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信號偵測理論 Signal Detection Theory (SDT). 何明洲 中山醫學大學心理系. 問題. 絕對閾以及差異閾代表的到底是甚麼? 感覺系統造成的障礙? 觀察者的判斷標準? 還是兩者? SDT 提供分析方法來區分兩者. 結論:受試者容易偵測中性刺激? 抑或,受試者傾向按中性刺激? 導致假警報機率高. 中性刺激的反應偏誤被移去,情緒刺激的優勢出現!. 呈現刺激 判斷是否為目標 呈現刺激(物理量) 編碼為心理量( 回想量值估計法) 判斷目標出現與否 呈現刺激(物理量) 編碼為心理量( 回想量值估計法) 判斷訊號 加上噪音出現與否.
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信號偵測理論Signal Detection Theory (SDT) 何明洲 中山醫學大學心理系
問題 • 絕對閾以及差異閾代表的到底是甚麼? • 感覺系統造成的障礙? • 觀察者的判斷標準? • 還是兩者? • SDT提供分析方法來區分兩者
結論:受試者容易偵測中性刺激? 抑或,受試者傾向按中性刺激? 導致假警報機率高
中性刺激的反應偏誤被移去,情緒刺激的優勢出現!中性刺激的反應偏誤被移去,情緒刺激的優勢出現!
呈現刺激判斷是否為目標 • 呈現刺激(物理量)編碼為心理量(回想量值估計法)判斷目標出現與否 • 呈現刺激(物理量)編碼為心理量(回想量值估計法)判斷訊號 加上噪音出現與否
純粹的訊號不可得,訊號一定會伴隨內在(神經系統所引起)以及外在(所呈現的外在刺激)的噪音純粹的訊號不可得,訊號一定會伴隨內在(神經系統所引起)以及外在(所呈現的外在刺激)的噪音 • 訊號+噪音 (Signal + Noise, SN) • 噪音 (Noise, N)
機率分佈 • 回想:sampling distribution • 多次都呈現物理性質一樣的刺激(例如振幅都一樣的pure tone),受試者所知覺到的心理量(響度, loudness)還是會不同 形成心理量的機率分佈 • 由N (Noise)引起的心理量分佈:每次均呈現物理性質為N的刺激 • 由SN (Signal+Noise)引起的心理量分佈:每次均呈現物理性質為SN的刺激
此心理量是N或SN所引起的機率 SN N C2 C3 C1 心理量
機率分佈 • SN分佈的平均數永遠大於N分佈的平均數 • 假設:常態分佈 • 假設:兩個分佈的標準差相同 • 回想推論統計的假設
問題 • 絕對閾以及差異閾代表的到底是甚麼? • 感覺系統造成的障礙? • 觀察者的判斷標準? • 還是兩者? • SDT提供分析方法來區分兩者
回答問題 • SDT以數學方法區分以下兩者 • 感受性(Sensitivity or detectability, d‘): 受到信號強度(物理層次)以及感覺系統的敏感程度 研究重點 • 判定標準(Criterion, β): 影響觀察者判斷的非感覺因素(如期望、動機等)
此心理量是N或SN所引起的機率 d' S+N N NO,目標沒有出現 YES,目標有出現 β 心理量
數字為反應的次數 500 500 497 503
數字為反應的次數百分比 主要的計算依據 1.00 P(Y|SN) 1.00 P(Y|N)
此心理量是N或SN所引起的機率 d' S+N N Hit P(Y|SN) NO,目標沒有出現 YES,目標有出現 False alert P(Y|N) β 心理量
知道P(Y|SN)和 P(Y|N)之後,就可以查表得出Z • 回想:統計課講的常態分佈,以及p與Z的互換(查表)
Hit rate > .5 此心理量是N或SN所引起的機率 d‘ = 絕對值(ZN) + 絕對值(ZSN) d' S+N N β MeanN MeanSN ZN ZSN
Hit rate < .5 此心理量是N或SN所引起的機率 d‘ = 絕對值(ZN) - 絕對值(ZSN) d' S+N N β ZSN MeanN MeanSN ZN
N SN 大 N SN d' N SN 小
計算方法 • β : • fSN(c) = OSN, fN(c) = ON • 在中央=1, 往右>1, 往左<1 • 知道P(Y|SN)和 P(Y|N)之後,就可以查表得出OSN和ON
此心理量是N或SN所引起的機率 OSN SN N ON NO,目標沒有出現 YES,目標有出現 β 心理量
數字為反應的次數百分比 主要的計算依據 1.00 P(Y|SN) 1.00 P(Y|N)
d ' = 1.080 – (– 1.036) = 2.116 β = 0.2333/0.2227 = 1.05
ROC curve • ROC = Receiver operating characteristics • d ' 和β是兩個獨立的變項 • d ' 、β、P(Y|SN)、P(Y|N)之關係可由ROC curve看出
β小 (容易反應,高假警報) β大 (不易反應,低假警報)
前述均為Yes/No實驗 (two responses)且刺激種類只有一種 • SDT可擴展到更複雜的實驗 (>2 responses且 >1刺激種類) • 例如三類情緒刺激(正、中、負向),三種反應類別(正、中、負向)
問題 • 以重量差異閾為例,你認為d‘ 和β如何影響你對重量差異的判斷 • 以重量差異閾為例,請填妥以下表格 (個人即可)
數字為反應的次數百分比 1.00 1.00
計算A’ • 每個人均計算A’ (another estimator of sensitivity • If H > F, A’ = 0.5 + (H-F)(1+H-F)/ 4 / H / (1-F) • If H ≤ F, A’ = 0.5 – (F-H)(1+F-H)/ 4 / F / (1-H)
問題 • 請在書面報告和口頭報告回答 • 每組以重量差異閾由低到高排名(敏感度為高到低) • 每組以A’由高到低排名(敏感度為高到低) • 這兩個排名一樣嗎? 為什麼?