Критерий наблюдателя (КН), т. е. его

ответов, — критическое значение сенсор­ного эффекта в ряду наблюдений (разделя­ющая граница на сенсорной оси), исполь­зуемое субъектом для сравнения с каждым наблюдением в целях выбора ответа по результатам этого сравнения (в отличие от КО, устанавливаемого на оси отношений правдоподобия). Если сенсорный эффект данного наблюдения меньше критического, выносится ответ «нет» (сигнала), если больше, то ответ «да» (есть сигнал). Ряд теоретических моделей по-разному описы­вает правила выбора субъектом КН и спо-



3. ПОЗНАНИЕ И ОБЩЕНИЕ


 


 


собы расчета его числовых значений на основании вероятностей ответов;

1. SDT. Правило решения — оценка
отношения правдоподобия, которое срав­
нивается с его критическим значением,
выполняющим функцию КН. Субъект
выбирает значение КН на основании
априорной информации о вероятностях
сигнала и шума и о стоимостях ответов.
Теоретическое (задаваемое этими характе­
ристиками) значение КН имеет вид

Рп х C(N/n)-C(Y/n) Ps C(Y/s) - C(N/s)

Непараметрический аналог КН (Zx) полагается свободным от характера распре­делений сигнала и шума (это положение критикуется в настоящее время; предла­гаются другие меры — см. подразд. 3.1.4). Значение Zx для данной точки рабочей характеристики опреляется смещением ее относительно отрицательной диагонали единичного квадрата [Hodos, 1968].

В рамках концеций принятия решения с научением введены меры КН, опреде­ляемые через вероятности попаданий и ложных тревог иначе, чем в SDT.

2. В теории двух состояний [Luce, 1963]
КН отражает собственную склонность на­
блюдателя (bias) при угадывании предпо­
читать ответы определенной категории и
эмпирически вычисляется так:

P(N/s) x P(N/n)

Ь= -

( H(Y/s)xP(Y/n

3. В теории трех состояний [Atkinson, 1963] мера предпочтения ответов опреде­ленной категории (тенденция к смещению ответов в состоянии неопределенности) оценивается показателем

Рп =

P(Y/n)

P(Y/n) + P(N/s)

т. е. это доля ложных тревог в общей сумме ошибок, которая используется как харак­теристика КН.

4. В качестве КН выступает: вероят­ность ложных тревог, вероятность ответов «да», величина

(Ps/1 - Ps)[(P(Y/s)]/[P(Y/n)].


Однако вследствие недостаточной стро­гости в описании экспериментальных дан­ных эти меры не получили распростране­ния в практике измерений. А. Дюзор (1975) на основании анализа перечисленных мер КН заключает, что они не только разработаны для разных задач и условий наблюдения, но и непостоянны при изме­нении чувствительности. (О мерах КН, предпочитаемых в настоящее время, см. подразд. 3.1.4.)

Исследования сенсорно-перцептивной памяти

Важнейшим достижением «моделей с научением» явилось рассмотрение памяти как необходимого компонента в решении сенсорных задач. В этих моделях анали­зировалось влияние памяти на процессы решения, т. е. она понималась как один из несенсорных факторов исполнения. Дру­гим направлением исследований стало изучение воздействия памяти на характе­ристики самого сенсорного образа, т. е. изучение сенсорно-перцептивного уровня памяти, в отличие от традиционно иссле­довавшегося ее вербального уровня. Ведь в задачах обнаружения, различения после­довательных сигналов, опознания, шкали­рования стимул оценивается в сравнении с хранящимся в памяти критерием ответа, предыдущим или эталонным стимулом. Установлено: образный материал опозна­ется по памяти лучше, чем вербальный [Shepard, 1978], информация хранится в долговременной памяти не только в обоб­щенной форме, но и в виде отдельных признаков сигналов (громкости, яркости, длительности и пр. [11].

Смещения и вариабельность суждений и вычленений из памяти относились за счет сенсорных, мнемических фаз испол­нения или процесса решения [von Wright, Mukkonen, 1964; Badley, 1972]. В дискус­сии о природе забывания по механизму угасания следа либо интерференции его с другими следами высказана гипотеза о том, что угасанию (рассеиванию) подвер­жены следы (образы) физических стиму­лов, а интерференции — вербальных. При этом различение базируется на сенсорном


3.1. Психология сенсорных процессов. Психофизика



 


 


следе, а идентификация — на контекстном кодировании, зависящем от стимульного ряда [Durlach, Braida, 1969]. Психофизи­ческие эксперименты с отсроченным (от 1 мс до 2 с) узнаванием запомненных зри­тельных или слуховых простых стимулов среди тестовых, отличающихся от эталона по одному параметру, дали неожиданные результаты. Если при коротких отсрочках происходят скачкообразные смещения сенсорного эталона, то при длительном хранении он стабилизируется и точность опознания возрастает. Это противоречит теориям как угасания, так и интерферен­ции следов и интерпретируется действием нейрофизиологического механизма кон­солидации и активации следов. Эффек­тивность данного механизма зависит от условий эксперимента и индивидуальных особенностей человека [Греченко, 1979; Корж, 1984, 1985].

В исследовании динамики сенсорных эталонов памяти обнаружен другой вид их кратковременной нестационарности -дрейф по сенсорной шкале, а также от­сутствие влияния диапазона тестовых сти­мулов на положение точки субъективного равенства и временную ошибку при иден­тификации по эталону долговременного хранения [Садов, 1982]. Неустойчивость субъективных сенсорных эталонов в кратко­временной памяти выявлена в исследова­нии, где варьировался ряд характеристик зрительных стимулов и психофизических процедур измерения. Последний фактор изучался специально. В результате пока­зана возможность построения психомет­рических кривых в методе границ, что дает возможность единообразного анализа дан­ных всех пороговых методов [Шпагонова, 1984-1989].

Фурье-анализ сенсорных процессов

Это направление исследований сфор­мировалось и развивается преимущественно применительно к зрению, менее — к слуху. Зрительные эффекты контраста, маски­ровки, послеэффекты цвета и движения указывают на то, что интенсивность ощу­щения зависит не только от действующего стимула, но и от смежных с ним (во вре-


мени и пространстве), т. е. нет однознач­ной связи стимула с ощущением. Связь можно установить, если перейти от психо­физической функции к психофизическому оператору, т. е. от соотношения величин стимула и ощущения к отображению про­странственно-временного распределения величины стимула в соответствующее рас­пределение величин сенсорного эффекта. Эта парадигма сформировалась в 60—70-х гг. после обнаружения нейрофизиологами -нобелевскими лауреатами Д. Хьюбелом и Т. Визелом — в зрительной коре высших млекопитающих нейронов, высокоизбира­тельных к форме объекта, его ориентации в пространстве, скорости и направлению движения, а также к пространственному распределению его яркости. Последнее послужило основанием гипотезы о том, что зрительная система производит Фурье-анализ воспринимаемого изображения [Глезер и др., 1973; Maffei, Fiorentini, 1973]. Была разработана пространственно-частотная модель зрительного и далее -слухового процесса. Она предполагает существование в этих сенсорных системах гипотетических каналов-фильтров, незави­симых друг от друга, избирательно настро­енных на узкий класс стимулов и осущест­вляющих их пространственно-частотный анализ. Анатомический субстрат канала — ансамбли высокоспецифичных однотип­ных нейронов, например палочко-колбоч-ковый аппарат сетчатки, частотно-избира­тельные волокна слухового нерва. Этот анализ математически описывается разло­жением в ряд Фурье (в сумму синусоид) пространственно-временного распределе­ния энергии в изображении или звуковом стимуле. В данной парадигме снимается традиционное разведение между тремя аспектами сенсорного образа: интенсив­ностью, пространственной и временной структурами. Напротив, признается единый механизм восприятия всех трех комплексов характеристик объекта (например, перепа­дов светлоты изображения в зависимости от его топологических и метрических свойств и времени предъявления).

Понятие о каналах и психофизические методы их исследования получили широкое признание у психофизиков и нейрофизио­логов, так как появились модели, облада-



3. ПОЗНАНИЕ И ОБЩЕНИЕ


 


 


ющие большой предсказательной силой, и косвенные исследования избирательных нейронов в зрительной коре человека, не­доступных непосредственному нейрофизио­логическому изучению. Обилие новых фактов, развитая концептуальная схема, согласованность данных психофизики и нейрофизиологии сформировали новое направление на стыке между этими дис­циплинами. В настоящее время имеются многочисленные данные нейро- и психо­физиологических исследований как в пользу данной концепции, так и противо­речащие ей. Ведется дискуссия о том, от­ражают ли эти представления реальный механизм работы зрительной и слуховой систем или они могут служить пока не более чем описательной формальной мо­делью такого механизма. Первую точку зрения отстаивает В.Д. Глезер (1985), разви­вая многоканальную модель зрительного обнаружения, вторую — А.Д. Логвиненко (1982—1987), предложив нелинейную концепцию согласованного зрительного обнаружения, позволяющую вычислять вероятность обнаружения зрительного стимула на основе пространственно-вре­менного распределения его яркости.

Функции компенсаторных отношений между скоростью и точностью ответов

Если в рамках традиционной психо­физической парадигмы исследований основным показателем была конечная результативность исполнения — частота правильных ответов («точность»), то в рам­ках когнитивной парадигмы — ошибки обычно рассматривались как артефакты и исключались из анализа данных, а оцени­валось прежде всего время ответов (время реакции -- ВР) [Luce, 1986]. (Далее для краткости будем использовать термин «точность» вслед за принятым в англо­язычной литературе «accuracy» и принятую в отечественной литературе аббревиатуру ВР, хотя Д. Льюс (1986) подчеркивал, что изучается не время непроизвольной физиологической реакции, а время про­извольного ответа: «response time not reaction time».) Одним из первых X. Гаретт (1922) начал анализировать соотношение


скорости и точности ответов: «...повсед­невный опыт свидетельствует об умень­шении точности с ростом скорости». Начиная с 60-х гг. исследования этой проблемы широко развернулись для задач сенсорного различения и опознания, появилась и утвердилась парадигма пост­роения функций компенсаторных отноше­ний между точностью и скоростью ответа (speed-accuracy tradeoff functions — SATF) путем экспериментальных воздействий на скорость, т. е. введения ограничений на вре­мя ответа. Большинство данных 60—80-х гг. свидетельствует о том, что до определен­ного «порогового» ВР точность остается на уровне случайного угадывания, а затем линейно растет (от 0 до 1) с ростом ВР (уменьшением скорости ответов) и далее уже не меняется, несмотря на увеличение ВР. В частности, линейная взаимосвязь с ВР обнаружена для мер точности SDT: d и др. [Salthouse, 1981]. Более тонкие иссле­дования позволили установить: нарушения линейности SATF на краях ее основного (наклонного) участка, ускорение роста ВР в области малых точностей, по сравнению с областью больших. Типичная SATF (зависимость точности от скорости) имеет вид психометрической функции с более крутой нижней частью [Luce, 1986]. В мне-мических задачах также обнаружены нелинейности SATF для любых экспери­ментальных условий. При изучении соот­ношения скорости и точности без ограни­чений времени на ответ строились не SATF, a CAF (conditional accuracy functions) -«обусловленные» функции точности, об­наружившие почти линейную и в большей степени пологую форму. SATF оказались более удобными и информативными, чем CAF, поэтому чаще используются.

Разумеется, SATF, характеризующие большие диапазоны точности и скорости, гораздо информативнее, чем отдельные пары их величин, тем более, когда при проведении тщательных экспериментов строятся семейства SATF. SATF рассмат­ривали как характеристику способности системы к переработке информации, а наклон SATF — как меру этой способности. SATF описывает континуум состояний точности различения или опознания, для которого непрерывно осуществляются


3.1. Психология сенсорных процессов. Психофизика



 


 


компенсаторные отношения между ско­ростью и точностью ответа, и каждое экс­периментальное условие актуализирует то или другое состояние. Для сравнения с влиянием ограничений на время ответа проводились также эксперименты без таких ограничений, с инструкцией на точ­ность ответов, что привело к противо­положным результатам по соотношению величин ВР для верных и ошибочных ответов (см. ниже).

Помимо данных о коррелированности скорости и точности ответов в различении и опознании есть сведения о более слож­ных их соотношениях. Так, при различе­нии букв точность была выше для разных стимулов, а скорость — для одинаковых [Santee, Egeth, 1982]. Поскольку паттерны ВР и ошибок различны, существует пред­положение о том, что это разные механиз­мы [Luce, 1986]. В целом же проблема соотношения скорости и точности ответов пока далека от разрешения. При изучении ее возник целый класс концептуальных моделей, к рассмотрению которого мы далее переходим.

Модели «случайных блужданий»

Э. Томас (1971) распространил SDT для различения на анализ данных о ВР в психофизических задачах. Предполага­лось, что ВР обратно пропорционально расстоянию от сенсорного эффекта до критерия наблюдателя, но не объяснялось, почему возникает латентность ответа и далее — каковы механизмы взаимоотно­шений между скоростью и точностью от­вета. Такие гипотезы были разработаны путем использования стохастических счет­ных моделей аккумуляции информации [Andley, 1969; Pike, 1968] для описания процесса решения в различении. Эти мо­дели предполагали, что при предъявлении двух стимулов возбуждается нейронная активность в сенсорных каналах и инфор­мация о стимулах в последовательных про­бах аккумулируется в двух разных счетчи­ках-накопителях, для каждого из которых есть порог ответа. Каждая следующая проба — это «малый шаг наблюдения», в котором аддитивно добавляется прираще-


ние стимульной информации (рассмат­риваемое как случайная переменная) к одному из счетчиков. (Полагается, что приращения в обоих счетчиках обратно коррелируют между собой.) Этот процесс назвали «стохастическим путем», или «слу­чайным блужданием» по оси стимульных различий. Какой из двух порогов быстрее будет достигнут, такой ответ и последует. На этой основе М. Стоун (1960) пред­ложил модель «случайного блуждания» (random walk model — RWM) для описания процесса решения в различении. Он уп­ростил предположение об отрицательной корреляции приращений в обоих счетчи­ках и ввел «симметричное допущение»: приращения равны по величине и обратны по знаку. Следствием этой исходной RWM было равенство ВР для ошибочных и вер­ных ответов (ВРош= ВРв), что не подтвер­дилось рядом экспериментальных данных для различения и опознания с ограниче­нием времени ответов: ВР < ВРв. Для объяснения этих фактов Д. Ламинг (1968) модифицировалRWM, оставив «симмет­ричное допущение» и введя допущение о вариативности исходной точки стохасти­ческого пути (критерия наблюдателя). Он предположил, что в силу фоновых шумов в сенсорной системе наблюдатель склонен ошибочно предвосхищать появление оче­редного полезного сигнала и потому да­вать много быстрых ложных тревог (ответ «да» подготовлен еще до появления сти­мула, реально неизвестного, оттого часто ошибочен и скор, отсюда: ВРош < BPg). Однако эта модель не объясняла противо­положных фактов (более быстрых верных ответов) при инструкции не на скорость, а на правильность различения (без огра­ничений времени на ответ). Для их объяс­нения разработана «аккумуляционная модель» (вариант RWM), которая, кроме того, подтвердила и интерпретировала классический факт больших ВР для более уверенных ответов. Модель предполагает нормальное распределение случайных переменных, отображающих сенсорные эффекты двух стимулов, которые накап­ливаются раздельно в двух счетчиках [Vickers, 1970—1980]. Но и эта модель оказа­лась односторонней, так как не позволяет



3. ПОЗНАНИЕ И ОБЩЕНИЕ


 


 


объяснять большую скорость ошибок при ограничении времени на ответ.

Р. Свенссон (1972) зафиксировал эм­пирическое правило: при легком разли­чении с инструкцией на скорость ответов ВРош < ВРв, а при трудном различении с инструкцией на их правильность, наобо­рот, ВРош > ВРв. Это подверждается много­численными экспериментальными данны­ми 1911—1974гг. Модели же, объясняющие оба соотношения, появились позднее и будут рассмотрены в подразд. 3.1.3.

Зарубежные исследования роли «переменных субъекта» в сенсорных измерениях

В развитых зарубежных концепциях предрасположенность наблюдателя к оп­ределенному типу ответа рассматривалась как обусловленная внешне заданными факторами: несенсорной информацией, определяющей критерий решения и его динамику — в моделях (работы наблюда­теля) с научением; предшествующей сен­сорной стимуляцией — в теориях уровня адаптации и сенсорно-тонической. Вместе с тем уже с 20-х гг. появлялись работы, которые указывали на зависимость резуль­татов сенсорных измерений от «перемен­ных субъекта»: его психологических осо­бенностей, лежащих в основе предпочте­ния им определенной категории ответа (мотивов, установок, аттитюдов, интеллекта, свойств индивидуальности (см. [22]), а также состояний уверенности-сомнитель­ности и внимания. Рассмотрим те из них, которые наименее представлены в доступ­ной литературе.

Пожалуй, первыми среди «переменных субъекта» и единственными, изучающимися на протяжении всей истории психофизики (пусть нечасто и с перерывами), стали исследования его переживаний уверен­ности-сомнительности в своих сенсорных впечатлениях. Ведь в пороговых задачах, где приходится отвечать, несмотря на вы­сокий дефицит сенсорной информации, состояние сомнения типично для человека. Г.Т. Фехнер (1860) выделил интервал неопределенности в задаче различения


(диапазон стимулов, различие между
которыми почти не воспринимается), а
С. Персе (1984) нашел эмпирическую меру
неопределенности ощущений — степень
уверенности (СУ) в ответе, с которой он
считал тесно связанной вероятность отве­
тов «да». На рубеже веков СУ весьма ин­
тенсивно изучалась в психофизике -
в связи с правильностью ответов и их
скоростью (ВР). Все три переменные изу­
чались попарно, причем СУ — для задачи
«больше-меньше» (><) различения (по
методу констант) с использованием трех
и более градаций уверенности. Установлено:
СУ повышается монотонно с ростом точ­
ности, но «отстает» от нее (феномен
«недоуверенности» underconfidence);

с ростом точности и СУ ответов скорость их увеличивается (ВР падает). Однако еще тогда началась дискуссия о том, насколько типична недоуверенность. Так, она обна­ружена в основном для низких и средних категорий уверенности, тогда как для высоких — исчезала и даже изменялась на «сверхуверенность» (overconfidence [Jones, 1938]).

Другой исследуемой «переменной субъ­екта» явилось внимание наблюдателя, поскольку в длительных и монотонных сенсорных измерениях его неустойчивость резко проявляется. В 60—70-е гг. в психо­физике эти исследования развернулись под влиянием концепций о селективных каналах-фильтрах внимания [Broadbent, 1954—1971] и об ограниченных ресурсах организма. В силу этих ограничений наблюдатель при выполнении трудных заданий должен решать, куда преимущест­венно направить внимание [Kahneman, 1973]. Описывается произвольный конт­роль наблюдателем стратегий внимания [Swets, 1963] для учета прежде всего апри­орных вероятностей сигнала [Sorkin et al., 1968]; изучается селективное внимание к частотам звука [Greenberg, Larkin, 1970], обнаружение неопределенных частот звука [Johnson, Hafter, 1980]; высказана гипотеза о нейрональном селективном внимании в слуховой системе: недавно предъявленные частоты звука активизируют специализи­рованные каналы обнаружения [Luce, Green, 1978]. Изучение селективного вни­мания наиболее активно развернулось в


3.1. Психология сенсорных процессов. Психофизика



 


 


прикладных исследованиях бдительности (vigilance) — обнаружении редких сигналов оператором [Swets, 1977], где роль внима­ния особенно велика для успешности деятельности (так как ее монотонность снижает уровень психофизиологической активированности оператора и он засыпает). В этих работах селективное внимание изучалось не только в зависимости от внешне заданной несенсорной информа­ции (вероятностей сигналов и стоимостей ответов), но и от функционального состоя­ния наблюдателя.

Все же зарубежные работы, изучавшие роль «переменных субъекта» в сенсорных измерениях, не объединялись в общий систематический подход к психофизичес­кому исследованию.

Отечественные исследования роли задачи и деятельности субъекта

В российской психофизике последова­тельно реализуются фундаментальные методологические принципы отечествен­ной психологии — единства сознания и деятельности, активности человека как субъекта своей психической деятельности. Эти положения формировались в трудах С.Л. Рубинштейна, А.Н. Леонтьева и их последователей начиная с 30—40-х гг., а в настоящее время систематически раз­виваются К.А. Абульхановой-Славской (1973-1991) и А.В.Брушлинским (1990-1994).

Рассматриваемый подход в психофизике был заложен исследованиями сенсорной деятельности 30-60-х гг. Установлено сни­жение порогов чувствительности в резуль­тате активной регуляции человеком своей деятельности: при усилении прозвольного внимания [Семеновская, 1947; Шварц, 1947—1957], словесной ориентировке [Запорожец, 1960], направленности на решение специальных сенсорных задач (влияние которых превосходило роль физической величины сигнала [Бойко, 1963; Чуприкова, 1967-1979; Ошанин, 1968—1973]), изменении сенсорной задачи [Ендовицкая, 1955; Истомина, 1964; Леонтьев, 1972], трудовой деятельности (работы тех лет, выполненные Ананьевым с сотр., Геллерштейном с сотр.). В школе


Б.Г.Ананьева установлено (1940—1947), что в трудных сенсорных задачах — практиче­ски во всех модальностях — наблюдатели переходят от работы по непосредственному впечатлению к работе, интеллектуально опосредованной близкими чувственными впечатлениями. В школе А.В. Запорожца исследовано опосредованное восприятие сенсорных качеств с помощью сенсорных эталонов и внешних предметов. В концеп­ции сенсорных эталонов [Запорожец, 1963—1967] обосновано, что специфически человеческое сенсорное обучение предпо­лагает активное присвоение выработанных обществом систем сенсорных эталонов (музыкальных звуков, фонем, геометричес­ких форм), которые становятся оператив­ными единицами восприятия. Сенсорное обучение было наиболее успешным, когда на начальном его этапе сенсорные эталоны давались ребенку в виде материальных образцов (работы Венгера, Неверович, Репиной и др. 60—70-х гг.). Благодаря опредмечиванию чувственных качеств оказалось возможным подменить трудный для различения сенсорный признак дру­гими, связанными с ним в целостном образе. Опредмеченное восприятие сен­сорных качеств положено в основу идеи об их предметном моделировании как сред­стве развития сенсорной сферы: эти качества ассоциировались с определен­ными предметами или их изображениями, что улучшало формирование звуковысот-ного слуха дошкольников [Запорожец, 1963-1986].

К.В. Бардин (1962) установил, что в по­роговых задачах деятельность наблюдателя, традиционно считавшаяся элементарной, является сложной, структурированной, включающей функционально различные операции (ориентировочные, исполни­тельные и контрольные) и индивидуально вариативной, что влияет на получаемые пороговые показатели. А.Г. Асмолов и М.Б. Михалевекая (1974) анализируют переход от психофизики «чистых» ощущений к представлению о сенсорном процессе как решении человеком сенсорных задач. Они раскрывают детерминирующую роль задачи не только как обусловливающую критерий наблюдателя, но и актуализиру-



3. ПОЗНАНИЕ И ОБЩЕНИЕ


 


 


ющую необходимый для решения уровень его сенсорных возможностей.

Согласно Ю.М. Забродину (1985), за­дача определяет дискретные либо непре­рывные характеристики самого сенсорного образа для одногё) и того же объекта.

Развитие этой традиции продолжил субъектно-ориентированный подход в психофизике (см. подразд. 3.1.3).