A8.01.4Choice reaction time (CRT)研究设计

选择反应时:反应时随可选项数量增长

别名: CRT · 希克-海曼定律 · Hick-Hyman law

概念解释

选择反应时(choice reaction time, CRT)测的是刺激与反应之间存在多种可能映射时的反应速度:每种刺激对应一种特定反应,被试必须先判断出现的是哪一种刺激,再选出对应的反应。反应时随可选项数量(N)增长的规律称为希克—海曼定律(Hick–Hyman law),近似关系是 RT = a + b·log₂(N):反应时不是随选项数线性增长,而是随选项数的对数增长。

机制

对数关系的来源是信息论:辨认出"是哪一个刺激"所需处理的信息量约为 log₂(N) 比特(假设各选项等概率出现),中枢处理时间与需要处理的信息量成正比,而不是与选项个数本身成正比——这解释了为什么选项从 2 个增加到 4 个带来的延迟,和从 8 个增加到 16 个带来的延迟接近相等,而不是后者是前者的四倍。

怎么研究

标准做法是设计一组固定的刺激—反应映射(N 个灯对应 N 个键),系统性改变 N 的取值(如 2、4、8),测量每种 N 下的平均反应时,再用回归拟合 RT 对 log₂(N) 的斜率,斜率反映单位信息量的处理耗时。斜率会随刺激—反应映射是否兼容、被试是否熟练而变化,因此该定律给出的是关系形式,而非固定的数值系数。

边界

该定律假设各选项等概率、彼此独立、刺激—反应映射已经过练习并保持固定,一旦选项出现概率不均等(某个选项远比其他常见)、映射本身不兼容,或任务允许被试利用上下文提前排除部分选项,实际反应时会偏离单纯的 log₂(N) 预测,需要用条件熵而不是选项总数来估计信息量。

怎么落地

在时间敏感的界面里,减少同一时刻需要辨别的并列选项数量能可靠降低反应时,但因为是对数关系,从 8 个选项减到 4 个带来的收益,远小于从 4 个减到 2 个——设计时应优先砍掉让选项数跨越 2 的整数次幂的部分(从 5 减到 4,效果有限;从 4 减到 2,效果显著)。验证办法:记录不同选项数配置下的实测反应时,画出 RT 相对于 log₂(N) 的曲线,确认自己的界面数据是否符合近似线性关系,并据此判断继续减少选项数是否还划算。

延伸

  • 同组A8.01.1 反应时由感觉传导、中枢处理、运动传导与肌肉激活四段构成 · A8.01.2 反应时与运动时是两个独立阶段,需分别计量 · A8.01.3 简单反应时:单一刺激对应单一反应 · A8.01.5 辨别反应时:需先判断刺激类别再决定是否反应 · A8.01.6 存在反应时下限,快于该值的响应属于预判而非反应 · A8.01.7 反应时的个体差异大于多数界面优化的收益
  • 相邻A8.02 刺激—反应兼容性
  • 站内检索choice reaction time · Hick-Hyman law · information theory reaction time

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