決策與判斷

張學(xué)民《實(shí)驗(yàn)?理學(xué)》（第3版）復(fù)習(xí)筆記和典型習(xí)題詳

細(xì)分析與解答（第7章現(xiàn)代?理物理法——信號(hào)檢測(cè)論

第7章現(xiàn)代?理物理法——信號(hào)檢測(cè)論（SDT）實(shí)驗(yàn)

7.1本章要點(diǎn)

1．信號(hào)檢測(cè)論的由來(lái)、電?偵察系統(tǒng)中的信號(hào)檢測(cè)問(wèn)題與?類感知過(guò)程的信號(hào)檢測(cè)問(wèn)題2．信號(hào)檢測(cè)論的基本原理：統(tǒng)計(jì)學(xué)

原理；最優(yōu)決策原則

3．辨別?指數(shù)d′及接收者操作特性曲線

4．信號(hào)檢測(cè)論的應(yīng)?：有?法；評(píng)價(jià)法；迫選法

7.2復(fù)習(xí)筆記

?、信號(hào)檢測(cè)論的產(chǎn)?與發(fā)展

（?）信號(hào)檢測(cè)論的產(chǎn)?與發(fā)展

信號(hào)檢測(cè)論是最早在電?通信領(lǐng)域提出來(lái)的信號(hào)識(shí)別理論，最初應(yīng)?在雷達(dá)和通信技術(shù)中，?來(lái)解決信號(hào)接受的正確概率問(wèn)

題。在軍事領(lǐng)域，信號(hào)檢測(cè)論在情報(bào)傳輸和接收以及雷達(dá)系統(tǒng)搜索?標(biāo)等領(lǐng)域得到了?泛的應(yīng)?。在?理學(xué)研究中，信號(hào)檢測(cè)

論主要是?于對(duì)不確定的情況做出決定的決策理論。

1．信號(hào)檢測(cè)在電?通訊領(lǐng)域的應(yīng)?

（1）理論依據(jù)

信號(hào)檢測(cè)論是?線通訊技術(shù)中信號(hào)甄別的主要理論依據(jù)，該理論綜合了概率論和?線電通訊的理論，在整個(gè)信號(hào)的信息處理過(guò)

程中能夠最?限度地提?接收設(shè)備對(duì)信號(hào)的辨別?和避免錯(cuò)誤的概率。

（2）實(shí)際應(yīng)?

①1954年，美國(guó)密執(zhí)安?學(xué)的W．P．Tanner和J．A．Swets等?將信號(hào)檢測(cè)論應(yīng)?到?理學(xué)的研究中，并采?信號(hào)檢測(cè)論的

?法對(duì)感受性進(jìn)?測(cè)量。

②從20世紀(jì)50年代以后，信號(hào)檢測(cè)論不僅應(yīng)?于感受性的測(cè)量上，?且在記憶、意識(shí)和?意識(shí)知覺（閾下知覺）等研究中也

得到了?泛應(yīng)?。

2．信號(hào)檢測(cè)論與?類感知覺的測(cè)量

?類的感知系統(tǒng)在處理刺激信息時(shí)與?線電通訊系統(tǒng)有著很多相似之處，?個(gè)刺激所引起的個(gè)體的判斷有四種情況：

（1）將信號(hào)判斷為信號(hào)（擊中）；

（2）將信號(hào)判斷為噪?（漏報(bào)）；

（3）將噪?判斷為信號(hào)（虛報(bào)）；

（4）將噪?判斷為噪?（正確否定）。

根據(jù)個(gè)體對(duì)上述四種情況判斷的數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出個(gè)體對(duì)物理刺激的感受性或辨別能?及其反應(yīng)的傾向性。

（?）信號(hào)檢測(cè)論與傳統(tǒng)?理物理法的差異

1．采?信號(hào)檢測(cè)論不僅可以測(cè)量個(gè)體的感受性或辨別能?，?且還可以測(cè)量出個(gè)體的反應(yīng)傾向或者在做出決策時(shí)的判斷標(biāo)

準(zhǔn)；

2．采?信號(hào)檢測(cè)論測(cè)量個(gè)體的感受性，可以充分地考慮到個(gè)體在接受測(cè)量時(shí)的態(tài)度、偏好、反應(yīng)傾向和所采?的判斷標(biāo)準(zhǔn)等

因素對(duì)測(cè)量感受性的影響。?且同時(shí)可以獲得衡量個(gè)體感受能?的辨別?指標(biāo)和反應(yīng)傾向或判斷標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)。

3．采?信號(hào)檢測(cè)論能夠更為客觀地測(cè)量到個(gè)體在處理刺激信息時(shí)的感受能?、態(tài)度和反應(yīng)傾向性，克服被試的主觀因素和噪

??擾對(duì)感受性的影響。

?、信號(hào)檢測(cè)論基本原理

（?）信號(hào)檢測(cè)論測(cè)量感受性的基本假設(shè)

信號(hào)檢測(cè)論認(rèn)為，?的感知覺并沒有?理局限性，也沒有真正的感受閾限。如果沒有任何噪?的?擾，理論上個(gè)體應(yīng)該能夠感

受到出現(xiàn)的任何物理刺激，并作出反應(yīng)或決策，這是信號(hào)檢測(cè)論的基本前提假設(shè)。

（?）信號(hào)檢測(cè)論中被試的判斷原則—統(tǒng)計(jì)決策論

（1）統(tǒng)計(jì)決策論是信號(hào)檢測(cè)論的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。信號(hào)檢測(cè)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)源?于概率論與統(tǒng)計(jì)學(xué)、電?學(xué)與通訊領(lǐng)域的基本原理的檢

驗(yàn)問(wèn)題。

（2）在運(yùn)?信號(hào)檢測(cè)理論研究?的感知覺過(guò)程中，被試對(duì)呈現(xiàn)的刺激（包括信號(hào)—?SN表?和噪?—?N表?）作出是信號(hào)

還是噪?的判斷時(shí)，會(huì)出現(xiàn)如下四種情況：

①正確肯定（擊中）、錯(cuò)誤否定（漏報(bào)）、錯(cuò)誤肯定（虛報(bào)）和正確否定（拒絕）；

②與四種判斷對(duì)應(yīng)的是擊中率（P[Y／SN]）、虛報(bào)率（P[Y／N]）、漏報(bào)率（P[N／SN]）和正確拒絕率（P[N／N]）。

（3）通常根據(jù)被試對(duì)信號(hào)的擊中率和虛報(bào)率，來(lái)計(jì)算被試的判斷標(biāo)準(zhǔn)和感受性，進(jìn)?對(duì)被試判斷標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格性和感受性?低

進(jìn)?分析和判斷。

（三）最優(yōu)決策與判斷原則

1．判斷標(biāo)準(zhǔn)

個(gè)體在對(duì)信號(hào)或噪?進(jìn)?判斷時(shí)，?般是以判斷標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)的，這個(gè)判斷標(biāo)準(zhǔn)是按照最優(yōu)原則確定的，即提?擊中率、減低虛

報(bào)率，也就是要求個(gè)體反應(yīng)快?且準(zhǔn)確。

2．確定判斷信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)的影響因素

（1）信號(hào)和噪?之先驗(yàn)概率的?低；

（2）對(duì)個(gè)體判定結(jié)果的獎(jiǎng)懲的嚴(yán)格程度；

（3）被試的主觀?標(biāo)、信號(hào)與噪?的強(qiáng)度差異等；

（4）速度與準(zhǔn)確性權(quán)衡；

（5）有關(guān)實(shí)驗(yàn)的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)。

三、信號(hào)檢測(cè)論與感覺性的測(cè)量

（?）信號(hào)檢測(cè)論應(yīng)?于感知覺測(cè)量的兩個(gè)基本假設(shè)

1．信號(hào)檢測(cè)論認(rèn)為，重復(fù)呈現(xiàn)同?刺激并不產(chǎn)?相同的感覺量。因此，當(dāng)多次呈現(xiàn)同?刺激時(shí)會(huì)形成同?刺激的?個(gè)感覺量

分布。?且，刺激信號(hào)（SN）和噪?（N）形成的感覺分布均是正態(tài)分布的，兩個(gè)分布的標(biāo)準(zhǔn)差相等，信號(hào)分布的平均數(shù)?

于噪?分布的平均數(shù)，?兩個(gè)分布重疊的部分可能是由信號(hào)引起的，也可能是由噪?引起的。

2．被試判斷某?個(gè)刺激是信號(hào)還是噪?時(shí)，是根據(jù)??的主觀感受進(jìn)?判斷的，?且這種主觀的判斷標(biāo)準(zhǔn)（C）受信號(hào)呈現(xiàn)

的先驗(yàn)概率和對(duì)判斷結(jié)果的獎(jiǎng)懲措施的影響。

（?）信號(hào)檢測(cè)論的測(cè)量指標(biāo)

1．反應(yīng)傾向性

在信號(hào)檢測(cè)論實(shí)驗(yàn)中，被試的反應(yīng)傾向性是通過(guò)似然?來(lái)反映的，通常?β來(lái)表?。被試判斷的擊中率為P（Y／SN），虛報(bào)

率為P（Y／N），將P（Y／SN）和P（Y／N）轉(zhuǎn)換為Z分?jǐn)?shù)ZSN和ZN，再將ZSN和ZN轉(zhuǎn)換為正態(tài)分布曲線上的概率密度

值OSN和ON（查正態(tài)分布表）。那么，被試的反應(yīng)傾向β的計(jì)算?法如下：

β=OSN／ON

通過(guò)β值可以解釋被試對(duì)刺激進(jìn)?判斷時(shí)所持的標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格性。

（1）?般β值越?（β>1），被試采?的判斷標(biāo)準(zhǔn)就越嚴(yán)格；

（2）β值越?（β<1），被試的判斷標(biāo)準(zhǔn)就越寬松；

（3）當(dāng)β值在1上下時(shí)，說(shuō)明被試的判斷標(biāo)準(zhǔn)不嚴(yán)格也不寬松。

2．判斷標(biāo)準(zhǔn)

反映被試反應(yīng)傾向性的另?個(gè)指標(biāo)是判斷標(biāo)準(zhǔn)（?般?C表?），?公式表?如下：

C=E（I2－I1）／d′×Z1+I1

其中I2——?強(qiáng)度刺激的強(qiáng)度值；

I1——低強(qiáng)度刺激的強(qiáng)度值；

d′——被試的感受性；

Z1——低強(qiáng)度刺激的正確否定概率。

判斷標(biāo)準(zhǔn)C的數(shù)值越?，被試的判斷標(biāo)準(zhǔn)越嚴(yán)格；C的數(shù)值越?，被試的判斷標(biāo)準(zhǔn)越寬松。3．感受性或辨別?

信號(hào)檢測(cè)論與傳統(tǒng)?理物理法的最?區(qū)別是它能夠?qū)Ρ辉嚨姆磻?yīng)傾向性和被試的反應(yīng)敏感性進(jìn)?區(qū)分。區(qū)分的指標(biāo)是：

（1）當(dāng)被試反應(yīng)較為敏感時(shí)，被試的擊中率會(huì)提?，虛報(bào)率下降，此時(shí)辨別??；（2）當(dāng)被試的擊中率和虛報(bào)率接近時(shí)，

被試的辨別?居中；

（3）當(dāng)被試的擊中率低，?虛報(bào)率?時(shí)，被試的辨別?低。

計(jì)算辨別?指標(biāo)的公式如下：

d′=ZSN－ZN

（三）操作者操作特性曲線

（1）操作者操作特性曲線，?稱ROC（ReceiverOperatingCharacteristicCurve）曲線。ROC曲線在?理物理測(cè)量中常稱為

等感受性曲線。

（2）在信號(hào)檢測(cè)論的實(shí)驗(yàn)中，改變信號(hào)和噪?出現(xiàn)的先定概率及被試判斷結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)，可

以引起被試的判斷標(biāo)準(zhǔn)發(fā)?變化，隨著判斷標(biāo)準(zhǔn)的變化，擊中率與虛報(bào)率也隨之改變，判斷標(biāo)準(zhǔn)有?個(gè)，就可得到?組不同的

擊中率和虛報(bào)率。

①如果以擊中率為縱坐標(biāo)，以虛報(bào)率為橫坐標(biāo)作圖，就可得到?個(gè)點(diǎn)，連接各點(diǎn)即得到?條曲線，即為“操作特性曲線或ROC

曲線”或等感受性曲線。

②如果將擊中率和虛報(bào)率轉(zhuǎn)換為Z分?jǐn)?shù)，繪制ROC曲線，這時(shí)所得到的ROC曲線是?條直線。對(duì)?線上對(duì)應(yīng)的ZSN與ZN的絕

對(duì)值的差值（d′=ZSN－ZN），就是辨別?指標(biāo)d′。（3）ROC曲線能反映出信號(hào)呈現(xiàn)的先定概率對(duì)擊中率和虛報(bào)率的影響，

?且也能反映出信號(hào)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)變化時(shí)擊中率與虛報(bào)率的變化，以及不同觀察者的辨別能?指標(biāo)d′。

（4）ROC曲線?于分析在相同條件或者不同條件下的?理因素及其判斷結(jié)果的變化對(duì)辨別?d′的影響。

（5）與傳統(tǒng)?理物理法相?較，信號(hào)檢測(cè)論得出的感受性指標(biāo)更為客觀、科學(xué)、可靠。（四）信號(hào)檢測(cè)論測(cè)量感受性的影響

因素

1．信號(hào)和噪?的強(qiáng)度及其強(qiáng)度差異

信號(hào)的強(qiáng)度以及信號(hào)和噪?之間的強(qiáng)度差異是影響個(gè)體感受性和辨別能?的最直接因素。隨著信號(hào)強(qiáng)度的提?，以及信號(hào)與噪

?的強(qiáng)度差異的增加，個(gè)體從物理刺激中區(qū)分出是信號(hào)還是噪?會(huì)越來(lái)越容易，反之亦然。

2．信號(hào)和噪?的先驗(yàn)概率

信號(hào)和噪?的先驗(yàn)概率是指在實(shí)驗(yàn)前就明確的信號(hào)和噪?出現(xiàn)的概率，?般實(shí)驗(yàn)者事先確定。通常情況下，信號(hào)的先驗(yàn)概率越

?，個(gè)體對(duì)信號(hào)刺激的判斷擊中率就越?，對(duì)噪?的虛報(bào)率就越低，個(gè)體的辨別能?也會(huì)提?，反之亦然。

3．對(duì)判斷結(jié)果的獎(jiǎng)勵(lì)和懲罰措施的嚴(yán)格程度

當(dāng)實(shí)驗(yàn)者對(duì)判斷結(jié)果的獎(jiǎng)勵(lì)措施越強(qiáng)和懲罰措施越嚴(yán)格，個(gè)體對(duì)信號(hào)進(jìn)?辨別時(shí)就會(huì)越謹(jǐn)