С. С. Стивенс психофизика сенсорной функции 1 Исследование



Дата26.10.2018
өлшемі125.6 Kb.
түріИсследование

. Психология ощущений и восприятия. Хрестоматия по психологии. М., 1999. С. 283-291

С. С. Стивенс

ПСИХОФИЗИКА СЕНСОРНОЙ ФУНКЦИИ1

Исследование природы сенсорного процесса начина­ется с психофизики — дисциплины, зародившейся сто лет на­зад и изучающей ответные реакции организма на воздействие энергий окружающей среды.

...С самого начала необходимо признать, что психофизике зачастую не удавалось выполнить стоящую перед ней задачу на должном уровне. Ее задача не из легких. Прежде всего всякий раз, когда выдвигались предположения о возможности подвергнуть ощущение упорядоченному количественному ис­следованию, старые предрассудки, унаследованные в основном от дуалистической метафизики, порождали целый ряд упор­ных возражений. Вы не можете, говорили критики, измерить внутреннюю, индивидуальную, субъективную силу того или иного ощущения. Может быть, это и так, говорим мы, в том смысле, в каком это понимают те, кто нам возражает. Однако в другом и весьма полезном смысле сила ощущения может быть, как мы увидим далее, с успехом определена количествен­но. Нам нужно оставить в стороне споры о внутренней жизни разума. Мы должны задать себе разумные объективные вопро­сы об отношениях между входом и выходом сенсорных преоб­разователей, учитывая при этом то, как эти отношения рас­крываются в поведении организмов, будь то животные или люди.

Другая трудность состоит в том, что у психофизики было несчастливое детство. Хотя еще в пятидесятых годах XIX века Плато сделал нерешительную попытку правильно определить форму функции путем соотнесения воспринимаемой интен­сивности с интенсивностью раздражителя, тем не менее его голос был заглушен Фехнером, который сковал развитие толь­ко что зародившейся дисциплины, обременив ее глубоко оши­бочным «законом», носящим его имя (Стивене, 1957). Быть может, самой трудной задачей, стоящей перед нами, является освобождение науки от господства столетней догмы, утверждающей, что интенсивность ощущения возрастает как логарифм интенсивности раздражителя (закон Фехнера). На самом деле

«Sensory communication». N.Y., J. Wiley and Sons, Inc. W.A. Rosenblith (ed.), 1961, pp. 1—33.





данное отношение вовсе не выражается логарифмической фун­кцией. К настоящему времени на примере более чем двадцати сенсорных континуумов2 показано, что кажущаяся или субъек­тивная величина возрастает как степенная функция от ин­тенсивности раздражителя и что показатели степенной функ­ции лежат в пределах от 0,33 для яркости до 3,5 для электри­ческого раздражения (60 герц) пальцев руки. Иными словами, по-видимому, существует простой и повсеместно действующий психофизический закон — закон, о котором одно время дога­дывался Плато и от которого он впоследствии отказался. Этот закон целиком соответствует не только все увеличивающему­ся потоку эмпирических данных, но также и известным ра­зумным принципам построения теории (Льюс, 1959). О сте­пенном законе более подробно будет сказано далее, здесь же следует сказать несколько слов о Фехнере.

...Выводя свой логарифмический закон, Фехнер ошибочно предполагал, что минимальный прирост ощущения (AS) будто бы есть постоянная величина на всем протяжении психологи­ческой шкалы. Хотя он хотел предположить, что постоянным является отношение едва заметного изменения раздражителя (АД)2 к его исходной величине (Д), т. е.



у него получилось, что постоянно ΔS.

Из этих двух предположений он вывел отношение

S = k logR

и тем самым нанес большой вред всему делу4.

...Предположим, что Фехнер принял бы положение о посто­янстве отношения не только для е. з. р. стимуляции ΔR, но также и для субъективного коррелята е. з. р.— ΔS. Тогда он смог бы написать:

ΔS/S = k ΔR/R
откуда следовало бы, что психическая величина S является степенной функцией физической величины R. Однако он от­бросил это предположение, когда оно впервые было сделано Брентано. В результате временной победы Фехнера в психо­физике открылся период бесплодных исследований, когда ка­залось, что нет более интересной работы, чем измерение е. з. р. Так логарифмический закон стал «пещерным идолом»5.

Но довольно о прошлом. Начиная с 30-х годов XX века зна­чение психофизики стало восстанавливаться. Новый интерес к очень старой проблеме сенсорного ответа возник благодаря изобретению методов, описывающих соотношение входа и вы­хода сенсорных систем6. Эти методы показывают, что сенсор­ные ответы возрастают по степенному закону. При изучении поведения так редко удается показать, что простое отношение сохраняется при самых различных видах стимуляции, что широкое распространение и постоянство степенного закона действительно приобретают большое значение.

Конечно, можно себе представить, что ощущения всех мо­дальностей возрастают одинаково с увеличением интенсивно­сти стимуляции. На самом деле это совсем не так, и это легко показать при помощи элементарного сравнения. Заметьте, что, например, происходит при удвоении освещенности пятна света и, с другой стороны, силы тока (частота 60 гц), пропускаемого через палец. Удвоение освещенности пятна на темном фоне удивительно мало влияет на его видимую яркость. По оценке типичного наблюдателя, кажущееся увеличение составляет все­го лишь 25%. При удвоении же силы тока ощущение удара увеличивается в десять раз.

...При более близком рассмотрении, однако, обнаруживает­ся, что у яркости и удара имеется одна общая главнейшая чер-




284

Континуум — непрерывный ряд переменных величин, т. е. такой ряд вели­чин, в котором всегда между двумя значениями, как бы близки они ни были, можно взять третье.

Существуют континуум раздражителей и континуум ощущений (прим. ред.). ДД — минимальное изменение величины раздражителя, необходимое для воз­никновения ощущения едва заметного различия, принято называть едва за­метной разницей (е. з. р.), или различительной ступенью.

Более подробное изложение основных допущений Фехнера и вывод его зако­на см. в статье П. О. Макарова в данном сборнике.

Игра слов: den по-английски означает «пещера», а также «кабинет ученого» (прим, перев.).

Автор, по-видимому, имеет в виду подход, получивший широкое распростра­нение в связи с развитием кибернетики,— подход к сенсорной системе как черному ящику, функциональные характеристики которого могут быть полу­чены из сопоставления того, что подается на вход, и того, что получается на выходе системы (прим. ред.).

285




1 2 3 5 10 203050 1002003005001000

Рис. 1. Зависимости субъективной величины (ощущения) от величины раздражителя для трех модальностей, представленные в логарифмичес­ком масштабе на обеих осях. 1. Электрический удар. 2. Кажущаяся длина. 3. Яркость. Абсцисса — величина раздражения (условные едини­цы); ордината — психологическая величина (произвольные единицы).

та. В обоих случаях психологическая величина S относится к физической величине R следующим образом: S = kRn.

Показатель п принимает значение 0,33 для яркости и 3,5 -для удара. Значение k зависит только от выбранных единиц.

...Степенная функция имеет то преимущество, что при ис­пользовании логарифмического масштаба на обеих осях она выражается прямой линией, наклон которой соответствует значению показателя. Это видно на рис. 1: медленное увели­чение яркостного контраста и быстрое усиление ощущения уда­ра электрическим током. Для сравнения на этом рисунке по­казана также функция оценки видимой длины линий, сде­ланной несколькими наблюдателями. Здесь, как и следовало ожидать, показатель функции лишь немного отличается от 1,0. Иначе говоря, для большинства людей отрезок 100 см кажет­ся вдвое длиннее, чем отрезок 50 см.

На рис. 2 те же самые три функции представлены в линей­ных координатах.

...В настоящее время уже известно свыше 25 континуумов, на которые, как было показано, распространяется по крайней мере в первом приближении степенной закон. В своей прак­тике автор еще ни разу не встретил исключения из этого зако­на (отсюда и смелость называть эту зависимость законом).

В табл. 1 указаны показатели степенных функций некото­рых из исследованных континуумов.

286




О 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Рис. 2. Те же зависимости, что и на предыдущем рисунке, представлен­ные в линейных координатах. Форма функции, вогнутая или выпуклая, зависит от величины показателя степени: п больше или меньше 1,0. Обозначения кривых и осей те же, что и на предыдущем рисунке.



МЕЖМОДАЛЬНЫЕ СРАВНЕНИЯ

Немного найдется ученых, которые бы не ощущали неудовлетворения вышеописанным методом, надежность ко­торого всецело полагается на выражение мнения наблюдате­лей и зависит от того, насколько хорошо они знают числовую систему. Эта неудовлетворенность методом вполне обоснован­на, ибо поверхностные знания чисел, особенно отсутствие по­нятия о пропорции, естественно, затрудняют способность не­которых наблюдателей хорошо выполнить свою роль в этих экспериментах. Обозначение силы ощущения числом не яв­ляется чем-то таким, что человек выполняет с большей точно­стью и уверенностью, хотя обыкновенный выпускник высше­го учебного заведения, как правило, может производить це­лый ряд непротиворечивых числовых оценок.

Однако интересно не то, уверены или не уверены мы в пол­ноценности этого метода. Интересно другое: можем ли мы под­твердить правильность степенного закона, вообще не предла­гая наблюдателям производить численные оценки? Если да, то можем ли мы проверить правильность отношений между по-кзателями, приведенными в табл. 1? Утвердительный от­вет на этот вопрос дают результаты проведения эксперимента по методу, согласно которому наблюдатель производит урав­нивание интенсивностей ощущений двух различных модаль­ностей. Посредством таких межмодальных сравнений, произ-

287



Таблица

Характерные показатели степенных функций, соотносящие

психологическую величину с величиной стимуляции

в протетических континуумах

Континуум

Показа­тель

Условия раздражения

Громкость

0,6

Бинауральное

Громкость

0,54

Моноуральное

Яркость

0,33

Размер раздражителя —5°, на­блюдатель адаптирован к тем­ноте

Яркость

0,5

Точечный источник света в ус­ловиях темновой адаптации

Светлота

1,2

Отражательная способность се­рой бумаги

Запах

0,55

Кофе

Запах

0,6

Гептан

Вкус

0,8

Сахарин

Вкус

1,3

Сахароза

Вкус

1,3

Соль

Температура

1,0

Холод на руку

Температура

1,6

Тепло на руку

Вибрация

0,6

250 гц на палец

Вибрация

0,95

60 гц на палец

Длительность

1,1

Раздражитель — белый шум

Период повторения

1,0

Свет, звук, прикосновение, элек­трическое раздражение

Расстояние между пальцами

1,3

Толщина деревянных брусков

Давление на ладонь

1,1

Статическое усилие на кожу

Тяжесть

1,45

Поднятие тяжести

Усилие сжатия кисти руки

1,7

Точный ручной динамометр

Аутофонический уровень

1,1

Звуковое давление при произ­несении звуков

Электрическое раздражение

3,5

Ток 60 гц, пропущенный через пальцы

водимых при разных интенсивностях стимуляций, можно по­лучить «функцию равных ощущений», а затем сравнить ее с такой же функцией, предсказанной на основании величин по­казателей для этих двух модальностей.

Если обе модальности при соответствующем выборе еди­ниц описываются уравнениями:

288



и если субъективные величины Sl и S2 уравниваются путем межмодального сравнения на различных уровнях стимуля­ции, то результирующая функция равных ощущений при­мет вид:

R1m=R2n.

Или в логарифмах

logR1 = n/m logR2.

Иначе говоря, в логарифмических координатах функция равных ощущений будет прямой линией, наклон которой оп­ределяется отношением двух данных показателей.

Что касается самого эксперимента, то вопрос заключается в том, способны ли наблюдатели делать межмодальные срав­нения и могут ли быть предсказаны эти сравнения, исходя из шкалы отношений кажущихся величин, определяемой неза­висимо путем оценки величин? Способность наблюдателей высказывать простые суждения о кажущемся равенстве была твердо установлена в другом контексте.

...Звук и механическая вибрация являются такими стимулами, кажущуюся силу которых приравнять сравнительно легко. В качестве звука в экспериментах использовался шум умеренно низкой частоты. Вибрация имела постоянную час-тогу (60 гц) и подавалась на кончик среднего пальца (Стивенс, 1959).





Рис. 3. Функция равных ощущений, соотносящая вибрацию (частота 60 гц), подаваемую на кончик пальца с интенсивностью полосы шума. Наблюдатели подгоняли громкость так, чтобы она соответствовала виб-радции (кружки) и чтобы вибрация соответствовала громкости (квадра­тики). Значения раздражений даны по логарифмической шкале (в де­цибелах). Абсцисса— шум; ордината — амплитуда вибрации.

Соотнесение кажущейся интенсивности звука и вибрации проводилось в двух дополняющих друг друга экспериментах. В одном из них звук подравнивался под вибрацию, в другом вибрация подравнивалась под звук. И звук, и вибрация подава­лись одновременно. 10 наблюдателей производили в каждом эксперименте два подравнивания на каждой интенсивности.

Результаты этих экспериментов приведены на рис. 3. Кру­жочки обозначают средние уровни вибрации в децибелах, к которым подравнивались звуки, а квадратики — средние уровни звука в децибелах, в которым подравнивалась вибрация. Оси координат даны в децибелах относительно ориентировоч­но определенных порогов обоих раздражителей.

Интересно, что на рис. 3 наклон линии равен 0,6, т. е. близок к наклону, требуемому отношением показателей двух функций, полученных отдельно для звука и вибрации методом оценки величин. Эта зависимость в основном линейна, и, следовательно, в диапазоне использованных стимулов как гром-кость, так и вибрация подчиняются степенному закону.



Литература

  1. Luce R. D. On the possible psychophysical laws. Psychol.
    Rev. 1959, 66, 81—95.

  2. Stevens S. S. On the psychophysical law. Psychol. Rev.,
    1957, 64,153—181.

  3. Stevens S. S. Cross-modality validation of subjective scales
    for loudness, vibration and electric shock. «J. exp. Psychol.»,
    1959, 201—209.

X. Хелсон

УРОВЕНЬ АДАПТАЦИИ1

(Резюме)

X. Хелсон предложил теорию, согласно которой при оценке величины любого свойства стимула, будь то размер, вес или громкость, человек использует определенный вид субъек­тивной или личной шкалы. Среднюю или нейтральную точку этой шкалы он назвал уровнем адаптации (у.а.). Значения стимулов, расположенных выше у. а., воспринимаются как «большой», «тяжелый», «громкий» и т. д., значения стимулов ниже у. а. воспринимаются как «маленький», «легкий», «ти­хий» и т. д.

Согласно точке зрения Хелсона, впервые высказанной в 1947 году [2], у. а. устанавливается на основе учета всех сти­мулов данного ряда и, представляет своего рода «центрирован­ное» значение ряда. Этот процесс не следует смешивать с про­стым усреднением: понятие среднего арифметического значе­ний стимулов и понятие у. а. различны. Например, в серии носов, расположенных от 200 до 400 г у. а., обычно приходит­ся примерно на 250 г: веса до 250 г оцениваются как «лег­кие», веса после 250 г — как «тяжелые».

У. а. является функцией стимулов, которые действуют в данный момент и действовали на испытуемого в прошлом. Единственный стимул, лежащий далеко за пределами ряда, может оказать сильное влияние на у.а., сдвинув его в свою сторону. Например, в одном исследовании у.а. серии весов, расположенных от 400 до 600 г, приходился на 475 г; когда же пил предъявлен всего один раз вес 900 г, у. а. возрос до 550 г.

Математическая формула, выведенная Хелсоном, позволя­ет количественно предсказывать у.а. на основе распределения .течений стимулов. Оказалось, что с ее помощью можно объяс­нить широкую область фактов.

Недавно в новом изложении своей теории Хелсон распро­странил ее на такие области, как мышление, мотивация, лич­ность. Интересное подтверждение теория Хелсона нашла в ра-



D. Krech, R. Crutchfield and N. Livson. Elements of psychology. N.Y., 1969, pp. 160—161.

291

Каталог: op seminar
op seminar -> Мотивация Гомеостаз
op seminar -> I бихевиоризм
op seminar -> Конрад Лоренц
op seminar -> Ощущение и восприятие Традиционно принято использовать термины
op seminar -> В. Кёлер Некоторые задачи гештальтпсихологии
op seminar -> Сознание и внимание в концепции В. Вундта: метафора «зрительного поля»
op seminar -> I бихевиоризм
op seminar -> Джон Уотсон удерживание видимых телесных навыков, или «память»1 Уотсон (Watson) Джон Бродес
op seminar -> С. Л. Рубинштейн память1
op seminar -> Д. Н. Узнадзе Общее учение об установке


Достарыңызбен бөлісу:


©stom.tilimen.org 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет