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1、心理物理学续信号检测论,信号检测论,现代心理物理学最重要的内容之一 将个体客观的感受性和主观的动机、反应偏好等加以区分，改变了人们对阈限的理解,信号检测论引入的缘由,传统心理物理学家假定，被试的反应不会受到任何与刺激无关的因素的影响，如被试的态度、期望等。 被试侦测刺激并报告为“有”的概率P(y) 仅是物理刺激强度的函数， P(y) =50%所对应的刺激强度为感觉阈限。,事实上，P(y)不仅受刺激强度的影响，也受各种非感觉因素的影响。刺激出现概率P(s)就是其中之一。 指尖振动刺激的绝对阈限：P(y)和物理刺激强度之间的关系受到不同P(s)取值的影响，P(s)=0.7时，阈限为1微米；P(s)
2、=0.3时，阈限为1.5微米。,传统心理物理学中，P(s)=1，忽略了P(s)不等于1的情形。 P(s)不等于1，每一次试验可能出现也可能不出现刺激，被试的反应类型有四种： P(y)=P(hit)+P(fa) 1954年，美国心理学家W. P. Tanner和J. A. Swets把信号检测论应用于人的知觉过程，使心理物理学方法发展到一个新的阶段。,信号检测论的基本思想,信号和噪音 决策标准,信号和噪音,信号：刺激，如亮光。 噪音：信号所伴随的背景，对信号起干扰作用的因素，如视觉实验中伴随亮点信号出现的照度均匀的背景。 呈现刺激时，有时只是呈现噪音（N）；有时信号和噪音同时呈现（SN），让被试
3、报告是否出现信号。,信号伴随噪音，或者单独出现噪音，可以分别在心理感受量值上形成两个分布：信号加噪音（SN）分布；噪音（N）分布。 SN分布的均值总是大于N分布的均值。 两个分布呈正态，在中间强度上互相重叠。 SN分布和N分布间的距离可以作为被试感受性的衡量指标，称为辨别力指标（d）。,决策标准,被试每一次感觉产生一定的感觉量值X X很弱，来自噪音分布；X很强，一定是信号。 问题是X处于信号和噪音分布的重叠区域上：X既可能是信号，也可能是噪音，如何判断？,X来自N分布或SN分布的可能性，可以用其在两个分布上的纵线高度（O）来衡量。 X在两个分布上对应的纵线高度之比被称作，记为l(X)： l(X
4、)=O(SN)/O(N) 似然比是X的函数。,信号检测论假设，观察者选择某一个似然比的值作为产生“信号”、“噪音”两种反应的分界点，或称为决策标准（ ）。 观察者的决策规则就是比较当前观察得到的X所对应的似然比l(X)，与观察者自定的决策标准的大小。若l(X)大于等于 ，观察者就是把刺激判断为“信号”；若l(X)小于 ，观察者就把刺激判断为“噪音”。,决策标准受各种非感觉因素的影响，如信号出现的先定概率和利益得失的权衡。 四种反应的利益得失构成“支付矩阵”。,例子1 例子2 例子3,的主要影响因素为信号概率和支付矩阵： =,被试反应=客观的感受过程+主观的决策过程。 传统心理物理法无法把感受性
5、的测量和被试的动机、态度等主观因素造成的反应分开。 信号检测论可以区分被试感受性和反应偏向。,信号检测论的两种指标,辨别力指标d：被试对刺激感受性的度量 判断标准：被试反应偏向的度量,反应偏向（两种指标）,似然比 数学定义：区分“信号”与“噪音”反应的心理感受水平Xc所对应的信号分布纵轴与噪音分布纵轴之比 间接计算方法（如右图）：可以通过4种反应概率的PZO转换得到的Xc分别对应的O（SN）和O（N），两者的比值就是值 =O(SN)/O(N), 1，被试的判断标准比较严 接近或等于1，被试的标准不严也不松 1，被试的判断标准比较松,报告标准C C是横轴上的判定标准位置，C要转换成刺激强度单位，
6、计算公式为： （ I2为高强度刺激 ，I1为低强度刺激， Z1：为低强度刺激时的正确拒斥概率的Z值 ),再认实验 两组图片，一组新的，一组旧的,辨别力指标,被试敏感性指标：内部噪音分布fN(X)与信号加噪音分布fSN(X)间的分离程度。 辨别力d， fN(X)与fSN(X)之间的距离作为敏感性的指标,计算公式 当N分布与SN分布均为常态分布时：,三种敏感性举例,d的大小反映被试客观的感受性，在实验中，只要信号刺激的强度不变， d就不变。 和C的大小反映了被试的反应偏向，即判断标准的变化，如果在实验中改变先定概率的大小或奖惩办法等条件，那么和C就会有相应的改变。 所以，辨别力是相对固定的，而反应
7、偏向则会随条件的改变而改变。,接受者操作特性曲线(ROC曲线),感受性曲线：曲线上各点反映了相同的感受性 虚惊概率为横轴，击中概率为纵轴构成的坐标图,ROC曲线的绘制,图画页再认实验 500页图画，分成5组，每组100张，分别对应0.1、0.3、0.5、0.7和0.9的先定概率 如先定概率0.1时，当作“信号”的图画10张，当作“噪音”的图画90张 记录击中概率和虚惊概率，计算d和,不同先定概率下的d和,以虚惊概率为横坐标，击中概率为纵坐标，连接5点绘成ROC曲线,ROC曲线的属性 （1） 值的变化独立于d的变化； （2） ROC曲线的曲率反应敏感性指标d：对角线表示P(y/SN)=P(y/N
8、)， d为0,方差齐性假设的检验 d的计算中蕴含方差齐性假设 SN=N 检验方法：ROC曲线坐标转化为Z分数后，斜率为1 实验证明方差齐性假设通常不成立，信号分布的方差大于噪音分布的方差,信号检测论的实验方法,有无法 d 评价法 d,1、有无法,这个方法要求事先选定SN刺激和N刺激，并规定SN和N出现的概率，然后以随机方式呈现SN或N，要求被试回答，刚才的刺激是SN还是N。 根据被试对呈现刺激的判断结果来估计P(y/SN)和P(y/N)。,反 应,y,n,SN,N,刺 激,P(y/SN) = f1/(f1+ f2) P(y/N) = f3/(f3+ f4),2、评价法,表4 各个确信程度含义,
9、认知研究中的应用,再认记忆研究 抑郁症和老年痴呆记忆症状的诊断 社会认知研究中的应用（攻击行为的研究） 刺激：22 的情境矩阵（恰当的攻击、不恰当的攻击、恰当的不攻击、不恰当的不攻击，其中应该攻击的情境为信号，不应该攻击的情境为噪音） 结果：自身攻击性越高的青少年，在问卷中显示出的d越低；而教养良好的青少年，其d都很高青少年攻击行为是由于不能分辨恰当攻击和不恰当攻击的区别,总结,传统心理物理学方法测量阈限时难以排除众多非感觉因素的影响 但人的感觉系统可能存在阈限 阈限理论和信号检测论可以整合： 感觉系统对刺激的有效分辨从某一强度（阈限）开始 对于阈限以上强度的刺激，感觉报告取决于感觉强度与某一主观决策标准相比较的结果,