人的信息处理系统最终PPT课件

1、 1、 人的信息处理系统 2、 感知系统的信息加工 3、 认知系统的信息加工 4、 人的信息输出主要内容第1页/共61页 信息：是能消除事先不能确定的情况的信号或知识。 信息量：是不确定性平均减少量。 信息量的大小是可消除不确定性的多少来衡量，即信息中所含的信息量是出现该消息的概率的函数。 消息中所含的信息量I与该信息出现的概率P(X)的关系式：I=loga1/P(X)=-logaP(X) N个等概率事件所含的信息量： Hlog2N 近代信息奠基人Shannon把概率论应用于信息加工。 1959年阿特列夫把信息引入到心理学。第2页/共61页 m个符号组成的消息，每个字符所含有的信息量 Hlog

2、2m m个符号组成的消息，总的信息量 Hlog2（N1N2N3.Nm） log2（N1） log2（N2） .log2Nm） 信息传递模式信息源发出的信息被信宿完全接受；信息源发出的信息在传递过程中被消耗殆尽；信息源发出的信息虽有消耗，信宿收到的信号混有其它噪声成分。第3页/共61页用信息的观点解释人的认知过程，人被认为是一个信息加工系统。其信息加工模型包括感知觉系统、认知决策系统(中枢信息处理系统)和反应（运动）系统。注意资源反应决策知觉感觉储存工作记忆长期记忆反馈图1 人的信息处理系统的结构图第4页/共61页1、感知觉系统 感觉存储：是外界输入刺激后人对信息进行加工的第一个阶段。它存储输入

3、感觉器官的刺激信息，保持短时记忆。短时记忆的信息只有通过注意才能转化为一种较持久的形式而得到保持。 2、认知决策处理系统 在感觉之后是人的认知决策处理系统，对信息进行编码，存入到本系统的工作记忆中，同时可以从长期记忆中提取有关信息，进行综合分析，并作出如何反应的决策，将决策信息传递给运动反应系统。 3、反应运动系统 执行认知决策处理系统作出的决策反应。第5页/共61页 4、反馈 反馈：将效应器官作出相应动作的结果作为一种新的刺激，反向传递给输入端。 5、注意资源 从外界刺激到感觉到最后的反应执行的各个阶段的信息加工几乎都不离开注意。 注意的功能在于对外界大量信息进行过滤、筛选，使符合需要的信息

4、在大脑中得到加工。第6页/共61页第7页/共61页 1、感受器及其信息接受能力、感受器及其信息接受能力p感觉感觉是人脑对直接作用于感觉器官的事物个别属性的是人脑对直接作用于感觉器官的事物个别属性的反映，是一切复杂心理活动的基础和前提。反映，是一切复杂心理活动的基础和前提。p感受器可分为视、听、触、味、肤觉。每种感觉器都感受器可分为视、听、触、味、肤觉。每种感觉器都有各自的适宜刺激（表有各自的适宜刺激（表9-1）。）。p感受器对信息载体的能量要求（感受器对信息载体的能量要求（刺激阈限刺激阈限见表见表9-2） 当信号刺激的能量分布落在绝对感觉阈限的上下限之间时，人不仅可觉察到信号的存在，还能觉察到

5、信号刺激的能量分布差异。 第8页/共61页差别感觉阈限：引起差别感觉的刺激间的最小差别。差别感觉性：对最小差别量的感受能力，反映感觉的敏锐性。 A A A A A A A A在人机系统设计中，常利用信号的能量差异来进行信息编码。如：飞机警告系统中采用不同强度和不同频率的声音混合编码，以提高警告信号的传信绩效。第9页/共61页2、知觉p知觉定义：知觉是在人脑对直接作用于感觉器官的客观事物和主观状况整体的反映。p 知觉是以感觉为基础，是刺激和知识经验的相互作用。第10页/共61页p知觉的分类： 视知觉、听知觉、触知觉、味知觉、嗅知觉。 根据人脑认识事物的特性分：空间知觉、时间知觉和运动知觉。 视知

6、觉是更进一步的从眼球接收器官到视觉刺激后，一路传导到大脑接收和辨识的过程，包含视觉刺激撷取、组织视觉讯息，最后做出适当的反应。p 视觉注意力p 视觉记忆p 图形区辨p 视觉想象第11页/共61页错觉（知觉的特殊形态）即知觉的映像和事物的客观不相符。第12页/共61页第13页/共61页圆第14页/共61页第15页/共61页第16页/共61页3、感觉与知觉的区别p从知觉的过程得知，客观事物是首先被感觉，然后才能进一步被知觉，所以知觉是在感觉的基础上产生的，感觉的事物个别属性越丰富、越精确，对事物的知觉也就越完整、越正确。p感觉反映的是客观事物的个别属性，而知觉反映的是客观事物的整体。感觉的性质较多

7、取决于刺激物的性质，而知觉过程带有意志成分，人的知识、经验、需要、动机、兴趣等因素直接影响知觉的过程。第17页/共61页p感觉储存感觉记忆或瞬时记忆，是外界输入刺激后人对信息加工的第一个模块，感觉记忆的储存时间大约为0.25 s2 s。 p编码（图像记忆、声像记忆）p感觉储存和工作记忆交互作用p感知映像的衰退工作记忆是感觉记忆和长时记忆的中间阶段，输入信息经过再编码，扩大容量，可保持5s2min。（注意资源）第18页/共61页1、信息加工模式p自下而上的加工（数据驱动） 从外部刺激开始，先对较小的知觉单元进行分析，到较大的知觉单元。 p自上而下的加工（概念驱动） 由有关知觉对象的一般知识开始，

8、引导知觉的加工 。 A A B C D E F G H I J Khuman factor加工方式依赖于感官的刺激物的特性和感知的主体。非感觉信息越多，所需要的感觉信息越少，因而采用自上而下的加工模式，反之，采用自下而上的加工模式。第19页/共61页2、模式识别 模式：若干个元素或成分按一定关系形成的每种刺激结构，刺激的组合。（视觉模式、听觉模式、触觉模式等） 模式识别：是一个典型的知觉过程，感觉信息与长时记忆中的信息比较，再决定哪个长时记忆中项目为最佳相匹配的过程。p模板匹配理论：认为识别某个模式，必须在过去的经验中有这个推行的记忆痕迹或基本模型，这个模型称为模板（Template）。在识别

9、时，拿这个模板来检验要识别的模式，如相同则被识别。p缺乏灵活性，难以解释人何以迅速识别一个新的、不熟悉的模式。 A第20页/共61页p原型匹配理论：认为某个图像都与过去知觉到的图像有相似之处，人们在记忆中并不是有无数的模板，而是抽象出来的相似性作为原型，在识别时，拿这个原型来检验要识别的图像，如所要识别的图像能找到一个与它相似的原型，那么图像就被识别。p特征分析模型：是从特征分析的角度来解释图像识别。该理论把图像识别过程分为不同的层次，每个层次承担不同的职责的特征分析机制。p从字母A的特征开始 A第21页/共61页2、感知觉的绝对辨认能力 绝对辨认能力是指当单个刺激呈现而没有与其它刺激比较的条

10、件下，感觉器官所具备的辨认能力。如表2 人的信息传递能力的理论估计人的信息传递能力的理论估计（1）对视觉器官信息传递能力的估计）对视觉器官信息传递能力的估计每秒钟可以传递的信息量是每秒钟可以传递的信息量是109bit/S（2）对听觉器官信息传递能力的估计）对听觉器官信息传递能力的估计 每秒钟可以传递的信息量是每秒钟可以传递的信息量是8000bit/S第22页/共61页 1、注意的定义、注意的定义 注意注意是心理活动或意识对一定对象的指向与集中。是心理活动或意识对一定对象的指向与集中。 2、注意的功能、注意的功能p 注意对信息的选择功能。注意对信息的选择功能。 受到受到刺激物的物理特性刺激物的物

11、理特性、人的需要人的需要、兴趣兴趣、情感情感及以往及以往知识经验知识经验的影响。的影响。p 注意的保持功能（时间上的持续）。注意的保持功能（时间上的持续）。p 注意的调节及监督功能。注意的调节及监督功能。第23页/共61页3、注意的种类、注意的种类p无意注意无意注意：事先没有目的，也不需要意志努力的注意。：事先没有目的，也不需要意志努力的注意。（刺激物的（刺激物的新异性新异性、强度、强度、运动变化运动变化及人的因素等）及人的因素等）p有意注意有意注意：有预定目的，需要一定意志努力的注意，有意识：有预定目的，需要一定意志努力的注意，有意识的注意，受意识的自觉调节和控制，是人类特有的心理现象。的注

12、意，受意识的自觉调节和控制，是人类特有的心理现象。 引起和维持的条件：引起和维持的条件： 目的的明确；培养兴趣；合理的组织养成全神贯注的工作习目的的明确；培养兴趣；合理的组织养成全神贯注的工作习 惯；不断提高自己的知识和经验，锻炼坚强的意志。惯；不断提高自己的知识和经验，锻炼坚强的意志。p有意后注意有意后注意：是注意的特殊形式，从特征上看它具有前两种：是注意的特殊形式，从特征上看它具有前两种注意的某些特征，有预定目的，但不需要意志努力。关键在注意的某些特征，有预定目的，但不需要意志努力。关键在于发展对活动本身的兴趣。于发展对活动本身的兴趣。第24页/共61页4、注意的特性p注意广度注意的广度是

13、指在一个很短的时间内能知觉的注意对象的数目。与注意对象的出现时间长短、信息量、特点、学习等有关。p注意的持续性 注意的持续性是指注意在一定的时间内保持某一认识的客体或活动上，注意的稳定性（雷达观测，工人装配操作）。第25页/共61页4、注意的特性p注意的选择性 注意的选择性是指个体在同时出现的两种或两种以上的刺激选择一种进行注意，而忽略其它的刺激。 保镖工作是一件很难的工作，需要确保其选择性注意尽可能识别可能的危险。第26页/共61页p注意的分配注意的分配注意的分配性注意的分配性是指个体在同一时间内对两种或两种以上的是指个体在同一时间内对两种或两种以上的刺刺激进行注意，或将注意分配到不同的活动

14、中（汽车驾驶）。激进行注意，或将注意分配到不同的活动中（汽车驾驶）。注意分配的基本条件：注意分配的基本条件：活动的熟练程度或自动化程度。活动的熟练程度或自动化程度。p注意的测量注意的测量注意力集中能力测定仪注意力集中能力测定仪 ，注意力分配仪，注意力分配仪 ，双手协调器。，双手协调器。5、注意的认知理论（1）注意的选择功能p过滤器理论（单通道理论）Broadbent认为不可能对所有的感觉刺激进行加工，需要一个过滤机制，只有少部分的信息接受进一步的加工。第27页/共61页p衰减理论衰减理论（Treisman认为人的信息容量是有限的，信息通认为人的信息容量是有限的，信息通过过滤装置时，不被注意的信

15、息只是强度上减弱，而不是完过过滤装置时，不被注意的信息只是强度上减弱，而不是完全消失）全消失）p后期选择理论后期选择理论（认为所有进来的信息都被加工，当信息达到（认为所有进来的信息都被加工，当信息达到工作记忆时，开始选择获得进一步加工的信息。）工作记忆时，开始选择获得进一步加工的信息。）图2 三种理论的比较示意图第28页/共61页（2）注意与认知资源分配）注意与认知资源分配p认知资源分配理论认知资源分配理论认为注意是一组对刺激进行归类和识别的认知资源或认知认为注意是一组对刺激进行归类和识别的认知资源或认知能能力。这些认知资源是有限的，对刺激的识别要占用认知资力。这些认知资源是有限的，对刺激的识

16、别要占用认知资源，当刺激复杂，占用的认知资源越多，当完全占用时，源，当刺激复杂，占用的认知资源越多，当完全占用时，新新的刺激就得不到加工（未被注意）。的刺激就得不到加工（未被注意）。p双加工理论双加工理论 认为人类的认知加工有两类：认为人类的认知加工有两类：自动化加工自动化加工（不受认知资源（不受认知资源限限制）和制）和受意识控制加工受意识控制加工（受认知资源限制）。（受认知资源限制）。第29页/共61页认知决策处理系统，对信息进行编码，存入到本系统的工作记忆中，同时可以从长期记忆中提取有关信息，进行综合分析，并作出反应的决策，将决策信息传递给运动反应系统。认知系统的信息储存方式: 工作记忆和

17、长时记忆。1、工作记忆（1）工作记忆的定义和特点p定义（短时记忆） 为当前加工需要而进行短时储存，是信息一次呈现后，保持时间在1min以内的记忆。 p特点：信息保持短5s1min； 记忆容量小（59bit）； 对中断的高度敏感； 信息可被意识。第30页/共61页（2）工作记忆的编码 p工作记忆的编码包括视觉编码和听觉编码。（3）工作记忆信息的存储和遗忘p复述（机械复述和精细复述）p遗忘（4）工作记忆的信息提取工作记忆的容量不大，其提取方式为完全系列扫描、检索，然后作出判断。第31页/共61页2、长时记忆（1）长时记忆的定义和特点p 定义：为以后信息加工需要而进行储存，信息一次呈现后，保持时间在

18、1min以上乃至数月数年，甚至终身难忘的记忆。p 长时记忆中的信息是按意义进行编码和组织加工信息。p包括按语义类别编码，按语言特点编码和主观组织编码。 （2）长时记忆的信息存储依赖组织有效复习，刺激物从工作记忆向长时记忆转化。 (学习用到的记笔记，记卡片和编提纲等)第32页/共61页（3）长时记忆的信息提取p再认 人们对感知过、思考过或体验过的事物，当它再度呈现时，仍能认知的心理过程。 包括感知和思维过程（回忆、比较和推论），与时间间隔有关。p回忆 人们过去经历过的事物以形象或概念的形式在头脑中重新出现的过程，主要通过联想为基础。 通过在时间和空间相近事物联想； 通过外形或性质相似的事物联想；

19、 相反的特征、因果关系也会形成联想。第33页/共61页（4）长时记忆的遗忘p遗忘：记忆的信息随着时间和后来经验的影响，信息在数量上的保持逐步减少，致使识记过的信息不能再认和回忆，或发生错误的再认和回忆。p遗忘的规律遗忘发展进程很不平衡，在识记后的短时间内，遗忘很快，以后逐渐缓慢，一定时间后几乎不再忘记，如图9-7。遗忘的作用积极作用消极作用第34页/共61页p实验表明： 动作记忆最易长久保持。 其次是形象材料和感兴趣有意义的材料。 干扰是产生遗忘的重要的原因。p遗忘的原因p衰减理论（记忆得不到强化而逐渐减弱）p压抑理论（由于情绪或动机的压抑作用而引起的）p提取失败理论p干扰理论（学习和回忆之间

20、受到其它刺激的干扰，一旦干扰排除，记忆就能恢复。） 前摄干扰：先前学习的材料对识记和回忆后学材料的干扰。 后摄干扰：后学习的材料对保持和回忆先学材料的干扰。第35页/共61页 1、思维思维是一种高级的认知活动，是个体对客观事物本质和规律的认识。思维过程 分析、综合、比较、抽象和概括的过程。2、推理推理是指从已知的或假设的事实中引出结论。第36页/共61页 3 3、问题解决、问题解决 （1 1）问题解决的思维过程）问题解决的思维过程p认识和明确地提出问题认识和明确地提出问题 p分析所提出问题的特点和条件分析所提出问题的特点和条件p提出假设和考虑解决方法提出假设和考虑解决方法p检验假设检验假设 （

21、2 2）问题解决方法）问题解决方法p算法策略算法策略 p逆向搜索法逆向搜索法p手段目的分析法手段目的分析法(演绎推理演绎推理)p爬山法爬山法第37页/共61页 1、大脑信息处理能力的界限 2、内部因素唤醒水平是指人的总体生理激活程度（兴奋水平）。工作任务因素学习疲劳动力3、外部条件作业环境对作业者的生理和心理都有直接和间接的影响，这些都影响信息处理能力。第38页/共61页人的信息输出：操作者在接受外界的信息，通过信息加工后，根据加工的结果对系统作出反应的过程。信息的输出以操作活动形式出现。信息的输出取决于：反应时间、运动时间、正确性。1、定位运动通过身体运动，从一个位置移向另一个位置的运动，如

22、驾驶汽车手脚的运动、装配零件等p定位运动包括视觉定位运动和盲目定位运动。2、重复运动作业过程中，多次重复某一动作，比如手旋转手轮、敲击物体等。第39页/共61页3、连续运动追踪运动，对操作对象连续进行控制、调节的运动。如铣工手动按线条切割。4、序列运动若干基本动作按一定顺序相对独立的进行的运动。如驾驶汽车，打开点火开关，按下启动按钮，打开车灯和开动雨刷等。5、静态调整运动没有外部运动的表现，只是身体有关部位保持在某一位置上的状态。如焊接时手持焊枪稳定在一定位置。第40页/共61页 1、反应时定义p 反应时是指自刺激呈现到反应开始之间的时间间隔也称反应潜伏期。p 反应过程：感觉器官将刺激转化为神

23、经冲动传导至大脑等神经中枢3138ms，神经中枢进行信息加工处理70300ms，传出神经将冲动传导到肌肉激发肌肉收缩4090ms。总的反应时为113528ms。 p反应时可以分析人的感知觉、注意、学习、识别、动作反应、疲劳等。p提高监视水平和集中注意力，通过反应时评价作业效率。并分析影响反应时的因素，来改善作业环境。p制定作业标准，改进人机界面，人员的选拔和培训，都要考虑反应时。第41页/共61页2、反应时分类p 简单反应时（单一刺激，单一反应）p 选择反应时（两种或多种刺激，多种反应） 选择反应时比简单反应时多了一个识别、判断和选择的时间。 简单的反应时在简单的反应时在心理结构上可分心理结构

24、上可分为：为：感知信号感知信号；信息加工信息加工、处理处理，以及以及反应反应3 3个具个具有不同特点而又有不同特点而又相互联系的阶段相互联系的阶段 第42页/共61页3、各种感觉通道的反应时表96各种感觉通道的反应时感觉通道反应时/ms117182感觉通道反应时/ms触 觉120182听 觉视 觉冷 觉150225150230温 觉嗅 觉痛 觉味 觉18024021039040010003081082第43页/共61页4、影响反应时的因素（1）刺激信号性质的影响刺激的强度（刺激强度必须达到一定程度才能形成感觉，刺激强度增加时，其反应时缩短，并趋于一特定值）。刺激的空间特性（即强度在空间的累积）

25、。刺激的持续时间和清晰度。表9-7 刺激的面积与反应时方块边长/mm3195反应时/ms6122448188184182179表9-8 光刺激的时间与反应时光刺激时间/ms3191反应时/ms6122448189187184184第44页/共61页（2）人的机体状态的影响机体对环境条件的适应状态（学习和训练）。精神准备程度。年龄因素。表9-9 不同预备时间与反应时预备时间/s0.533514平均反应时/ms64标准差/ms2455127656224143预备时间是指预备开始到刺激呈现这一段时间预备时间太短，反应时增加，如太长，准备又可能衰退。第45页/共61页5、影响选择反应时的因素（1）刺激

26、物数量的影响，表9-11;（2）刺激物间差别的影响，表9-12;（3）作业时间长短的影响;（4）信号的间隔与发生频度的影响.提高人的反应速度，必须注意：p 合理选择感觉通道；p 确定刺激信号的特点（刺激的强度、数量、差别）；p合理设计显示装置；p进行职业选择和适应性训练。第46页/共61页运动时间是指反应（运动）开始到反应（运动）结束所耗费的时间。即完成反应动作的时间。反应时与运动时间是独立。 1、运动速度（1）定位运动的速度运动距离和运动精度（准确度）。运动时间随目标距离的对数值线性增加。运动时间随目标准确性要求的对数线性增加。定位运动与运动方向的关系： 施密米特克实验表明： 右手沿55方向向右上方 做定位运动时间最短，即 速度最快。图9-9 定位运动时间与方向的关系第47页/共61页表9-13 人体不同部位的运动速度不同 单位：次/min 190392腿动作部位动作最大速度204406动作部位动作最大速度手 指360431手前 臂上 臂脚99344300378330406（2）重复运动的速度p手指敲击速度。表9-14 手指的最大敲击速度（15s敲击的次数）手 指左 手66右 手食 指63中 指无名指57706962小 指4856第48页/共61页p手运动速度对手轮和曲柄的操作运动，其运动速度受旋转阻力、旋转半径以及是否有优势手的影响。表9-17 手运动的最大速度运 动 类