Степенной закон Стивенса
 | Эта статья включает список общих ссылок , но в ней отсутствуют достаточные соответствующие встроенные цитаты . ( Август 2023 г. ) |
| Континуум | Экспонента ( ) | Состояние стимула |
|---|---|---|
| Громкость | 0.67 | Звуковое давление тона 3000 Гц |
| Вибрация | 0.95 | Амплитуда 60 Гц на пальце |
| Вибрация | 0.6 | Амплитуда 250 Гц на пальце. |
| Яркость | 0.33 | Цель 5° в темноте |
| Яркость | 0.5 | Источник точки |
| Яркость | 0.5 | Короткая вспышка |
| Яркость | 1 | Точечный источник кратковременно мигнул |
| Легкость | 1.2 | Отражение серых бумаг |
| Визуальная длина | 1 | Проецируемая линия |
| Визуальная зона | 0.7 | Проецируемая площадь |
| Покраснение (насыщенность) | 1.7 | Красно-серая смесь |
| Вкус | 1.3 | Сахароза |
| Вкус | 1.4 | Соль |
| Вкус | 0.8 | Сахарин |
| Запах | 0.6 | Гептан |
| Холодный | 1 | Металлический контакт на руке |
| Тепло | 1.6 | Металлический контакт на руке |
| Тепло | 1.3 | Облучение кожи небольшой площади |
| Тепло | 0.7 | Облучение кожи большой площади |
| Дискомфорт, холод. | 1.7 | Облучение всего тела |
| Дискомфорт, тепло. | 0.7 | Облучение всего тела |
| Термическая боль | 1 | Лучистое тепло на коже |
| Тактильная шероховатость | 1.5 | Натирание наждачными шкурками |
| Тактическая твердость | 0.8 | Сжимание резины |
| Размах пальцев | 1.3 | Толщина блоков |
| Давление на ладонь | 1.1 | Статическая сила на коже |
| Мышечная сила | 1.7 | Статические сокращения |
| Тяжесть | 1.45 | Поднятые веса |
| Вязкость | 0.42 | Перемешивание силиконовых жидкостей |
| Электрический шок | 3.5 | Ток сквозь пальцы |
| Вокальные усилия | 1.1 | Звуковое давление голоса |
| Угловое ускорение | 1.4 | вращение 5 с |
| Продолжительность | 1.1 | Стимулы белого шума |
Степенной закон Стивенса представляет собой эмпирическую взаимосвязь в психофизике между увеличением интенсивности или силы физического стимула и воспринимаемым увеличением величины ощущения, создаваемого этим стимулом. Часто считается, что он заменяет закон Вебера-Фехнера , который основан на логарифмическом отношении между стимулом и ощущением, поскольку степенной закон описывает более широкий диапазон сенсорных сравнений, вплоть до нулевой интенсивности. [ 1 ]
Теория названа в честь психофизика Стэнли Смита Стивенса (1906–1973). Хотя идея степенного закона была предложена исследователями XIX века, Стивенсу приписывают возрождение этого закона и публикацию в 1957 году массива психофизических данных в его поддержку.
Общая форма закона такова.
где I — интенсивность или сила раздражителя в физических единицах (энергия, вес, давление, пропорции смеси и т. д.), ψ( I ) — величина ощущения, вызываемого раздражителем, а — показатель степени, зависящий от тип стимуляции или сенсорной модальности, а k — константа пропорциональности , которая зависит от используемых единиц измерения.
Было проведено различие между локальной психофизикой , где стимулы можно различить только с вероятностью около 50%, и глобальной психофизикой, где стимулы можно правильно распознать с почти наверняка ( Luce & Krumhansl, 1988). Закон Вебера-Фехнера и методы, описанные Л. Л. Терстоуном, обычно применяются в локальной психофизике, тогда как методы Стивенса обычно применяются в глобальной психофизике.
В таблице справа перечислены показатели степени, о которых сообщил Стивенс.
Методы
[ редактировать ]Основными методами, которые Стивенс использовал для измерения воспринимаемой интенсивности стимула, были оценка величины и производство величины . При оценке величины с помощью эталона экспериментатор предъявляет стимул, называемый эталоном , и присваивает ему число, называемое модулем . Для последующих стимулов испытуемые сообщают в числовом виде о своей воспринимаемой интенсивности относительно стандарта, чтобы сохранить соотношение между ощущениями и числовыми оценками (например, звуку, воспринимаемому вдвое громче стандарта, должно быть присвоено число, удвоенное по модулю). При оценке величины без эталона (обычно просто оценки величины ) испытуемые волен выбирать свой стандарт, присваивая первому стимулу и всем последующим любое число с единственным требованием — сохранять соотношение между ощущениями и числами. При производстве величины задается число и эталонный стимул, и испытуемые производят стимул, который воспринимается как это число, умноженное на эталонный. Также используется кросс-модальное сопоставление , которое обычно включает в себя субъекты, изменяющие величину одной физической величины, такой как яркость света, так, что ее воспринимаемая интенсивность равна воспринимаемой интенсивности другого типа величины, такой как тепло или давление.
Критика
[ редактировать ]Стивенс обычно собирал данные оценки величины от нескольких наблюдателей, усреднял данные по испытуемым, а затем подгонял к данным степенную функцию. Поскольку соответствие в целом было разумным, он пришел к выводу, что степенной закон верен.
Основная критика заключалась в том, что подход Стивенса не обеспечивает ни прямой проверки самого степенного закона, ни основных предположений метода оценки/производства величины: он просто подгоняет кривые к точкам данных. Кроме того, степенной закон можно вывести математически из логарифмической функции Вебера-Фехнера (Mackay, 1963). [ 2 ] ), и это соотношение делает прогнозы согласующимися с данными ( Staddon , 1978 [ 3 ] ). Как и во всех психометрических исследованиях, подход Стивенса игнорирует индивидуальные различия во взаимоотношениях стимул-ощущение, и, как правило, в этих отношениях существуют большие индивидуальные различия, которые усреднение данных скрывает ( Greem & Luce 1974 ).
Основное утверждение Стивенса заключалось в том, что, используя оценки величин/производств, респонденты могли выносить суждения по шкале отношений (т.е., если x и y являются значениями в данной шкале отношений, то существует константа k такая, что x = ky ). В контексте аксиоматической психофизики ( Narens 1996 ) сформулировал проверяемое свойство, отражающее неявное, лежащее в основе этого утверждения, предположение. В частности, для двух пропорций p и q и трех стимулов x , y , z , если y оценивается p раз x , z оценивается q раз y , то t = pq x x должно быть равно z . Это равносильно предположению, что респонденты интерпретируют цифры достоверно. Это свойство было однозначно отвергнуто ( Эллермейер и Фаулхаммер 2000 , Циммер 2005 ). Не предполагая достоверную интерпретацию чисел, ( Narens 1996 ) сформулировал еще одно свойство, которое, если оно подтверждалось, означало, что респонденты могли делать суждения, масштабированные по шкале отношений, а именно, если y оценивается p, умноженное на x , z оценивается q , умноженное на y , и y ' если оценивается q раз x , z ' оценивается p раз y ' , то z должно равняться z ' . Это свойство сохранялось в различных ситуациях ( Эллермейер и Фаулхаммер 2000 , Циммер 2005 ).
Критики степенного закона также отмечают, что достоверность закона зависит от измерения воспринимаемой интенсивности стимула, которое используется в соответствующих экспериментах. ( Luce 2002 ) при условии, что функция числового искажения респондентов и психофизические функции могут быть разделены, сформулировали поведенческое условие, эквивалентное тому, что психофизическая функция является степенной функцией. Это условие подтвердилось чуть более чем у половины респондентов, а для остальных форма власти оказалась разумной аппроксимацией ( Steingrimsson & Luce 2006 ).
Также был поставлен под сомнение, особенно с точки зрения теории обнаружения сигналов , действительно ли какой-либо конкретный стимул связан с определенной и абсолютной воспринимаемой интенсивностью; т.е. тот, который не зависит от контекстуальных факторов и условий. В соответствии с этим Люс (1990, стр. 73) заметил, что «путем введения таких контекстов, как фоновый шум, в оценки громкости форма функций оценки величины определенно резко отклоняется от степенной функции». Действительно, почти все сенсорные суждения могут быть изменены контекстом, в котором воспринимается стимул.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Бухсбаум, М.; Стивенс, СС (30 апреля 1971 г.). «Нейронные события и психофизический закон» . Наука . 170 (3962): 1043. Бибкод : 1971Sci...172..502B . дои : 10.1126/science.170.3962.1043 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 5550509 .
- ^ Маккей, Д.М. Психофизика воспринимаемой интенсивности: теоретическая основа законов Фехнера и Стивенса. Наука, 1963, 139, 1213–1216.
- ^ Стаддон, JER)]. Теория поведенческих властных функций. Психологическое обозрение, 85, 305–320.
- Эллермейер, В.; Фаулхаммер, Г. (2000), «Эмпирическая оценка аксиом, фундаментальных для подхода Стивенса к масштабированию отношений: I. Производство громкости», Perception & Psychophysicals , 62 (8): 1505–1511, doi : 10.3758/BF03212151 , PMID 11140174
- Грем, ДМ; Люс, Р.Д. (1974), «Изменчивость оценок величин: анализ теории времени», Perception & Psychophysicals , 15 (2): 291–300, doi : 10.3758/BF03213947
- Люс, Р.Д. (1990), «Психофизические законы: кросс-модальное соответствие», Psychoological Review , 97 (1): 66–77, doi : 10.1037/0033-295X.97.1.66
- Люс, Р.Д. (2002), «Психофизическая теория пропорций интенсивности, совместных презентаций и матчей», Psychoological Review , 109 (3): 520–532, CiteSeerX 10.1.1.320.6454 , doi : 10.1037/0033-295X.109.3 .520 , ПМИД 12088243
- Наренс, Л. (1996), «Теория оценки величины отношения», Журнал математической психологии , 40 (2): 109–129, doi : 10.1006/jmps.1996.0011
- Люс Р.Д. и Крумхансл К. (1988) Измерение, масштабирование и психофизика. В Р. К. Аткинсоне, Р. Дж. Хернштейне, Г. Линдзи и Р. Д. Люсе (ред.) Стивенса «Справочник по экспериментальной психологии» . Нью-Йорк: Уайли. Стр. 1–74.
- Смелзер, Нью-Джерси , и Балтес, П.Б. (2001). Международная энциклопедия социальных и поведенческих наук . стр. 15105–15106 . Амстердам; Нью-Йорк: Эльзевир. ISBN 0-08-043076-7 .
- Стейнгримссон, Р.; Люс, Р.Д. (2006), «Эмпирическая оценка модели глобальных психофизических суждений: III. Форма психофизической функции и фильтрации интенсивности», Журнал математической психологии , 50 (1): 15–29, doi : 10.1016/j .jmp.2005.11.005
- Стивенс, СС (1957). «О психофизическом законе». Психологический обзор . 64 (3): 153–181. дои : 10.1037/h0046162 . ПМИД 13441853 .
- Стивенс, СС (1975), Джеральдин Стивенс, редактор. Психофизика: введение в ее перцептивные, нейронные и социальные перспективы , Transaction Publishers, ISBN 978-0-88738-643-5 .
- Циммер, К. (2005). «Исследование достоверности числовых соотношений при фракционировании громкости» . Восприятие и психофизика . 67 (4): 569–579. дои : 10.3758/bf03193515 . ПМИД 16134452 .