第4章信息处理与反应时

1第四章湖南科技大学工业工程系 吴 海信息处理与反应时2湖南科技大学工业工程系本章内容人的信息处理系统模型1人的信息处理过程模型2反应时与运动时3影响反应时的因素4反应时的应用实例51. 唐德斯的减法模型心理学家唐德斯研究发现 :人的选择反应时间大于简单反应时间。先假定 : 人的信息处理系统包括几个连续的 , 具有相对独立功能的阶段。 通过用选择反应时间减去简单反应时间就可能得到人的信息处理过程作出一个选择的时间 。唐德斯的模型很简明 , 直观 , 但是除了对简单反应到选择反应这一情形外 , 把这个模型用到更复杂的信息处理过程很少能获得成功。3湖南科技大学工业工程系一 人的信息处理系统模型感觉 反应简单反应时间 感觉 选择 反应选择反应时间 4湖南科技大学工业工程系2. 威尔福德的单通道模型单通道模型假定人在某一时刻只能做一件事。 严格的单通道模型是由威尔福德根据心理不应期试验的结果提出的。在心理不应期试验中 , 在一定的时间内连续地向被试者显示两个刺激信号。 通过试验发现当两个刺激信号的时间间隔非常短时 , 被试者对第二个信号的反应比对第一个信号的反应要长 , 就象是人对第一个信号做出反应之后才来处理第二个信号。威尔福特认为被试者对第二个信号的反应时间可以用下面的公式来预测:RT2=RT1+DT2-ISI式中 ISI是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和 RT2是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 人的信息处理系统模型5湖南科技大学工业工程系当两个刺激信号之间的时间间隔非常短 , 即小于 100微秒时 , 被试者对第二个刺激信号的反应就一点也没有被耽搁 , 有时对第二个刺激信号的反应在第一个刺激信号的反应之前发生。威尔福特解释道这是由于组合效用的存在 , 即被试者把 两个刺激信号当作一组 , 因此对两个信号作出了不分先后的反应。威尔福特单通道模型的核心： 是当人的信息处理系统已经开始处理某一信号之后 , 后来的信息就不能够进入这个系统直到前一个信号被处理完了以后。 威尔福特模型的理论基础是心理不应期，但是作为一个关于人的信息处理系统的基本模型 , 威尔福特的模型太绝对了。许多研究结果推翻了关于后来的信息不能进入人的信息处理系统这一假定。例如：卡林等人发现第二个刺激信号的困难程度影响被试者对第一个刺激的反应时间 , 这表明第二个刺激信号在第一个信号被处理之前已经进入了人的信息处理系统。一 人的信息处理系统模型6湖南科技大学工业工程系3.布若苯特的过滤模型 (基于双耳听力实验） 一九五八年 , 英国著名心理学家布若苯特在他的 一书中 , 根据他自己的双耳听力试验的结果提出了一个关于人的信息处理系统的理论 , 这个理论被称为过滤理论模型，见下图。 在人的信息处理系统中 , 在信息到达人的工作记忆之前 , 它们是被平行处理的,即人可以同时处理一个以上的信息 ,但是在通过了工作记忆之后 , 人在某一时刻就只能处理一个信息。 为此人就要对信息进行选择 , 以决定哪个信息被继续处理。信息的选择主要是根据信息的物理特性 , 如声音的音调、频率、位置等 , 这种选择就象是一个过滤用的筛子一样 , 所以这种理论被称为过滤模型。没有被选上的信息被暂时贮存在短期记忆里 , 若短期内得不到处理，就很快被人忘记。一 人的信息处理系统模型7湖南科技大学工业工程系布若苯特过滤模型 感觉过滤器信息处理中心 一 人的信息处理系统模型8湖南科技大学工业工程系布若苯特的过滤模型对研究人的信息处理系统起过很大的推动作用。但是后来的研究也发现了它的一些问题。例如莫瑞在他的双耳听力试验中发现。让被试者专心听某一个耳朵的信息 ,如果另一只耳朵里的讲话中提到他的名字 , 哪么他知道。在另一项试验中 ,切斯曼发现如果没有被注意到的耳朵里的信息在语义上与集中注意力的耳朵里的信息相关 ,人们可以注意到这个耳朵里的内容。这些研究证明 ,在人的信息系统中 ,信息通过了过滤器。这些研究迫使布若苯特修改他自己的模型 , 认为这没有被注意到的信息只是减弱了 ,而不是完全地被挡住了。也有些学者建议选择发生在反应之前 ,而不是在中枢处理之前。虽然布若苯特的模型主要是根据双耳听力试验的结果而提出的 ,它也适用于其他的人的信息处理方面的工作。布若苯特的模型被认为是一种单通道的模型因为它假定人的信息处理的中枢部分是单通道的。但是布若苯特的过滤模型比威尔福德的模型适应性要广泛的多 ,实际上可以认为威尔福德的模型是布若苯特模型的一个特例。一 人的信息处理系统模型9湖南科技大学工业工程系4.克尼曼的单资源模型 克尼曼认为人的信息处理系统比过滤模型所假定的要灵活的多，提出了一个单资源模型作为过滤模型的一个补充。 单资源模型假定人的信息处理系统的能力是一种资源，有一定的限度。 在这个限度之内，人可以相当自由地分配自己的注意力 ,也可以同时干一件以上的事情。不同的脑力活动要求不同程度的注意力。一个容易做的工作只占用很少的注意力 ,一个更困难的工作占用更多的注意力。当注意力不能满足工作的需要时 , 人的行为的结果就受到影响或根本无法完成。根据这个模型,当人未完成某一任务时 , 或者是由于这个任务超过了人的能力 ,或者是人的注意力被集中到其他的事情上了。克尼曼的单资源模型对于解释在信息处理过程中由于瓶颈位置没有确定而造成的矛盾有一定的帮助 ,它也能用来解释一些试验结果。但是也有许多试验结果表明 , 有些工作与某些工作相冲突而不与另外一些工作相冲突 ,或冲突很小。例如 ,脑力计算任务与跟踪任务的冲突就较小 , 而与反应时间任务冲突就较严重。而反过来 ,反应时间任务与跟踪任务和脑力计算任务的冲突都较严重。这些结果就无法用单资源理论来解释 , 反过来说明有更多的资源的存在。一 人的信息处理系统模型10湖南科技大学工业工程系5. 维肯斯的多资源模型美国学者维肯斯根据双重任务试验的结果提出了多资源模型维肯斯认为人的信息处理系统是一个多资源的系统。这些资源可以按两两对应的关系分为三组。第一组是阶段资源 ,对应于早期阶段 (如感觉 )和晚期阶段 (如反应 ),第二组为两个通道资源 , 对应于视觉和听觉资源 ,第三组是过程编译资源 ,对应于图象和文字资源。多资源理论认为 ,人有多个不同的资源 ,而不是一个中心的资源 ,每一种资源有它自己的一些特性。当不同的工作用到不同的资源时 ,它们之间的干扰就小些 ,如果它们所需要的资源相同或相近 ,它们之间的干扰就大些。例如 ,同时听两个人说话 ,就比一边看 ,一边听要吃力些。维肯斯多资源理论 ,在人因工程学领域受到广泛的认同和支持。最初多资源理论是用来解释双项任务中人的行为之间的干扰问题的 ,现在已经被认为是人的信息处理系统的一个基本模型。但是 ,模型中仍有些比较含糊的地方。例如 ,一共有多少资源 ? 每一种资源的能量有多大 ? 各种资源之间有什么关系 ?维肯斯曾试图建立一个多资源之间的结构图 ,但没有成功。维肯斯模型的主要问题似乎不在理论方面 ,而是在应用方面。维肯斯还试图用一个干扰矩阵来把这个模型定量化 , 试验结果的结论仍不太明显。一 人的信息处理系统模型11湖南科技大学工业工程系 6. 控制与自动过程斯克雷德和雪佛瑞根据他们自己所做的一系列的试验的结果提出人的信息处理系统中有两种基本的处理过程 :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制 , 它需要人的大量、直接的控制行为 , 因而施加给人的脑力负荷较重。自动过程 :自动过程是一种快速的，平等的信息处理过程，不受人的工作记忆能力的限制，只需要人的很少的或根本不需要人的直接控制，但是这种信息处理过程需要大量的训练才能获得。一 人的信息处理系统模型12湖南科技大学工业工程系自动过程形成的一个主要先决条件是在刺激信号和反应之间有一个固定不变的对应关系。如果某一刺激总是对应于某一反应 , 那么经过大量的训练 ,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。相反 , 如果刺激信号与反应之间的关系在不断地变化，那么这种平等处理过程就很难建立。有学者认为：在自动处理过程中，有一条绕开人的中枢处理系统 , 把感觉与反应直接联起来的通道。自动过程是一个重要的概念 , 它可以用来解释日常生活中许多可以同时进行的活动 , 如走路、说话、读书、写字、骑自行车和开车等活动。斯克雷德和雪佛瑞认为 , 他们的自动和控制过程可以解释许多双项任务时的试验结果。一 人的信息处理系统模型13湖南科技大学工业工程系二、人的信息处理过程模型1信息处理过程模型： 第一 :信息的接收过程，人通过感觉器官获取外部信息；第二 :对获取的信息进行系列加工处理过程；第三 :将加工的信息结果通过运动器官传递到外部。问题： J.瑟利 .SOR模型？14湖南科技大学工业工程系例如 :驾驶员驾驶汽车，不断地从车外 (路况）和仪表（车况）获取信息，根据这些信息作出决策，然后操纵方向盘和脚踏板等。是一个识别 (认识 )、判断 (决策 )和操纵 (控制 )的过程。人要正确、有效地进行作业活动，首先要准确地接收外界信息，然后仔细地分析、判断，最后正确地输出进行作业动作。研究人的信息处理的目的，是为了尽量减少或不产生错误判断和错误操作，提高作业效率，降低操作疲劳。二、人的信息处理过程模型15湖南科技大学工业工程系2. 信息接收过程人的活动要从外界接受各种感觉信息。其中视觉信息约占 80以上，其次是听觉信息，这两种感觉信息指导着大多数的作业活动。视觉信息和听觉信息在各种条件下的特征比较如表所示。二、人的信息处理过程模型特征 视觉信息 听觉信息信息接收条件 需注意信息源，必须在视野内 不必注意信息源信息的性质 由空间位置决定 由时间变化决定信息接受量 同时大量接受 不能同时接受信息接受方法 多样 单一单位时间信息量 相对较大 相对较小信息接受速度 相对较慢 相对较快信息之间的联系 紧密 不紧密16湖南科技大学工业工程系表一 视觉信息和听觉信息的比较触觉和肤觉，人几乎很少单独依靠它来进行判断和行动，但它可以配合视听觉，使人迅速准确地接收信息。嗅觉用于判断化学反应及物质加热程度等情况。味觉则与饮食、品尝有关。17湖南科技大学工业工程系3信息加工过程（ 1） 信息加工过程： 指感觉器官在接受外界信息后，将其传递到神经中枢 (大脑皮层 )进行加工和整理的过程。也称为判断过程或决策过程。（ 2）信息加工过程的特点：1） 信息处理能力存在界限： 是指大脑皮层已不能完全、准确地处理接收的各种信息的限度。信息加工过程的处理能力的界限和处理能力的变化有关。处理能力与人的知识、技能、环境条件等因素有关。2）信息加工过程存在单通道机制： 是指当在短时间内对被试者连续施加两种刺激时，对后一种刺激的反应时间比单独后一种单独刺激要长的现象。科学试验证明：人的大脑皮层不能同时处理两种以上的信息。3）多种信息相互交错时，信息加工将出现以下各种反应： 未来得及处理； 处理失误； 延误了处理时间； 只处理了信息的某个特征； 只对信息简单处理； 用要求之外的方法处理等。18湖南科技大学工业工程系ABCDEF ACEBDF ADBECFAEBFCD BDACFE BECAFDCEFDAB CFADBE AFCBED信息处理能力存在界限19湖南科技大学工业工程系4）影响信息处理能力的主要因素有唤醒水平、动机、练习和疲劳等。 唤醒 (警觉 )水平 。指人体总的生理性激活程度。 在适宜范围内，唤醒能维持大脑的兴奋性，有利于注意的保持和集中。它对工作效率有很大的影响。但是，超出适宜范围，过分激活，人将处于十分紧张的状态，无法实现有效的行为；反之，唤醒水平过低，人将变得不敏感，活动能力较差。20湖南科技大学工业工程系右图是瑞典一家煤气工厂根据 19年间的煤气表误检结果的时间分布图。从图中可以看出，夜间的误检率高于白天。白天的下午二时到三时左右，误检率有暂时性上升的倾向。夜间的二时到四时，误检率显著增高。图 221湖南科技大学工业工程系唤醒水平和作业效率的关系：外界的信息刺激和本身的兴趣，都能够提高唤醒水平。 如信号频度、强度增加，或本身获知自己的作业成绩时唤醒水平会提高。但是，唤醒水平过高也会给作业带来不良影响。作业内容单调、简单又连续时，要求唤醒水平相对较高； 作业难度大，需要进行复杂的判断时，则要求唤醒水平相对较低。如作业时获取的信息少或作业所需要的信息太少，一种信息反复地出现等，都会引起唤醒水平下降。流水线作业就是一例。唤醒水平下降会使作业人员对工作失去兴趣，打磕睡，甚至无法工作。但当作业中止时，唤醒水平下降状态又全然消失。22湖南科技大学工业工程系唤醒 (警觉 )水平 测量闪光融合频率计又称亮点闪烁仪，其可以测量闪光和融合临界频率，确定辨别闪光能力的水平，即视觉时间的视敏度。还可以检验闪光的色调、强度、亮黑比以及背景光的强度发生变化时对闪光融合临界频率的影响。闪光融合频率计23湖南科技大学工业工程系 动机因素。动机是影响工作结果的重要因素之一。人在进行信息处理时， 如果没有接受和处理信息的积极意识和精神准备， 信息处理的效率是很低的。动机激励人去工作，提高积极性和精神准备。刺激动机方法：（ I）事前向作业人员说明所要从事工作的目的、方法、结果以及有关情况。（ II）工作过程中，向作业人员提供作业过程的信息，如是否正确或与目标存在的偏差等，作业人员就会主动调整行动，从而促进信息处理质量的提高。24湖南科技大学工业工程系 练习状况。练习能够提高信息处理能力。 如果反复练习同一作业动作，一般都能够提高工作质量，缩短作业时间，并减轻身体的负担。练习曲线的几个例子如图所示。图中 (a)练习的进步速度保持一定；(b)初期进步迅速，然后减缓，这种情况多见于接受能力较强和学习欲望高的人；(c)不同时期进步速度有区别，一般技术性作业多是这种情况；(d)练习一段后进步速度加快；(e)一段进步很快之后则显著放慢，多见于内容较难的作业。如果练习时间较长，练习曲线可能是上述曲线的组合，如图 4所示。图中曲线的平坦段称为高台现象，表示练习成绩暂时处于停滞阶段。这一时期可以看作是复习过去的练习内容，使其条理化，为以后的练习做准备。25湖南科技大学工业工程系图 326湖南科技大学工业工程系图 427湖南科技大学工业工程系 疲劳程度。疲劳带来与练习相反的结果，导致信息处理能力下