第三章 人的信息处理系统主要内容三、中枢信息处理四、人的信息输出 二、感知系统的信息加工一、人的信息处理模型人类的劳动分为：体力劳动和脑力劳动 。在体力劳动中人是作为动力的提供者；而 在脑力劳动中人是作为信息的加工者。体力 劳动主要涉及人的生理能力，而脑力劳动主 要涉及人的心理特征即涉及人的信息处理能 力。了解人的心理特征，对设计适合于人的人 机系统是非常有利的。一、人的信息处理模型Donders的减法模型由于这种方法的核心是用一项较复杂工作需要的时 间减去较简单工作需要的时间，由此来判断增加的 工作内容需要的时间，这种方法被称为Donders的 减法模型。 Welford的单通道模型Broadbent的过滤模型Broadbent的过滤模型感 觉过 滤 器信 息 处 理 中 心人的信息处理过程就像是一个过滤器，随 着信息处理过程的延续，不重要的信息都 被过滤掉了，只有最重要的信息才进入到 人的大脑被继续处理。Kahneman的单资源模型。单资源模型假定人的信息处理系统的能力是一种资源，有一定的限度。在这个限度之内，人可以相当自由地分配自己的注意力，也可以同时干一件以上的事情。不同的脑力活动要求不同程度的注意力，容易的工作只占用很少的注意力，难的工作占用更多的注意力。当注意力不能满足工作的需要时，人的行为结果就受到影响或根本无法完成。 Wickens的多资源模型人的信息处理系统是一个多资源的系统， 多资源理论认为，人有多个不同的资源，而不是一 个中心资源，每一种资源有它自己的一些特性。当 不同的工作用需要不同的资源时，它们之间的干扰 就小些，如果它们所需要的资源相同或相近，它们 之间的干扰就大些。控制与自动过程理论Schneider 和 Shiffrin教授根据他们自己所 做的一系列的实验结果提出人的信息处理系统实际 上有两种基本的处理过程，一种是控制过程，一种 是自动过程。自动过程是一种快速的，平等的信息 处理过程，不受人的工作记忆能力的限制，只需要 很少的或根本不需要直接控制。这种信息处理过程 需要大量的训练才能获得。相反，控制过程则是一 种较慢的信息处理过程，受人的工作记忆能力的限 制，它需要人的大量的，直接的控制行为，因而施 加给人的脑力负荷较重。通过对以上关于人的信息处理系统最有影响力的介绍 ，对人的信息处理系统有一个初步的了解，把以上的主要 观点综合起来可得出关于人的信息处理系统的基本组成结 构图。人的信息处理系统结构人的信息处理系统的结构图（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人的信息处理系统由感知觉系统、认知决策 系统和运动（反应）系统三个子系统构成：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）信息计量。信息是可以严格定量的，也就是消息 中所包含得信息量。信息量以计算机的“位”(bit)为基 本单位，称为比特。一个比特信息量的定义是：在两 个均等的可能事件中需要区别的信息量。信号所负载 的信息量按下式求得：H=log22nH为信息量；n为某信号中所包含的二进制码的个数 。信息量是人机系统中设计时考虑的重要参数。 信息、信息量与信息传递模式（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。信息、信息量与信息传递模式人机系统设计的任务就是要通过合理的设计，努力减少信息的损耗，或通过提高信噪比，降低混淆度，提高信息传递的质量。（一）感觉和知觉感觉定义：感觉是人脑对直接作用于感觉器官的事物 个别属性的反映，感觉是人们了解外部世界的渠道， 也是一切复杂心理活动的基础和前提。感觉类型：视觉、听觉、化学感觉（嗅觉和味觉）、 触等。感觉的过程：人的感觉器官接受内外环境的刺激，将 其转化为神经冲动，通过传入神经，将其传至大脑皮 质感觉中枢，便产生了感觉。二、感知系统的信息加工 知觉的定义：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,产生 的对事物的整体的认识,这就是知觉。知觉以感觉为基础，是现实刺激与已存储 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。感觉和知觉的关系和区别从知觉的过程得知，客观事物是首先被感觉 ，然后才能进一步被知觉，所以知觉是在感觉的 基础上产生的，感觉的事物个别属性越丰富、越 精确，对事物的知觉也就越完整、越正确。感觉和知觉都是客观事物直接作用于感觉器官 而在大脑中产生对事物的客观反映。在生活和生 产活动中，人都是以知觉的形式直接反映事物， 而感觉只作为知觉的组成部分而存在于知觉之中 ，很少有孤立的感觉存在，在心理学中称为“感 知觉”。感觉和知觉的关系和区别感觉反映的是客观事物的个别属性，而知觉反映的是客观事物的整体。感觉的性质较多取决于刺激物的性质，而知觉过程带有意志成分，人的知识、经验、需要、动机、兴趣等因素直接影响知觉的过程。知觉与感觉示意根据知觉时起主导作用的感官特性，可把知觉 分为视知觉、听知觉、触知觉、味知觉和嗅知觉等 。人的感觉与人的 生理特征有关， 而人的知觉则与 人的经验和所受 的教育有关。感觉的基本特征：1、感觉阈限人是通过自己的感觉器官来获得各种信息的。 在外界刺激物的作用下，人的感受器的神经末梢发 生兴奋，产生电波，这种电波沿神经通道传送到大 脑皮质感觉区产生感觉。 感觉器官可接受外界刺激的范围被称为感觉阈限 ，感觉阈限有绝对阈限和差别感觉阈限两个概念。绝对阈限外界刺激必须达到一定强度才能引起人的感觉。 刚刚能引起感觉的最小刺激量，叫绝对感觉阈限的下限，强度低于下限的刺激不能引起人的感觉。能产生正常感觉的最大刺激量，叫绝对感觉阈限的上限。作用于感觉器官的刺激强度若超过上限，就会引起痛觉，严重时甚至于造成感觉器官的损伤。在人机系统设计中，为保证信息的有效传递，机器信源发出的信号能量应在上下阈限之间。刺激阈限下限感觉绝对阈 限举例视觉2.25.710-17J4.8km以外的烛光听觉110-12J/m2安静环境中60m以外的 手表滴答声 味觉410-7(硫酸试剂 摩尔浓度)9L水中的一匙白糖嗅觉210-7kg/m3弥散于30的房间中 的一滴香水 触觉2.610-9J从一厘米距离落到你 脸上一个苍蝇的翅膀差别感觉阈限人的感觉器官不仅能够确定刺激的有无，而且 能觉察刺激的变化或差别。刚刚能引起差别感觉的 最小刺激量，叫差别感觉阈限。每一种感觉器官的 差别感觉阈限不是一个绝对数值，它随最初的刺激 强度而变化，并且两者之比是一个常数。这一关系 被称为韦伯定律，可用下面的公式表示:I / I = K 式中I是初始刺激强度，I为引起差别感觉的刺激 强度的增量，K为常数。人机系统设计中，常利用信号的能量差异进行信 息编码。2、适应性:感觉器官经持续刺激一段时间后,感觉会逐渐减 小乃至消失,这种现象称为适应。 3、相互作用在一定条件下，各种感觉器官对其适宜刺激的感受能力 将受到其他刺激的干扰而降低，使感受性发生变化的现象。A、 一个感觉器官同时受若干个同类刺激，会产生相互作 用。B、 若干个感觉器官各自感应刺激时，相互之间会产生相 互作用 4、对比同一感受器官接受两种同类但内容不同的刺激时，会使 感受性发生变化的现象。 5、余觉刺激消失后，感觉还可以存在一个极短时间的现象。知觉的基本特性o 知觉的整体性 o 知觉的理解性 o 知觉的选择性 o 知觉的恒常性知觉的整体性：把知觉对象的各种属性、各 个部分知觉成为一个同样的有机整体，这种特性称为知 觉的整体性。知觉的整体性可使人们 在感知自己熟悉的对象 时，只根据其主要特征 可将其作为一个整体而 被知觉。如，见到建筑 群中的冷水塔，电力工 程师立即会将该建筑群 知觉为一个热电厂。知觉的理解性：根据已有的知识经验去理解当 前的感知对象，这种特性称为知觉的理解性。o 由于人们的知识经验不同，所以对知觉对象的理解也会有不同，与知觉对象有关的知识经验越丰富，对知觉对象的理解也就越深刻。在复杂的环境中，知觉对象隐蔽、外部标志不鲜明、提供的信息不充分时，语言的提示或思维的推论，可唤起过去的经验，帮助人们去立即理解当前的知觉对象，使之完整化。此外，人的情绪状态也影响人对知觉对象的理解。知觉的恒常性：人们总是根据已往的印象、知 识、经验去知觉当前的知觉对象，当知觉的条件在一定 范围内改变了的时候，知觉对象仍然保持相对不变，这 种特性称为知觉恒常性。o大小恒常性：在天空中飞行的飞机，在视网膜中的映象是近 大远小，但在知觉中它的大小是不变的。 o颜色恒常性： o形状恒常性： 知觉的恒常性保证了人在变化的环境中，仍然按事 物的真实面貌去知觉，从而更好地适应环境。知觉的选择性作用于感官的事物是很多的，但人不能同时知觉作用于感官的所有事物或清楚地知觉事物的全部。人们总是按照某种需要或目的主动地有意识地选择其中少数事物作为知觉对象，对它产生突出清晰的知觉映象。把某些对象从某背景中优先地区分出来，并予以清晰反映的特性称为知觉的选择性。知觉对象和背景的关系是可以相互转换的。错 觉错觉是知觉的一种特殊形态,即知觉的映象与事物的客观情况不相符。其产生的原因目前还不清楚。长短视错觉横竖视错觉方位视错觉1這些真的是平行線呦誰比較高下面的比較大？ 圖中的圓確實是一個正圓形左邊的藍色比較深嗎左側中央的圓形比右邊大嗎會動的圖片（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 s2 s。感觉记忆是记忆的初始阶段，它是外界刺激以极短的时间一次呈现后，一定数量的信息在感觉通道内迅速被登记并保持一瞬间的过程。 （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。 视觉的感觉记忆叫图像记忆，听觉的感觉记忆编码形式称为声像记忆。（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。 保持时间大约为5s2min 感觉记忆图像记忆，容量为17个字母，保留 时间200ms声像记忆，容量5个字母，保留时 间1500ms。（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。用半衰期参数来描述衰退过程。A R J C 5 93 J 8 Y C 8H M D 7 S FQ 2 4 W 9 R1 5 9 2 3 6 5 3 7 5 8 2 9 7 1 4 8 5 3 9 2 9 3 5 2 6 3 8 1 4（三）感知系统的信息加工1、信息的加工方式：感知系统信息加工方式包括两个过程，一个是自下 而上的过程，也被称为数据驱动加工，一个是自上 而下的过程，也被称为概念驱动过程。一般认为客观对象作用于人时，需要通过自上 而下加工与自下而上加工的相互作用才能实现对象 的整体形象反映。对比较熟悉的物体，采用自上而 下的知觉过程较多；对不熟悉的物体，采用自下而 上的知觉过程较多。 自下而上的加工：是指由外部刺激开始加工，通常是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