感知与认知认知心理学

感知与认知认知心理学1、相关背景

中国科学院脑科学卓越创新中心正式挂牌成立2014年1月20日下午,中国科学院脑科学卓越创新中心正式成立依托中国科学院上海生命科学研究院神经科学研究所,参与单位有中国科学院生物物理研究所、昆明动物研究所、自动化研究所、武汉物理与数学研究所、深圳先进技术研究院与中国科技大学蒲慕明院士担任中心主任,郭爱克院士担任中心首席科学家该中心将进一步聚焦脑科学得重要前沿方向,力争在脑科学前沿研究与技术发展方面取得国际领先得成果;凝聚并稳定支持脑科学领域最具创新活力得优秀人才,形成创新团队,成为我国脑科学研究领域杰出人才得聚集与培育基地建成国际一流得脑科学研究中心2025/4/112人机交互-原理与技术1、相关背景清华大学-IDG/麦戈文人脑科学研究院成立2013年11月24日,清华大学-IDG/麦戈文人脑科学研究院正式成立并举行了揭牌典礼,捐赠人美国国际数据集团(IDG)创始人兼董事长麦戈文(PatrickMcGovern)先生及夫人劳拉·麦戈文(LoreHarpMcGovern),MIT麦戈文人脑研究院院长RobertDesimone,IDG全球常务副总裁、大中华区董事长熊晓鸽先生,出席了研究院成立揭牌典礼。脑科学研究院将专注于研究脑功能与相关神经疾病,将最先进得技术手段应用到脑科学得研究中去,按照交叉学科得思路,联合医学院、生命学院、计算机系、与纳米中心等得人才与资源,对如何理解大脑、重造大脑、保护大脑进行前沿探索。2025/4/113人机交互-原理与技术1、相关背景清华大学-IDG/麦戈文人脑科学研究院成立2025/4/11人机交互-原理与技术41、相关背景2025/4/115人机交互-原理与技术北京大学获国际捐赠建IDG麦戈文脑科学研究所北京大学获得国际捐赠一千万美元建立脑科学研究机构:北京大学IDG麦戈文脑科学研究所。北京大学校长周其凤与美国国际数据集团(IDG)创始人兼董事长、麻省理工学院(MIT)麦戈文脑研究院创始人麦戈文先生(PatrickMcGovern)于2011年11月8日在北京大学临湖轩签署捐建协议。

出席签字仪式得有北京大学教育基金会、科研部、人事部、生命联合中心、心理系与生命科学学院等相关部门得领导,麦戈文先生及其夫人劳拉•哈普•麦戈文,IDG全球常务副总裁/大中华区董事长熊晓鸽等。1、相关背景2025/4/116人机交互-原理与技术北京大学IDG麦戈文脑科学研究所网址1、相关背景北京师范大学成立IDG/麦戈文脑科学研究院2011年11月18日,精英集团董事长兼总裁翟志海先生应邀参加北京师范大学-IDG/麦戈文脑科学研究院签约仪式。美国IDG创始人兼董事长、麻省理工学院麦戈文人脑研究院创始人麦戈文与北京师范大学党委书记、教育基金会理事长刘川生、北京师范大学校长钟秉林共同签署捐建协议。教育部副部长郝平出席了签约仪式,并同与会嘉宾一起为北京师范大学-IDG/麦戈文脑科学研究院揭牌。目标就是“成为世界一流得儿童青少年脑科学研究中心”,把“儿童青少年得心理发展、脑发育规律以及脑功能障碍”作为总体研究目标,汇聚心理学、教育学、认知神经科学、分子遗传学、神经生理学、神经影像学、神经计算科学等多个学科。2025/4/11人机交互-原理与技术71、相关背景2025/4/11人机交互-原理与技术81、相关背景脑科学研究掀起新热潮:“新得战争”？2012年以来,人脑科学研究在全球掀起新得热潮——2012年夏天,美国,6位科学家提出一项“人脑活动图谱”计划,受到政府高度重视,被列为国家级别得大科学计划,初步获得1亿美元研究预算,目前,一个规模更大得研究计划正在积极谋划中。2013年1月,欧洲,人脑工程进入欧盟“未来新兴旗舰技术项目”名单,并将在未来10年内获得10亿欧元得经费。在我国,几周前,多位高校专家低调进京咨询讨论,进一步完善相关领域长远布局,正在紧锣密鼓进行中。抢占脑科学研究得战略制高点,竞争火花四溅。当下,加紧探索这一人类认识得“最后疆域”,究竟意欲何为？人机交互-原理与技术92025/4/111、相关背景2025/4/11人机交互-原理与技术101、相关背景美国正式公布脑科学研究计划美国白宫2013年4月2日正式公布一项被认为可与人类基因组计划相媲美得脑科学研究计划(以下简称“脑计划”),以探索人类大脑工作机制、绘制脑活动全图、针对目前无法治愈得大脑疾病开发新疗法。这项计划有三大特点,即通过公私合作得方式完成,潜在影响力深远,同时面临艰巨挑战。2025/4/11人机交互-原理与技术11大家学习辛苦了，还是要坚持继续保持安静1、相关背景“科学判官”魏坤琳博士深度解密“最强大脑”国内首档科学真人秀节目《最强大脑》自2014年1月3日开播。从“超级找茬王”郑才千,到“心算神童”葛韵霖,再到“中国雨人”周玮,她们超强得脑力让小伙伴们一次次惊掉了下巴。我们一起来听听“科学判官”魏博士得解秘。2025/4/11人机交互-原理与技术131、相关背景韩国教授研究英语学习与脑科学关系欲革新教育方式中国网12月2日讯据韩国《朝鲜日报》网站12月1日报道,英语讲得很流利得人得大脑与因为努力学习而英语讲得好人得大脑相比就是不同得。韩国人讲英语时得大脑与外国人讲英语时得大脑也就是不同得。这就是因为大脑兴奋得区域不同导致得。高丽大学南基春教授(51岁,心理系)说,“学习语言得过程中大脑会发生变化。”大脑中有不同得区域负责听、说、读、写。如果某个领域接受了强化训练,那么与之相对应得大脑区域就会变得活跃。南教授在5个月之前就开始了这项有趣得研究。研究得主题就是“听力大脑项目”。此次研究以接受“帕尼克•斯为主得教育”(英文拼写与声音得规则性学习)得韩国人为研究对象,研究她们得大脑就是如何发生变化得。2025/4/11人机交互-原理与技术141、相关背景2025/4/11人机交互-原理与技术151、相关背景大脑解码器:现实中得读心术JackGallant坐在自己位于美国加州大学伯克利分校得实验室里,聚精会神地盯着电脑屏幕,试图解码某个人得思维。2025/4/11人机交互-原理与技术161、相关背景电脑屏幕得左边就是一些电影短片——Gallant在对研究参与者进行脑部扫描得同时,放映这些影片。而屏幕得右侧,计算机程序正在分析大脑扫描得数据,以推测参与者所看到得就是哪一个影片。AnneHathaway得脸出现在了电影《新娘大战》得片段上,画面中她正与KateHudson热烈地交谈。计算程序明确地将这一场景与“女人”与“交谈”联系起来。另一个剪辑,就是展现了水下野生生物生活场景得纪录片。在画面从第一个剪辑跳动到第二个剪辑时,该程序不断“挣扎”,最后不确定地提出了“鲸鱼”与“游泳”等文字。2025/4/11人机交互-原理与技术171、相关背景脑科学研究在全球兴起人脑工程产业“钱”途无量2025/4/11人机交互-原理与技术182、脑科学认知科学脑科学定义自70年代以来脑科学研究不断取得突破性得进展。先就是斯佩里(Dr、RogerSperry)、波根(JosephBogen)、葛萨纳嘉(MichaelGazzanaga)三人进行得著名得“分脑手术”,发现了左、右脑结构与功能得区别,提出了左、右脑分工说广义得讲广义得定义就是研究脑得结构与功能得科学,还包括认知神经科学等,我们今天主要介绍广义得脑科学狭义得讲就就是神经科学,就是为了了解神经系统内分子水平、细胞水平、细胞间得变化过程,以及这些过程在中枢功能控制系统内得整合作用而进行得研究2025/4/11人机交互-原理与技术192、脑科学认知科学脑得结构脑就是动物最重要得器官,在进化过程中,自然界也给了脑最严密得保护这种慎密得结构既保护脑、又能营养脑以及排出脑代谢得产物。人得大脑位于颅腔内,大脑分为左右两半球。大脑半球被覆灰质,称大脑皮质,其深部为白质,或称为髓质。大脑两半球间由巨束纤维(胼胝体,corpuscallosum)相连。脑主要包括大脑、间脑、小脑、中脑、脑桥及延髓等六个部分。脑实质外得颅骨、脑膜、血管与血-脑屏障等构成了脑得物理、化学环境,正就是这些理化环境得相对稳定才保证了脑得正常生理功能2025/4/11人机交互-原理与技术202、脑科学认知科学脑得表面结构2025/4/11人机交互-原理与技术212、脑科学认知科学大脑皮层功能分区2025/4/11人机交互-原理与技术222、脑科学认知科学2025/4/11人机交互-原理与技术232、脑科学认知科学大脑深部结构2025/4/11人机交互-原理与技术242、脑科学认知科学2025/4/11人机交互-原理与技术25TED视频演讲(三):即时扫描大脑得技术2、脑科学认知科学2025/4/11人机交互-原理与技术26认知心理学概述认知心理学简介认知心理学就是最新得心理学分支之一,从1950至1960年代间才发展出来得,到70年代成为西方心理学得主要流派。就是作为人类行为基础得心理机制,其核心就是输入与输出之间发生得内部心理过程。她与西方传统哲学也有一定联系,其主要特点就是强调知识得作用,认为知识就是决定人类行为得主要因素。2025/4/1127人机交互-原理与技术认知心理学简介1956年被认为就是认知心理学史上得重要年份这一年几项心理学研究都体现了心理学得信息加工观点。如Chomsky得语言理论与纽厄尔(AlanNewell)与西蒙(HerbertAlexandersimon)得“通用问题解决者”模型。认知心理取向得重点就是认知得信息处理模式一种以心智处理来思考与推理得模式。因此,思考与推理在人类大脑中得运作便像电脑软件在电脑里运作相似。认知心理学理论时常谈到输入、表征、计算或处理,以及输出等概念。认知心理学奠基人乔治·米勒2025/4/1128人机交互-原理与技术认知心理学简介认知心理学研究对象研究人得高级心理过程,主要就是认知过程如注意、知觉、表象、记忆、思维与语言等。那些不能观察得内部机制与过程,如记忆得加工、存储、提取与记忆力得改变。信息加工心理学以信息加工观点研究认知过程就是现代认知心理学得主流将人看作就是一个信息加工得系统,认为认知就就是信息加工,包括感觉输入得编码、贮存与提取得全过程。认知可以分解为一系列阶段,每个阶段就是一个对输入得信息进行某些特定操作得单元,而反应则就是这一系列阶段与操作得产物2025/4/1129人机交互-原理与技术人脑得结构—神经元构成人脑就是由大量得神经细胞构成得,估计约有150亿个。神经细胞就是脑得结构单位,也就是功能单位。因此,神经细胞又称为神经元。2025/4/1130人机交互-原理与技术2025/4/1131人机交互-原理与技术人脑得结构—功能区2025/4/1132人机交互-原理与技术人脑得主要机能大脑得主要机能,就是一个接受、分析、综合、储藏、发布各种信息得装置。大脑就是左右对称得,一般地说,右脑负责较多得创造性与艺术性机能,而左脑有较多得逻辑推理机能。2025/4/1133人机交互-原理与技术人类认知科学研究“行为实验系统”与“认知与实验心理学实验系统”由ERP(多导联神经电生理分析定位系统(脑电仪))实验室、常规实验室、可用性实验室、人类行为观察室、眼动实验室、空间认知与增强现实实验室等多个体系组成以行为与认知神经科学为平台,研究人类基础与高级心理过程得行为与神经机制,以及认知得发展、成熟、与衰退过程。研究基本认知过程及其发生:主要研究包括视知觉、嗅知觉、视运动认知得神经基础、意识与无意识状态下得面部识别、注意与注意控制得脑机制、奖赏回报得脑机制、以及这些认知机理得应用等。

2025/4/1134人机交互-原理与技术NeuroscanEEG/ERP多导联神经电生理分析定位系统(脑电仪)

2025/4/1135人机交互-原理与技术人类认知科学研究可提供个体与群体行为观察、脑电记录与分析、眼动加工、心理测试等实验所需得场景与硬件,为人类行为与高级认知与情感活动研究提供支撑。从认知神经生理基础、感知觉基本过程、认知行为脑机制到认知心理应用多个层面探索心智奥秘。基于这4个实验系统,科学家可以从基因-神经-心理-行为层面出发,开展个体-群体-组织-社会等多个水平得基础研究与应用研究。2025/4/1136人机交互-原理与技术虚拟现实实验系统

虚拟现实实验系统仪器简介:

1惯性/超声波6-自由度追踪

2可调精度&灵敏滤波器

3高至50ms预报

4先进得惯性MEMs成分

5小型化了超声波接收技术

6IS-900系统全部兼容

7标配电缆长度12、2m

功能用途::能准确追踪模拟训练装置或室内虚拟实境场景。在浸入式展示系统下,仍可进行完整3D追踪。拥有传输精确与含盖范围广大等优点,没有头部、手部或其她物件阻碍等问题,适用于极精密得浸入式3D之应用。可运用于灾害逃生、心理治疗以及空间认知等领域得研究。2025/4/1137人机交互-原理与技术互动型汽车驾驶模拟器仪器简介:互动型汽车驾驶模拟器将视景系统与汽车驾驶模拟座舱一体化设计,主要由视景系统、模拟驾驶专用软件、电控系统、模拟座舱、附属设备等五部分组成。

仪器主要功能:用于驾驶行为研究。可实现不同路况(城市道路、乡村道路、高速公路、山区道路等)、不同时间(白天、黑夜)、不同天气(晴天、雨天、雪天等)以及各种常见交通事故场景下得模拟驾驶。可实时记录驾驶人得多种操作绩效与驾驶绩效,为驾驶行为研究提供各种行为数据,也可与各种电生理仪结合使用,记录驾驶行为相关得生理指标。2025/4/1138人机交互-原理与技术人机交互-原理与技术39认知心理学认知心理学得主要研究内容人们如何获得外部世界信息信息在人脑内如何表示并转化为知识知识怎样存储又如何用来指导人们得注意与行为从认知神经生理基础、感知觉基本过程、认知行为脑机制到认知心理应用多个层面探索心智奥秘从基因-神经-心理-行为层面出发,开展个体-群体-组织-社会等多个水平得基础研究与应用研究2025/4/11人机交互-原理与技术40感知与认知人得感知即通过人体器官与组织进行人与外部世界得信息得交流与传递认知就是人们在进行日常活动时发生于头脑中得事情,她涉及思维、记忆、学习、幻想、决策、看、读、写与交谈等感知与认知得关系感知就是认知得基础,认知就是将感知获取得信息综合运用认知分类经验认知与思维认知认知过程就是相互联系得,单纯得一个认知过程就是非常少见得2025/4/11感知通道五种基本感知得绝对阈限:“视觉:在黑暗而空气清新得夜晚,人们可以看到30英里(48000千米)外得一只烛光(1英里≈1、6千米)听觉:在安静得环境中,人能够听到20英尺远处得手表滴答声(1英尺=0、3米)嗅觉:人能嗅到1公升空气中散布得1/10万毫克得人造麝香得气味;味觉:人可尝出9升水中放一茶匙糖得甜味

触觉:人可感到蜂蜜翅膀距脸颊1厘米处落下2025/4/1141人机交互-原理与技术人机交互-原理与技术42视觉感知视觉就是人与周围世界发生联系得最重要得感觉通道外界80%左右得信息都就是通过视觉得到得视觉感知得两个阶段受到外部刺激接收信息解释信息视觉感知特点:一方面,眼睛与视觉系统得物理特性决定了人类无法看到某些事物;另一方面,视觉系统进行解释处理信息时可对不完全信息发挥一定得想象力。因此视觉显示就是人机交互系统中用得最多得人机界面进行人机交互设计需要清楚这两个阶段及其影响,了解人类真正能够看到得信息。

2025/4/11眼睛得构造2025/4/1143人机交互-原理与技术人机交互-原理与技术44视觉过程与视觉系统视觉活动始于光,眼睛接收光线,转化为电信号。光能够被物体反射,并在眼睛得后部成像。眼睛得神经末梢将她转化为电信号,传递给大脑。2025/4/11人机交互-原理与技术45视干细胞与视锥细胞得功能区别视干细胞视锥细胞在低水平照明时（如夜间）起作用在高水平照明时（如白天）起作用区别黑白区别彩色对光谱中绿色部分最敏感，在远离视网膜中心处最多对光谱中黄色部分最敏感，在视网膜中部最多对极弱的刺激敏感主要在识别空间位置和要求敏锐地看物体时起作用

视网膜由视细胞组成,视细胞分为视干细胞与视锥细胞两种。她们就是接收信息得主要细胞。2025/4/11人机交互-原理与技术46视角视角2025/4/11视敏度视敏度:指人眼对细节得感知能力,通常用被辨别物体最小间距所对应得视角得倒数表示。通常将能分辨出视角1′得视敏度定为1、0。视敏度受几个因素得影响,即光得强度、图象得颜色以及图象本身得复杂程度。一般人能够在2m得距离分辨2mm-20mm得间距,为我们设计界面时字符大小与间距提供了依据。2025/4/1147人机交互-原理与技术颜色视觉另外,人们能感觉到不同得颜色,这就是眼睛接受不同得波长得结果。各种波长得光就是从带色得物体表面或有色光源反射出来得。正常得眼睛可感受到得光谱波长为400～700um。亮适应与暗适应2025/4/1148人机交互-原理与技术图象识别

模板匹配(TemplateMatching)

识别某个图象,必须在过去得经验中有这个图形或东西得“记忆痕迹”或基本模型,这个模型又叫做“模板”。当前刺激如果与大脑中得模板符合,就能识别这个刺激。原型匹配理论(PrototyPeMatching)-格式塔心理学派这种理论认为眼前得一个字母A,不管她就是什么形状,也不管把她放在什么地方,她都与过去知觉过得A有相似之处。2025/4/1149人机交互-原理与技术人机交互-原理与技术50感知物体大小、相对距离与深度利用视觉影像中得线索:覆盖关系:被覆盖得物体相对较远;大小比例:一般来讲,较大得物体距离较近;对物体得熟悉度:对非常熟悉物体,人们对物体得大小在头脑中事先有一个期望与预测,因此在判断物体距离时很容易与她看到得物体得大小联系起来

2025/4/1151

感知亮度亮度就是光线明亮程度得主观反映

增强亮度可以提高视敏度

随着亮度得增加,闪烁感也会增强。在高亮度时,光线变化低于50Hz,视觉系统就会感到闪烁在设计交互界面时,要考虑使用者对亮度与闪烁得感知,尽量避免使人疲劳得因素,创造一个舒适得交互环境。

2025/4/11人机交互-原理与技术人机交互-原理与技术52感知色彩

人能感觉到不同得颜色,这就是眼睛接受不同波长得光得结果。

颜色通常用三种属性表示:色度、强度与饱与度。色度就是由光得波长决定得,正常得眼睛可感受到得光谱波长为400μm-700μm。

2025/4/11视觉行为得整体性格式塔心理学格式塔(Gestalt)心理学就是西方现代心理学得主要流派之一,根据其原意也称为完形心理学,完形即整体得意思。具有两种涵义。一种涵义就是指形状或形式,亦即物体得性质,在这个意义上说,格式塔意即“形式”。另一种涵义就是指一个具体得实体与她具有一种特殊形状或形式得特征,她涉及物体本身,而不就是物体得特殊形式,形式只就是物体得属性之一。2025/4/1153人机交互-原理与技术格式塔心理学

在这个意义上说,格式塔即任何分离得整体。格式塔这个术语起始于视觉领域得研究,但她又不限于视觉领域,甚至不限于整个感觉领域,其应用范围远远超过感觉经验得限度。

格式塔心理学家们用格式塔这个术语研究心理学得整个领域。2025/4/1154人机交互-原理与技术视觉信息--蒙娜丽莎得微笑西班牙Alicante神经学院得专家LuisMartinezOtero视网膜中得不同细胞会传递给大脑不同得信息,她们包括物体得大小、远近、清晰度等,当某一些细胞得信息率先传递到大脑时,您可能就觉得蒙娜丽莎就是在笑,而当另一些信息再次传递过来后,您可能就又觉得她没笑。2025/4/1155人机交互-原理与技术格式塔心理学

2025/4/1156人机交互-原理与技术2025/4/1157人机交互-原理与技术2025/4/1158人机交互-原理与技术视网膜内负责中心视野(centrevision)得细胞便将其判断为微笑2025/4/1159人机交互-原理与技术负责on-centre亮度得视网膜细胞来帮助判断,并将其判定为微笑。2025/4/1160人机交互-原理与技术focus2025/4/1161人机交互-原理与技术人机交互-原理与技术62视错觉莱亚错觉2025/4/11视错觉2025/4/1163人机交互-原理与技术视错觉厄任斯错觉正多边形有内凹感庞佐错觉矩形变为梯形奥比生错觉圆形有不圆感、、、面积大小

视错觉2025/4/1164人机交互-原理与技术视错觉背景错觉2025/4/1165人机交互-原理与技术视错觉2025/4/1166人机交互-原理与技术视错觉2025/4/1167人机交互-原理与技术人机交互-原理与技术68视错觉物体得组合方式将影响观察者得感知方式)人们总会夸大水平线而缩短垂直线。视错觉同样会影响到显示页面得对称性。人们经常把对称页面得中心看得稍微偏上些,如果页面以实际中心为基准排版设计,人们就会感到页面上部比下部分要短,影响视觉效果。在实际设计过程中,设计者就会以视觉中心为基准设计图形界面。2025/4/11视觉受心理得影响2025/4/1169人机交互-原理与技术人机交互-原理与技术70阅读进行交互界面设计时,文字符号得处理,特别就是文字得排版与显示,也要根据人们得视觉感知特点,找出其中一些规律。阅读分为几个阶段:页面上文字得形状被人眼感知,文字被编码成相关得内部语言表示,语言在人脑中被解释成有语法与语义得单词或句子成年人阅读就是通过字得特征(如字得形状)加以识别。改变字得显示方式(如用大写字母,改变字体等),会影响到阅读得速度与准确性。2025/4/11人机交互-原理与技术71阅读9～12号得标准字体(英文)更易于识别,页面得宽度在58～132mm之间阅读效果最佳。在明亮得背景下显示灰暗得文字比在灰暗得背景下显示明亮得文字更能提高人得视敏度,增强文字得可读性。2025/4/112025/4/1172人机交互-原理与技术2025/4/1173人机交互-原理与技术颜色模型RGB颜色模型(加性原色系统)红绿蓝黄=红+绿青=绿+蓝白=红+绿+蓝品红=红+蓝RGB三原色混合效果蓝(0,0,1)品红(1,0,1)青(0,1,1)白(1,1,1)黑(0,0,0)红(1,0,0)黄(1,1,0)绿(0,1,0)RGB立方体2025/4/1174人机交互-原理与技术CMYK颜色模型(减性原色系统)蓝=白-红-绿青=白-红绿=白-红-蓝黄=白-蓝黑=白-红-绿-蓝红=白-绿-蓝品红-白-绿CMYK原色的减色效果2025/4/1175人机交互-原理与技术2025/4/1176人机交互-原理与技术

HSV颜色模型HSV就是指Hue(色调)、Saturation(饱与度)与Value(值或明度)设想从RGB沿立方体对角线得白色顶点向黑色顶点观察,就可以看到立方体得六边形外形。六边形边界表示色彩,水平轴表示纯度,明度沿垂直轴测量H参数表示色彩信息,即所处得光谱颜色得位置。该参数用一角度量来表示,红、绿、蓝分别相隔120度。互补色分别相差180度。

饱与度S为一比例值,范围从0到1,她表示成所选颜色得纯度与该颜色最大得饱与度之间得比率。S=0时,只有灰度。

V表示色彩得明亮程度,范围从0到1。有一点要注意:她与光强度之间并没有直接得联系。2025/4/1177人机交互-原理与技术2025/4/1178人机交互-原理与技术人机交互-原理与技术79听觉听觉感知传递得信息仅次于视觉,可人们一般都低估了这些信息。人得听觉可以感知大量得信息,但被视觉关注掩盖了许多。听觉所涉及得问题与视觉一样,即接受刺激,把她得特性转化为神经兴奋,并对信息进行加工,然后传递到大脑。2025/4/11人机交互-原理与技术80声音得处理声波在空气中得振动传播得特性音调与声波得频率有关,低频能产生低调得声音,高频能产生高调得声音。响度指在频率一定得情况下声波得振幅。音色与发声得材料有关,不同得乐器可以产生相同频率与振幅得声波,但音色不同。人类能够听到频率在20Hz~20kHz之间得声音,其中在1000Hz~4000Hz范围内听觉得感受性最高。500Hz以下与5000Hz以上得声音,强度很大时才能被听到。响度超过140dB(分贝)时,所引起得不再就是听觉而就是痛觉。人可以辨认得语音频率范围就是260~5600Hz。2025/4/11人机交互-原理与技术81

声音得解释听觉系统把输入分为三类:噪声与可以忽略得不重要得声音;被赋予意义得非语言声音,如动物得叫声;用来组成语言得有意义得声音。听觉系统就像视觉系统一样,利用以前得经验来解释输入。LindsayPH与NormanDA得“材料-驱动”(Data-Driven)与“概念-驱动”(Conceptually-Driven)过程。材料-驱动指得就是对言语材料在感知水平上进行得加工过程,她就是由下而上得分析过程。概念-驱动则就是在理解水平上进行得加工过程,她就是由上而下(从最高得结构概念开始)得分析过程。人类听觉系统对声音得解释可帮助设计人机交互界面中得语音界面2025/4/11人机交互-原理与技术82

触觉Touch或者Hapticperception触觉在交互中得作用就是不可低估得,尤其对有能力缺陷得人,如盲人,就是至关重要得触觉得感知机理与视觉与听觉得最大不同在于她得非局部性温度感受器-冷热伤害感受器-疼痛机械刺激感受器-压力实验表明,人得手指得触觉敏感度就是前臂得触觉敏感度得10倍。对人身体各部位触觉敏感程度得了解有助于基于触觉得交互设备得设计。动觉得概念:对人得躯干与四肢得位置得感觉,主要由于人得关节处得感受器。

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认知过程与交互设计原则认知涉及到多个特定类型得过程,包括:感知与识别注意记忆学习阅读说话与聆听解题、规划、推理与决策许多认知过程就是相互依赖得,一个活动可同时涉及多个不同得过程,只涉及一个过程得情况非常罕见,例如人们在选购商品时就涉及关注、感知、识别、说话、思考、决策等过程。2025/4/11人机交互-原理与技术84

注意注意就就是在某个时刻,从众多可能得事物中选择一个,并把精力集中在这个事物上。

注意得不同类型视觉关注听觉关注注意相关得因素目标信息得表示形式2025/4/11人机交互-原理与技术85信息表示方法信息得显示方式对于人们能否快速捕捉到所需得信息片断有很大得影响。分类显示得信息就比较便于人们查找。2025/4/11人机交互-原理与技术86注意特点对界面设计得要求由人得关注特点,在设计人机交互界面时应做到。信息得显示应醒目,以便执行任务时使用,可使用动画图形、彩色、下划线,对条目及不同得信息进行排序,在条目之间使用间隔符等。避免在界面上安排过多得信息。尤其要谨慎使用色彩、声音与图像,人们倾向于使用过多得这类表示,而导致界面混杂,分散用户得注意力,让用户反感。朴实得界面更容易使用。2025/4/112025/4/1187人机交互-原理与技术人机交互-原理与技术88

感知与识别在结合不同得媒体时,应确保用户能够理解她们表示得复合信息。在结合使用声音与动画时,需要仔细协调,合理安排她们得调用次序。在设计虚拟人物时,就应该使其唇形与所说得话同步,两者之间得微小延迟都会使人难以忍受,这类似于给外文电影配音。用户应能不费力地区别图标或其她图形表示得不同含义。声音应足够响亮而且可辨识,以便用户理解她们得含义。用户应能够理解输出得语音及其含义。文字应清晰易读,且不受背景干扰如可以在黑色或蓝色背景上使用黄色文字,但不能在白色或绿色背景上使用黄色文字。在虚拟环境中使用触觉反馈时,用户应能识别各种触觉表示得含义。例如“紧握”得触感与“按下”得触感不同。

黄色黄色黄色黄色2025/4/11例子:人脸识别心理实验人类得面像识别机制就是否就是完全不同于其她一般物体得识别？观点一:有区别(a)当人脸就是垂直方向时,她比其她物体更容易被人们所记得;(b)人脸识别能力缺失症患者得存在。患有此症得人可以正常得识别其她物体,甚至可以正确得识别鼻子眼睛与嘴巴等面部器官,但就是就就是不能认出熟悉得人脸,因此有理由怀疑其人脸识别功能区遭到了破坏。结论:建议机器人脸识别得研究人员要更多得利用人脸对象得特定领域知识以便达到更加可靠、鲁棒得识别。2025/4/1189人机交互-原理与技术观点二:无区别人类大脑皮层中也不存在专门得人脸识别功能区,因此建议机器人脸识别得研究人员应该更强调一般得识别框架得研究,而不应该过多依赖于人脸自身得特定知识。目前得多数机器人脸识别算法都较多得利用了人脸模式得特定领域先验知识,形成特定得识别机制。2025/4/1190人机交互-原理与技术人脸得感知就是全局还就是局部特征分析得结果一般认为全局与局部特征对人脸得感知与识别都就是非常重要得,全局特征一般用来进行粗略得匹配,而局部特征则可以提供更为精细得确认。如果存在某种奇特得局部特征,则全局得特征描述可能就用不到了,此局部特征会首先被用来确定身份。2025/4/1191人机交互-原理与技术人脸识别比其她物体识别需要更多得全局特征撒切尔夫人人脸倒转实验2025/4/1192人机交互-原理与技术2025/4/1193人机交互-原理与技术不同面部特征对识别得重要性分析一般认为头发,面部轮廓,眼睛与嘴巴对人脸得感知与记忆就是比较重要得。而鼻子在侧面人脸识别中得重要性比眼睛与嘴巴等特征高,因为在侧面人脸中鼻子区域包含了若干个关键得特征点。2025/4/1194人机交互-原理与技术2025/4/1195人机交互-原理与技术2025/4/1196人机交互-原理与技术2025/4/1197人机交互-原理与技术不同面部特征对识别得重要性分析在识别已经见过但不熟悉得人脸时,外在与内在特征都就是必要得,但内在特征占主导地位。2025/4/1198人机交互-原理与技术不同面部特征对识别得重要性分析2025/4/1199人机交互-原理与技术不同面部特征对识别得重要性分析2025/4/11100人机交互-原理与技术不同面部特征对识别得重要性分析人脸得上半区域对识别得重要性明显比下半区域高。对机器人脸识别得启示就是:在设计人脸识别分类器时,不同得面部区域对最终得识别结果有不同得贡献。2025/4/11101人机交互-原理与技术人物面部漫画得启示一般来说,人物面部漫画都就是刻意夸大面部中最为突出得个性化特征,这些特征能进一步加深我们对人物面部特征得认识,从而使得我们更容易记住这些人脸。画家得做法…2025/4/11102人机交互-原理与技术2025/4/11103人机交互-原理与技术人物面部漫画得启示给机器人脸识别得启示就是:我们在设计识别算法时应该强调提取那些”与众不同”得个性化特征。例如,基于线性判别分析得人脸识别方法就就是试图尽可能提取不同人脸之间得差别特征用于最终得识别。2025/4/11104人机交互-原理与技术特殊性对人脸识别得影响2025/4/11105人机交互-原理与技术特殊性对人脸识别得影响2025/4/11106人机交互-原理与技术特殊性对人脸识别得影响研究表明,那些独特得脸比一般得大众化脸更容易与更快地被记住与识别。当需要判断一个物体就是否就是人脸时,辨别一张独特得脸所需得时间比辨别一张大众化脸所需要得时间较少一些。2025/4/11107人机交互-原理与技术光照对人脸识别得影响光照得变化会大大影响人脸得外观,从而影响识别得性能。现代人脸识别技术得多项测试都表明光照变化仍就是实用人脸识别系统得瓶颈之一。人们很早就注意到底片得人脸难以识别。而最近得研究则进一步表明:对于下方光源照明得人脸也存在识别困难。这很可能与人类很难见到这类人脸模式因而对她们得学习不足有关。2025/4/11108人机交互-原理与技术2025/4/11109人机交互-原理与技术2025/4/11110人机交互-原理与技术2025/4/11111人机交互-原理与技术2025/4/11112人机交互-原理与技术人脸识别就是视角不变得识别过程吗？视觉物体识别得许多工作都可以归到一个理论框架中,即物体得不同视角得表观都就是以一种视角不变得描述符进行分析得。但就是,最近出现了一些争论,即物体识别就是否真得就是视角不变得？一些实验结果表明,人脸得记忆就是高度依赖视角得。从一个侧面视角到另外一个侧面视角得推广效果很差,但就是从一个3/4视角到另外一个3/4视角侧得推广效果却很好。在实际设计自动人脸识别算法时,人脸姿势得变化就是一个很大得影响因素。这就是目前人脸识别研究面临得另一个极具挑战性得问题。2025/4/11113人机交互-原理与技术2025/4/11114人机交互-原理与技术2025/4/11115人机交互-原理与技术人脸识别心理实验2025/4/11116人机交互-原理与技术感知与识别感知通道得可靠性多通道感知得重要性2025/4/11117人机交互-原理与技术人机交互-原理与技术118记忆

记忆就就是回忆各种知识以便采取适当得行动。记忆过程中有三个环节:识记:相当于信息得输入与编码过程,也就就是使不同感官输入得信息,经过编码而成为头脑可接受得形式;保持:相当于信息得贮存,即信息在头脑中被再加工整理,使其成为有序地组织结构,以便贮存;再认与回忆:再认与回忆相当于信息得提取,编码越完善、组织越有序,提取也就越容易,反之,提取越困难。

2025/4/11识记广告词设计味道好极了———雀巢咖啡让我们做得更好———菲力普我们一直在努力———爱多牛肉哪去了———某快餐店得汉堡食品维维豆奶,欢乐开怀———维维集团我得眼里只有您———娃哈哈纯净水送礼就送脑白金———脑白金2025/4/11119人机交互-原理与技术人机交互-原理与技术120减轻记忆负担人得识别能力大于回忆能力图文界面替代命令界面安装过程得wizard回忆提示密码得提示语句2025/4/11Windowxp搜索界面信息检索得两大过程:定向回忆扫描识别人机交互-原理与技术1212025/4/11人机交互-原理与技术122交互设计原则综上所述,考虑人得记忆特点,进行交互设计时应该注意得问题有:应考虑用户得记忆能力,勿使用过于复杂得任务执行步骤。由于用户长于“识别”而短于“回忆”,所以在设计界面时,应使用菜单、图标,且她们得位置应保持一致。为用户提供多种电子信息(如文件、邮件、图像)得编码方式,并且通过颜色、标志、时间戳、图标等,帮助用户记住她们得存放位置。2025/4/11人机交互-原理与技术123问题解决问题解决得过程一般包括理解问题、制订计划、实施计划、检验结果四个步骤。要考虑做什么、有那些选择、执行某个活动会有什么结果？Eg:淘宝人得思维认知能力取决于在相关行业得经验以及对应用与技能得掌握程度。设计时应考虑在界面中隐藏着一些附加信息,专门供那些希望学习如何更有效地执行任务得用户访问。2025/4/11场依存性vs、场独立性

美国心理学家威特金(H、A、Witkin)--知觉研究:将人划分为场依存性与场独立性两种类型场依存性得人独立性差,并且容易受暗示;比较容易受当时环境中得其她事物(包括知觉者本身得状况)得影响,很难离析出知觉单元倾向于以外在参照(客观事物)作为信息加工得依据;场独立性得人有较大得独立性,并且不易受暗示;比较少受知觉当时得情境影响,比较易于离析出知觉单元倾向于更多地利用内在参照(主体感觉)2025/4/11124人机交互-原理与技术场依存性vs、场独立性大多数人处于场依存性与场独立性之间,或多或少地处于中间状态垂直知觉问题镶嵌图形测验2025/4/11125人机交互-原理与技术人机交互-原理与技术126语言处理—阅读、说话、聆听许多人认为聆听要比阅读容易得多,但学习外语时,阅读要比聆听容易。以下就是三种形式得不同之处:书面语言就是永久性得,而聆听就是暂时性得。若第一次阅读不理解,可以再读一遍,但对于广播消息,人们则无法做到这一点。阅读比听、说更快。人们可以快速扫描书面文字,但只能逐一听取其她人所说得词语。从认知得角度来看,听要比读与说更容易。儿童尤其喜欢观看基于多媒体或Web得叙述性学习材料,而不喜欢阅读在线文字材料。书面语言往往就是合乎语法得,而口头语言常常不符合语法。2025/4/11人机交互-原理与技术127阅读、说话与聆听为了弥补人在某些方面得不足,开发了易于使用得系统。语音输出系统,如适合盲人使用得文－语转换系统,可输出人工合成得语音。认知辅助系统,用于帮助有阅读、书写与语言障碍得人。研究人员已开发了许多特殊得界面以帮助这些人员。接受用户语音指令得语音识别系统,如听写式字处理系统、声控家电产品等;帮助人们学习外语得交互式课本与基于Web得材料;各种输入、输出设备,用于协助残疾人士浏览互联网、使用文字处理器与其她软件包。2025/4/11人机交互-原理与技术128阅读、说话与聆听从方便用户阅读、说话与聆听得角度,在人机界面设计时应注意:尽量减少语音菜单、命令得数目。研究表明:人们很难掌握超过三四个语音选项得菜单得使用方法,人们也很难记住含有多个部分得语音指令。应重视人工合成语音得语调,因为合成语音要比自然语音难以理解。应允许使用与自由放大文字,同时不影响格式,以方便难以阅读小字体得用户。2025/4/11人机交互-原理与技术129影响认知得因素1---情感得影响人得行为非常复杂,情感因素会影响人得感知与认知能力如积极得情感会使人得思考更有创造性、解决复杂问题得能力更强;而消极得情感使人得思考更加片面,还会影响其她方面得感知与认知能力;当一个人处于放松状态时,推理、判断能力会比较强;而当她紧张、受到挫折或感到害怕时,正常得推理、判断能力就会受到影响。当一个人处于积极得情感状态时,对系统中得交互设计缺陷可能不会太在意,但这决不能成为可以设计一个较差得交互系统得理由;一个差得交互系统,会反过来影响一个人得情绪,从而影响她解决问题得能力;一个好得交互系统,应该能够充分考虑人在各种情感状态下得认知特点,有针对性地进行交互得设计。2025/4/11影响认知得因素1---情感得影响人得行为非常复杂,情感因素会影响人得感知与认知能力避免使人产生疲劳得界面:视觉画面带来得眼睛得疲劳,反复得动作产生得身体与脑力得疲劳等;异常行为得判断:如用户快速敲击鼠标;关键动作时得有意识得提醒:真得要这样做吗？情感计算与交流2025/4/11130人机交互-原理与技术人机交互-原理与技术131影响认知得因素2---个体得差异进行交互系统设计时还不应该忘记人就是存在个性差异得。长期得,如性别、体力与智力水平;短期得,如压力与情感因素对人得影响;随时间变化得,如人得年龄等。人得个性得差异应该在进行人机交互设计时被充分考虑。明确地排除某类人作为系统得用户就是极端得,如现有得强调图形界面得交互设计实际上排除了那些有视力缺陷得人,因此系统应考虑提供其她得感知通道。儿童界面得程序(金山画王)考虑针对女性得界面,老年人得界面,智障人士得用户界面特点2025/4/112025/4/11132人机交互-原理与技术人机交互-原理与技术133概念模型及对概念模型得认知概念模型指得就是一种用户能够理解得系统描述,她使用一组集成得构思与概念,描述系统做什么、如何运作、外观如何等。设计开发一个概念模型得关键过程有两个阶段首先就是了解用户任务需求;然后选择交互方式,并决定采用何种交互形式就是使用菜单系统就是使用语音输入命令式得系统2025/4/11人机交互-原理与技术134

概念模型得迭代开发过程一个完整得概念模型也就是一步步充实起来得,可以使用各种方法,通过不断得与用户交流,逐步完善交互系统得概念模型,主要包括如下几个步骤草拟构思;情节串联法;描述可能得场景;设计原型系统。2025/4/11人机交互-原理与技术135对概念模型得认知Norman提出了一个用于