Ihminen havaitsijana: Luento 7. Jukka Häkkinen ME-C2600

Samankaltaiset tiedostot
Havaitseminen, kognitio ja ergonomia Jukka Häkkinen Käyttäytymistieteiden laitos, Helsingin yliopiston

Ihminen havaitsijana: Luento 6. Jukka Häkkinen ME-C2600

S Havaitseminen ja toiminta

YHTEISKUNTA MUUTTUU- KUINKA ME MUUTUMME? Asiaa aivotutkimuksesta ja hahmottamisesta

Valikoiva tarkkaavaisuus: labratuloksista arkielämän visuaalisen haun tilanteisiin

Opetusmateriaalin visuaalinen suunnittelu. Kirsi Nousiainen

Ihminen havaitsijana: Luento 5. Jukka Häkkinen ME-C2000

KÄYTTÖOHJE. Sisällysluettelo. Huom! Tämä käyttöohje koskee seuraavia verkkokirjoja ja verkkopalveluja:

Tarkkaavaisuus ja muisti

Scratch ohjeita. Perusteet

ASUKASKYSELYOHJE Sivu 1 / 8. Kauppalehti Tietopalvelujen asiakaspalvelu vastaa lupahakemuksen tarkastamisesta ja luvan myöntää Väestörekisterikeskus.

Muistintutkimuksesta ja tulkin muistista. Muistintutkimuksesta ja tulkin muistista

Toiminnallisen näön profiili

Toiminnallisen näön profiili

ETNIMU-projektin, aivoterveyttä edistävän kurssin 5.osa. Aistit.

Rakastavatko aivosi liikuntaa?

Aistit. Kaisa Tiippana Havaintopsykologian yliopistonlehtori. Luento Aistit ja kommunikaatio-kurssilla 12.9.

Automatisoituminen, resurssit ja monitehtäväsuoritus

Kuulohavainnon perusteet

Kieli merkitys ja logiikka. 2: Helpot ja monimutkaiset. Luento 2. Monimutkaiset ongelmat. Monimutkaiset ongelmat

Tulevaisuuden radio. Puheenvuoro Radiovuosi 2010 tilaisuudessa Tuija Aalto YLE Uudet palvelut Tulevaisuus Lab

Vaikeavammaisen asiakkaan kanssa työskentely

Tämän monisteen tarkoitus on tutustua pikamaski -toimintoon GIMP:issä.

Tietorakenteet, laskuharjoitus 7, ratkaisuja

Taulukkolaskennan perusteet Taulukkolaskentaohjelmat

Ihminen havaitsijana: Luento 10. Jukka Häkkinen ME-C2600

815338A Ohjelmointikielten periaatteet Harjoitus 5 Vastaukset

Tietoisuuden tutkimus

Opetusmateriaali. Fermat'n periaatteen esittely

Tilannekuvan ylläpitäminen keskeytysten ja häirinnän aikana

Nopeus, kiihtyvyys ja liikemäärä Vektorit

Toiminnallisen näönkäytön tutkiminen lastenneurologisella osastolla ja poliklinikalla

E s i t y s g r a f i i k k a a s e l k o k i e l e l l ä MICROSOFT. PowerPoint. P e t r i V a i n i o P e t r i I l m o n e n TIKAS-SARJA

Sami Hirvonen. Ulkoasut Media Works sivustolle

Osoitin ja viittaus C++:ssa

Käyttöliittymä. Ihmisen ja tuotteen välinen rajapinta. ei rajoitu pelkästään tietokoneisiin

Sport In The Box Käyttöohje

PERCIFAL RAKENNETUN TILAN VISUAALINEN ARVIOINTI

Taulukkolaskennan perusteet Taulukkolaskentaohjelmat

Eye Pal Solo. Käyttöohje

OpenOffice.org Impress 3.1.0

Autonavigaattorilaitteiden vaikutus käyttäjän ajosuoritukseen säie-kognitio-mallin mukaan

Moniaistisuus. Moniaistinen havaitseminen. Mitä hyötyä on moniaistisuudesta? Puheen havaitseminen. Auditorisen signaalin ymmärrettävyyden vaikutukset

LUENTO 3. Toiminnan kehä

Tasogeometriaa GeoGebran piirtoalue ja työvälineet

Picasa 3 -kuvankäsittelyopas, osa 2, käytä tehokkaasti

Rukkaset naulasta Avoimille! - työhönvalmennuspalvelu. Työllisyysfoorumi Pia Vallenius

Uudet paikannus- ja havainnointitekniikat

Tuen tarpeen tunnistaminen. Lukemisen ja kirjoittamisen ryhmäarviointi. Esitysohjeet opettajalle. toinen luokka syksy

T Syksy 2004 Logiikka tietotekniikassa: perusteet Laskuharjoitus 2 (opetusmoniste, lauselogiikka )

TYÖPAJA 1: Tasogeometriaa GeoGebran piirtoalue ja työvälineet

Graffa Suomi ryhmässä 3/2017-2/2018 julkaisemani vinkit

Pedanet oppilaan ohje Aleksanteri Kenan koulu Eija Arvola

Juha Lång Venäjä-suomi-venäjä-kääntämisen tutkimuksen seminaari

Cog311 Resurssit ja monitehtäväsuoritus

Harjoitustehtävät 6: mallivastaukset

Tee-se-itse -tekoäly

Kenguru 2019 Benjamin 6. ja 7. luokka

Datatähti 2019 loppu

Luento 12: XML ja metatieto

Tarkkaamattomuus tieliikenteessä. Petri Jääskeläinen

Erityislapset partiossa

Kieli merkitys ja logiikka. 4: Luovuus, assosiationismi. Luovuus ja assosiationismi. Kielen luovuus. Descartes ja dualismi

on hidastuvaa. Hidastuvuus eli negatiivinen kiihtyvyys saadaan laskevan suoran kulmakertoimesta, joka on siis

Tuen tarpeen tunnistaminen

T Käyttöliittymäpsykologia Tarkkaavaisuuden suuntaaminen käyttöliittymissä - hahmolakien ja värien avulla parempaan suunnitteluun

Luentorunko 12: Lyhyen ja pitkän aikavälin makrotasapaino, AS

5.3 Ensimmäisen asteen polynomifunktio

GeoGebra-harjoituksia malu-opettajille

811120P Diskreetit rakenteet

Kognitiivinen psykologia tutkii tiedonkäsittelyä. Neuropsykologia tutkii aivojen ja mielen suhdetta MITEN AIVOT TOIMIVAT?

S Laskennallinen Neurotiede

ADMIN. Käyttöopas 08Q4

Fiktion käsitteet tutuiksi. Oppitunnit 1 4

HTML5 video, audio, canvas. Mirja Jaakkola

Lomakkeiden suunnittelu. Aiheina

Onni-oppimispäiväkirjan ohje version 1.2

Publication IV Finnish Psychological Society. Reprinted by permission of Finnish Psychological Society.

Mobiilit luontorastit

Ihminen havaitsijana: Luento 9. Jukka Häkkinen ME-C2000

Mobiilit luontorastit

Lapsen näön seulonta neuvolassa Mihin suositukset perustuvat? Päivi Lindahl Silmätautien erikoislääkäri HYKS silmätautien klinikka Lasten yksikkö

Näyttö. Laitteen osat 1. Kellonaika- / herätysaika- / kalenteri-ikkuna: Näyttää radiosignaalista päivittyvän kellon, 3. 4.

$%& & % ' %& %#&& ' ( ) * ( + (, + (, + -

MATEMATIIKKA 3 VIIKKOTUNTIA. PÄIVÄMÄÄRÄ: 8. kesäkuuta 2009

Aivojen toiminnalliset muutokset CRPS:ssa. Etiologia ja patofysiologia. Vääristynyt kehonkaava 4/18/2013. Complex regional pain syndrome (CRPS)

Ohjelmoinnin perusteet Y Python

Tuen tarpeen tunnistaminen

Simo Vanni Aivotutkimusyksikkö ja AMI keskus O.V. Lounasmaa laboratorio Perustieteiden korkeakoulu Aalto yliopisto.

Opi kuvin: By Choice v.1.4 asennus Asennus järjestelmänvalvojan oikeuksin

64 kanavainen EEG ja herätevasteet Kirsi Palmu, erikoistuva fyysikko HUSLAB, KNF

Kerro kuvin: InPrint 2.8 asennus Asennus järjestelmänvalvojan oikeuksin

Havaintomotorisista valmiuksista ja niiden kehittämisestä

Käyttöopas kahden kameran väliseen tiedostojen siirtoon

Käyttöohje Social News


Otanta ilman takaisinpanoa

1 Tekniset tiedot: 2 Asennus: Asennus. Liitännät

Opetustapahtumien hakeminen (Hae - Opetustapahtuma)

Käsittelykokeet alkaen luokissa BE, C1E, CE, D1E ja DE

Transkriptio:

Ihminen havaitsijana: Luento 7 Jukka Häkkinen ME-C2600 Kevät 2016 1

Luento 7 Visuaalinen tarkkaavaisuus 2

Visuaalinen tarkkaavaisuus on tiedon valikointia Näköjärjestelmän tehtävänä on poimia henkilön kannalta olennaista tietoa näkymästä Tietoa tulee kuitenkin valtavasti, joten täytyy tulvasta täytyy poimia olennaiset asiat Olennaista voi olla: Aina tilanteesta riippumatta olennaiset asiat: jokin ilmestyy, jokin liikahtaa Tehtävän informaatiotarpeiden kannalta olennaiset asiat Tiedon poimintaa suorittavat visuaalisen tarkkaavaisuuden mekanismit

Muistiinpanoja esityksistä Leopardisammakko www.helsinki.fi/yliopisto Lettvin (1959) What the Frog s Eye Tells the Frog s Brain Proc. Inst. Radio Engr. 1959, vol. 47, 1940-1951

Visuaalisen tarkkaavaisuuden lajit 1. Näkyvä tarkkaavaisuuden siirtäminen (overt attention) 2. Näkymätön tarkkaavaisuuden siirto (covert attention) 3. Sisäisesti ohjautunut tarkkaavaisuus (endogenous attention) 4. Ulkoisesti ohjautunut tarkkaavaisuus (exogenous attention)

Näkyvä tarkkaavaisuuden siirtäminen

Näkyvä tarkkaavaisuuden ohjautuminen silmänliikkeiden avulla Katseen kulkua visualisoidaan katsepolun avulla Fiksaatio = Silmä pysähtyy keräämään tietoa Sakkadi = silmä liikkuu paikasta toiseen https://www.youtube.com/watch?v=7x5gcc3vfq8

Sakkadit ja fiksaatiot Sakkadi kestää noin 5-80ms ja niitä tapahtuu 3-4 kpl sekunnissa Pitkät sakkadit siirtävät katseen kiinnostavaan paikkaan näkymässä Lyhyet sakkadit siirtelevät katsetta kiinnostavan alueen sisällä

Sakkadit ja fiksaatiot Sakkadi kestää noin 5-80ms ja niitä tapahtuu 3-4 kpl sekunnissa Pitkät sakkadit siirtävät katseen kiinnostavaan paikkaan näkymässä Lyhyet sakkadit siirtelevät katsetta kiinnostavan alueen sisällä Sakkadin aikana silmän kyky vastaanottaa tietoa on alentunut (sakkadinen suppressio). Vastaanotto ei katkea kokonaan, mutta heikkenee paljon.

Sakkadit ja fiksaatiot Sakkadi kestää noin 5-80ms ja niitä tapahtuu 3-4 kpl sekunnissa Pitkät sakkadit siirtävät katseen kiinnostavaan paikkaan näkymässä Lyhyet sakkadit siirtelevät katsetta kiinnostavan alueen sisällä Sakkadin aikana silmän kyky vastaanottaa tietoa on alentunut (sakkadinen suppressio). Vastaanotto ei katkea kokonaan, mutta heikkenee paljon. Fiksaatio kestää keskimäärin 250 millisekuntia. Tämä tarkoittaa sitä, että 90% ajasta silmä on paikallaan. Fiksaation aikana: Silmä vastaanottaa tietoa fovealta ja perifeerisestä näöstä. Tietoa prosessoidaan. Prosessoinnin monimutkaisuus vaikuttaa fiksaation kestoon. Seuraavaa sakkadia lasketaan.

Näkymätön tarkkaavaisuuden siirtäminen

Näkymätön tarkkaavaisuus Posner (1980): jos annetaan vihje ilmestyvän objektin paikasta, reaktionopeus kasvaa. Tehtävä: Etsi T-kirjain Silmänliikemittauslaite tarkkailee, että katse pysyy kohdistettuna ristiin keskellä T L L L Annetaan vihje kohteen sijainnista Mitataan reaktioaika Oikea vihje nopeuttaa reaktiota

Näkymätön tarkkaavaisuus tilassa Piilotettu tarkkaavaisuus vai aktivoitua myös kolmannessa ulottuvuudessa Tehtävä: etsi kohde, joka voi ilmestyä joko tasolle A tai B Annetaan vihje: Tulee ilmestymään tasolle A tai B Etäisyys havaitsijasta A B Havaitsija

Näkymätön tarkkaavaisuus tilassa Jos vihje on B, se parantaa tasolle B ilmestyvän kuvion havaitsemisen reaktionopeutta Jos vihje on A, se parantee reaktionopeutta sekä tasolle A että B Etäisyys havaitsijasta Etäisyys havaitsijasta A A B B Havaitsija Havaitsija

Tarkkaavaisuuden valokeila Voimme ennakoida tietyssä näkökentän paikassa tapahtuvia kiinnostavia asioita. Tarkkaavaisuuden valokeila Ennakointi tarkoittaa, että näkökentässä tiettyä aluetta käsittelevän aivoalueen prosessointia tehostetaan = aivot aktivoituvat enemmän = annetaan enemmän laskentakapasiteettia käyttöön 15

Eye-mind -hypoteesi Paljon keskusteltu kysymys on näkyvän ja näkymättömän tarkkaavaisuuden siirtämisen suhde Ilmeisesti näkymättömällä tarkkaavaisuudella on kaksi funktiota: Asioiden nopea tarkistus Tietyn aivoalueen aktivoiminen hetken kuluttua tulevaa silmänliikettä varten = Eye-Mind-hypoteesi 16

Visuaalisen tarkkaavaisuuden lajit 1. Näkyvä tarkkaavaisuuden siirtäminen (overt attention) 2. Näkymätön tarkkaavaisuuden siirto (covert attention) 3. Sisäisesti ohjautunut tarkkaavaisuus (endogenous attention) 4. Ulkoisesti ohjautunut tarkkaavaisuus (exogenous attention)

Endogeeninen tarkkaavaisuus 1

Mihin katse kohdistuu? Ensimmäiset tutkimukset 1960-luvulla osoittivat, että emme katso tyhjiin, tasaisiin ja epäinformatiivisiin alueisiin Katsomme informatiivisiin alueisiin. Mitä ne ovat? Yarbus (1967): tehtävä vaikuttaa silmänliikkeisiin Tämä on sisäisesti ohjautunutta eli endogeenista tarkkaavaisuuden siirtämistä 19

2

Top-down Top-down-lähestymistapa: Tieto, tavoitteet ja semantiikka määrittelevät silmien kohdistumisen. Episodinen näkymätieto (episodic scene knowledge) Lyhytaikainen: Laitoin äsken työpöydän etuosaan ipadin Pitkäaikainen: Säilytän ipadin laturia pöytälaatikossa 21

Top-down Top-down-lähestymistapa: Tieto, tavoitteet ja semantiikka määrittelevät silmien kohdistumisen. Episodinen näkymätieto (episodic scene knowledge) Lyhytaikainen: Laitoin äsken työpöydän etuosaan ipadin Pitkäaikainen: Säilytän ipadin laturia pöytälaatikossa Näkymäskeematieto (scene schema knowledge) Semanttinen: keittiössä on yleensä ruokailuvälineitä Spatiaalinen: ruokailuvälineitä säilytetään yleensä laatikossa Yleinen: ruokailuvälineet eivät yleensä leiju ilmassa 22

Top-down Top-down-lähestymistapa: Tieto, tavoitteet ja semantiikka määrittelevät silmien kohdistumisen. Episodinen näkymätieto (episodic scene knowledge) Lyhytaikainen: Laitoin äsken työpöydän etuosaan ipadin Pitkäaikainen: Säilytän ipadin laturia pöytälaatikossa Näkymäskeematieto (scene schema knowledge) Semanttinen: keittiössä on yleensä ruokailuvälineitä Spatiaalinen: ruokailuvälineitä säilytetään yleensä laatikossa Yleinen: ruokailuvälineet eivät yleensä leiju ilmassa Tehtäväsidonnainen tieto (task-related knowledge) Autoa ajettaessa katsot säännöllisin väliajoin taustapeiliin Jos aiot tehdä voileipiä, katsot eri paikkoihin kun aikoessasi siivota keittiön Jos yrität muistaa kuvan, katsot eri paikkoihin kuin jos arviot sen laatua (=Yarbus) Esimerkkinä koe teen keittämisestä 23

Eksogeeninen tarkkaavaisuus 2

Salientit piirteet (bottom up) Helposti erottuvia piirteitä sanotaan salienteiksi piirteiksi. pop-out -ilmiö = erilainen kohde erottuu välittömästi. Tarkkavaisuus sieppautuu kohteeseen ( attentional capture ) Ulkoisesti ohjautunutta, eksogeenista tarkkaavaisuuden siirtymistä = tarkkaavaisuuden ohjaus on bottom-up 25

Esimerkkejä erottuvista kuvan ominaisuuksista 26

Joitakin piirteitä on vaikeampi erottaa L L L L L L L L L LL L L L L L L L L L L T L L L Monimutkaisemmat piirreyhdistelmät, kuten tietyt kirjaimet Monen piirteen yhdistelmät eli piirrekonjunktiot (kohde on punainen vaakapalkki) Vaatii silmien siirtämistä kuviojoukossa Kun silmien tarkan näön alue osuu erottuvaan ärsykkeeseen ja sitä on hetken aikaa prosessoitu, ärsyke erotetaan joukosta. 27

Reaktioaika Visuaalisen haun koe (visual search) Ärsykkeiden erottuvuutta voidaan tutkia visuaalisen haun koeasetelmalla Henkilöille esitetään objektiryhmiä ja mitataan kohteen löytämisen reaktioaika 50% tapauksissa kuvissa ei ole kohdetta 3 6 9 Häiriöärsykkkeiden määrä (=punaiset viivat) 28

Reaktioaika Tehokas haku Ärsykkeiden erottuvuutta voidaan tutkia visuaalisen haun koeasetelmalla Henkilöille esitetään objektiryhmiä ja mitataan kohteen löytämisen reaktioaika 50% tapauksissa kuvissa ei ole kohdetta 3 6 9 Häiriöärsykkkeiden määrä (=punaiset viivat) Jos reaktioaika ei kasva häiriöärsykkeiden määrän kasvaessa, kyseessä on tehokas visuaalinen haku 29

Reaktioaika Tehoton haku Muiden piirteiden erottaminen on vaikeampaa, joten häiriöärsykkeiden määrän kasvaessa hakuaika (= reaktioaika kasvaa). L L T L L L L L T L L L L L L L T L L L L L Kulmakerroin kertoo tehtävän vaikeuden (vrt JND) 3 6 9 Häiriöärsykkkeiden määrä (=L-kirjaimet) Haun tehokkuus vähenee piirteiden vaikeutuessa. Kun piirteet ovat riittävän vaikeita, täytyy siirtyä käyttämään silmänliikkeitä, mikä hidastaa hakua entisestään. 30

Salienssikartta Näkymä Salienssikartta Bottom up piirteet yhdistyvät salienssikartassa Salienssikartta ohjaa silmänliikkeitä 31

Mikä silmänliikkeitä ohjaa? 2000-luvun alkuun saakka bottom-up mallit olivat vallitsevia Viime vuosina on kuitenkin julkaistu paljon top-down lähestymistapaa tukevia tuloksia Todennäköisesti kummatkin ovat oikeassa, tarkkaavaisuuden ohjaus muuntuu dynaamisesti tilanteen ja saatavilla olevan informaation mukaan Uudet tulokset viittaavat siihen, että ensimmäisen 100 millisekunnin aikana bottom-up dominoi ja sen jälkeen, tehtävästä riippuen, top-down alkaa vaikuttamaan enemmän 32

Silmänliikkeet ja muistit 33

Sakkadien aikainen muisti Jos oletetaan, että sakkadeita on kolme sekunnissa, 16-tuntisen päivän aikana teemme 172800 sakkadia Silmänliikkeen aikana ei nähdä juuri mitään: sakkadinen supressio Benno Erdmannin & Raymond Dodge (1898) 34

Sakkadien aikainen muisti Jos oletetaan, että sakkadeita on kolme sekunnissa, 16-tuntisen päivän aikana teemme 172800 sakkadia Silmänliikkeen aikana ei nähdä juuri mitään: sakkadinen supressio Benno Erdmannin & Raymond Dodge (1898) Jos oletetaan, että sakkadin keskipituus on 30 ms, olemme 86 minuuttia päivästä sokeita Minkälainen malli maailmasta aivoissa on sakkadien aikana? Jotain täytyy representoida jotta meillä säilyy koherentti kokemus maailmasta. Täytyy olla sakkadien aikainen muisti. Myös nk. paluun estyminen (Inhibition of return, IOR) viittaa muistiin Voisi olla Kuva maailmasta Abstrakti ja harva representaatio 35

McConkie & Zola (1979) Halusivat tutkia sakkadien aikaista muistia Kokeessa teksti muuttui aina kun sakkadi tapahtui Teksti ennen sakkadia: TäMä TeKsTi On HiUkAn HaNkAlAmPi LuKeA kuin normaalisti KiRjOiTeTtU teksti Muutos sakkadin aikana: tämä teksti on hiukan hankalampi lukea KuIn NoRmAaLiStI kirjoitettu TeKsTi. Yllättäen koehenkilöt eivät huomanneet mitään! Sakkadin ajaksi ei siis tallenneta kuvaa näkymästä vaan abstrakti tieto kirjaimesta 36

Grimes (1996) Jos valokuvissa tehdään silmänliikkeiden aikana muutoksia, niitä ei huomata Muutos kuvassa Kuinka moni ei huomannut (%) Suuri rakennus kasvaa 25% 100 Kahden miehen hatut vaihtuvat 100 33% kuvan linnuista poistetaan 92 Lapsen kokoa kasvatetaan 30% 83 Kahden henkilön päitä vaihdetaan 50 37

Esimerkki https://www.youtube.com/watch?v=qppydms97ee 38

Rensink et al (1997) 39

Esimerkki https://www.youtube.com/watch?v=nscliuaqig8 40

Ilmiön taustalla oleva mekanismi Ilman harmaata välikuvaa muutos on helppo havaita Muutos! Harmaan välikuvan lisääminen luo muutosten tulvan Muutos! Muutos! 41

Ilmiötä voi itse kokeilla http://www.gocognitive.net/demo/change-blindness 42

Muutossokeus, toinen esimerkki http://www.quirkology.com/uk/video_colourchangingtrick.shtml 43

Silmänliikkeet videossa https://www.youtube.com/watch?v=8wxbeeugw00 44

Tarkkaamattomuussokeus Wisemanin videossa vaikuttaa muutossokeuteen liittyvä ilmiö Tarkkaamattomuussokeus (Inattentional blindness) = emme huomaa sellaisten visuaalisten piirteiden muutoksia, jotka ovat tehtävän kannalta epäolennaisia Nämä piirteet eivät siis ole tallentuneena minnekään, elleivät ne ole olennaisia tehtävän kannalta 45

Esimerkki https://www.youtube.com/watch?v=bz0l9s8_hmk 46

Yhteenveto: Muutossokeus ja tarkkaamattomuussokeus Jos kuvia väläytetään vuoron perään ja niiden välillä välähtää harmaa kenttä, nk. maski, muutosten huomaaminen on todella vaikeaa Jos maskin poistaa, tapahtuu abrupt onset, mikä on eksogeenisen tarkkaavaisuuden aktivoiva mekanismi Sama juttu kuin silmänliikkeiden aikana tapahtuva sakkadinen suppressio Tulos viittaa siihen, että sakkadien ajaksi tallennetaan vähän tietoa Samaan viittaavat myös tarkkaamattomuussokeuteen liittyvät ilmiöt, joissa tehtävän kannalta epäolennaista tietoa ei tallenneta mihinkään Näkymärepresentaatio on siis hyvin harva, siellä on tietoa objektien identiteetistä ja paikoista, mutta ei niin paljon tietoa esimerkiksi objektien ominaisuuksista 47