信号检测论（有无法）检测大学生辨别力和判断标准
2011-04-22 18:35阅读：
摘要：运用信号检测论的“有无法”检测被试辨别力、判断标准和面对不同先验概率下的反应偏向，通过做ROC曲线测出被试对信号和噪音的辨别能力。
关键字：信号检测论 辨别力 判断标准 ROC曲线
1引言：
信号检测论的研究对象是信息传播系统中信号的接收问题。在心理学中，它是借助于数学的形式描述“接收者”在某一观察时间内将掺有噪音的信号从噪音中辨别出来。
信号检测论应用于心理学中的基本原理是：将人的感官、中枢分析综合过程看作是一个信息处理系统，应用信号检测论中的一些概念、原理对它进行分析。信号检测论在心理学中具体应用时，常把刺激变量当作信号，把对刺激变量起干扰作用的因素当作噪音，这样就可以把人接收外界刺激时的分辨问题等效于一个在噪音中检测信号的问题，从而便可以应用信号检测论来处理心理学中的实验结果。
信号检测论的理论基础是统计决策。信号检测论本身就是一个以统计判定为根据的理论。它的基本原理是：根据某一观察到的事件，从两个可选择的方面选定一个，人们要想作这样的决策，必须有一个选择的标准。由于事物之间的区别并不那么明显，人在做决定时往往不是对就是错，因此当刺激超过这一标准时被试就以有信号反应，当刺激达不到这一标准时被试就以无信号反应。在信号检测实验中，被试对有无信号出现的判断可以有四种结果：击中、虚报、漏报、正确否定。
2方法：
被试：4人一组，互为主被试。仪器和材料：JGW——B心理实验台操作箱，100克，104克，108克和112克的重量各一个。
2.1.准备工作:
把104克、108克和112克的重量分别和100克的重量进行比较10次，选出一个在十次比较中七次或八次觉得比100克重的重量作为信号刺激。100克的重量作为噪音。
主试按下三种不同的SN和N出现的先验概率安排实验顺序。
（1）（2） （3）
P(SN) 20 50
80
P(N) 80 50
20
每种先验概率做100次其中先后
50次。
50次中信号和噪音出现的顺序按随机原则排列，并列表如下：
|
50
|
20
|
80
|
80
|
50
|
20
|
SN
|
N
|
SN
|
N
|
SN
|
N
|
SN
|
N
|
SN
|
N
|
SN
|
N
|
1
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2
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3
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…
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50
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2.2正式实验：
（1）在每次50次实验开始前，先让被试熟悉一下信号和噪音的区别，并告诉被试在这50次中信号出现的概率。
（2）主试安排好的顺序呈现刺激，哪一次呈现信号，哪一次呈现噪音，务必搞清楚。两次呈现刺激的时间间隔至少三秒。
（3）被试右手深入心理实验台被试侧中部操作箱，套袖式测试口，用拇指和食指拿住圆柱体慢慢上举，使它离开测试面约2厘米，2秒后放下。要求背时每次提举重量时，提的高低，快慢要前后一致，提举后，若判断为信号就回答“信号”，主试在记录表上相应的（）内记下“+”。若判断为噪音就回答为“噪音”，主试就记下“—“号，每做完50次休息5分钟。(4)接上述方法继续，直到测完300次为止。
2.3换被试重做上述实验
3结果：
3.1根据300次试验结果，按先验概率不同，列出四个2×2方阵，如下表所示：
先验概率P=0.2
被试1
被试2
反应
刺激
|
Y
|
N
|
SN
|
18
|
2
|
N
|
23
|
57
|
被试3
反应
刺激
|
Y
|
N
|
SN
|
20
|
0
|
N
|
11
|
69
|
被试4
先验概率P=0.5
被试1
反应
刺激
|
Y
|
N
|
SN
|
40
|
10
|
N
|
7
|
43
|
被试2
被试3
反应
刺激
|
Y
|
N
|
SN
|
46
|
4
|
N
|
10
|
40
|
被试4
反应
刺激
|
Y
|
N
|
SN
|
50
|
0
|
N
|
11
|
39
|
先验概率P=0.8
被试1
反应
刺激
|
Y
|
N
|
SN
|
66
|
14
|
N
|
6
|
14
|
被试2
被试3
被试4
3.2把各对P（Y/SN）和P（Y/N）相应的Z值和O值查出来，并计算d′和β，列表如下：
被试1
P(CN)
|
20
|
50
|
80
|
|
P
|
Z
|
O
|
P
|
Z
|
O
|
P
|
Z
|
O
|
Y/SN
|
0.9
|
1.28
|
0.17585
|
0.8
|
0.841
|
0.2801
|
0.825
|
0.93
|
0.25888
|
Y/N
|
0.0875
|
-1.36
|
0.15822
|
0.14
|
-1.08
|
0.22265
|
0.3
|
-0.52
|
0.34849
|
d′
|
2.64
|
1.921
|
1.45
|
β
|
1.1114
|
1.2580
|
0.7429
|
被试2
P(CN)
|
20
|
50
|
80
|
|
P
|
Z
|
O
|
P
|
Z
|
O
|
P
|
Z
|
O
|
Y/SN
|
0.9
|
1.281
|
0.1756
|
0.96
|
1.750
|
0.0862
|
0.9625
|
1.750
|
0.0862
|
Y/N
|
0.2875
|
-0.553
|
0.3424
|
0.18
|
-0.915
|
0.2625
|
0.05
|
-1.645
|
0.1032
|
d′
|
1.834
|
2.665
|
3.395
|
β
|
0.5129
|
0.3284
|
0.8353
|
被试3
P(CN)
|
20
|
50
|
80
|
|
P
|
Z
|
O
|
P
|
Z
|
O
|
P
|
Z
|
O
|
Y/SN
|
1
|
2.326
|
0.0267
|
0.92
|
1.406
|
0.1487
|
0.9875
|
2.326
|
0.0267
|
Y/N
|
0.1375
|
-1.080
|
0.2227
|
0.2
|
-0.841
|
0.2801
|
0.05
|
-1.645
|
0.1032
|
d′
|
3.406
|
2.247
|
3.971
|
β
|
0.1199
|
0.5309
|
0.2587
|
被试4
P(CN)
|
20
|
50
|
80
|
|
P
|
Z
|
O
|
P
|
Z
|
O
|
P
|
Z
|
O
|
Y/SN
|
0.8
|
0.841
|
0.2801
|
1
|
2.326
|
0.0267
|
0.8875
|
1.226
|
0.1881
|
Y/N
|
0.0375
|
-1.750
|
0.862
|
0.22
|
-0.772
|
0.2962
|
0.2
|
-0.841
|
0.2801
|
d′
|
2.597
|
3.098
|
2.067
|
β
|
0.3249
|
0.0901
|
0.6715
|
3.3根据估计的三对P(Y／SN)和P(Y／SN)，以P(Y／N)为横坐标，以P(Y／SN)为纵坐标，画出ROC曲线。
图省略。
4讨论：
说明被试重量辨别的感受性，以及SN的先验概率对被试判断标准的影响。
4.1 ROC曲线可以看出，被试的重量辨别的感受性较强。
4.2呈现刺激前,主试要先告诉被试者N和SN各自出现的概率.这个概率称为先定概率(或先验概率)。从上表可以看出先定概率不影响重量辨别感受性，影响判断标准。在被试的反应中，当先定概率较小时，被试的判断标准就高，其就会倾向于少说信号。当先定概率较大时，被试的判断标准就降低，其就会倾向于多说信号。然而先定概率越大，判定标准就越松；先定概率越小，判定标准就越严格，这就影响到了被试的反应，即被试在决定某一个感觉是由信号或噪音引起时，是根据自己的主观标准来判断的，这个判定标准受SN呈现的先定概率和对反应的奖惩办法两个因素的影响而发生变化。先定概率不影响重量辨别感受性，但影响判断标准。先定概率越大，判定标准越松；先定概率越小，判定标准越严格。
4.3
从实验结果可以看出，被试在不同的先验概率中，信号的击中率和虚报不同。先验概率越小，击中率越大，虚报率越小。这可以从以下方面分析：与被试本身对实验的态度有关，被试可能感到烦了而放松标准；也可能产生疲劳效应，也可能是由于随着先验概率的增加，被试越来越倾向于回答“信号”，使得击中率和虚惊率都有所增加，其结果是使得β值降低，从而显示反应标准越来越不严了，也可能由于主试事先告知被试信号和噪音出现的次数，使被试产生期望误差。被试所做实验的信号刺激是108G，噪音是100G，两个刺激本来就比较接近，被试难于判断而放宽反应标准；另一方面，本次实验总共进行300次，被试可能感到枯燥而放宽反应标准。
5结论：
通过实验准确测出了被试在不同先验概率下对重量差别的感受性d′和反应标准β，数据可见相关表格。
实验数据显示，SN的先验概率对被试的判断标准确实存在影响，在本实验中，在d′相对不变的情况下，被试的判断标准随着SN的先验概率的增大而降低，与前人的实验结果相符。
6参考文献：
[1]杨治良主编.《基础实验心理学》.出版地：甘肃人名出版社，1998,122—127。146—148。
[2]杨博民主编.《心理实验纲要》.出版地：北京大学出版社，1989,51—54。
[3]郝葆源等主编.《实验心理学》.出版地：北京大学出版社，1983,131—136。
7附录：
实验原始数据见实验报告。
