Teoria detectării semnalului

Teoria de detecție a semnalului (TOS) este o metodă psihofizică  modernă care ține cont de natura probabilistică a detectării stimulului, în care observatorul este considerat subiect activ al luării deciziilor într-o situație de incertitudine. Teoria detectării semnalului descrie procesul senzorial ca un proces în două etape: procesul de cartografiere a energiei fizice a stimulului în intensitatea senzației și procesul de luare a deciziilor de către subiect.

Istorie

Principala dezvoltare a teoriei detectării semnalului a avut loc în 1952-1954. O contribuție semnificativă la dezvoltarea teoretică a fost adusă de oamenii de știință de la Universitatea din Michigan : Peterson , Birdsall și Fox. [1] În 1954, au fost efectuate și experimente și studii psihoacustice în câmpul vizual, care au confirmat semnificația teoriei detectării semnalului. În 1966, teoria detectării semnalului a fost dezvoltată în detaliu și prezentată în lucrarea lui Green și Svets. [2]

Diferențele față de psihofizica clasică

Teoria detectării semnalului are 4 aspecte pe care psihofizica clasică nu le ia în considerare :

  1. Caracterul probabilistic al detectării semnalului de către subiect. Același stimul poate evoca senzații de intensitate diferită. Există o natură probabilistică a răspunsurilor la același stimul.
  2. Alarme false și rateuri. TOC ia în considerare posibilitatea de eșantioane de semnal ratate și alarme false în probele în care nu există semnal.
  3. Activitatea procesului de detectare a semnalului de către subiect. Subiectul este considerat ca un observator activ care acționează într-o situație de incertitudine, și nu ca un receptor pasiv al informațiilor stimul.
  4. Influența factorilor non-senzoriali asupra luării deciziilor. Decizia subiectului cu privire la prezența sau absența unui stimul este influențată de diverși factori care nu au legătură cu parametrii de stimulare. Astfel de factori pot fi informarea preliminară a subiectului, feedback-ul, matricea de plată și alți factori care nu sunt parametri fizici ai stimulentelor.

Dispoziții generale

În fluxul de stimuli se distinge o proprietate care, datorită trăsăturilor sale caracteristice, atrage atenția observatorului - un stimul semnal. Un stimul gol (zgomot) este absența unui stimul semnal în probă. Observatorul poate folosi două categorii de răspunsuri: „da”, „nu”. Observatorul trebuie să detecteze stimulul și să îi răspundă cu răspunsul „da” (există un semn), dacă semnul nu este detectat, observatorul trebuie să dea răspunsul „nu” (nu există semn). La rezolvarea acestei probleme, observatorul se bazează pe schema de corespondență stabilită între trăsăturile imaginii senzoriale a stimulului și decizia care se ia. Stabilirea unei scheme de corespondență este influențată nu numai de caracteristicile stimulilor, ci și de factori non-senzoriali.

Se aplică 5 rapoarte procentuale ale prezenței stimulilor și zgomotului în diverse probe: 10%, 30%, 50%, 70%, 90% din stimuli. Serii sunt realizate folosind metoda „în sus – în jos”: de la 10% la 90% și de la 90% la 10%.

Există 4 rezultate într-o situație de detectare a semnalului: lovirea corectă (există un stimul - răspunsul este „da”), refuzul corect (nu există stimul - răspunsul este „nu”), trecerea (există un stimul - raspunsul este "nu"), alarma falsa (nu exista stimul - raspunsul "Da").

Stimul Răspuns
da Nu
Semnal Lovitură corectă (H; lovitură) Negare (O; omisiune)
Zgomot Alarmă falsă (FA; alarmă falsă) Respingere corectă (CR; respingere corectă)

Modelul general de detectare a semnalului este două distribuții suprapuse în formă de clopot. În diferite versiuni ale TOC, aceste funcții sunt distribuții normale, binomiale sau exponențiale. [3] Criteriul de decizie (C) , pe baza schemei de corespondență, determină regula de decizie cu privire la prezența sau absența unui stimul. Acest criteriu reflectă probabilitatea alarmelor false și a lovirilor corecte la o anumită intensitate a stimulului.

Pe baza acestui criteriu, se construiește o curbă, numită caracteristica de lucru a observatorului și se determină o măsură a sensibilității observatorului (d'). Măsura sensibilității este o valoare constantă pentru un anumit observator cu o anumită stimulare.

Criterii de decizie

Luarea deciziilor depinde de alegerea criteriului de decizie (punctul limită, C). Există trei tipuri de criterii:

  1. Simetric  - situat în centrul intersecțiilor a două distribuții. Alegerea unei astfel de strategii se datorează dorinței de a da mai puține răspunsuri eronate. Cu această strategie, negările și alarmele false sunt la fel de probabile.
  2. Liberal  - criteriul este deplasat spre curba de zgomot. Alegerea unui astfel de criteriu se datorează dorinței de a nu rata stimulul. Numărul de accesări corecte și alarme false crește cu această strategie.
  3. Hard  — criteriul este deplasat către curba semnalului. Alegerea unei astfel de strategii se datorează dorinței de a nu răspunde la zgomot cu răspunsul „da”. Numărul de răspunsuri corecte și alarme false este în scădere.

Astfel, prin schimbarea schemei, se realizează o creștere sau scădere simultană a FA și H (la fel cum este imposibil să crești sau să scazi erorile de ambele tipuri FA și O în același timp). Alegerea criteriului este influențată de factori non-senzoriali și de strategia aleasă de persoană.

Performanța observatorului

Caracteristica de funcționare a observatorului , (РХ) reflectă dependența probabilității de lovituri de probabilitatea alarmelor false. Distanța curbei PX față de diagonala principală a pătratului este o măsură a sensibilității (d') a unui observator dat la un semnal dat.

  1. Observatorul ideal  - curbele de semnal și zgomot nu se suprapun, observatorul nu face alarme false și omisiuni. Curba PX este reprezentată de un punct în colțul din stânga sus al pătratului
  2. Observator insensibil  la semnal - curbele de semnal și de zgomot se suprapun aproape complet. Curba PX este diagonala pătratului.
  3. Un observator real cu sensibilitate crescută  - curbele de semnal și de zgomot se suprapun ușor, curba PX este îndepărtată din diagonala pătratului
  4. Observator cu sensibilitate redusă  - curbele de semnal și de zgomot se suprapun semnificativ. Curba PX este aproape de diagonala pătratului

Factori non-senzoriali

Factorii non-senzorii modifică schema de corespondență a subiectului și sunt introduși ca control al experimentatorului asupra acestei scheme.

Informare preliminară - un avertisment despre proporția de încercări cu un stimul și încercări goale. Pot fi date informații false.

Feedback - informații despre adevărul/falsitatea răspunsurilor observatorului. Poate fi fals. Este dat după fiecare încercare, sau după un grup de încercări (ca frecvență a răspunsurilor corecte).

Matricea de plăți este un sistem de plăți și penalități pentru răspunsuri corecte și incorecte. Matricea de plăți contribuie la eficiența și diferențierea controlului schemei de decizie și crește motivația observatorului.

Metode clasice de detectare a semnalului

  1. Metoda da-nu. Procedura experimentală constă în prezentarea randomizată a stimulilor unul după altul la intervale regulate. Răspunsurile sunt date într-un sistem cu două categorii.
  2. Metoda de alegere forțată cu două alternative (2ABV). Stimulii sunt prezentați în perechi, unul după altul sau simultan cu separarea spațială. Răspunsurile sunt date ca în metoda Da-Nu. În această metodă, stimulii și zgomotul sunt prezentați simetric (stimul-zgomot, zgomotul-stimul), astfel încât probabilitățile condiționate de răspunsuri corecte (Н, CR) sunt egale.
  3. Metoda de evaluare. Procedura de desfășurare a experimentului este similară cu metoda Da-Nu sau cu metoda 2ABB (în funcție de modificare). Răspunsurile sunt date în categorii de încredere (de obicei sunt folosite 7 categorii de răspuns). Se aplică următoarele categorii: „destul de sigur că a fost un semnal”, „cu siguranță că a fost un semnal”, „mai probabil că a fost decât nu a fost”, „nu pot alege”, „mai degrabă nu decât a fost”, „cu siguranță a fost un semnal”.nu a fost”, „destul de sigur că semnalul nu a fost”. Metoda de evaluare face posibilă obținerea mai multor puncte PX într-un experiment. [patru]

Note

  1. ^ Peterson, WW, Birdsall, TG & Fox, WC (1954) Theory of signal detectability. Proceedings of the IRE Professional Group on Information Theory 4, 171-212.
  2. ↑ Green, DM, Swets JA Teoria detectării semnalului și psihofizică. 1966. New York: Wiley - ISBN 0-471-32420-5 .
  3. ↑ Gusev A. N., Izmailov Ch. A., Mikhalevskaya M. B. Măsurarea în psihologie: un atelier psihologic general. a 2-a ed. M: Adică, 1998 - 286s.
  4. ↑ Gusev A. N. Psihologie generală: în 7 volume: un manual pentru studenți. superior manual instituţii / editat de B. S. Bratus. T. 2: Senzație și percepție. M: Centrul de Editură „Academia”, 2007. - 416s.

Literatură