第四章-人的信息加工

第四章人的信息加工

信息加工系统的一般结构包括感受器、效应器、记忆和加工器。

感受器接受外界信息，效应器作出反应。记忆可以储存和提取符号结构，加工器则包括基本信息过程、短时记忆和解说器。

信息加工系统的功能是输入、输出、储存和复制。

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4-1所示。

图4-1 人的信息处理系统的结构图

（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。

（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。

二、信息、信息量与信息传递模式

（一）、信息的基本含义

（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。

所谓信息量是指从N个相等可能事件中选出一个事件所需要的信息度量或含量,也就是在辩识N个事件中特定的一个事件的过程中所需要提问“是或否”的最少次数。

如何计算信息量的多少？在日常生活中，极少发生的事件一旦发生是容易引起人们关注的，而司空见惯的事不会引起注意，也就是说，极少见的事件所带来的信息量多。如果用统计学的术语来描述，就是出现概率小的事件信息量多。因此，事件出现得概率越小，信息量愈大。即信息量的多少是与事件发生频繁(即概率大小)成反比。

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(二)、信息量的计算

1.如已知事件Xi已发生，则表示Xi所含有或所提供的信息量

H(Xi) = − logaP(Xi)

例题：若估计在一次国际象棋比赛中谢军获得冠军的可能性为0.1(记为事件A)，而在另一次国际象棋比赛中她得到冠军的可能性为0.9(记为事件B)。试分别计算当你得知她获得冠军时，从这两个事件中获得的信息量各为多少？

H(A)=-log2 P(0.1)≈3.32(比特)

H(B)=-log2 P(0.9)≈0.152(比特)

（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。

（三）、人的信息加工模型

人的信息加工模型分为以下几个阶段

①感觉储存。又叫感觉登记或感觉记忆。它是人的信息加工的第一阶段。

②知觉译码。在知觉时，人把当前感觉登记中的信息与以前储存在长时记忆中的有关信息进行匹配，从而赋予刺激一定的意义。

③记忆与决策。一旦某个知觉的对象被归入一定范畴后，个体需要决定对它作出什么行动。

④执行。如果作出的一个决定，是对外界刺激采取某种反应活动。

⑤反馈。人借助于感觉器官获得关于自己活动结果的信息，人能对自己的活动进行自我调节。

⑥注意。在感觉登记之后的各阶段的信息加工，几乎都离不开注意。

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、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表4-1。

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。表4-2为几种主要感觉器官的刺激阈限。

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。

（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。

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。

表4-1人的感觉和各类感受器的适宜刺激

表4-2 刺激阈限

（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。

一般说来，在人的知觉活动中，非感觉信息越多，他们所需要的感觉信息就越少，因而自上而下的加工占优势；相反，非感觉信息越少，就需要越多的感觉信息，因而自下而上的加工占优势。

（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。

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