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  • 全书介绍和写作计划
  • 第一章 计算认知科学导论
    • 前言
    • 1.1 交叉学科三角
    • 1.2 认知科学的特点
    • 1.3 认知科学的发展历史
    • 1.4 我们为什么需要计算认知
      • 1.4.1 认知科学的基础假设:信息处理理论
      • 1.4.2 挑战与“诞生”
      • 1.4.3 计算认知的必要性
  • 第二章 计算模型基础
    • 2.1 什么是计算模型?
    • 2.2 模型选择
    • 2.3 模型拟合
    • 2.4 模型准确度
    • 2.5 模型可信度
  • 第三章 概率推断和贝叶斯理论
    • 3.1 概率基础
    • 3.2 概率推断
      • 3.2.1 似然函数
      • 3.2.2 最大似然估计
    • 3.3 贝叶斯理论
    • 3.4 拓展阅读:p值
    • 3.5 编程练习-最大似然估计
  • 第四章 心理物理学和信号检测论
    • 心理物理学基础
    • 心理物理曲线
      • 几种常见的心理物理曲线
      • 拟合心理物理曲线
    • 信号检测论
      • dprime
      • 决策标准
      • receiver operating curve (ROC)曲线和area under curve (AUC)
      • dprime和AUC的关系
      • 2AFC的应用
      • Page
    • 展望
  • 第五章 近似推断
    • 马尔科夫链蒙特卡洛采样
      • Metropolis-Hasting算法
    • 变分推断
    • 展望
  • 第六章 知觉决策
    • 模拟一个简单知觉决策
    • 模拟决策和反应时
    • 权衡反应时和正确率
    • 6.4 经典漂移扩散模型
    • 漂移扩散模型的应用
      • 基于价值的决策
      • 精神疾病的应用
      • 社会认知
    • 展望
  • 第七章 价值决策
    • 人类决策基础
    • 前景理论
    • 风险决策
    • 展望
  • 第八章 强化学习
    • 机器学习强化学习基础
      • 动态规划
      • 时间差分学习
      • 基于模型和无模型强化学习
    • 心理学的强化学习
    • 强化学习的交叉关系
    • 强化学习模型和参数估计
    • Rescorlar-wagner模型
    • 二阶段任务
    • 展望
  • 第九章 社会决策和社会学习
    • 社会决策
    • 社会学习
    • 展望
  • 第十章 神经网络
    • 神经网络和心理学引言
    • 神经网络基础
      • 多层感知机
      • 卷积神经网络
      • 循环神经网络
    • 神经网络和人脑加工的关系
      • 感知觉的编解码
      • 工作记忆
      • 长时记忆
      • 学习和决策
    • 展望
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  1. 第四章 心理物理学和信号检测论

信号检测论

最后更新于10个月前

心理物理曲线的核心关注点是正确率。当刺激强度越高的时候,无论函数形态是怎样的,正确率是刺激强度的单调递增函数。这一点受到了后续研究者的质疑,有些研究者认为正确率和刺激强度不一定是严格的正相关,正确率可能受到其他因素影响,我们将从信号检测轮的视角解释这个问题。

  • 信号检测论的基本要点

在信号检测的经典任务Yes-No Task中,被试需要对呈现的一系列刺激做yes(是)或no(否)的判断。以下图为例,被试在每个试次会听到一个刺激,这个刺激可能是纯噪音,也可能在噪音的基础上加上想要探测的声音。被试需要判断他是否听到了想要探测的声音,如果听到了则回答yes,如果没听到则回答no。信号检测任务还有拓展的一些模式,比如上一节提到的点阵任务,要求被试判断点阵的运动方向是向左还是向右。虽然这不是简单的判断yes或者no,但点阵的运动方向只有两种,要么向左,要么不向左(也就是向右),所以这也算是广义的Yes-No Task。

在经历若干试次时,被试有可能回答正确,也有可能回答错误,这里面就一共有四种情况:1)Hit击中:实际刺激里有想要探测的声音,被试回答yes ;2)Miss漏报:实际刺激里有想要探测的声音,被试回答no;3)False alarm误报:实际刺激里没有想要探测的声音,被试回答yes;。4)Correct reject正确拒绝:实际刺激里没有想要探测的声音,被试回答no。这四种情况是信号检测任务中经典的四种反应模式,其中有两种是正确情况(Hit和correct reject),有两种是错误情况(Miss和False alarm)。其中hit击中与miss漏报的概率相加为1,False alarm误报和Correct reject正确拒绝的概率相加为1。如果是我们从正确率的角度来说,hit击中和correct reject正确拒绝的概率相加越大,正确率就越大。但是正确率除了受刺激强度影响以外,还受其他因素的影响,我们后续将从信号检测论出发解释这个问题。

信号检测论是关于人们在不确定的情况下如何作出决定的理论,它认为对信号和噪音的感知是一个连续的过程而不是孤立的两部分。由于人们在进行知觉信息加工的时候存在内在的不确定性(internal noise),所以两类刺激(信号signal和噪音noise)在大脑中是以概率的形式表征。通常我们假设信号和噪音服从正态分布,两者均值不同,标准差相同。如图2所示,当被试听到一个声音刺激,并且他实际感知的刺激强度处于黑点的位置,他该用什么方法去判断这是信号还是噪音呢?信号检测论的经典假设是被试会预先设置一个决策标准(decision criterion;图2中的绿线),当感知到的刺激强度低于决策标准,就判断为噪音;当感知到的刺激强度高于决策标准,就判断为信号。

在这个假设下,被试是有做出错误判断的可能性的。当真实刺激是信号且感知到的刺激强度低于决策标准时,被试会错误将信号判断为噪音,即出现漏报miss的情况,故漏报的概率为深红色阴影的面积;当真实刺激是噪音且感知到的刺激强度高于决策标准时,被试会错误将噪音判断为信号,即出现误报false alarm的情况,故误报的概率为深蓝色阴影的面积。相反,击中hit的概率则为1减漏报的概率,即浅红色阴影的面积,正确拒绝correct reject的概率为1减误报false alarm的概率,即浅蓝色阴影的面积。总体来说,在图3的情况下,被试做出正确判断的可能性大于做出错误判断的可能性。做出错误判断的可能性是会随着决策标准的变化而变化,即使客观的刺激不发生任何改变。

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图2
图3