第9章 人的信息处理系统

有 n pi 1 ，n各信号序列中，i信号持续npi次，所有信息平均信息量为：
i =1
n
H - pi log2 pi
i =1
例如：有4中可能的信息A、B、C、D，具有均等概率pi=1/4，此时：
H
-l og2
1 4
=2bit
如果发生概率分别为：1/2；1/4；1/8；1/8，则平均信息量为：
H
-
1 2
l og2
1 2
+
1 4
l og2
1 4
+
1 8
l og2
1 8
+
1 8
l og2
1 8
=
7 4
bit
可以证明，独立信号出现概率相等时，即pi=1/n，信息量达到最大Hmax，
绝对事件信息量为0.
第二节 感知系统的信息加工
一、感觉与知觉系统
（一）感觉器官及其信息接收能力
人通过感觉器官获得关于周围环境和自身状态的各种信息。感觉器 官中的感受器是接收刺激的专门装置。
第二节 感知系统的信息加工
一、感觉与知觉系统
（一）感觉器官及其信息接收能力
人的感官除了要求“适宜刺激”信号的载体外，感官对信 息载体的能量要求也有一定的限度。感官的这种对信号刺激能量 范围要求称为该感官的绝对感觉阈限。要保证信息传递畅通有效， 信号的能量必须较大幅度地超过人的绝对感觉阈限下限值。教材 表9-2为几种主要感觉器官的刺激阈限。
感觉类型
视觉、听觉、化学感觉（嗅觉和味觉）、皮肤 感觉、本体感觉等。
本体感觉能告知操作者躯体正在进行的动作及 其相对于环境和机器的位置；而其他感觉能将 外部环境的信息传递给操作者。
第二节 感知系统的信息加工 刺激
第二节 感知系统的信息加工 反应
第二节 感知系统的信息加工
感觉特征
适宜刺激 感觉阀限 适应 相互作用 对比 余觉
第九章 人的信息处理系统
第九章 人的信息处理系统
随着科学技术的进步，特别是电子计算机的飞跃发展，人在系 统中的作用发生了根本性的转变。系统中的操作人员正在逐步地从 直接控制人员转变成监视人员和决策者。生产过程中信息在时间和 空间上密集化，对作业者劳动过程产生很大影响，作业者面临着大 量的信息加工要求，必须保持注意力高度集中，并具有较高的反应 速度和准确性。因此,了解人的信息处理系统构成，掌握信息处理过 程和特征不仅对系统设计人员更好的完成系统设计，提高系统效率 有重要作用，同时也是脑力负荷研究的基础。
如果每一位出现0的概率不为1/2，而是p，则1出现的概率：1-p，该信 号的信息量为：
H -p log2 -（1-p）log（2 1-p）
如果信号源中共有m各不同信号，信号概率出现均等情况下，每个信号 平均信息量为：
H log2 m
信息计量
如果信号源s含有n各相互独立的信号，其中某个 信号出现的概率为pi，且
接近
相似
连续
知觉的基本特征
1 整体性
知觉的对象是由不同的部分、不同的属性组成的。当它们对人发 生作用的时候，是分别作用或者先后作用于人的感觉器官的。但 人并不是孤立地反映这些部分、属性，而是把它们结合成有机的 整体，这就是知觉的整体性。
知觉的基本特征---整体性
知觉的基本特征---整体性
知觉的基本特征---选择性
（2）感觉储存的编码。感觉储存编码形式主要依赖于信息 的物理特征，因而具有鲜明的形象性。
（3）感觉储存和工作记忆的交互作用。工作记忆是感觉记 忆和长时记忆的中间阶段，即输入信息经过再编码，使其容量 扩大。
（4）感知映象的衰退和储存容量。 感知记忆(包括视觉映 象和听觉映象)随时间消逝而衰退。实验研究表明，感知记忆中 残存的信息数量随时间的消逝而遵循指数曲线规律迅速下降。
（二）模式识别
模式是指由若干元素或成分按一定关系形成的某种刺激结 构，也可以说模式是刺激的组合。模式识别是人的一种基本的 认 知能力或智能，在人的各种活动中都有重要的作用。
人的模式识别可看作一个典型的知觉过程，它依赖于人的 知识和经验。一般说来，模式识别过程是感觉信息与长时记忆 中的有关信息进行比较，再决定它与哪个长时记忆中的项目有 着最佳匹配的过程。关于匹配过程的实现方式，有三种主要模 型:（1）模板匹配模型。（2）原型匹配模型。 （3）特征分析 模型。
（3）信息传递率。信息传输速率（R）是指人在单位时间内能传 递的信息量。由于实验条件的不同，所得的信息传递率也不完全一致。 一般认为，人的通道容量约为7 bit左右，即人每秒最大可传递7 bit左 右的信息量。实际上，人的信息传递率远远高于7 bit，这是因为作用 于人的感官的外界刺激往往都是多维度的。
第二节 感知系统的信息加工
五、注意
（一）注意的基本概念 注意是心理活动或意识对一定对象的指向与集中。注意的
指向性是指人在某一瞬间，他的心理活动或意识选择了某个对 象，而忽略了另一些对象。当心理活动或意识指向某个对象的 时候，它们会在这个对象上集中起来，即全神贯注起来，这就 是注意的集中性。
(二)注意的功能 （1）注意的选择功能。 （2）注意的保持功能。 （3）注意的调节及监督功能。
会越看越象。
知觉的基本特征---恒常性
当知觉的对象在一定范围内变化了的时候，知觉的映像仍然保持 相对不变，知觉的这种特性称为知觉的恒常性。 视觉的恒常性表现得特别明显。例如，一个人站在离我们不同的 距离上，他在我们视网膜上的空间大小是不同的，但是我们总是 把他知觉为一个同样大小的人。
1 大小恒常性：在天空中飞行的飞机，在视网膜中的映象是近
第二节 感知系统的信息加工
三、感知系统的信息加工
（一）信息加工方式
人的知识经验和现实刺激是产生知觉所必需的。人的知觉过程所 包含的信息加工方式主要体现为自下而上的加工和自上而下的加工两 种方式。
（1）自下而上的加工。 指由外部刺激开始的加工，通常指先对较 小的知觉单元进行分析，然后再转向较大的知觉单元，经过一系列连 续阶段的加工而达到对感觉刺激的解释。
1）信息源发出的信息被信宿完全接收。 2）信源发出的信息在传递过程中消耗殆尽。 3）从信源发出的信息虽然有些损耗，信宿收到的信号也混有某 些噪声成分，但仍有部分信源发出的信息被有效地传送到了信宿。
信息计量
通常用二进制进行信息计量，对于由n各二进制组成的信号，则该信号 所负载的信息量为：
H log2 2n
大远小，但在知觉中它的大小是不变的
2形状恒常性 3 明度恒常性 4颜色恒常性
知觉的恒常性保证了人在变化的环境中，仍然按事物的真实面貌 去知觉，从而更好地适应环境。
知觉的基本特征---错觉
第二节 感知系统的信息加工
二、感知过程中的信息存储
（1）感觉储存。感觉储存又称感觉记忆或瞬时记忆。它是 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 s～2 s。
感受器按其接受刺激的性质可分为视、听、触、味、肤觉等多种感 受器。其中视觉、听觉和嗅觉接受远距离的刺激。每一种感受器通常只 对一种能量形式的刺激特别敏感。这种刺激就是该感受器的适宜刺激。 人的感觉和各类感受器的适宜刺激见教材表9-1。
客观事物具有一定的属性，如颜色、声音、味道、气味、温度、软 硬等等。当事物的这些个别属性作用于人的感觉器官，大脑就产生对它 的反映。这种由脑对直接作用于感觉器官的客观事物个别属性的反映就 是感觉。感觉是脑反映现实的最简单的心理过程。
第一节 人的信息处理系统模型
一、人的信息处理系统结构
为了解释人的认知活动，认知工效学家将人模拟成一个与计 算机类似的信息处理系统。人的信息处理系统的基本组成部分如 图9-1所示。
图9-1 人的信息处理系统的结构图
第一节 人的信息处理系统模型
一、人的信息处理系统结构
（一）感觉系统：人的信息处理的第一个阶段是感觉。在这一阶段， 人通过各种感觉器官接受外界的信息，然后把这些信息传递给 中枢信息处理系统。
作用于感官的事物是很多的，但人不能 同时知觉作用于感官的所有事物或清楚 地知觉事物的全部。人们总是按照某种 需要或目的主动地有意识地选择其中少 数事物作为知觉对象，对它产生突出清 晰的知觉映象，而对同时作用于感官的 周围其他事物则呈现隐退模糊的知觉映 象，从而成为烘托知觉对象的背景，这 种特性称为知觉的选择性。
第二节 感知系统的信息加工
一、感觉与知觉系统
（二）知觉
人们通过感官得到了外部世界的信息，这些信息经过头脑 的加工（综合与解释），产生的对事物整体的认识，就是知觉。 知觉以感觉作基础，是现实刺激和已储存的知识经验的相互作用 的结果，是一种主动的和富有选择性的构造过程。
知觉作为一种活动过程，包含了互相联系的几种作用：觉 察、分辨和确认。在知觉过程中，人对事物的觉察、分辨和确认 的阈限值是不一样的。如果说人们觉察一个物体比较容易，那么 要确认这个物体就要困难得多，需要的加工时间也较长。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
影响知觉选择性的因素
1、知觉对象与背景之间的差别越大，对象越容易从背景中区分 出来。
• 2、在固定不变或相对静止的背景上，运动着的对象最容易成为 知觉对象，如在荧光屏上显示的变化着的曲线。
• 3、人的主观因素，如任务、目的、知识、兴趣、情绪不同，则 选择的知觉对象也不同。
影响知觉选择性的因素
4、刺激物各部分相互关系的组合，如彼此接近的对象比相隔较 远的对象、彼此相似的对象比不相似的对象容易组合在一起，而 成为知觉的对象
第二节 感知系统的信息加工
三、感知系统的信息加工
（三）信息加工周期、单位知觉、感知加工的速率变化
（1）加工周期。知觉加工器的加工周期时间与刺激脉冲反 应的时间有关。
（2）单位知觉。如果在一个知觉加工器的工作周期里，有 多个相类似的刺激发生，那么知觉加工器就会将它们当作一个 刺激单位加以处理。