人的信息处理.ppt
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1、人的信息处理 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望内内 容容v人的信息处理模型人的信息处理模型v人的信息输入人的信息输入v中枢信息处理中枢信息处理v反应执行反应执行(1)唐德斯()唐德斯(Donders)的减法模型)的减法模型 一、人的信息处理模型一、人的信息处理模型一个多世纪以前,心理学家一个多世纪以前,心理学家Donders通过实验发现,人的选择反通过实验发现,人的选择反应时间大于简单反应时间。应时间大于简单反应时间。简单反应时间:简单反应时间:是指
2、人对单一的信号作简单的熟练的运动性反应所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;需的时间;选择反应时间: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。需要的时间。核心: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,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。由此来判断增加的工作内容需要的时间。感觉感觉反应反应感觉感觉反应反应选择选择简单反应时间简单反应时间选择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 一、人的信息处理模型一、人的信息
3、处理模型(2)威尔福德()威尔福德(Welford)的单通道模型)的单通道模型单通道系统:单通道系统:人在任何时刻只能做一件事人在任何时刻只能做一件事多通道系统: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在某一时刻可以同时做两件或两件以上的事情RT2=RT1+DT2-ISIISI两个刺激信号之间的时间间隔;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;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。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、人的信息处理模型一、人的信息处理模型(3)布若苯特(布若苯特(Broa
4、dbent)的过滤模型)的过滤模型这种模型认为:这种模型认为:信息在到达人的工作记忆之前,是被平行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,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进入到人的大脑被继续处理。也就是说,人并不是绝对的信息才能进入到人的大脑被继续处理。也就是说,人并不是绝对的
5、一心一用或一心多用。的一心一用或一心多用。一、人的信息处理模型一、人的信息处理模型感感觉觉过过滤滤信息处理中心信息处理中心过滤模型过滤模型 一、人的信息处理模型一、人的信息处理模型(4)卡内曼()卡内曼(Kahneman)的单资源模型)的单资源模型单资源:假定人的信息处理系统的能力是单资源:假定人的信息处理系统的能力是一种资源一种资源,有一有一 定限度定限度。在这个限度内,人可以相当自由的分配。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,当的工作占很少注意力,难的占更多的注意力
6、,当 注意力不能满足工作的需要时,人的行为结果就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。受到影响或根本无法完成。问题:问题:同时听两个人说话,比一边看一边听要吃力些。同时听两个人说话,比一边看一边听要吃力些。一、人的信息处理模型一、人的信息处理模型(5)威肯斯()威肯斯(Wickens)的多资源模型)的多资源模型第一组阶段资源:早期阶段(如感觉)和晚期阶段(反应);第一组阶段资源:早期阶段(如感觉)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;第三组过程编译资源:对应
7、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。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: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。边听要吃力些。问题:问题:有多少资源?每种资源能量多大?它们的关系如何?有多少资源?每种资源能量多大?它们的关系如何?一、人的信息处理模型一、人的信息处理模型(6)控制过程与自动过程理论)控制过程与自动过程理论自动过
8、程自动过程:是一种快速的、平等的信息处理过程,不受人的工作记: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;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: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。刺激信号和反应之间有一个固定不变的对应关系。经过大量的训练人的信息处理系统就会产生一个程度很高经过大量的训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。的平行处理过程。控制过程控制过程:是一种较慢的信息处理过程,受人的工作记忆能力的限: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
9、的控制行为,因而施加给制,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人的脑力负荷较重结论: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、人的信息处理模型接收器短时记忆知觉编码(感知)决策和反应选择反应执行工作记忆长时记忆注意资源感觉储存刺激反应v(一)感觉系统:人的信息处理的第一个阶段是感觉。在这一(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
10、后把这些信息阶段,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。传递给中枢信息处理系统。v(二)中枢信息处理系统:人的认知系统接收从感知系统传入(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,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加工规律,进行同时从长时记忆中提取以前存入的有关信息和加工规律,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。统。v(三)反应(运动)系统:它执行中枢信息
11、系统发出的命令,(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。产生人的信息处理系统的输出。一、人的信息处理模型一、人的信息处理模型二、人的信息输入二、人的信息输入(1)(1)视觉视觉瞳孔瞳孔: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,瞳孔的直径大约是在黑暗中,瞳孔的直径大约是8mm。注意注意:外界光的刺激强度的变化可以达到外界光的刺激强度的变化可以达到109,而瞳孔只能控制,而瞳孔只能
12、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。计人机系统时就要考虑这一点。形成机制:形成机制:v晶状体: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,看远处的物体时,晶状体成扁平状,其曲物体聚焦的调节功能,看远处的物体时,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,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,变小曲率半径减小,
13、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。的曲率半径很难再还原这就产生了近视眼。v视网膜: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,即种感光细胞,即视杆细胞视杆细胞和和视锥细胞视锥细胞。研究发现,这两种细胞的。研究发现,这两种细胞的功能有明显的差别。功能有明显的差别。视杆细胞视杆细胞对光的感受性较视锥细胞强约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,倍,主要在暗视觉条件下作用,能分辨黑白能分辨黑白,而,而视锥细胞视锥细胞在白天在白天工作,工作,可以分辨颜色可以分辨颜色,
14、视杆细胞和视锥细胞在视网膜上的分布是,视杆细胞和视锥细胞在视网膜上的分布是不均匀的。不均匀的。v视锥细胞视锥细胞大约大约650万主要集中在万主要集中在视网膜中央凹视网膜中央凹20的地方,视杆细胞有的地方,视杆细胞有1亿亿左右,从中央凹左右,从中央凹20开始,向外逐渐增加,到开始,向外逐渐增加,到200时达到最大,然后开始减时达到最大,然后开始减少。少。v视网膜上两类细胞的分布决定了视网膜的感觉特征:视网膜上两类细胞的分布决定了视网膜的感觉特征:中央凹处中央凹处具有具有最敏最敏锐的物体细节和颜色辨别能力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。,离中央越远,视敏度和辨色能力越
15、低。二、人的信息输入二、人的信息输入适应波长适应波长:波长为:波长为370740nm的可见光的可见光视觉阈值视觉阈值:明适应明适应:由黑暗环境进入明亮环境的时候,刚开始眼睛: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(完全适应大约需经过1min)。)。主要特征:主要特征:二、人的信息输入二、人的信息输入暗适应暗适应:当人从环境进入黑暗环境时,视觉还停留在明环境: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,眼睛慢慢地中,他看不见物体,随着时间的推移,眼睛慢慢地
16、 能看清楚物体了,这个过程称之为暗适应。能看清楚物体了,这个过程称之为暗适应。(3550min)视野视野:指头部和眼球不动时,眼睛观看正前方所能看到的空间范: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。视野常以视角来表示:围。视野常以视角来表示:最大视角:最大视角:从水平注视点向上约从水平注视点向上约55度,向下约度,向下约65度,向左向度,向左向 右各约右各约90度。度。最合适宜:最合适宜:中心视角中心视角60度范围。度范围。a)a)垂直面内垂直面内视视野野 b)b)水平面内水平面内视视野野双眼静视野双眼静视野v照明条件与视野范围有密切关系,照明条件与视野范围有密切关系,照明充分
17、照明充分,周边视网膜,周边视网膜才能辨认清楚物体,从而能够才能辨认清楚物体,从而能够扩大视野扩大视野。光线微弱光线微弱,则视,则视野变得野变得狭小狭小。人因工程学中,通常以人眼的。人因工程学中,通常以人眼的静视野静视野为依据为依据设计有关部件,以减轻人眼的疲劳。设计有关部件,以减轻人眼的疲劳。v不同颜色对人眼的刺激有所不同,所以视野也不同不同颜色对人眼的刺激有所不同,所以视野也不同,白色白色视野最大,其次为黄、蓝色,绿色视野最小视野最大,其次为黄、蓝色,绿色视野最小。a)垂直面内垂直面内视视野野 b)b)水平面内水平面内视视野野色色觉视觉视野野二、人的信息输入二、人的信息输入注:注:头部不动,
18、眼球转动头部不动,眼球转动,视角可达到,视角可达到120度;头部和眼球都转度;头部和眼球都转 动时,视觉可扩大到动时,视觉可扩大到220度。度。视距视距:指人在操作系统中正常的观察距离。一般操作的视距范:指人在操作系统中正常的观察距离。一般操作的视距范 围在围在3876cm之间。之间。视觉运动规律:视觉运动规律:(1)眼睛的)眼睛的水平运动水平运动比比垂直运动垂直运动快。快。(2)眼睛习惯于从)眼睛习惯于从左到右左到右,从,从上到下上到下地运动。地运动。(3)人对)人对水平方向尺寸水平方向尺寸的估计比对的估计比对垂直方向尺寸垂直方向尺寸的估计要准确。的估计要准确。二、人的信息输入二、人的信息输
19、入(4)当眼睛偏离视中心时,对)当眼睛偏离视中心时,对左上象限左上象限的观察优于的观察优于右上象限右上象限,对,对右上象限右上象限的观察优于的观察优于左下象限左下象限,对,对右下象限右下象限的观察最差。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)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,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。如把一只眼睛遮起来。(6)直线轮廓直线轮廓比比曲线轮廓曲线轮廓更易于被视觉接受。更易于被视觉接受。(7)目标)目标连续转换连续转换时,
20、人的视觉有时会出现时,人的视觉有时会出现失真失真现象现象(8)识别信息的细节,要靠视力中心。)识别信息的细节,要靠视力中心。二、人的信息输入二、人的信息输入(9)对于运动目标,只有当运动的角速度大于)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。才能鉴别出它的运动状态。(10)要看清楚物体,必须注视。)要看清楚物体,必须注视。(11)眼睛要看清楚一个目标,需要)眼睛要看清楚一个目标,需要0.070.3s,平均,平均0.17s。二、人的信息输入二、人的信息输入(2)听觉)听觉主要特征:主要特征:可听范围:可听范围:2020000Hz听觉阈限:听觉阈限:辨别频率:辨别频
21、率:人耳对频率辨别能力较强,大于人耳对频率辨别能力较强,大于4000Hz的频率,的频率,相差相差1%就能加以区别(例如辨别人说话)。就能加以区别(例如辨别人说话)。二、人的信息输入二、人的信息输入辨别声强的能力: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,主观感觉倍时,主观感觉 的响度只增加的响度只增加1倍;声强增加倍;声强增加100倍时,主观感觉的响度只增加倍时,主观感觉的响度只增加2 倍,依次类推。倍,依次类推。辨别声音的方向和距离辨别声音的方
22、向和距离:主要靠人的主观经验:主要靠人的主观经验听觉的适应:听觉的适应:在声音连续作用的过程中,听觉敏感度会随时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。间的延长而降低。听觉疲劳:听觉疲劳:听觉疲劳后,要经过几小时,甚至几天才能听觉疲劳后,要经过几小时,甚至几天才能 恢复听觉敏感度。恢复听觉敏感度。二、人的信息输入二、人的信息输入(3)触觉)触觉主要特征:主要特征:触觉阈限:触觉阈限:舌尖、指尖为舌尖、指尖为2g/、腰部:、腰部:48g/作用:作用:是能辨别物体的是能辨别物体的大小、形状、硬度、光滑程度大小、形状、硬度、光滑程度等。等。应用:应用:操纵装置设计中,使操作者能够靠
23、触觉准确的控制各操纵装置设计中,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。种不同功能的操纵装置。注:注:主动触觉优于被动触觉;训练可以提高触觉能力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)其他感觉(如嗅觉、味觉)应用:应用:可以用来承担可以用来承担“警戒警戒”任务。任务。二、人的信息输入二、人的信息输入三、中枢信息处理三、中枢信息处理1.1.知觉知觉定义:人们通过感官得到了外部世界的信息,这些信息经定义:人们通过感官得到了外部世界的信息,这些信息经过过头脑的加工头脑的加工(综合与解释),产生的对事物整体的认识,(综合与解释),产生的对事物整体的认识,就
24、是知觉。就是知觉。知觉与感觉的区别:知觉与感觉的区别:感觉感觉:主要涉及外界刺激的物理特性;:主要涉及外界刺激的物理特性;知觉知觉:涉及人的认知特性,与人的:涉及人的认知特性,与人的经验经验、所受的、所受的教育教育密切相关密切相关例如,字母例如,字母“A”。感觉:一些线条;感觉:一些线条;知觉:是英文第一个字母知觉:是英文第一个字母知觉模型:知觉模型:1 1)模式匹配理论:)模式匹配理论:认为识别某个图像,必须在过去的经验中认为识别某个图像,必须在过去的经验中 有这个图形或东西的有这个图形或东西的”记忆痕迹记忆痕迹”或基本模型,当前刺或基本模型,当前刺 激如果与大脑中的模式符合,就能识别这个刺
25、激。激如果与大脑中的模式符合,就能识别这个刺激。要求: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。外界刺激必须与它的内部图式完全一致才能加以识别。三、中枢信息处理三、中枢信息处理2 2)原型匹配理论:)原型匹配理论:认为眼前的一个字母认为眼前的一个字母A A,不管它是什么形状,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也不管它放在何种位置,它都和过去知觉过的A A有相似之处,有相似之处,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。像中抽象出来的相似性作
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