第9章人的信息处理系统

图9-2 三种理论的比较示意图
第二节 感知系统的信息加工
2.注意与认知资源分配 （1）认知资源理论。该理论认为，与其把 注意看成一个容量有限的加工通道，不如看作 一组对刺激进行归类和识别的认知资源或认知 能力。图9-3描述了注意的能量模型。
情绪、药物、肌 紧张、强刺激等
第二节 感知系统的信息加工
（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。


字母，视觉映像的半衰期为200ms，听觉映 像半衰期1500ms 视觉映像储存容量17个字母，听觉信息5个字 母
第二节 感知系统的信息加工
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。
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。 （2）自上而下加工。是由有关知觉对象的一般知识 开始的加工。由此可以形成期望或对知觉对象的假设。
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 觉察到信号刺激的能量分布差异。引起差别感 觉的刺激间的最小差别称为差别感觉阈限，对 最小差别量的感受能力叫差别感受性。差别感 受性与差别感觉阈限成反比。 差别感觉阈限随最初刺激能量大小而变化，两者 之比是一个常数。这一关系称为韦伯定律 。
第三节 中枢（认知）系统的信息加工
人在执行简单任务的时候，认知系统的功 能是把感知系统输入信息与运动系复杂的，往往要涉及学习、记忆 提取、问题解决等过程，因而认知系统的加 工器活动也比其他系统的加工器活动更为复 杂。
一、中枢（认知）系统的信息储存
第二节 感知系统的信息加工
三、感知系统的信息加工 （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。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。
第二节 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。50~200ms （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。 （3）感知加工的速率变化。在人类信息加工器 模型中，知觉加工器的单位加工周期并非一个固定的 常数。根据不同的刺激条件，加工周期可在一定范围 内变化。
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。 感受器按其接受刺激的性质可分为视、听、 触、味、嗅觉等多种感受器。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。
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。 容量较大 9～20bit （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。5s～2min
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。
第二节 感知系统的信息加工
（3）后期选择理论。这种理论认为，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。因为进一步加工的选择是在工作记忆中进行的，即对 信息的选择发生在加工后期的反应阶段。 （4）多阶段选择理论。过滤器理论、衰减理论及后期 选择理论都假设，注意的选择过程发生在信息加工的某个特定 阶段上。约翰斯顿等人(Johnston& Heinz，1978)提出了一 个较灵活的模型，认为选择过程在不同的加工阶段上都有可能 发生。
第二节 感知系统的信息加工
（2）双加工理论。该理论认为，人类的认知加工 有两类：自动化加工和受意识控制的加工。其中自 动化加工不受认知资源的限制，不需要注意，是自 动进行的。这些加工过程由适当的刺激引发，发生 比较快，也不影响其他的加工过程。在形成之后， 其加工过程比较难改变。而意识控制的加工受认知 资源的限制，需要注意的参与，可以随环境的变化 而不断进行调整。
四、人的信息传递能力
（1）理论能力估计与人的实际能力。哈佛大学的米勒 (G．A．Miller)在大量研究和考察的基础上得出了这样的结论： “在最理想的条件下，传信能力的实际上限似乎处于25 bit/s左 右，至今无人声称最高值能达到40 bit/s”。 （2）感知觉的绝对辨认能力。如教材中表9-3为不同感知觉 的绝对辨认能力。辨认能力是指当单个的刺激呈现而不与其他刺 激作比较的条件下，感觉器官所具有的辨认能力。 （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。
表9－2 刺激阈限
感觉 刺激阈限下限 触觉 蜜蜂翅膀从1cm高处落到肩上的感觉
听觉 在寂静场所60m远能听到的钟摆走动声 （约2×105Pa） 视觉 在晴朗的夜晚距48km远能看到的烛光（约 10个光量子） 嗅觉 在30m2的房间内开始嗅到的一滴香水散发 的香味 味觉 一勺白糖溶于9L水中初次尝到的甜味

认知系统的信息储存有两种方式： 一种是 为当前信息加工的需要 而短时储存信息， 一般称为工作记忆； 另一种是为 以后信息加工的需要 而储存信息，即 所谓的长时记忆。 （一）工作记忆 1.工作记忆的含义及特点 工作记忆也叫短时记忆和操作记忆，是感觉记 忆和长时记忆的中间阶段。 工作记忆有以下特点：(1)信息保持时间很短， 5s～1min。 (2)记忆容量小，7bit。（3)对中断 的高度敏感。 (4)短时记忆中的信息可被意识。
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）感知觉系统：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。 （二）中枢信息处理系统：人的认知系统接收从感知 系统传入的经过编码后的信息，并将这些信息存 入本系统的工作记忆中，同时从长时记忆中提取 以前存入的有关信息和加工规律，进行综合分析 后做出如何反应的决策，并将决策信息输出到运 动系统。 （三）反应（运动）系统：它执行中枢信息系统发出 的命令，产生人的信息处理系统的输出。
第二节 感知系统的信息加工
（五）注意的认知理论
1.注意的选择功能
（1）过滤器理论。神经系统在加工信息的容量方面
是有限度的，不可能对所有的感觉刺激进行加工。当信息 通过各种感觉通道进入神经系统时，要先经过一个过滤机 制。只有一部分信息可以通过这个机制，并接受进一步的 加工；而其他的信息就被阻断在它的外面，而完全丧失了。 （2）衰减理论。基于日常生活观察和实验研究的结 果，特瑞斯曼(Treisman，1964)提出了衰减理论。衰减 理论主张，当信息通过过滤装置时，不被注意或非追随的 信息只是在强度上减弱了，而不是完全消失。
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。
二、信息、信息量与信息传递模式
（1）信息。信息是能消除事先不能确定的情况的信号 或知识，它存在于一切事物中，是一种抽象量。 （2）信息量。信息量是人机系统中设计时考虑的重要 参数。有关信息量的计算通常选用对数单位进行度量。 （3）信息传递模式。人机系统中，信息在信息源和信 宿（信息接收者）之间传递过程通常有三种模式： 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。
第二节 感知系统的信息加工
（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。
第二节 感知系统的信息加工
（四）注意的特性 (1) 注意的广度。注意广度是指在一个很短的时间内能 知觉的注意对象的数目。 （2）注意的选择性。注意的选择性是个体在同时呈现的 两种或两种以上的刺激中选择一种进行注意，而忽略另 外的刺激。 （3）注意的持续性。注意持续性是指注意在一定时间内 保持在某个认识的客体或活动上，也叫注意的稳定性。 （4）注意的分配。 注意的分配性是个体在同一时间对 两种或两种以上的刺激进行注意，或将注意分配到不同 的活动中。
第二节 感知系统的信息加工
注意是人们获得知识、掌握技能、完成各种智力操 作和实际工作任务的重要心理条件。
（三）注意的种类 （1）无意注意。无意注意是指事先没有目的、也 不需要意志努力的注意。刺激新异、强度、运动、对比、名字 (2)有意注意。有意注意是指有预定目的、需要一 定意志努力的注意。 (3 )有意后注意。有意后注意是注意的一种特殊形 式。从特征上讲，它同时具有无意注意和有意注意的 某些特征。
第三节 中枢（认知）系统的信息加工 2. 工作记忆的编码及影响因素 听觉编码和视觉编码是工作记忆的主要编码方式。 研究表明，工作记忆的编码通常是以听觉的声音 符号方式进行的，但在工作记忆的最初阶段存在 视觉形式编码，之后逐渐向听觉形式过渡。 工作记忆编码效果的影响因素： （1）觉醒水平； （2）工作记忆的组块； （3）认知加工深度。