信號檢測論-有無法

信號檢測論——有無法姓名（小組成員：）摘要：本實(shí)驗(yàn)選取了兩名上師大心理系本科生，分別為一男一女，用信號檢測論的有無法考察了兩名被試在不同先定概率下的辨別力和判定標(biāo)準(zhǔn)的大小。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：（1）信號檢測論是一種心理學(xué)實(shí)驗(yàn)常用的有效研究方法；（2）擊中率和虛報率會隨著先定概率的提高而增加；（3）被試對聲音頻率的辨別力和判定標(biāo)準(zhǔn)無顯著的性別差異。關(guān)鍵詞：信號檢測論；先定概率；辨別力d’；判定標(biāo)準(zhǔn)1導(dǎo)言信號檢測論是現(xiàn)代心理物理學(xué)最重要的內(nèi)容之一，它的出現(xiàn)徹底改變了以往人們對閾限的理解，將個體客觀的感受性和主觀的動機(jī)、反應(yīng)偏好等加以區(qū)分，從而解決了傳統(tǒng)心理物理學(xué)所無法解決的問題。信號和噪音是信號檢測論中最基本的兩個概念。在心理學(xué)領(lǐng)域，信號檢測論所指的信號可以理解為刺激。而噪音就是信號所伴隨著的背景。信號檢測論假定，噪音總是存在于系統(tǒng)之中，無法消除——無論這個系統(tǒng)是一個收音機(jī)，還是人的神經(jīng)系統(tǒng)[1]。信號檢測論有三個基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)程序：有無法、迫選法和評價法。有無法的基本程序是：注釋呈現(xiàn)刺激后，讓被試判定所呈現(xiàn)的刺激中有無信號，并口頭報告。被試對有無信號出現(xiàn)的判斷有四種結(jié)果：擊中、虛報、漏報和正確否定，但判斷的條件概率一般只用擊中的條件概率和虛報的條件概率，因?yàn)槠渌膬蓚€是這兩個條件概率的互補(bǔ)[2]。信號伴隨噪音，和單獨(dú)出現(xiàn)噪音這兩種情況下，分別可以在心理感受量值上形成兩個分布：信號加噪音分布和噪音分布，前者也常常簡稱為信號分布。由于信號總是疊加在噪音背景之上，因此總體上信號分別總是比噪音分布的心理感受更強(qiáng)些。信號分布和噪音分部間的距離也可以作為心理物理學(xué)實(shí)驗(yàn)中對被試感受性的衡量指標(biāo)，這被稱為辨別力指標(biāo)（d’）。信號檢測論假設(shè)，觀察者選擇某一個似然比的值作為產(chǎn)生“信號”、“噪音”兩種判斷反應(yīng)的分界點(diǎn)，或稱決策標(biāo)準(zhǔn)或判定標(biāo)準(zhǔn)（）[1]。ROC曲線——操作者特征曲線，又叫做等感受性曲線，以虛報率為橫坐標(biāo)，擊中率為縱坐標(biāo)繪出。ROC曲線的曲率代表著被試對信號的感受性以及他（她）的反應(yīng)指標(biāo)。當(dāng)信號本身的強(qiáng)度很大時，ROC曲線向左邊彎得更高；當(dāng)信號變?nèi)?，ROC曲線就向45度對角線靠攏。換句話說，即ROC曲線的曲率是由信號強(qiáng)度來決定的，與被試的判斷標(biāo)準(zhǔn)無關(guān)，它是由被試的感受性和信號強(qiáng)度共同決定的[2]。信號檢測理論在心理學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用是非常廣泛的，如基于信號檢測論的新業(yè)務(wù)投資決策有限理性實(shí)驗(yàn)，它采用了情境模擬實(shí)驗(yàn)，以60名MBA／EMBA學(xué)員為被試，對新業(yè)務(wù)投資決策的4個主要因素、36個處理、12個信號檢測單元進(jìn)行了觀察分析。研究發(fā)現(xiàn)：（1）辨別力最強(qiáng)的決策信息組合、判斷標(biāo)準(zhǔn)最高的決策信息組合，以及辨別力和判斷標(biāo)準(zhǔn)“雙低”的決策信息組合；（2）影響決策者的有限理性存在程度差別，強(qiáng)弱依次是投資情境、面對機(jī)會、投資模式和以往機(jī)會[3]。再如情緒影響認(rèn)知加工策略內(nèi)隱機(jī)制的實(shí)驗(yàn)研究，研究表明情緒可以影響加工策略：積極情緒與簡單的啟發(fā)式加工相聯(lián)系，而消極情緒與系統(tǒng)的精細(xì)加工相聯(lián)系。本研究運(yùn)用信號檢測論的方法，將被試的判定標(biāo)準(zhǔn)與加工能力分離開來，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，雖然對兩組被試(積極情緒組、消極情緒組)的回憶任務(wù)均提出相同的明確要求，但積極情緒組仍然運(yùn)用了較為寬松的判定標(biāo)準(zhǔn)，反映了情緒對認(rèn)知加工策略的無意識影響。另外，d’值在兩組間沒有差異表明積極情緒組并不缺少加工能力。在此基礎(chǔ)上，認(rèn)為應(yīng)該放棄從能力的角度看待情緒與加工方式之間的關(guān)系，注重研究情緒與具體加工特點(diǎn)之間的關(guān)系[4]。又如信號檢測論在內(nèi)隱學(xué)習(xí)研究中的應(yīng)用，信號檢測論引入心理學(xué)研究領(lǐng)域是對傳統(tǒng)心理物理學(xué)方法的一個發(fā)展。在內(nèi)隱學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)中，信號檢測論的兩個指標(biāo)d’和分離了個體的感受性和主觀判斷標(biāo)準(zhǔn)，利用d’和的共變關(guān)系證實(shí)了內(nèi)隱學(xué)習(xí)的存在和內(nèi)隱學(xué)習(xí)的特征。這個實(shí)驗(yàn)探析了內(nèi)隱學(xué)習(xí)研究中應(yīng)用信號檢測論(正態(tài)分布信號檢測模型)的邏輯機(jī)理。從被試的心理行為反應(yīng)上微觀地分析了用SDT揭示無意識領(lǐng)域的可行性[5]。另外在本實(shí)驗(yàn)研究后，研究者還對信號檢測論做了更進(jìn)一步的展望，認(rèn)為信號檢測論的方法很適合應(yīng)用于內(nèi)隱學(xué)習(xí)的研究，并且主要運(yùn)用的方法是有無法和評價法。還有一個比較新穎的研究應(yīng)用了信號檢測論的方法——信號檢測論在測定“人肉搜索”參與者社會認(rèn)知辨別力中的應(yīng)用，研究者用“人肉搜索結(jié)果期待問卷”對225位“人肉搜索”參與者進(jìn)行在線問卷調(diào)查，運(yùn)用Ulehla&Adams構(gòu)建的信號檢測模式進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，以期探討參與者的社會認(rèn)知辨別力(SocialCognitiveDiscriminability，SCD)及其主要影響因素[6]。前人對于應(yīng)用信號檢測論這種方法的研究很多，但我們本次實(shí)驗(yàn)的主要目的是：（1）通過測定和比較不同頻率聲音的辨別力和判定標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)習(xí)信號檢測論——有無法；（2）考察不同先定概率下被試的辨別力和判定標(biāo)準(zhǔn)；（3）掌握信號檢測論（有無法）的實(shí)驗(yàn)設(shè)計過程。我們只有在學(xué)習(xí)掌握了信號檢測論的具體步驟過程和內(nèi)容后，才能在以后的實(shí)際操作中更好地應(yīng)用信號檢測論的方法去進(jìn)行研究。2方法2.1被試：上師大心理系本科生兩名，被試一為男性，被試二為女性2.2儀器與材料2.2.1儀器：計算機(jī)及PsyTech心理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。2.2.2材料：4種頻率聲音：1000Hz、1005Hz、1010Hz和1015Hz2.3程序2.3.1登錄并打開PsyTech心理實(shí)驗(yàn)軟件主界面，選中實(shí)驗(yàn)列表中的“信號檢測論（有無法）”單擊呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)簡介。點(diǎn)擊“進(jìn)入實(shí)驗(yàn)”到“操作向?qū)А?。在參?shù)設(shè)置中，實(shí)驗(yàn)者可以讓被試先進(jìn)行預(yù)備實(shí)驗(yàn)確定信號的頻率。如果不做預(yù)備實(shí)驗(yàn)可以人工選取1005、1010、1015中的一種頻率的聲音作為信號，直接開始實(shí)驗(yàn)。2.3.2預(yù)備實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)語是：這是一個預(yù)備實(shí)驗(yàn)，使用1號反應(yīng)盒。每次實(shí)驗(yàn)計算機(jī)將先后發(fā)出兩個不同頻率的聲音。請你判斷哪個聲音的頻率更高。如果你覺得第二個聲音比第一個聲音的頻率高，請按“＋”鍵；如果覺得第二個聲音比第一個聲音的頻率低，請按“－”鍵。預(yù)備實(shí)驗(yàn)將進(jìn)行30次。當(dāng)你明白了上述指導(dǎo)語后，請點(diǎn)擊下面的“預(yù)備實(shí)驗(yàn)”按鈕開始。2.3.3預(yù)備實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，實(shí)驗(yàn)者在“預(yù)備實(shí)驗(yàn)結(jié)果”中將正確百分比中最接近80%的頻率作為正式實(shí)驗(yàn)的信號（SN），而1000HZ則作為噪聲（N）。2.3.4正式實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)語是：這個實(shí)驗(yàn)要測驗(yàn)?zāi)銓β曇纛l率的辨別力，實(shí)驗(yàn)將逐個呈現(xiàn)一系列聲音。請你使用1號反應(yīng)盒，判定出現(xiàn)的聲音刺激是信號還是噪聲。是信號就按“＋”號鍵，是噪聲就按“－”號鍵，即使不能肯定也要憑感覺選擇。實(shí)驗(yàn)將做很多次，每50次為一組。每組信號和噪聲出現(xiàn)的概率可能是不同的。本組實(shí)驗(yàn)信號出現(xiàn)的概率為50%。實(shí)驗(yàn)開始前請先分別按“信號”按鈕和“噪聲”按鈕熟悉兩者的區(qū)別，按“信號”按鈕將響一次信號聲，按“噪聲”按鈕將響一次噪聲。可以多按幾次試聽。當(dāng)你明確了下面實(shí)驗(yàn)的先定概率以及了解了信號與噪聲的區(qū)別后就可以點(diǎn)擊“開始本組實(shí)驗(yàn)”按鈕進(jìn)行實(shí)驗(yàn)了。2.3.5本實(shí)驗(yàn)有三個先定概率，不同先定概率刺激的呈現(xiàn)按如下順序進(jìn)行：0.50、0.20、0.80、0.80、0.20、0.50，并將每種先定概率下的100次實(shí)驗(yàn)分為兩個50次進(jìn)行。每50次實(shí)驗(yàn)前指導(dǎo)語會告知被試下面要做的實(shí)驗(yàn)中信號出現(xiàn)的概率，同時要求被試去點(diǎn)擊“信號試聽”和“噪聲試聽”按鈕，以熟悉信號與噪聲的聲音區(qū)別。被試明確這兩點(diǎn)對準(zhǔn)確完成實(shí)驗(yàn)非常重要。然后再點(diǎn)擊“正式實(shí)驗(yàn)”開始。做完6個單元（50次/單元）彈出實(shí)驗(yàn)結(jié)束提示語。2.3.6實(shí)驗(yàn)結(jié)束，數(shù)據(jù)被自動保存。實(shí)驗(yàn)者可直接查看結(jié)果，也可換被試?yán)^續(xù)實(shí)驗(yàn)，以后在主界面的“數(shù)據(jù)”菜單中查看。2.4數(shù)據(jù)處理：采用了SPSS11.5和EXCEL2003進(jìn)行數(shù)據(jù)處理3結(jié)果3.1根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計算兩名被試在三種先定概率下的擊中率和虛報率表1：被試一各擊中率和虛報率比較表先定概率0.20.50.8擊中率0.300.580.84虛報率0.240.580.85在先定概率為0.2時，被試一的擊中概率為0.30，虛報概率為0.24；在先定概率為0.5時，被試一的擊中概率為0.58，虛報概率為0.58；在先定概率為0.8時，被試一的擊中概率為0.84，虛報概率為0.85。表2：被試二各擊中率和虛報率比較表先定概率0.20.50.8擊中率0.350.600.85虛報率0.140.420.75在先定概率為0.2時，被試一的擊中概率為0.35，虛報概率為0.14；在先定概率為0.5時，被試一的擊中概率為0.60，虛報概率為0.42；在先定概率為0.8時，被試一的擊中概率為0.85，虛報概率為0.75。3.2計算兩名被試在三種先定概率下的辨別力d’和判定標(biāo)準(zhǔn)表3：被試一的辨別力d’和判定標(biāo)準(zhǔn)比較表先定概率0.20.50.8d’0.1800.041.1211.04在先定概率為0.2時，被試一的辨別力為0.18，判定標(biāo)準(zhǔn)為1.12；在先定概率為0.5時，被試一的辨別力為0，判定標(biāo)準(zhǔn)為1；在先定概率為0.8時，被試一的辨別力為0.04，判定標(biāo)準(zhǔn)為1.04。表4：被試二的辨別力d’和判定標(biāo)準(zhǔn)比較表先定概率0.20.50.8d’0.700.450.361.660.990.73在先定概率為0.2時，被試一的辨別力為0.70，判定標(biāo)準(zhǔn)為1.66；在先定概率為0.5時，被試一的辨別力為0.45，判定標(biāo)準(zhǔn)為0.99；在先定概率為0.8時，被試一的辨別力為0.36，判定標(biāo)準(zhǔn)為0.73。3.3根據(jù)所估計的三對擊中概率和虛驚概率的數(shù)值，以虛驚概率為橫坐標(biāo)，以擊中概率為縱坐標(biāo)，畫出兩名被試的ROC曲線圖0.80.50.20.80.50.2由圖可看出，被試一的擊中概率和虛報概率都隨著先定概率的增大而增大。0.80.50.20.80.50.2由圖可看出，被試二的擊中概率和虛報概率都隨著先定概率的增大而增大。3.4檢驗(yàn)兩名被試的辨別力d’和判定標(biāo)準(zhǔn)有無性別差異表5：男女被試辨別力和判定標(biāo)準(zhǔn)的差異比較項(xiàng)目tdfPd’-3.7340.27-0.2640.06男女被試的辨別力的性別差異不顯著，t=-3.73,p=0.27>0.05;男女被試的判定標(biāo)準(zhǔn)的性別差異不顯著，t=-0.26,p=0.06>0.05。4討論4.1對兩名被試的d’和值的討論兩名被試在不同的先定概率下，他們的擊中率、虛報率、辨別力和判定標(biāo)準(zhǔn)都是不同的。隨著先定概率的增大，兩名被試的擊中率也在增大，但同時虛報率也同樣在增大，這可能是因?yàn)楸辉噷Νh(huán)境的估計的不同造成的。先定概率小，被試就會比較放松，認(rèn)為信號出現(xiàn)的可能性也較低，所以此時被試較多報告“噪音”，相對的“信號”的報告率就下降，所以擊中率和虛報率就降低；先定概率大時，被試就會比較警覺，認(rèn)為信號出現(xiàn)的可能性也較高，所以此時被試較多報告“信號”，所以擊中率和虛報率就都會上升。在先定概率增大的過程中，被試二對聲音頻率的辨別力和判定標(biāo)準(zhǔn)都在降低。而被試一對聲音頻率的辨別力和判定標(biāo)準(zhǔn)卻隨著先定概率的增大呈現(xiàn)U型變化趨勢，這可能是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)過程中的環(huán)境不安靜，或者被試生理和心理產(chǎn)生了波動，沒有完全將注意力集中在實(shí)驗(yàn)上等原因。4.2對兩名被試ROC曲線的討論由圖1可看出，被試一的ROC曲線基本與45度對角線重合，這表明被試一對聲音頻率的辨別力和感受性較低，d’接近于0；由圖2可以看出，被試二的ROC曲線與被試一相似，也基本與45度對角線重合，但是被試二的曲線稍有背離對角線的弧度，這表明被試二對聲音頻率的辨別力和感受性比被試一稍高，d’略大于0。造成兩名被試對聲音頻率的辨別力和感受力較低的原因，除了被試自身的生理特點(diǎn)外，還有可能是環(huán)境中的不安靜因素造成了被試對于信號和噪音的辨別力下降，還有可能是因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)過程較繁瑣，需被試聽大量枯燥無味的純音刺激，被試可能在實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)分心和注意力不集中的情況，從而導(dǎo)致了現(xiàn)在的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。4.3對兩名被試辨別力和判定標(biāo)準(zhǔn)的性別差異的討論經(jīng)過計算，我們發(fā)現(xiàn)兩名被試對聲音頻率的辨別力和判定標(biāo)準(zhǔn)無顯著的性別差異。出現(xiàn)這種結(jié)果的原因，首先可能是因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)選取的被試量較少，只有男女各一名共兩名被試，方差分析得出的結(jié)果很可能不具代表性；其次，就是上述的環(huán)境因素，即被試在實(shí)驗(yàn)過程中會受到噪聲的干擾，或者被試自身的注意力不集中等原因。4.4對信號檢測論與傳統(tǒng)心理物理法之間區(qū)別和聯(lián)系的討論信號檢測論能把被試的辨別力和他的反應(yīng)偏向分開，而傳統(tǒng)心理物理法測得的感覺閾限則是兩者的混合物。在方法學(xué)上，傳統(tǒng)方法忽略了對噪音的測量。信號檢測論認(rèn)為，實(shí)驗(yàn)條件和方法的不同會造成不同的結(jié)果，多半是由于主觀的反應(yīng)偏向造成的，若去掉反應(yīng)偏向的影響，人的純感受性或辨別力就恒定了。信號檢測論是傳統(tǒng)心理物理法的發(fā)展與優(yōu)化，但它們又都反映了感覺過程的某些方面，將二者整合之后，或可得到更全面的圖景。通過信號檢測論可以排除主觀標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定的變動，求得感覺系統(tǒng)對某一強(qiáng)度刺激的感受性，增進(jìn)人們對于閾限的理解以及提供傳統(tǒng)和現(xiàn)代心理物理學(xué)整合的可能性。不過，我們一方面要看到信號檢測論對心理物理學(xué)研究的巨大貢獻(xiàn)，要利用這個有利的工具去研究解決一些傳統(tǒng)心理物理法所不能解決的問題；另一方面，也要看到傳統(tǒng)心理物理法在一定條件下仍不失為測定感受性的一種可靠構(gòu)方法，并且用起來比信號檢測論要簡便些。5結(jié)論5.1信號檢測論是一種心理學(xué)實(shí)驗(yàn)常用的有效研究方法5.2擊中率和虛報率會隨著先定概率的提高而增加5.3被試對聲音頻率的辨別力和判定標(biāo)準(zhǔn)無顯著的性別差異6參考文獻(xiàn)[1]郭秀艷著.實(shí)驗(yàn)心理學(xué)