人机界面设计之认知心理学

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1、人机界面设计Human-MachineInterfaceDesign罗仕鉴浙江大学计算机学院sjluo@263.sina.comwww.topsung.comwww.ergocn.com第二章用户认知心理学◆感觉信号的检测◆人脑◆视觉◆听觉◆记忆和学习◆人的特性◆认知心理学中的人机比较认知心理学是20世纪50年代中期在西方兴起的一种心理学思潮，20世纪70年代成为西方心理学的一个主要研究方向。它研究人的高级心理过程，主要是认识过程，如注意、知觉、表象、记忆、思维和语言等。认知心理学以信息加工观点研究认知过

2、程是现代认知心理学的主流，可以说认知心理学相当于信息加工心理学。它将人看作是一个信息加工的系统，认为认知就是信息加工，包括感觉输入的变换、简约、加工、存储和使用的全过程。认知心理学控制论、信息论、计算机科学对认知心理学的发展具有深远的影响。计算机科学与心理学相结合，产生了一门边缘学科人工智能。人工智能与认知心理学关系极为密切，计算机的出现使人们找到了分析人的内部心理过程和状态的新途径。人工智能图灵于30年代发表后来称为“图灵机”的数学系统，对心理学也发生了影响。数量逻辑和图灵机使人们想到，人类的认知系统也

3、可以视为符号运用系统。人类的某些观念可以用符号来代表，而且这些符号可以通过确定的符号运算过程加以变换。这些思想不仅在理论上而且在具体研究上对认知心理学都有重要的作用。计算机类比认知心理学的一个基本观点是可以用计算机来类比人的内部心理过程。计算机接受符号输入，进行编码，对编码输入加以决策、存储、并给出符号输出。这可以类比于人如何接受信息，如何编码和记忆，如何决策，如何变换内部认知状态，如何把这种状态编译成行为输出。计算机与认知过程的这种类比，只是一种水平上的类比，即在计算机程序水平上描述内部心理过程，它主要

4、涉及的是人和计算机的逻辑能力，而不是计算机硬件和人脑的类比。计算机类比◆人的感觉器官（视觉、听觉）是如何接受信息的◆人脑的结构与功能，知道它是怎样理解处理信息的◆人的学习记忆有哪些过程，是如何进行推理的了解并遵循用户认知心理学的原理是进行人机界面设计的基础。目的：尽量使设计适应于人的自然特性，满足用户的要求。2.1感觉信号的检测2.2作为用户的人2.2.1人脑的结构人脑是由大量的神经细胞构成的，估计约有150亿个。神经细胞是脑的结构单位，也是功能单位。因此，神经细胞又称为神经元。神经冲动图2.2.2人脑的

5、功能2.2.2人脑的功能▲大脑的主要机能，是一个接受、分析、综合、储藏、发布各种信息的装置。▲大脑是左右对称的，一般地说，右脑负责较多的创造性和艺术性机能，而左脑有较多的逻辑推理机能。2.3视觉2.3.1视觉系统2.3视觉过程和视觉系统2.3.2视敏度和颜色视觉★视敏度是指能够看到细微事物的能力。它受几个因素的影响，即光的强度、图象的颜色以及图象本身的复杂程度。★另外，人们能感觉到不同的颜色，这是眼睛接受不同的波长的结果。各种波长的光是从带色的物体表面或有色光源反射出来的。正常的眼睛可感受到的光谱波长为4

6、00～700um。视敏度受几个因素的影响：★图像本身的复杂程度★光的强度★图像的颜色★背景光等。视杆细胞视锥细胞在低水平照明时（如夜间）起作用区别黑白对光谱中绿色部分最敏感，在视网膜远离中心处最多对极弱的刺激敏感在高水平照明时（如白天）起作用区别色彩对光谱中黄色部分最敏感，在视网膜中部最多主要在识别空间位置和要求敏锐地看物体时起作用2.3.2亮适应和暗适应★格式塔（Gestalt）心理学（1）接近性原则：某些距离较短或互相接近的部分，容易组成整体。2.3.3视觉模式识别（1）相似性原则：人们容易将看起来相

7、似的物体看成一个整体。（3）连续性原则：连续性是指对线条的一种知觉倾向（4）完整和闭合性原则：彼此相属的部分，容易组合成整体；反之，彼此不相属的部分，则容易被隔离开来。（5）对称性原则★模板匹配（TemplateMatching）识别某个图象，必须在过去的经验中有这个图形或东西的“记忆痕迹”或基本模型，这个模型又叫做“模板”。当前刺激如果与大脑中的模板符合，就能识别这个刺激。★原型匹配理论（PrototyPeMatching）这种理论认为眼前的一个字母A，不管它是什么形状，也不管把它放在什么地方，它都和过

8、去知觉过的A有相似之处。★特征分析特征分析是模板匹配理论和原型匹配理论的发展，它认为刺激是一些基本特征的结合物。例如，对于英文字母，特征可能包括水平线、垂直线，大约45º角的线以及曲线。这样，大写的字母A便能被看成两条45º角的线（Λ）和一条水平线（–）。字母A的模式由这些线条加上它们结合在一起的形式组成。在进行模式识别时，个体把知觉对象的基本特征与存贮于记忆中的特征相匹配以作出肯定或者否定的决定。从特征分析的角度来解释图象的