是一种资源，有一 定限度。在这个限度内，人可以相当自由的分配 自己的注意力，可以同时干一件以上事情。容易 的工作占很少注意力，难的占更多的注意力，当 注意力不能满足工作的需要时，人的行为结果就 受到影响或根本无法完成。,问题：同时听两个人说话，比一边看一边听要吃力些。,一、人的信息处理模型,（5）威肯斯（Wickens）的多资源模型,第一组阶段资源：早期阶段（如

4、感觉）和晚期阶段（反应）；,第二组两个通道资源：对应于视觉和听觉资源；,第三组过程编译资源：对应于图像和文字资源；,多资源模型认为人有很多不同的资源，每种资源有自己的特性。,结论：当不同的工作需要用不同的资源时，它们之间的干扰就小些，相 同或相近，干扰就大些。例如：同时听两个人说话，比一边看一 边听要吃力些。 问题：有多少资源？每种资源能量多大？它们的关系如何？,一、人的信息处理模型,（6）控制过程与自动过程理论,自动过程：是一种快速的、平等的信息处理过程，不受人的工作记 忆能力的限制，只需很少的或根本不需要直接控制； 形成的先决条件：刺激信号和反应之间有一个固定不变的对应关系。 经过大量的训

5、练人的信息处理系统就会产生一个程度很高 的平行处理过程。,控制过程：是一种较慢的信息处理过程，受人的工作记忆能力的限 制，他需要人的大量的、直接的控制行为，因而施加给 人的脑力负荷较重,结论：人是否可以一心二用取决于信息处理采用的是控制过程还是自动过程。通过大量训练，控制过程可转变成自动过程,一、人的信息处理模型,（一）感觉系统：人的信息处理的第一个阶段是感觉。在这一阶段，人通过各种感觉器官接受外界的信息，然后把这些信息传递给中枢信息处理系统。 （二）中枢信息处理系统：人的认知系统接收从感知系统传入的经过编码后的信息，并将这些信息存入本系统的工作记忆中，同时从长时记忆中提取以前存入的有关信息和

6、加工规律，进行综合分析后做出如何反应的决策，并将决策信息输出到运动系统。 （三）反应（运动）系统：它执行中枢信息系统发出的命令，产生人的信息处理系统的输出。,一、人的信息处理模型,二、人的信息输入,(1)视觉,瞳孔：用来调节进入眼内的光量。瞳孔大，在单位时间内通过的光量就多，反之就少。在非常明亮时，瞳孔的直径大约是2mm，在黑暗中，瞳孔的直径大约是8mm。 注意：外界光的刺激强度的变化可以达到109，而瞳孔只能控制16倍左右的光量，因此光靠瞳孔来调节光量是远远不够的，在设计人机系统时就要考虑这一点。,形成机制：,晶状体：瞳孔后面是晶状体，晶状体起着另外一个对远近不同物体聚焦的调节功能，看远处的

7、物体时，晶状体成扁平状，其曲率半径增大，折光能力减小；当看近处物体时，晶状体厚度增加，曲率半径减小，折光能力增加。当人看近处物体太久之后，变小的曲率半径很难再还原这就产生了近视眼。,视网膜：晶状体之后就进入了眼睛的视网膜。视网膜主要有两种感光细胞，即视杆细胞和视锥细胞。研究发现，这两种细胞的功能有明显的差别。视杆细胞对光的感受性较视锥细胞强约500倍，主要在暗视觉条件下作用，能分辨黑白，而视锥细胞在白天工作，可以分辨颜色，视杆细胞和视锥细胞在视网膜上的分布是不均匀的。,视锥细胞大约650万主要集中在视网膜中央凹20的地方，视杆细胞有1亿左右，从中央凹20开始，向外逐渐增加，到200时达到最大，

8、然后开始减少。 视网膜上两类细胞的分布决定了视网膜的感觉特征：中央凹处具有最敏锐的物体细节和颜色辨别能力，离中央越远，视敏度和辨色能力越低。,二、人的信息输入,适应波长：波长为370740nm的可见光,视觉阈值：,明适应：由黑暗环境进入明亮环境的时候，刚开始眼睛 不能辨别物体，要几十秒的时间才能看清物体 （完全适应大约需经过1min）。,主要特征：,二、人的信息输入,暗适应：当人从环境进入黑暗环境时，视觉还停留在明环境 中，他看不见物体，随着时间的推移，眼睛慢慢地 能看清楚物体了，这个过程称之为暗适应。 （3550min）,视野：指头部和眼球不动时，眼睛观看正前方所能看到的空间范 围。视野常以

9、视角来表示： 最大视角：从水平注视点向上约55度，向下约65度，向左向 右各约90度。 最合适宜：中心视角60度范围。,a)垂直面内视野 b)水平面内视野,双眼静视野,照明条件与视野范围有密切关系，照明充分，周边视网膜才能辨认清楚物体，从而能够扩大视野。光线微弱，则视野变得狭小。人因工程学中，通常以人眼的静视野为依据设计有关部件，以减轻人眼的疲劳。 不同颜色对人眼的刺激有所不同，所以视野也不同 ，白色视野最大，其次为黄、蓝色，绿色视野最小。,a) 垂直面内视野 b) 水平面内视野 色觉视野,二、人的信息输入,注：头部不动，眼球转动，视角可达到120度；头部和眼球都转 动时，视觉可扩大到220度

10、。,视距：指人在操作系统中正常的观察距离。一般操作的视距范 围在3876cm之间。,视觉运动规律：,（1）眼睛的水平运动比垂直运动快。,（2）眼睛习惯于从左到右，从上到下地运动。,（3）人对水平方向尺寸的估计比对垂直方向尺寸的估计要准确。,二、人的信息输入,（4）当眼睛偏离视中心时，对左上象限的观察优于右上象限，对右上象限的观察优于左下象限，对右下象限的观察最差。,（5）两眼运动是协调同步的，不可能一只眼睛转动，另一只眼睛不转；也不可能一只眼睛看，另一只眼睛不看，除非采用外部措施，如把一只眼睛遮起来。,（6）直线轮廓比曲线轮廓更易于被视觉接受。,（7）目标连续转换时，人的视觉有时会出现失真现象

11、,（8）识别信息的细节，要靠视力中心。,二、人的信息输入,（9）对于运动目标，只有当运动的角速度大于12（）/s，才能鉴别出它的运动状态。,（10）要看清楚物体，必须注视。,（11）眼睛要看清楚一个目标，需要0.070.3s，平均0.17s。,二、人的信息输入,（2）听觉,主要特征：,可听范围：2020000Hz,听觉阈限：,辨别频率：人耳对频率辨别能力较强，大于4000Hz的频率，相差1%就能加以区别（例如辨别人说话）。,二、人的信息输入,辨别声强的能力：人耳对声强的辨别能力较弱，声强与人的主观感 觉不成比例关系，而是对数关系。当声强增加10倍时，主观感觉 的响度只增加1倍；声强增加100倍

12、时，主观感觉的响度只增加2 倍，依次类推。,辨别声音的方向和距离：主要靠人的主观经验,听觉的适应：在声音连续作用的过程中，听觉敏感度会随时 间的延长而降低。,听觉疲劳：听觉疲劳后，要经过几小时，甚至几天才能 恢复听觉敏感度。,二、人的信息输入,（3）触觉,主要特征：,作用：是能辨别物体的大小、形状、硬度、光滑程度等。 应用：操纵装置设计中，使操作者能够靠触觉准确的控制各 种不同功能的操纵装置。,注：主动触觉优于被动触觉；训练可以提高触觉能力,（4）其他感觉（如嗅觉、味觉） 应用：可以用来承担“警戒”任务。,二、人的信息输入,三、中枢信息处理,1.知觉,定义：人们通过感官得到了外部世界的信息，这

13、些信息经过头脑的加工（综合与解释），产生的对事物整体的认识，就是知觉。,知觉与感觉的区别：,感觉：主要涉及外界刺激的物理特性； 知觉：涉及人的认知特性，与人的经验、所受的教育密切相关,A,例如，字母“A”。 感觉：一些线条； 知觉：是英文第一个字母,知觉模型：,1）模式匹配理论：认为识别某个图像，必须在过去的经验中 有这个图形或东西的”记忆痕迹”或基本模型，当前刺 激如果与大脑中的模式符合，就能识别这个刺激。 要求：外界刺激必须与它的内部图式完全一致才能加以识别。,三、中枢信息处理,2）原型匹配理论：认为眼前的一个字母A，不管它是什么形状， 也不管它放在何种位置，它都和过去知觉过的A有相似之处

14、， 人们在长时记忆中存储的并不是无数个模式，而是把各类图 像中抽象出来的相似性作为原型，拿它来检验所要识别的图像。,三、中枢信息处理,3）泛魔识别模型：是从特征分析的角度来解释图像的识别。该 理论把图像识别过程分为不同的层次，每一层次都有承担不 同职责的特征分析机制，在此称为魔鬼。它们依次进行工 作，最终完成图像识别，由于有许多特征机制，因此该模型 就称为“泛魔”。 特征：构成模式的元素及其关系。如“A”，特征：两条斜线、一条水平线和3个锐角。,三、中枢信息处理,恒常性：指知觉的条件在一定范围内发生变化，而知觉 的印象却保持相对不变的特性。（如船靠岸和 离岸）。,错觉：是对外界事物不正确的感觉

15、。（如男女身高）,注：错觉现在经常被用于工业设计（如小巧轻便的产品涂上浅色，机器设备基础部分涂上深色）,主要特征：,整体性：是指将由许多部分或多种属性组成的对象看做具有一定结构的统一整体。（如自行车）,三、中枢信息处理,2.记忆,定义：人的大脑能够把输入或经过加工的信息存储起来，在需要时再把这些储存的信息取出。,注：显然记忆包括存储和提取,三、中枢信息处理,分类：根据信息的输入、加工、储存、提取方式的不同以及信息 储存时间长短的不同，人的记忆可以分为,感觉记忆,短时记忆,长时记忆,三、中枢信息处理,感觉记忆：是指外部刺激引起的感性形象作用停止后的很短时间内，仍保持不变的状态，由于保持时间很短（

16、通常以ms为计量单位），所以感觉记忆又被称为瞬时记忆。 感觉记忆是记忆的初始阶段，它是外界刺激以极短的时间一次呈现后，一定数量的信息在感觉通道内迅速被登记并保持一瞬间的过程。 人的瞬时记忆最初是通过下列试验发现的：,三、中枢信息处理,只用记住某一行的字母！,容量,保留时间,感觉记忆,视像记忆,声像记忆,17个字母左右,200ms,5个字母左右,1500ms,三、中枢信息处理,短时记忆（工作记忆）：介于感觉记忆和长时记忆之间。主要有如下特点： （1）信息保持时间很短。在无复述的情况下，一般保持520s，最常不超过1min； （2）记忆容量小。信息一次呈现后立即正确记忆的最大量一般为59个互不关联

17、的项目； （3）对中断的高度敏感。短时记忆极易受到干扰。 （4）短时记忆中的信息可被意识。也就是说，只有短时记忆中的信息才能被保持在人们当前的意识之中。,短时记忆（工作记忆）,计算：3*49+5*99+7+9*78+12+4+8+3*77=？,答案:（1606）,容量,保留时间,感觉记忆,短时记忆,长时记忆,视像记忆,声像记忆,17个字母左右,200ms,5个字母左右,1500ms,5-9个项目左右,5-20s,无限,大于1min,三、中枢信息处理,改善感觉记忆和短时记忆的措施：,1）最小化工作记忆的负荷。也就是尽量减少给操作工的信息量,2）提供视觉反馈。（声像记忆+视像记忆）,3）利用组块。

18、增加容量（如r、e、d和b、d、g）,a 物理组块的大小（数字和字母大约3-4）,b 有意义的序列（密码：生日）,c 字母先于数字（如1-800-663-5900和1-800-GET-HELP）,d 保持数字和字母分离（如458GST和4G58ST）,三、中枢信息处理,4）在指示语中要考虑工作记忆的限制。,指示：在做X和Y之前，做A。 指示：做A，然后做X和Y。,比较,三、中枢信息处理,3.思维与决策,思维与决策是人的信息处理过程中最复杂、最富有创造的工作，也是人的信息处理的瓶颈。,瓶颈：指整体中的关键限制因素，是整个系统中最薄弱的环节。,三、中枢信息处理,影响人思维决策的因素：,）人是一个受

19、到限制的理性决策系统。受价值观等影响,）速度很慢。紧急情况往往“偷工减料”,）工作记忆的限制。,）长时记忆的限制。,）人的计算能力是十分有限的。计算3486*3486=？,三、中枢信息处理,提高系统的决策水平：,）一方面，根据系统的要求，透过选拔和训练提高操作者的素质，培养他们的决策能力,）另一方面，在系统设计上充分考虑人的决策行为的特点和决策能力的局限性，要为操作者提供决策所必需的条件和决策辅助工具。,三、中枢信息处理,4.注意,影响注意力不集中的因素：,1）外部干扰。如噪音、不合适的桌椅等。,2）身体状况。如饿了、累了、生病等。,是心理活动对一定事物的指向和集中。,）心理状况。如情绪等。,

20、三、中枢信息处理,一心二用的条件（注意分配）：,你所参与的活动中，只有一种活动是生疏的，是需要把较多的注意集中在这种活动上，而同时进行的其余活动都是不需注意过多支配的“自动化”的活动。,三、中枢信息处理,注意的广度：是指一个人在同一时间内清楚的把握到客体的数量。,（1）与知觉对象的特点有关。如果被知觉的对象形态相似、排列整齐、颜色大小相同、能够成彼此有联系的整体，注意的范围就大些。反之，则注意的范围就小些。 （2）与个人的知识经验的关。 （3）与个人的活动任务有关。有明确目的任务的注意和没有明确目的任务的注意，两者的注意的广度也会不同。前者大，而后者小。,影响注意广度的因素：,注意的稳定性：是

21、指注意保持在某种对象上的时间长短。,（1）和对象本身的特点有关。如果注意对象内容丰富，复杂多变，注意就容易稳定。反之，就不容易稳定 （2）和无关刺激干扰有关。 （3）和主体状态有关。,影响注意稳定性的因素：,注：注意力的分配和注意力的分散是不同的。在老师讲课时，有的同学低声议论，使其他同学不能再集中注意听讲，分散了注意力，不能完成听课任务。而注意力的分配是为了共同完成任务而对不同活动给予不同分量的注意力，只有这样才能有效地完成任务。,三、中枢信息处理,操作者在接收来自系统的信息并对其进行中枢加工以后，便根据加工的结果对系统做出反应。这后一个过程即称为操作者的信息输出。例如，汽车驾驶员为避免撞上

22、前方突然出现的行人而刹住汽车，飞行员将瞄准器对准欲攻击的目标，等等。此类行为都是信息输出的表现。信息输出的实际形式是多种多样的。各类信息输出的质量取决于反应时间、运动的速度和准确性等因素。本节主要介绍人的信息输出的形式、运动的速度和准确性。,四、反应执行,在实际情境中，操作者的信息输出形式多种多样。信息输出最重要的方式是运动输出。根据操作活动的形式，人体操作活动可分为以下五种： （1）定位运动：人体或肢体根据作业所要求达到的目标，从一个特定位置运动到另一个特定位置的运动，是一种最基本的操纵控制运动。 （2）重复运动 ：是在作业过程中，人连续不断地重复相同的动作，如用小锤子钉钉子。,1. 操作运

23、动类型,（3）连续运动：是操作者对操纵对象连续进行控制、调节的运动。如焊工用焊枪焊料。 （4）逐次运动 ：是若干基本动作按一定顺序相对独立地进行的运动。如手机键盘锁定。 （5）静态调整运动：是在一定时间内，没有外在运动表现但需要肢体用力把身体的有关部位保持在特定位置上。如体操比赛。,1）反应时的概念 一般将外界刺激出现到操作者根据刺激信息完成反应之间的时间间隔称为反应时。包括两部分： 一部分：从刺激开始到反应开始之间的时间，称为反应潜伏时间； 另一部分：从反应开始到反应完成的时间，称为运动时间。,（1）反应时,反应时=反应潜伏期+运动时间,2.操作运动的速度,2）简单反应时与选择反应时间 1.

24、简单反应时。如果呈现的刺激只有一个，被试只在刺激出现时做出特定的反应，这时获得的反应时间称为简单反应时。 2.选择反应时。有多种不同的刺激信号，刺激与反应之间表现为一一对应的前提下，呈现不同刺激时，要求做出不同的反应，这时获得的反应时称为选择反应时。,3）影响反应时的因素,感觉通道的种类 效应器官的特点 刺激的强度和性质：弱光，0.205s；强光，0.162s。 刺激出现的不确定性 训练程度 反应的复杂性 个体的身心状态,不同的感觉通道受刺激的反应时明显不同。各种感觉通道的简单反应时见下表。,各种感觉通道的简单反应时,1）早期进行的研究表明，定位运动时间依赖于运动距离和 运动精度两个因素。 2

25、）关于定位运动时间和运动方向的关系，施密特克对此做了实 验研究。（右手55度方向向右上方做定位运动速度最快） 3）定位运动时间与空间介质有关。,（2）运动时间：运动开始至运动结束所耗费的时间。,（3）定位运动的速度：,重复运动是在速度上有较高要求的运动。 对于手轮和曲柄的操作运动，其运动速度受旋转阻力、旋转半径以及是否为优势手的影响。 研究结果：当旋转阻力最小、旋转半径为3cm时，旋转速度为最大；当旋转阻力为49N、旋转半径为4cm时，曲柄旋转运动速度为最大。 对于手指敲击计算机键盘等简单的重复运动，手敲击速度最快为514次/s，但这个速度只能保持不长时间。,（4）重复运动的速度：,手指的最大

26、敲击速度（15s内敲击的次数）,手指敲击速度。下表列出了被试在15 s内各手指的最大敲击速度。,盲目定位运动：以人的正前方为最高；右方稍高于左 方；同一方位下方高于上方。,（1）定位运动准确性：,（2）连续运动的准确度。 连续运动是在运动的全过程中要求准确控制的运动，但是，由于手臂的颤动，往往使运动偏离设计的轨迹，从而导致操作运动的准确度下降。,3.操作运动的准确性,手臂不同方向的颤动对连续运动准确度的影响,操作运动的速度和准确度之间的关系，可用下图所示的速度、准确度操作特性曲线表示。,速度、准确度操作特性曲线,手的运动速度和准确度,1）一般右手较左手快，右手由左向右运动又比由右向左快。,2）朝向身体比离开身体运动速度快,3）从上往下比从下往上快,4）水平面内的运动比垂直面内的运动速度快,5）旋转运动比直线快，且顺时针逆时针,6）向下按的按钮比向前的按钮操作准确，水平安装的旋钮比垂 直安装的旋钮操作准确,7）手操纵旋钮、指轮、滑块的准确度，旋钮指轮滑块,8）圆柱状手柄，直径10mm左右的比30mm以上的操纵准确；L 型的柄头比圆形柄头操纵准确；设置手臂支撑的手柄操作比无 手臂支撑的准确。,重点掌握,人的信息处理模型 视觉、听觉的特性 短时记忆、思维决策、注意等的影响因素 反应时的概念及其影响因素 手的运动速度和准确性,谢谢！,