信号检测论实验报告.docx

信号检测论 7

连续标题：信号检测论下先验概率

信号检测论下先验概率对被试判定标准的影响
王文博
中国人民大学心理学系

摘要
本实验方法是信号检测论--有无法，目的在于考察不同先验概率对被试的影响和被试对信号和噪音的辨别能力。实验被试为中国人民大学心理学系本科二年级学生一名，实验要求被试在不同先验概率下进行重量类型信号噪音的判别，信号出现的先验概率次序依次为50%、20%、80%，并计算被试在不同情况下辨别力指标d’和判定标准β，绘制ROC曲线，通过ROC 曲线测出被试对信号和噪音的辨别能力。结果显示，信号（SN）的先验概率越大，被试的判断标准β也越随之变松；同时被试辨别力d’也受到先验概率的影响。

信号检测论下先验概率对被试判定标准的影响
信号检测论（Signal detection theory，SDT）是现代心理物理学最重要的内容之一，它的出现彻底改变了以往人们对阈限的理解，将个体客观的感受性和主观的动机、反应偏好等加以区分，从而解决了传统心理物理学所无法解决的问题。先验概率（Prior probability）是指根据以往经验和分析得到的概率,如全概率公式,它往往作为"由因求果"问题中的"因"出现，在本实验中即为给定的信号出现概率。实验用两个不同重量的刺激作为“信号”和“噪声”随机呈现。根据被试的击中率和虚报率计算辨别力d’和判定标准β并绘制操被试操作特性曲线即ROC曲线。研究假设被试的判断标准和辨别力会受到先验概率的影响，先验概率越大，判断标准越松。
方法
被试
中国人民大学心理学系大二本科生一名，对重量有清楚的感受，辨别能力正常。
仪器
JGW—E型心理试验台，重量阈标称物，记录纸。
流程
准备：主试了解操作流程之后，在JGW—E型心理试验台中进入实验目录界面首页，由键盘输入“29”，选中信号检测法实验图标进入实验参数选择界面。把104克、108克和112克的重量分别和100克的重量比较10次，选出一个10次比较重7次或8次觉得比100克重的重量作为信号刺激，100克重量作为噪音。
指导语：请将右手伸入套袖测试口，拿住圆柱体慢慢上举，2秒后放下，注意每次提举时，高低和快慢尽量保持一致。提举后，请你判断刚才提举的圆柱体是信号还是噪音，并且立即报告给主试。每组测试50次，直至300次测试全部完成（阴国恩，2001，p.25）。
内容：（1）在每次50次实验前，先让被试熟悉信号和噪声的区别，并告诉被试在这50次测试中信号出现的概率。
（2）主试按照50%、20%、80%三种不同的SN和N出现的先验概率安排实验顺序，每种先定概率做100次分两轮每轮50次并实验结果。
结果
在实验过程中记录下被试的击中和虚报情况，经过计算在下面的表格中反应被试在不同先验概率下“击中”（hit）、 “虚报”（false alarm）以及它们出现概率的结果。

表1 被试在不同先验概率下对信号辨别情况
先验概率
击中
虚报
击中概率
虚报概率
20%
12
11
0.6
0.1375
50%
42
8
0.84
0.16
80%
58
2
0.725
0.1

接下来我们通过查PZO转换表计算不同先验概率下被试辨别力d’和判断标准β的值，结果如下表。
表2 不同先验概率下被试辨别力d’和判断标准β
先验
概率
20%
50%
80%

P
Z
O
P
Z
O
P
Z
O
击中
0.6
0.253
0.3864
0.84
0.994
0.2434
0.725
0.582
0.3368
虚报
0.1375
-1.126
0.2116
0.16
-0.994
0.2434
0.1
-1.281
0.1756
d’
1.379

1.988

1.863

β
1.826

1

1.918

（计算公式：d’=Z击中-Z虚报 β=O击中\O虚报）
讨论
1. 先验概率对感受性d’的影响
比较不同先定概率下的辨别力指标d’的值。本实验从表可以看出随着噪音与信号的先定概率发生变化，被试的辨别力d’也会发生变化，按照理论分析，当先验概率处于中间（0.5）时，信号好噪声出现的频率一样，被试通过猜测回答正确的概率会下降，期望效应的作用不大，所以说被试的感受性是最低的。当先验概率向两极延伸时，被试将更有可能猜中结果感受性会升高。但是结果发现在三种先验概率下被试d’的值变化都不是很大，没有显著差异。对此的解释可能是：该被试的辨别力比较稳定，不容易受到其他因素的影响，所以在不同先验概率下感受性d’没有发生显著变化。当然也很有可能是因为实验存在的误差导致了这样结果的出现。实验被试数量太少不好得出准确解释。

2. 先验概率对判断标准β的影响
实验假设先验概率对被试判断β会产生影响，并且随着概率的增大判断标准随之变松。这样假设的原因是在实验的很多时候，被试仅仅凭借自己的感觉是很难分辨出哪个是信号哪个是噪声，作出肯定回答的，在这些模棱两可的情况下，被试往往会加入自己的主观感情去猜测。因为期望效应，所以当先验概率较低的时候，被试会倾向于猜测“噪音”，而当先验概率较高的时候，被试则会倾向于猜测“信号”，由此导致了判断标准的不同。
然而实验结果中β并没有随概率的增大而便小，反而是当概率为50%时β值较小。我们分析是因为实验误差以及不够严谨，还有被试单一使得结果与假设出现矛盾。
3. 误差分析及改进
产生误差的原因有：（1）噪音干扰。由于实验进行的时候，实验室还有多个小组同时也在进行实验，造成实验室内比较吵闹，由于被试的情绪、判断有作假的可能。（2）疲劳效应。由于整个实验需要做300次之多，而实验的时间又有限，被试得不到充分的休息，造成被试的疲劳，对实验结果产生影响。另外心理的不耐烦也会使被试报告出现误差。（3）被试数量太少。由于时间原因，实验过程中只有一名被试参与，所以结果自然会出现问题，偶然性太大。
改进建议：（1）增加多些被试，排除实验的偶然性。（2）给被试充分休息时间。
结论
1. 被试感受性受到先验概率影响，但差异不显著。
2. 被试判断标准受到先验概率的影响，但结果与假设存在差距，可能是由于实验误差的影响。

参考文献
郭秀艳（2004）。实验心理学。北京：人民教育出版社。
阴国恩（2001）。JGW---E心理实验指导书。北京：北京大学出版社。