艾賓浩斯遺忘曲線

人因工程學第九章人的信息處理系統(tǒng)人的信息處理系統(tǒng)模型1人的信息輸出4感知系統(tǒng)的信息加工2中樞系統(tǒng)的信息加工3人因工程學第一節(jié)人的信息處理系統(tǒng)模型一、人的信息處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

為了解釋人的認知活動，認知工效學家將人模擬成一個與計算機類似的信息處理系統(tǒng)。人的信息處理系統(tǒng)由感知系統(tǒng)、認知決策系統(tǒng)、運動或反應系統(tǒng)組成.圖9-1人的信息處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖感覺器官和相關(guān)的記憶存儲器組成感知系統(tǒng)，感受信息并進行簡單信息編碼接收信息并存入工作記憶中，從長時記憶中提取以前存入的有關(guān)信息和加工規(guī)律，進行綜合分析后做出決策，將決策信息輸出到運動系統(tǒng)執(zhí)行中樞信息系統(tǒng)發(fā)出的命令，產(chǎn)生系統(tǒng)的輸出。人因工程學第一節(jié)人的信息處理系統(tǒng)模型二、信息、信息量、信息傳遞（1）信息以適合通訊、存儲或處理的形式表示的知識和或消息。信息是用來消除隨機不確定性的東西。（2）信息量

我國古代的烽火臺是傳遞信息的工具。

烽火臺燃起煙火，表示敵人來犯，否則，表示敵軍未動。它傳遞的信息只有兩種情況：“有”或“沒有”。這是最簡單的通信情形，拿它作為信息量的單位，稱為“1比特”。用數(shù)學的語言來說，即只含有0(無煙)和1(有煙)兩種情況的通信，其信息量定義為

log22=1。

人因工程學第一節(jié)人的信息處理系統(tǒng)模型假設烽火臺上有兩支煙囪，甲煙囪表示敵人情形：進犯(1)，或未進犯(0)

乙煙囪表示我方情形，需增援(1)，或不需增援(0)。得到四種情況：

甲乙

(0，0)敵人未來，不需增援；

(0，1)敵人未來，需要增援；

(1，0)敵人進犯，不需增援；

(1，1)敵人進犯，需要增援。我們所知道的信息比以前多了，它所含的信息量應該是1og24=2(比特)。

人因工程學第一節(jié)人的信息處理系統(tǒng)模型

三支煙囪的烽火臺可傳遞8種情況信息即：(0，0，0)；(0，0，1)；(0，1，0)；(0，1，1)；

(1，0，0)；(1，0，1)；(1，1，0)；(1，1，1)。這時的信息量自然就應該是

1og28=3(比特)。

正由于最簡單的信息只具有兩種可能，因此計算信息量時采取以2為底的對數(shù)可以獲得最基礎的信息量值1；當信息以y=2x發(fā)生變化的時候，用log2y=x計算信息量就能正確反映出信息量的真實情況。人因工程學第一節(jié)人的信息處理系統(tǒng)模型

（3）信息傳遞模式人機系統(tǒng)中，信息傳遞過程通常有三種模式：

1）信息源發(fā)出的信息被信宿完全接收。

2）信源發(fā)出的信息在傳遞過程中消耗殆盡。

3）從信源發(fā)出的信息雖然有些損耗，信宿收到的信號也混有某些噪聲成分，但仍有部分信源發(fā)出的信息被有效地傳送到了信宿。

系統(tǒng)設計的任務：合理設計，減少信息損耗，或通過提高信噪比，降低混淆度，提高信息傳遞質(zhì)量。

人因工程學第二節(jié)感知系統(tǒng)的信息加工一、感覺與知覺系統(tǒng)（一）感覺器官及其信息接收能力----信息接收感受器：按其接受刺激的性質(zhì)可分為視、聽、觸、味、膚覺等多種感受器。1.感覺器官的信息接收能力（1）感覺器官要求“適宜刺激”信號的載體每一種感受器通常只對一種能量形式的刺激特別敏感。這種刺激就是該感受器的適宜刺激。表9-1

（2）感官對信息載體的能量要求也有一定的限度（表9-2）要保證信息傳遞暢通有效，信號的能量必須較大幅度地超過人的絕對感覺閾限下限值。

人因工程學第二節(jié)

感知系統(tǒng)的信息加工

（一）感覺器官及其信息接收能力

表9-1人的感覺和各類感受器的適宜刺激感

覺感

受

器適宜刺激刺激源視覺眼睛一定頻率范圍的電磁波外部聽覺耳一定頻率范圍的聲波外部旋轉(zhuǎn)半規(guī)管肌肉感受器內(nèi)耳液壓變化，肌肉伸張內(nèi)部下落和直線運動半規(guī)管內(nèi)耳小骨位置變化內(nèi)部味覺頭和口腔的一些特殊細胞溶于唾液中的一些化學物質(zhì)外部嗅覺鼻腔粘膜上的一些毛細胞蒸發(fā)的化學物質(zhì)外部觸覺主要是皮膚皮膚表面的變形彎曲接觸人因工程學第二節(jié)感知系統(tǒng)的信息加工（一）感覺器官及其信息接收能力表9-2刺激閾限感

覺刺激閾限下限觸

覺聽

覺視

覺嗅

覺味

覺蜜蜂翅膀從lcm高處落到肩上的感覺在寂靜場所從60m遠能聽到的鐘擺走動聲(約2×10-5Pa)在晴朗的夜晚距48km遠能看到的燭光(約l0個光量子)在30m2的房間內(nèi)開始嗅到的一滴香水散發(fā)的香味一匙白糖溶于9L水中初次能嘗到的甜味人因工程學第二節(jié)感知系統(tǒng)的信息加工（一）感覺器官及其信息接收能力

感覺器官能覺察到信號刺激的強度和頻率之間的差異條件:當信號刺激的能量分布落在絕對感覺閾限的上下限之間時在人機系統(tǒng)設計中，常利用信號的能量差異進行信息編碼，例如飛機告警系統(tǒng)采用不同強度和不同頻率的聲音混合編碼，以提高告警信號的傳信績效。韋伯定律：最小可覺差別與最初的刺激強度之比是一個常數(shù)。△A/A=K△A---能引起最小可覺差別所需要的刺激增量；

A----最初刺激強度；感受器的適宜刺激為中等強度范圍時，韋伯定律都是適用。人因工程學第二節(jié)感知系統(tǒng)的信息加工

（二）知覺

1.含義人們通過感官得到了外部世界的信息，這些信息經(jīng)過大腦的加工（綜合與解釋），產(chǎn)生的對事物整體的認識，就是知覺。知覺以感覺作基礎，是現(xiàn)實刺激和已儲存的知識經(jīng)驗的相互作用的結(jié)果，是一種主動的和富有選擇性的構(gòu)造過程。

2.知覺作為一種活動過程，包含了互相聯(lián)系的幾種作用：覺察:指發(fā)現(xiàn)事物的存在，而不知道它是什么

分辨:把一個事物或其屬性與另一個事物或其屬性區(qū)別開來

確認:確定知覺的對象是什么，給它命名，并把它納入一定的范疇

人因工程學第二節(jié)感知系統(tǒng)的信息加工二、感知過程中的信息存儲

（1）感覺儲存。感覺儲存又稱感覺記憶或瞬時記憶。它是外界輸入刺激后人對信息加工的第一個模塊，感覺記憶的儲存時間大約為0.25s～2s。瞬時記憶容量大，一般為9-20比特。（2）感覺儲存的編碼。感覺儲存編碼形式主要依賴于信息的物理特征，因而具有鮮明的形象性（如圖像記憶）。信息量大，大部分來不及處理消失，只有一部分信息由于注意而得到進一步加工，并進入工作記憶。

人因工程學第二節(jié)感知系統(tǒng)的信息加工

（3）感覺儲存和工作記憶的交互作用。工作記憶是感覺記憶和長時記憶的中間階段，即輸入信息經(jīng)過再編碼，使其容量擴大。保持時間為5s-2min。

感覺記憶中只有能引起個體注意并被及時識別的信息，才有機會進入工作記憶。（4）感知映象的衰退和儲存容量。感知記憶(包括視覺映象和聽覺映象)隨時間消逝而衰退。實驗研究表明，感知記憶中殘存的信息數(shù)量隨時間的消逝而遵循指數(shù)曲線規(guī)律迅速下降。人因工程學第二節(jié)感知系統(tǒng)的信息加工三、感知系統(tǒng)的信息加工（一）信息加工方式

（1）自下而上的加工指由外部刺激開始的加工，通常指先對較小的知覺單元進行分析，然后再轉(zhuǎn)向較大的知覺單元，經(jīng)過一系列連續(xù)階段的加工而達到對感覺刺激的解釋。例：WORD單詞識別：從線條—確認字母—確認單詞。知覺的產(chǎn)生是基于大量的感覺信息（2）自上而下加工是由有關(guān)知覺對象的一般知識開始的加工。大腦中的印象或觀念能對刺激的解釋有引導作用。

人因工程學第二節(jié)感知系統(tǒng)的信息加工

例如，假設你坐在公園的長椅上等朋友，你不必把每個走過來的人的身高、體重、年齡、眼睛形狀等與你的朋友的特征相比較，相反，你頭腦中有一個你朋友的整體形象，你只要尋找與你頭腦中的那個整體形象相匹配的人。一旦某個走過來的人符合那個整體形象，你會在近處看清細節(jié)，以便確定這個人是不是你的朋友。

知覺過程中既運用自下而上的加工，也運用自上而下的加工例如，當你努力想聽清某個人說話，你既運用了自下而上的加工──努力辨別每個詞語，也運用了自上而下的加工──努力把你聽到的內(nèi)容與你了解的某個話題進行匹配。

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第二節(jié)感知系統(tǒng)的信息加工

（二）模式識別

1、模式是指由若干元素或成分按一定關(guān)系形成的某種刺激結(jié)構(gòu)，也可以說模式是刺激的組合。例：由幾個線段組成圖形，是視覺模式。

2、模式識別當人能夠確認他所知覺的某個模式是什么時，將它與其他模式區(qū)分開來，這就是模式識別。一般說來，模式識別過程是感覺信息與長時記憶中的有關(guān)信息進行比較，再決定它與哪個長時記憶中的項目有著最佳匹配的過程。

人因工程學第二節(jié)感知系統(tǒng)的信息加工

3、匹配過程的實現(xiàn)方式，有三種主要理論:

第一種假說----模板論

(1)認為人們在頭腦中儲存有無數(shù)的模板集，這些模板非常詳細，從而使我們有可能辨認出各種客體。

(2)把觀察到的客體模式與頭腦中的模板集進行比較并選出與之匹配的最佳模板，我們就識別了該客體。模板匹配理論難以解釋字母知覺中的問題。我們能辨認一個字母在大小、方向和形式上的種種變化，很難想象在我們頭腦里會儲存有那么多的模板。這個假設顯然是很不經(jīng)濟的。

缺陷：能解釋人的某些模式識別，但存在局限性：

1）必須先存儲相應模板才能識別，需要很大的模板數(shù)量，記憶負擔加重。

2）缺少靈活性，對人為什么有時會迅速識別一個新的模式不能很好解釋。

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第二種假說----原型論:

認為原型不同于模板，它不是一個具體的特定樣式，而是一類事物最典型（最常見）的基本特征。知覺的識別過程不是與模板精確、等同的匹配，而是與原型相一致。研究發(fā)現(xiàn)，即使人們從來沒有見過完全與原型匹配的樣例，人們也能夠形成一種原型，識別出該客體。優(yōu)點：時間短、記憶負擔小、靈活，能適應環(huán)境變化。缺點：只有從下到上的加工，沒有從上到下的加工。人因工程學第二節(jié)感知系統(tǒng)的信息加工

第三種假說----特征論該理論將構(gòu)成模式的元素或成分及相互關(guān)系稱為特征，認為外部刺激在人的長期記憶中，是以各種特征來表征的。

A2條斜線、一條水平線、1個銳角組成。特征和特征分析在模式識別過程中起到關(guān)鍵作用。模式識別時主要過程如下：分析刺激特征----抽取刺激的有關(guān)特征---合并抽取的特征—與長期記憶中的各種刺激特征對比---一旦獲取最佳匹配，識別結(jié)束。

優(yōu)點：不管刺激的大小、方位等其他細節(jié)，避免預加工困難和負擔，使識別有更強的適應性，同時也減輕了記憶負擔。人因工程學第二節(jié)感知系統(tǒng)的信息加工三、感知系統(tǒng)的信息加工

（三）信息加工周期、單位知覺、感知加工的速率變化

（1）加工周期。加工周期時間與刺激脈沖反應的時間有關(guān)。要辨認兩幅照片是否同一人，就必須等更多的細節(jié)顯出來后才能做出反應，這時的周期時間就要長得多。

（2）單位知覺。如果在一個知覺加工器的工作周期里，有多個相類似的刺激發(fā)生，那么知覺加工器就會將它們當作一個刺激單位加以處理。（3）感知加工的速率變化。知覺加工器的單位加工周期并非一個固定的常數(shù)。根據(jù)不同的刺激條件，加工周期可在一定范圍內(nèi)變化。若刺激強度增大，加工周期就會相應短些。即知覺加工器的加工周期時間與刺激強度成反比。

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四、人的信息傳遞能力

（1）理論能力與人的實際能力。生理學研究結(jié)果：視覺器官的傳信能力約為109bit/s。單耳傳信能力大約為8000bit/s。人的實際能力：哈佛大學的米勒(G．A．Miller)：“在最理想的條件下，傳信能力的實際上限似乎處于25bit/s左右，實驗條件下能力非常有限，一般不超過10bit/s。（2）感知覺的絕對辨認能力。辨認能力是指當單個的刺激呈現(xiàn)而不與其他刺激作比較的條件下，感覺器官所具有的辨認能力。（3）信息傳遞率。信息傳輸速率（R）是指人在單位時間內(nèi)能傳遞的信息量。一般認為，人的通道容量約為7bit/秒。實際上，人的信息傳遞率遠遠高于7bit，這是因為作用于人的感官的外界刺激往往都是多維度的。

人因工程學第二節(jié)感知系統(tǒng)的信息加工四、人的信息傳遞能力表9-3不同感知覺的絕對辨認能力感覺刺激維度絕對辨認能力(bit/刺激)辨認的刺激數(shù)研究者視覺在直線上(在直線度盤上)3.2510Hake、Garner(1951)點(指針)的位置3.9010Coonan、Klemmen(inMiller,1956)顏色(主波長)3.109Eriksen、Hake(1955)明度2.305Eriksen、Hake(1955)簡單幾何圖形的面積2.202.6056Pollack(inMiller,1956)直線的長度2.60～3.007～8Pollack(inMiller,1956)直線傾斜度2.80～3.307～11Pollack(inMler,1956)弧度(其弦不變)1.60～2.204～5Pollack(inMiller,1956)人因工程學第二節(jié)感知系統(tǒng)的信息加工四、人的信息傳遞能力表9-3不同感知覺的絕對辨認能力(續(xù)表9-3)感覺刺激維度絕對辨認能力(bit/刺激)辨認的刺激數(shù)研究者聽覺純音強度(音響)2.305Gamer(1953)純音頻率(音高)2.507Pollack(1952、1953)味覺食鹽水濃度1.904Beebe-Center、Rodgers、Connell(1955)振動覺(胸部)振動強度2.004Geldard(inMiller,1956)振動持續(xù)時間2.305Geldard(inMillef，1956)振動位置2.807Geldard(inMiller,1956)膚覺（電擊）電擊強度1.703Hawker（l960)電擊持續(xù)時間1.803Hawker、Warn(1961)人因工程學第二節(jié)感知系統(tǒng)的信息加工五、注意（一）注意的基本概念

注意是心理活動或意識對一定對象的指向與集中。

1、注意的指向性。是指人在某一瞬間，他的心理活動或意識選擇了某個對象，而忽略了另一些對象。

2、注意的集中性。當心理活動或意識指向某個對象的時候，它們會在這個對象上集中起來，即全神貫注起來，這就是注意的集中性。人因工程學第二節(jié)感知系統(tǒng)的信息加工五、注意（二）注意的種類根據(jù)引起注意和維持注意有無目的及是否需要付出意志努力，注意可分為無意注意、有意注意和有意后注意。有意注意是指有預定目的、需要一定意志努力的注意。無意注意是指事先沒有目的、也不需要意志努力的注意。有意后注意既服從于當前的活動目的與任務，又能節(jié)省意志的努力，對完成長期、持續(xù)的任務特別有利。

無意注意有意注意有意后注意它同時具有無意注意和有意注意的某些特征。人因工程學第二節(jié)感知系統(tǒng)的信息加工

五、注意（四）注意的特性

(1)注意的廣度。注意廣度是指在一個很短的時間內(nèi)能知覺的注意對象的數(shù)目。

（2）注意的選擇性。注意的選擇性是個體在同時呈現(xiàn)的兩種或兩種以上的刺激中選擇一種進行注意，而忽略另外的刺激。

（3）注意的持續(xù)性。注意持續(xù)性是指注意在一定時間內(nèi)保持在某個認識的客體或活動上，也叫注意的穩(wěn)定性。

（4）注意的分配。注意的分配性是個體在同一時間對兩種或兩種以上的刺激進行注意，或?qū)⒆⒁夥峙涞讲煌幕顒又小?/p>

人因工程學

第二節(jié)感知系統(tǒng)的信息加工

五、注意（五）注意的認知理論1.注意的選擇功能心理學家提出了一系列理論模型,解釋注意的選擇作用的實質(zhì)，以及人腦對信息的選擇究竟發(fā)生在信息加工的哪個階段上。（1）過濾器理論（2）衰減理論（3）后期選擇理論（4）多階段選擇理論

認為選擇過程在不同的加工階段上都有可能發(fā)生。這一理論的兩個主要假設是：①在進行選擇之前的加工階段越多，所需要的認知加工資源就越多。②選擇發(fā)生的階段依賴于當前的任務要求。多階段選擇理論看起來更有彈性，由于強調(diào)任務要求對選擇階段的影響，避免了過于絕對化的假設所帶來的難題。人因工程學

第二節(jié)感知系統(tǒng)的信息加工

圖9-2三種理論的比較示意圖過濾器理論衰減理論后期選擇理論人因工程學第二節(jié)感知系統(tǒng)的信息加工五、注意2.注意與認知資源分配

（1）認知資源理論。該理論認為，與其把注意看成一個容量有限的加工通道，不如看作一組對刺激進行歸類和識別的認知資源或認知能力。人的認知資源是有限的。對刺激的識別需要占用認知資源，當刺激越復雜或加工任務越復雜時，占用的認知資源就越多。當認知資源完全被占用時，新的刺激將得不到加工(未被注意)。

人因工程學第二節(jié)感知系統(tǒng)的信息加工圖9-3

注意的能量模型任務難度、動機、情緒、藥物決定喚醒水平分配策略受傾向性、任務要求、所需能量評價影響人因工程學

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五、注意2.注意與認知資源分配（2）雙加工理論。該理論認為，人類的認知加工有兩類：自動化加工和受意識控制的加工。自動化加工不受認知資源的限制，不需要注意，自動進行。這些加工過程由適當?shù)拇碳ひl(fā)，發(fā)生比較快，也不影響其他的加工過程。在形成之后，其加工過程比較難改變。意識控制的加工受認知資源的限制，需要注意的參與，可以隨環(huán)境的變化而不斷進行調(diào)整。雙加工理論可以解釋很多注意的現(xiàn)象。人通常能夠同時做好幾件事，如可以一邊騎自行車一邊欣賞路邊的風景等。

人因工程學第三節(jié)中樞（認知）系統(tǒng)的信息加工一、中樞（認知）系統(tǒng)的信息儲存

認知系統(tǒng)的信息儲存有兩種方式：

1.工作記憶：為當前信息加工需要而短時儲存的信息

2.長時記憶：為以后信息加工需要而儲存的信息。

（一）工作記憶

1.特點

(1)信息保持時間很短，5s～1min

(2)記憶容量?。赫３赡耆擞洃浫萘吭?～9bit間波動，平均為7

(3)對中斷的高度敏感，短時記憶極易受到干擾。

(4)短時記憶中的信息可被意識。只有短時記憶中的信息才能被保持在人們當前的意識之中。

人因工程學第三節(jié)中樞（認知）系統(tǒng)的信息加工一、中樞（認知）系統(tǒng)的信息儲存2.

工作記憶的編碼及影響因素

（1）主要編碼方式：聽覺編碼和視覺編碼工作記憶的編碼通常是以聲音符號方式進行的，但在工作記憶的最初階段存在視覺形式編碼，之后逐漸向聽覺形式過渡。（2）工作記憶編碼效果的影響因素1）覺醒水平:覺醒水平即大腦皮層的興奮水平，它直接影響到記憶編碼的效果。記憶廣度高峰在上午10點30分左右，下午下降。2）工作記憶的組塊:在編碼過程中，將幾種水平的代碼歸并成一個更高水平的、單一代碼的編碼過程叫組塊。組快可以提高記憶容量和效率。個體的知識經(jīng)驗、編碼技巧及努力程度影響組塊內(nèi)容3）認知加工深度:信息加工深度比較低時，人的記憶效果較差；相反，信息加工深度比較大時，人的記憶效果比較好。

人因工程學第三節(jié)中樞（認知）系統(tǒng)的信息加工一、中樞（認知）系統(tǒng)的信息儲存

（1）復述。復述是工作記憶信息存儲的有效方法。復述又分為兩種：一種是機械復述或保持性復述，將工作記憶中的信息不斷地簡單重復；另一種是精細復述，將工作記憶中的信息進行分析，使之與已有的經(jīng)驗建立起聯(lián)系。（2）遺忘。記憶的內(nèi)容不能保持或者提取時有困難就是遺忘。工作記憶的容量有限，儲存時間也很短。在沒有復述的情況下，工作記憶可保持15～30s。圖9-4為阻止復述后工作記憶遺忘速率。

3.工作記憶信息的存儲和遺忘人因工程學第三節(jié)中樞（認知）系統(tǒng)的信息加工圖9-4阻止復述后工作記憶遺忘速率人因工程學第三節(jié)中樞（認知）系統(tǒng)的信息加工一、中樞（認知）系統(tǒng)的信息儲存

（一）工作記憶

4.工作記憶的信息提取工作記憶中信息提取方式為完全系列掃描，即對全部項目進行完全的檢索，然后做出判斷。在這種提取方式下，肯定判斷和否定判斷都要對全部項目進行搜索，因此它們應該具有同樣的反應時間(圖9-5a)。另外，反應時間是項目長度的函數(shù)，圖9-5b是實驗得到的結(jié)果。人因工程學第三節(jié)中樞（認知）系統(tǒng)的信息加工一、中樞（認知）系統(tǒng)的信息儲存（一）工作記憶

4.工作記憶的信息提取

a）肯定判斷和否定判斷的反應時間b）項目長度與反應時關(guān)系圖9-5工作記憶信息提取人因工程學第三節(jié)中樞（認知）系統(tǒng)的信息加工一、中樞（認知）系統(tǒng)的信息儲存（二）長時記憶

1.長時記憶的含義和編碼（1）長時記憶是指存儲時間在一分鐘以上、數(shù)月、數(shù)年乃至終身不忘的信息。（2）長時記憶的編碼就是把新的信息納入已有的知識框架內(nèi)，或把一些分散的信息單元組合成一個新的知識框架。

長時記憶的編碼形式主要有以下三種：

a.語義類型編碼：對給定的雜亂的語詞概念材料，當按動物、植物、人名、職業(yè)等進行分類時，記憶的效果會明顯提高。

b.語言特點編碼：借助語言的某些特點，如語義、發(fā)音等，對當前輸入的某些信息進行編碼，使它成為便于儲存的東西。

c.主觀組織：主觀組織將分離的項目構(gòu)成一個有聯(lián)系的整體，從而提高了記憶效率。

人因工程學第三節(jié)中樞（認知）系統(tǒng)的信息加工（3）長時記憶編碼的主要影響因素：編碼時的意識狀態(tài)和加工深度。

研究表明，有意編碼的效果明顯優(yōu)于自動編碼的效果；加工深度不同，記憶效果也是不同的。人因工程學第三節(jié)中樞（認知）系統(tǒng)的信息加工一、中樞（認知）系統(tǒng)的信息儲存（二）長時記憶

2.長時記憶的信息儲存長時記憶中信息的存儲是一個動態(tài)過程。從量的方面，存儲信息的數(shù)量隨時間的遷移而逐漸下降；從質(zhì)的方面，存儲的信息會出現(xiàn)不同形式的變化。

3.長時記憶的信息提?。涸僬J和回憶（1）再認是指人們對感知過、思考過或體驗過的事物，當它再度呈現(xiàn)時，仍能認識的心理過程。圖9-6為時間間隔對再認的影響，從圖中可以看到，從學習到再認的間隔時間越長，效果越差。人因工程學第三節(jié)中樞（認知）系統(tǒng)的信息加工一、中樞（認知）系統(tǒng)的信息儲存

（二）長時記憶圖9-6時間間隔對再認的影響

人因工程學第三節(jié)中樞（認知）系統(tǒng)的信息加工一、中樞（認知）系統(tǒng)的信息儲存4.長時記憶中信息的遺忘

（1）人的遺忘過程

19世紀末，德國心理學家艾賓浩斯提出的人的遺忘發(fā)展進程規(guī)律---艾賓浩斯遺忘曲線。圖9-7艾賓浩斯遺忘曲線

（2）遺忘原因干擾理論認為，遺忘是因為在學習和回憶之間受到其他刺激的干擾所致。一旦干擾被排除，記憶就能恢復，而記憶痕跡并未發(fā)生變化。人因工程學第三節(jié)中樞（認知）系統(tǒng)的信息加工

二、思維與推理

（一）思維過程

運用存儲在長時記憶中的知識經(jīng)驗，對外界輸入的信息進行分析、綜合、比較、抽象和概括的過程就是思維過程。具體包括以下過程：

1、分析與綜合：分析是指在頭腦中把事物的整體分解為各個部分或各個屬性，綜合是把事物的各個部分、各個特征、各種屬性結(jié)合起來，了解它們之間的聯(lián)系，形成一個整體。

2、比較。把各種事物和現(xiàn)象加以對比，確定它們的相同點、不同點及其關(guān)系。

3、抽象與概括。抽象是在思想上抽出各種事物與現(xiàn)象的共同的特征和屬性，舍棄其個別特征和屬性的過程。在抽象的基礎上，人們可以得到對事物的概括性的認識。例如，石英鐘、鬧鐘、座鐘、掛鐘都能計時，因此，“鐘能計時”就是它們的共同屬性。人因工程學第三節(jié)中樞（認知）系統(tǒng)的信息加工二、思維與推理（二）推理

推理是指從具體事物歸納出一般規(guī)律，或者根據(jù)一般原理推出新結(jié)論的思維活動。前者叫歸納推理，后者叫演繹推理。演繹推理包括以下幾種方式：1.三段論推理

它是由兩個假定真實的前提，和一個可能符合，也可能不符合這兩個前提的結(jié)論所組成。例如：①所有的A都不是B，所有的B都是C，因而所有的A都不是C；

不正確推理中的錯誤，是由于人們對前提的信息加工不充分，或者說受工作記憶容量的限制，人們只根據(jù)前提創(chuàng)建了一個心理模型，而沒有考慮建立更多的心理模型造成的。人因工程學第三節(jié)中樞（認知）系統(tǒng)的信息加工

2.線性推理

線性推理又稱關(guān)系推理，在這種推理中，所給予的兩個前提說明了三個邏輯項之間的可傳遞性的關(guān)系。如張三比李四高，李四比王五高，因此，張三比王五高。由于這種推理的三個邏輯項之間具有線性的特點，所以線性推理又稱線性三段論。

3.條件推理

條件推理是指人們利用條件性命題進行的推理。

規(guī)則以如果，那么的形式進行表述，另有一個其他的語句用來確定條件或結(jié)論為真或為假，而推理者則必須確定剩余項的真或假。

如果你努力學習過，你就會在這門課上取得好成績。你努力學習過。因此，你有希望在這門課上取得好成績。人因工程學第三節(jié)中樞（認知）系統(tǒng)的信息加工

二、思維與推理

（三）問題解決

1.問題解決的含義及腦機制（1）問題解決是由一定的情景引起的，按照一定的目標，應用各種認知活動、技能等，經(jīng)過一系列的思維操作，使問題得以解決的過程。（2）大腦皮層的額葉對問題解決活動具有重要的作用。大腦皮層其它部位加工過的信息，都要傳遞到額葉進行更復雜的加工、綜合，編制成行為的程序，進而調(diào)節(jié)和控制人們的行為和心理過程，同時還要將行為的結(jié)果與最初的目的進行對照，以保證活動的完成。

人因工程學第三節(jié)中樞（認知）系統(tǒng)的信息加工

二、思維與推理

（三）問題解決

2.問題解決中的策略

（1）算法算法策略就是在問題空間中隨機搜索所有可能的解決問題的方法，直至選擇一種有效的方法解決問題。該法費時費力，而且當問題復雜、問題空間很大時，人們很難依靠這種策略來解決問題。

（2）啟發(fā)法啟發(fā)法是人根據(jù)一定的經(jīng)驗，在問題空間內(nèi)進行較少的搜索，以達到問題解決的一種方法。啟發(fā)法不能完全保證問題解決的成功，但用這種方法解決問題較省時省力。人因工程學第三節(jié)中樞（認知）系統(tǒng)的信息加工常用的啟發(fā)性策略：

1）手段一目的分析

將需要達到的問題的目標狀態(tài)分成若干子目標，通過實現(xiàn)一系列的子目標最終達到總目標。

2）逆向搜索

逆向搜索就是從問題的目標狀態(tài)開始搜索直至找到通往初始狀態(tài)的通路或方法。

例：人們要去城市的某個地方，往往是在地圖上先找到目的地，然后查找一條從目的地退回到出發(fā)點的路線。

3）爬山法采用一定的方法逐步降低初始狀態(tài)和目標狀態(tài)的距離，以達到問題解決的一種方法。

人因工程學第三節(jié)中樞（認知）系統(tǒng)的信息加工

1.大腦信息處理能力的界限

（1）大腦皮質(zhì)對連續(xù)接受的各種信息不可能全部確切地給以處理，其能力具有一定的限度。人不可能同時處理兩種以上的信息。人的這種信息處理特征稱為單通道機制。大腦信息處理能力的界限內(nèi)部因素外部條件三、影響信息處理的因素人因工程學第三節(jié)中樞（認知）系統(tǒng)的信息加工

1.大腦信息處理能力的界限

在處理各種信息過程中，當時間十分充裕時，人們可以正確地進行處理；當信息時間短觸信息又錯綜復雜時，就不能很好地處理，將出現(xiàn)以下各種情況：①漏掉了未處理的信息。②作了錯誤的處理。③處理延遲。④信息內(nèi)容處理不全。⑤信息處理的質(zhì)量降低。⑥使用了規(guī)定以外的處理方法。⑦放棄處理。人因工程學第三節(jié)中樞（認知）系統(tǒng)的信息加工三、影響信息處理的因素

2.內(nèi)部因素（1）人的喚醒水平喚醒水平指人的總體生理激活程度。它對工作效率有很大影響。在適宜的范圍內(nèi)，喚醒能維持大腦的興奮性，有利于注意的保持和集中。但是超出此范圍過分激活，人將處于十分緊張狀態(tài)，無法實現(xiàn)有效行為。（2）工作任務因素認知加工器的加工周期通常為10次/s左右，每次約70(25～170)ms。認知加工器的加工周期變動性較大，不同的加工任務，其加工周期時間可在很大范圍內(nèi)波動。人因工程學第三節(jié)中樞（認知）系統(tǒng)的信息加工三、影響信息處理的因素

2.內(nèi)部因素表9-5不同認知系統(tǒng)的加工速度任

務速

率單

位研

究

者數(shù)

字顏

色字

母詞幾何形狀隨機圖形無意義音節(jié)點陣模式三維形狀知覺判斷選擇反應時默讀數(shù)字33(27～39)3840(24～65)47(36～52)5068(42～93)734691(40～172)106(85～169)92153167ms/數(shù)字ms/色ms/個ms/個ms/種ms/個ms/個ms/個ms/個ms/判斷ms/判斷ms/比特ms/數(shù)字Cavanaugh(1972)Cavanaugh(1972)Cavanaugh(1972)Cavanaugh(1972)Cavanaugh(1972)Cavanaugh(1972)Cavanaugh(1972)Chi&Klahr(1975)Akin&Chase(1978)Welford(1976)Welford(1973)Hymam(1953)Landaner(1962)人因工程學第三節(jié)中樞（認知）系統(tǒng)的信息加工三、影響信息處理的因素2.內(nèi)部因素

（3）學習。從學習曲線規(guī)律可知，如果反復的練習同種作業(yè)，隨著練習次數(shù)的增加，工作質(zhì)量和效率都將在一定程度上有所改善。并能減輕人的疲勞。（4）疲勞。在疲勞使信息處理能力降低的狀態(tài)下，就會發(fā)生不能很好地處理刺激的反應模式。

（5）動力。人對作業(yè)形成動力是人處理信息時的基礎條件之一，特別是在重新學習掌握信息處理方法時，動力具有更加重要的作用。3.外部條件

作業(yè)時間、時機以及作業(yè)條件等影響信息處理能力。人因工程學第四節(jié)人的信息輸出

信息輸出操作者在接收來自系統(tǒng)的信息并對其進行中樞加工以后，便根據(jù)加工的結(jié)果對系統(tǒng)做出反應。這后一個過程即稱為操作者的信息輸出。各類信息輸出的質(zhì)量取決于反應時間、運動時間和準確性等因素。本節(jié)主要介紹人的信息輸出的形式、反應時間和運動時間。人因工程學第四節(jié)人的信息輸出一、信息輸出形式

信息輸出形式多種多樣，最重要的方式是運動輸出。

各種運動形式，經(jīng)常按一定的關(guān)系并行或連續(xù)出現(xiàn)運動形式62541定位運動

靜態(tài)調(diào)節(jié)運動序列運動

連續(xù)運動操作運動重復運動

3視覺定位運動和盲目定位運動操作者對操縱控制對象連續(xù)進行控制、調(diào)節(jié)的運動。是若干個基本動作按一定順序相對獨立地進行的運動在一段時間內(nèi)，把身體的有關(guān)部位保持在某一位置上的狀態(tài)。

人因工程學第四節(jié)人的信息輸出二、反應時與運動速度（一）反應時的概念

一般將外界刺激出現(xiàn)到操作者根據(jù)刺激信息完成反應之間的時間間隔稱為反應時。反應過程包括刺激使感覺器官產(chǎn)生活動，經(jīng)由神經(jīng)傳遞至大腦，經(jīng)過加工處理，再從大腦傳給肌肉，肌肉收縮后作用于外界的某種客體。

人因工程學第四節(jié)人的信息輸出二、反應時與運動速度

1.簡單反應時呈現(xiàn)的刺激只有一個，被試只在刺激出現(xiàn)時做出特定的反應，這時獲得的反應時間稱為簡單反應時。

(二）簡單反應時與選擇反應時間2.選擇反應時有多種不同的刺激信號，刺激與反應之間為一一對應關(guān)系，對不同的刺激要做出不同的反應，這時的反應時稱為選擇反應時。人因工程學第四節(jié)人的信息輸出（三）各種感覺通道的反應時

不同的感覺通道受刺激的反應時明顯不同。表9-6各種感覺通道的簡單反應時感覺通道反應時/ms感覺通道反應時/ms觸覺

117～182溫覺180～240聽覺120～182

嗅覺210～390視覺

150～225痛覺400～1000

冷覺

150～230

味覺308～1082

人因工程學第四節(jié)人的信息輸出（四）影響反應時的因素

1.刺激信號性質(zhì)的影響：

1)刺激的強度

2)刺激的空間特性

3)刺激的持續(xù)時間

4)刺激的清晰度。

表9-7刺激面積與反應時方塊邊長/mm36122448反應時/ms195188184182179人因工程學第四節(jié)人的信息輸出2.人的機體狀態(tài)的影響

1)人對環(huán)境條件的適應狀態(tài)

2)精神準備程度。

表9-10年齡與簡單反應時

年齡2030405060

反應時比例/%100104112116161

預備時間/s0.5124平均反應時/ms335241245276

標準差/ms64435156表9-9不同預備時間與反應時3)年齡因素人因工程學第四節(jié)人的信息輸出（五）影響選擇反應時的因素除上述討論的各種因素外，還有如下因素有特別重要意義。

(1)刺激物數(shù)量的影響。

(2)刺激物間差別的影響。

(3)作業(yè)時間長短的影響。

人的感官識別能力，在作業(yè)開