Текст книги "Айтрекинг в психологической науке и практике"

В работе Мав с соавт. (Maw et al., 2004) та же проблема восприятия знакомых и незнакомых лиц изучалась с использованием методики предъявляющей стимульный материал с учетом направленности взора наблюдателя (gaze-contingent paradigme). Стимульный материал представлял собой фотоизображения известных и неизвестных людей (угловые размеры 18°х24°). От испытуемых требовалось рассмотреть фотоизображение и дать ответ на вопрос: известен ли им этот человек? Изображения предъявлялись в четырех условиях рассматривания. В условии 1 поле зрения наблюдателя не было ограничено, он мог свободно рассматривать все изображение. В условии 2 поле зрения представляло собой круг диаметром 8,2° центр круга соответствует позиции взора наблюдателя. За пределами круга изображение было маскировано. При изменении позиции взора наблюдателя круг автоматически перемещался в новую позицию. Условия 3 и 4 были аналогичны условию 2, но диаметр круга составлял 5,5° и 4,1° соответственно. От участников эксперимента требовалось рассмотреть предъявленное изображение и нажатием соответствующей кнопки указать, знакомо ли ему данное лицо. Результаты исследования показали, что время реакции значимо возрастает с усложнением условий экспозиции как для изображений известных людей (1,9 с, 4,57 с, 6,57 с, 9,34 с соответственно), так и для изображений неизвестных людей (1,82 с, 5,69 с, 7,60 с, 11,33 с соответственно). Также с усложнением условий экспозиции уменьшается доля верных ответов (91,3 %, 78,0 %, 67,8 %, 68,7 %). Продолжительность фиксаций при усложнении условий предъявления значимо возрастает как для изображений известных людей (266 мс, 315 мс, 312 мс, 336 мс), так и для изображений неизвестных людей (263 мс, 293 мс, 304 мс, 316 мс). Амплитуда саккад при этом значимо не изменяется и составляет 5,3°-6,45°. Авторы полагают, что данный результат объясняется тем, что наблюдатели осуществляют перемещение взора в определенные «ключевые позиции», несущие важную информацию о знакомости или незнакомости изображения. Величина раскрытия зрачка при усложнении условий экспозиции значимо уменьшается, что объясняется авторами уменьшением количества поступающей информации.

Индивидуально-психологические характеристики окуломоторной активности

В исследовании Д. М. Исакович (Isaacowitz, 2005) было показано, что люди с высоким уровнем оптимизма чаще отводят свой взгляд от изображений лица, на которых был представлен рак кожи, чем пессимисты.

В целом ряде исследований (Bradley et al., 2000; Mogg et al., 2000) было обнаружено, что люди с повышенной тревожностью демонстрируют выраженную чувствительность к негативным социальным стимулам. Так, для людей с выраженной тревожностью, а также с клиническими тревожными расстройствами характерно повышенное внимание к изображению лиц, выражающих угрозу, что проявляется в более детальном их рассматривании. В частности, тревожные люди делают большее число фиксаций в области глаз воспринимаемого лица (Bradley et al., 2000).

Известно, что глаза человека являются эффективным средством выражения его эмоций, соответственно, они предоставляет значимую информацию для идентификации этих эмоций (Adolphs, 2006). Однако это справедливо в отношении не всех, а только некоторых эмоций (напр., страха) (Adolphs et al., 2005).

Цель исследования С. Б. Перлман (Perlman, 2009) состояла в том, чтобы изучить особенности движений глаз людей с различной выраженностью личностных особенностей при восприятии лиц, выражающих базовые эмоции. Личностные особенности диагностировались с помощью методики «Большая пятерка» (Big Five). При анализе данных, особое внимание уделялось анализу паттернов движений глаз у людей с различным уровнем нейротизма. В исследовании принимало участие 30 человек, которым на 5 секунд для свободного рассматривания демонстрировались изображения лиц с различной экспрессией (счастье, печаль, гнев, страх, удивление, отвращение и нейтральное выражение лица – Ekman, Friesen, 1975). Была обнаружена умеренная положительная, но значимая корреляция между уровнем нейротизма и продолжительностью рассматривания области глаз для всех изображений стимульного ряда. В частности, тестовый балл по шкале «нейротизм» значимо связан с продолжительностью фиксации области глаз при восприятии экспрессии страха, счастья и печали. При этом значение корреляции между уровнем нейротизма и продолжительностью фиксации области глаз при восприятии экспрессии страха было значимо выше, чем при восприятии экспрессии радости и печали. Из первоначальной выборки испытуемых были выделены две подгруппы: первая – испытуемые с высоким уровнем нейротизма, вторая – испытуемые с низким уровнем нейротизма. Было обнаружено, что при восприятии экспрессии страха испытуемые с высоким уровнем нейротизма рассматривают область глаз более продолжительное время, чем испытуемые с низким уровнем.

Исследователями был выполнен анализ количества фиксаций, приходящихся на область глаз при восприятии разных экспрессии. Обнаружена значимая положительная корреляция между уровнем нейротизма испытуемых и количеством фиксаций, приходящихся на область глаз при восприятии экспрессии страха. При восприятии же других эмоциональных экспрессии лица подобной связи обнаружено не было.

Известно, что распознавание экспрессии происходит уже в течение первых нескольких секунд восприятия лица, поэтому был выполнен специальный анализ – пересчет продолжительности рассматривания области глаз в течение первых трех секунд восприятия лица. Полученные результаты были сходны с результатами анализа восприятия лица в течение пяти секунд. Так, обнаружены значимые положительные корреляции между уровнем нейротизма испытуемых и продолжительностью фиксации области глаз при восприятии экспрессии страха, счастья и печали. К ним прибавилась еще и нейтральная экспрессия. Однако после выполнения статистической коррекции Бонферрони значимой осталась только одна подобная корреляция – при восприятии экспрессии страха.

К неожиданным данным этого исследования можно отнести то, что фактор «сознательности» (conscientiousness в «Большой пятерки») отрицательно связан с продолжительностью рассматривания области глаз при восприятии экспрессии страха, счастья и печали. Авторы объясняют эти данные тем, что для их выборки испытуемых была характерна отрицательная корреляция между уровнем их нейротизма и сознательности.

Результаты исследования Перлман (Perlman, 2009) согласуются с моделью «согласованности черт» (trait congruency model) (Bargh et al., 1988), согласно которой люди вычленяют только ту информацию, которая согласуется с их личностными чертами, и избегают информации, не соответствующей данным чертам.

Особенности окуломоторной активности в процессе восприятия искусственно трансформированных изображений лиц

В работе Батлер с соавт. (Butler et al., 2005) рассматривались особенности восприятия химерных лиц, в которых левая и правая половины представляют собой обобщенные изображения разных групп натурщиков. Усредненное изображение (blend image) строилось путем обобщения 10–30 изображений. Обобщение выполнялось путем усреднения группы изображений, на которые были нанесен набор контрольных точек. Следует отметить, что используемые приемы обеспечили крайне высокое качество химерных изображений, так что стык между левой и правой половинами абсолютно незаметен. Всего в стимульный материал было включено 10 обобщенных изображений мужчин, 10 обобщенных изображений женщин, 10 «химер» мужчина-женщина и 10 «химер» женщина-мужчина. Время экспозиции изображений составило 2 с. Анализ результатов показал, что в большинстве экспериментальных ситуаций (75 %) первая фиксация была сделана в левой половине предъявленных изображения. Ответы испытуемых давались по левой стороне лица в 62,8 % случаев ответов. В 70 % случаев половая принадлежность химерных изображений определялась по стороне, на которую приходилась первая фиксация. Для разных испытуемых положение первой фиксации значимо различалось, т. е., по-видимому, данный показатель является индивидуально-специфичным. В целом по выборке на левую половину изображения приходилось 55 % фиксаций (р = 0,06). В случае ответов по левой стороне изображения число фиксаций в левой половине значимо превышало число фиксаций в правой половине. В случае ответов по правой стороне изображения разница в числе фиксаций отсутствовала.

Работа Роксан с соавт. (Roxane et al., 2007) посвящена изучению того, какие механизмы отвечают за определение направления взора собеседника. Является ли данный механизм врожденным (reflexive) или развившимся в онтогенезе (learned). В качестве стимульного материала использовались фотоизображения 12 человек, съемка выполнялась анфас и в 3/4; взор модели мог быть направлен в камеру или вправо на 30°. В эксперименте участвовало 15 человек. Требовалось выполнить одну из двух задач: Gaze task, т. е. определить, смотрит ли модель на вас или в сторону и Head task – определить способ съемки: анфас или 3/4. Исследователи предполагали, что если механизм определения направления взора является врожденным, то в обеих задачах область глаз будет привлекать наибольшее внимание наблюдателя, причем первая саккада во всех случаях должна будет выполняться в область глаз. Полученные результаты показали, что в Gaze task зона глаз рассматривалась значимо дольше, чем в Head task; число первых саккад в зону глаз также значимо выше в Gaze task. Таким образом, зона глаз важна для наблюдателя при решении обеих задач, но для Gaze task она более важна, т. е. наблюдатель может сознательно изменять стратегию рассматривания в зависимости от поставленной задачи. Предположение о наличии автоматического врожденного механизма, ответственного за определение направления взора собеседника, не подтвердилось.

Литература

Brunet P. M., Heisz J. J., Mondloch C. J., Shore D. I., Schmidt L. A. Shyness and face scanning in children // Journal of Anxiety Disorders. 2009. V. 23. P. 909–914.

Butler S., Gilchrist I. D., Burt D. M., Perrettd D. L, Jonesa E., Harvey M. Are the perceptual biases found in chimeric face processing reflected in eye-movement patterns? // Neuropsychologia. 2005. V. 43. P. 52–59.

Devue C, Van der Stigchel S., Bredart S., Theeuwes J. You do not find your own face faster; you just look at it longer // Cognition. 2009. V. 111. P. 114–122.

Heisz J. J., Shore D. I. More efficient scanning for familiar faces // Journal of Vision. 2008. V. 8 (1). 9. P. 1–10.

Hsiao J., Cottrell G. The influence of number of eye fixations on face recognition // Journal of vision. 2007. June 30. V. 7. № 9. Article 494. doi:10/1167/7.9.494.

Hsiao J. H. Eye movements in face recognition. URL: http://cdn.intechweb. org/pdfs/10208.pdf (дата обращения: 15.01.2015).

Itier R. J., Villate C., Ryan J. D. Eyes always attract attention but gaze orienting is task-dependent: Evidence from eye movement monitoring // Neuropsychologia. 2007. V. 45. P. 1019–1028.

Kelly D. J., Miellet S., Caldara R. Culture shapes eye movements for visually homogeneous objects // Frontiers in Psychology. 2010.1:6. doi: 10.3389/ fpsyg.2010.00006.

Malcolm G. L., Lanyon L. J., FugardA. J. В., col1_0 Scan patterns during the processing of facial expression versus identity: An exploration of task-driven and stimulus-driven effects // Journal of vision. 2008. V. 8 (8). № 2. P. 1–9. ULR: http://journalofvision.Org/8/8/2 (дата обращения: 10.07.2015) doi:10.1167/8.8.2.

Maw N. N., Pomplun M. Studying Human Face Recognition with the Gaze-Contingent Window Technique //K. Forbus, D. Gentner, T. Regier (Eds). Proceedings of the Twenty-Sixth Annual Meeting of the Cognitive Science Society, 2004. Chicago, Illinois, 2004. P. 927–932.

Perlman S. В., Morris J. P., Vander Wyk B. C., Green S. R., Doyle J. L., Pelphrey K. A. (2009). Individual differences in personality predict how people look at faces // PLoS ONE. 2009. V. 4 (6). e5952.

Rozhkova G. I., Ogninov V. V. Face recognition and eye movements: landing on the nose is not always necessary // Perception. 2009. 38. ECVP Abstract Supplement, 77.

Sterling L., Dawson G., Webb S., Murias M., Munson J., Panagiotides H., Aylward E. The role of face familiarity in eye tracking of faces by individuals with autism spectrum disorders // Journal Autism Dev. Disord. 2008 October. V. 38 (9). P. 1666–1675.

Использование технологий отслеживания взора при разработке систем объективации экспертного опыта[5]5
  Исследование выполнено при финансовой поддержке РГНФ (грант 14-06-00295а)


[Закрыть]
И. Н. Макаров, И. Ю. Владимиров

Введение

Факт существования экспертов, специалистов высокого уровня в различных областях деятельности давно определялся различными авторами, однако понимания того, что лежит в основе выдающихся способностей этих специалистов, до сих пор неизвестно.

Для того чтобы разобраться в этом вопросе, используется следующий подход: сравнение экспертов с новичками. У этого подхода есть свои сильные и слабые стороны. Сильная сторона: данный подход дает много информации о различиях в результатах и способах деятельности между этими двумя группами. Оценивая эти различия, можно определить, за счет каких именно психологических механизмов это происходит. Однако здесь же находится и слабость – знания новичков отличаются от знаний экспертов как в количественном, так и в содержательном аспектах. Вследствие этого выделить причину различий между ними очень сложно.

Однако более важной и сложной проблемой, помимо определения того, что делает эксперта экспертом, является то, как происходит трансляция экспертных знаний и каким способом можно сделать ее более эффективной. Одна из проблем, стоящих на этом пути, заключается в наличии такого феномена, как молчаливое знание или «tacit knowledge» в иностранной литературе (Wagner, 1986). Под молчаливым знанием профессионала понимают ту часть знаний, которые профессионал не может или не хочет передать. Ю. К. Корнилов (2002) выделяет несколько типов молчаливого знания, которые отличаются разной степенью вербализуемости и причинами происхождения. Из всех этих факторов возникает проблема создания обучающих систем в связи с тем, что не удается точно выделить причины экспертности, следовательно, неизвестно, чему именно необходимо обучать.

Между тем для того, чтобы создать обучающую систему, можно использовать другой подход и воспользоваться методом видеорегистрации деятельности эксперта. Этот метод позволяет зафиксировать все действия, выполняемые им при работе. Но и у него есть недостаток, если использовать только фиксацию деятельности и построения исключительно на ней обучения – простое копирование действий профессионала неэффективно по двум причинам. Первая: не во всех случаях известно, что именно вызвало те или иные его действия. Вторая: у обучающегося отсутствует понимание того, что именно он делает, а соответственно, любые трудности, возникающие в процессе, становятся неразрешимыми.

Способом обойти это затруднение является технология «субъективной камеры» (далее SubCam), позволяющая получить данные с точки зрения самого профессионала и в дальнейшем интерпретировать полученные данные с помощью метода «кооперативного де-брифинга» (Лалу и др., 2009). Используя две эти процедуры вместе, исключается недостаток обычной видеорегистрации, так как эксперт объясняет причины своих действий.

Однако данный метод не фиксирует собственно движение глаз. А как известно (Барабанщиков, Жегало, 2014), направленность взора и его перемещение отражают внутреннюю активность субъекта, а также показывают, какая именно информация из внешней среды послужила причиной дальнейших действий.

Проблема исследования

Мы стремимся добавить к технологии SubCam дополнительный источник информации, получаемый с помощью мобильного айтрекера SMI ETG. Это не только даст дополнительную информацию о деятельности эксперта, но и расширит возможности извлечения экспертного опыта с помощью процедуры «кооперативного дебрифинга». И чтобы оценить полезность информации для обучения, получаемой с помощью айтрекера, мы в ходе исследования создаем два обучающих видео, в одном из которых будет представлена информация, полученная с помощью трекера, а в другом нет.

Процедура и методы исследования

Исследование состояло из двух экспериментальных этапов. На первом этапе происходила запись самостоятельного обучения одним испытуемым пилотированию радиоуправляемым вертолетом. Перед испытуемым стояло задание пролететь полосу препятствий (рисунок 1). Задание для испытуемого включало полет по определенному маршруту состоящему из двух частей, туда и обратно (рисунки 2,3) и 2 посадок на стул и обратно на место взлета. При этом испытуемому необходимо было соблюдать ряд правил: не взлетать выше препятствий и не касаться пола.

Рис. 1. Полоса препятствий

Рис. 2. Первая часть маршрута. Изображение вертолета обозначает место взлета, линия – траекторию полета, квадрат с крестом – место посадки (стул)

Рис. 3. Вторая часть маршрута. Изображение вертолета обозначает место взлета (стул), линия – траекторию полета, квадрат с крестом – место посадки (место взлета в первой части маршрута)

Видеорегистрация фиксировала события, происходящие в зрительном поле и ответную реакцию оператора. Метод видеорегистрации включал запись деятельности оператора с трех ракурсов: первый фиксировал панорамное видение поля деятельности (собственно вертолет и траектории его полета) с помощью веб-камеры, установленной на фиксированном расстоянии в 2,7 метра. Второй фиксировал субъективное видение поля деятельности (непосредственно то, что видел сам оператор) с помощью регистрации движения глаз (айтрекер). Третий фиксировал манипуляции оператора джойстиком (конкретные действия по управлению вертолетом) с помощью видеокамеры, находящейся на расстоянии 30 см от рук оператора. Далее из отснятого материала было создано два обучающих видео. В первом случае использовалось видео, снятое только с панорамной камеры. Имелось также звуковое сопровождение, объясняющее основные моменты управления, записанные экспериментатором на основе анализа полета с позиции «новичка». Во втором случае применялось звуковое сопровождение, а видео содержало записи со всех трех камер. Причем в звуковом сопровождении были учтены комментарии эксперта, относительно особенностей управления и целей его действия, которые были получены при использовании процедуры «кооперативного дебрифинга».

На втором этапе в эксперименте приняли участие 30 человек (24 – женского и 6 – мужского пола) в возрасте от 18 до 26 лет (М = 20,5; а= 1,35). Всего испытуемые было выполнено 150 экспериментальных проб (полетов).

Испытуемые были разделены на три группы по 10 человек в каждой. Первая группа была контрольной и не смотрела обучающих видео. Вторая группа смотрела обучающее видео с одной камеры. Третья группа смотрела обучающее видео с трех камер. Для всех групп начало эксперимента было одинаковым: начиналось с прохождения тренировочной серии, состоящей из трех заданий. Первое задание заключалось в плавном взлете до верхней границы и такой же плавной посадке обратно на землю.

Второе задание заключалось во взлете на любую высоту, с последующим полетом по прямой и посадке между двумя вторыми препятствиями (рисунок 4).

Третье задание заключалось во взлете на любую высоту, но ниже верхней границы, в дальнейшем полете по прямой, повороте между первыми и вторыми препятствиями направо и посадке справа от полосы препятствий (рисунок 5). Только после успешного завершения всех трех заданий испытуемые переходили к собственно выполнению экспериментального задания.

Рис. 4. Второе тренировочное задание

Рис. 5. Третье тренировочное задание

Экспериментальное задание было таким же и с теми же правилами, что и для эксперта.

В контрольной группе испытуемые сразу приступали к его выполнению, а в экспериментальных группах сначала смотрели соответствующие обучающие видео.

Результаты исследования

Для определения эффективности воздействия обучающих видео были выделены 14 критериев успешности пилотирования вертолетом. Из них только по двум есть статистически значимые различия. Наличие значимых различий лишь по двум из четырнадцати показателей может быть связано с самой структурой построения эксперимента: у испытуемых было всего пять попыток, чтобы использовать усвоенные знания. Сравнительно большой объем информации, содержащийся в обоих обучающих видео, не запоминался полностью и, соответственно, не улучшал умение управлять вертолетом в той мере, насколько можно было бы ожидать. С другой стороны, стоит проанализировать, почему именно эти два показателя оказались наиболее чувствительны. По правилам испытуемые заканчивали попытку в двух случаях: либо когда вертолет улетал туда, откуда его невозможно достать, либо в том случае, когда вертолет падал на боковую часть, что считалось критически падением. Критическое падение было вызвано двумя основными причинами: столкновение с объектами (которые могли находиться на пути движения вертолета в полете или с боку от него либо же являться следствием конструкции вертолета – наличие балансира над винтами. В некоторых случаях объектом столкновения становился потолок) или неправильное использование регулятора высоты (резкие перемещения вертолета или, наоборот, резкое глушение мотора). Однако, кроме критических падений, были прикосновения к полу, вызванные разными причинами. Похоже, что в первую очередь полученные знания влияли на способность удерживать вертолет в воздухе и делали испытуемых более осторожными, что отражалось именно в этих двух показателях.

Таблица 1

Статистическая оценка значимости различий между контрольной группой и группой, смотревшей обучающее видео с использование одной камеры (U-критерий Манна-Уитни)

Таблица 2

Статистическая оценка значимости различий между контрольной группой и группой, смотревшей обучающее видео с использованием трех камер (U-критерий Манна-Уитни)

А вот между экспериментальными группами не было получено значимых различий. Поэтому на данный момент нельзя с уверенностью сказать о пользе, которую приносит или не приносит добавление дополнительной информации.

Однако с помощью айтрекера удалось получить другие интересные качественные данные. Так, среди тех испытуемых, которые смогли посадить вертолет, распространена стратегия предварительной оценки расстояния и направления как при полете (рисунок 6), так и при посадке (рисунок 7). А испытуемые, которые долетели до места посадки, но у которых так и не получилось посадить вертолет, используют в основном следящие движения (рисунок 8).

Рис. 6. Оценка направления

Рис. 7. Предварительная проверка перед посадкой

Рис. 8. Следящие движения

Более того, чем больше следящих движений (вплоть до неотрывного слежения), тем хуже полет. Кроме этого, общее количество саккад выше у тех испытуемых, кто лучше управляет вертолетом. Это, вероятно, может быть связано с включением и важным значением процессов внимания в виде поиска релевантной задачам информации в зрительной среде, рассматривания цели и т. п. Таким образом, успешность управления связана со сбором разнообразной информации и встраивании ее в свою деятельность.

Заключение

Полученные результаты позволяют говорить о том, что обучение с помощью видео является эффективным способом передачи знания в операторской деятельности. Также добавление технологии отслеживания взора позволяет получить больше полезной информации от эксперта за счет того, что часть информации скрыта и от самого профессионала (напр., какие именно движения совершаются глазами, чтобы получить нужную ему информацию). Однако простого добавления этой дополнительной информации в обучающее видео недостаточно, чтобы улучшить летные показатели новичков.

Литература

Барабанщиков В. А., Жегалло А. В. Айтрекинг: методы регистрации движений глаз в психологических исследованиях и практике. М.: Когито-Центр,2014.

Корнилов Ю. К. Молчаливое знание как «следы деятельности» субъекта // Психология субъекта профессиональной деятельности: Сб. науч. трудов / Под ред. В. А. Барабанщикова, А. В. Карпова. Вып. П. М.-Ярославль, 2002. С. 140–147.

Лалу С, Носуленко В. Н., Самойленко Е. С. SUBCAM как инструмент психологического исследования // Экспериментальная психология. 2009. Т. 2. № 1.С. 72–80.

Wagner R. К., Sternberg R. G. Tacit Knoledge and intelligence in the everyday world // Practical intelligence. Cambridge, Un. Press, 1986.