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Simulationsbasierte Optimierung psychometrischer Verfahren

Hoang, Viet Quoc :
Simulationsbasierte Optimierung psychometrischer Verfahren.
TU Darmstadt , Darmstadt
[Bachelorarbeit], (2015)

Kurzbeschreibung (Abstract)

Beim Konzipieren von technischen Systemen, wo Menschen mit den Systemkomponenten interagieren, spielt die menschliche Wahrnehmung eine große Rolle. Die menschliche Empfindung kann über Kennwerte aus der Psychophysik quantifiziert werden. Über Wahrnehmungsexperimenten werden diese Kennwerte ermittelt. Diese können wiederum als Basis für die Beurteilung der Qualität von Systemen dienen. Um die Performance eines Wahrnehmungsexperiments zu verbessern, wird im Rahmen dieser Bachelorarbeit der Einfluss der Einstellparameter auf die Leistungskriterien Genauigkeit, Präzision, Robustheit und Effizienz bei verschiedenen psychometrischen Verfahren untersucht. Dabei sollen die Methoden Transformed Staircase, Updated Maximum Likelihood (UML) und die Psi Methode sowie die Antwortparadigmen Ja/Nein und 3-Alternative Force Choice betrachtet werden. In einer Computersimulation soll der Zusammenhang analysiert werden. Mit der Annahme, dass die generierten Schwellwerte normalverteilt sind, kann die Genauigkeit über den systematischen Fehler, die Präzision über die empirische Standardabweichung und die Effizienz über den „sweat factor“ charakterisiert werden. Bei der Beurteilung der Robustheit einer Messmethode müssen verschiedene Probanden implementiert werden, da die Robustheit die Anfälligkeit der Messmethode gegenüber verschiedene Probandenarten beschreibt. Für die Ermittlung der Auswirkung der Konfigurationsparameter, ist für jedes psychometrische Verfahren ein dreistufiger Versuchsplan erstellt worden. Ein Vorteil dieses Versuchsplan ist, das auch nicht lineare Zusammenhänge ermittelt werden können. Die Versuchspläne sind in MATLAB implementiert. Für die Simulation werden Funktionen aus dem vom EMK eigenentwickeltes Framework verwendet. Pro Parameterkombination sind 3000 Durchläufe durchgeführt worden. Der Versuchsplan wird dann für jede implementierte Probandenart und jedes Antwortparadigma wiederholt. Für die Auswertung der gewonnenen Messdaten wird die Software SPSS Statistics verwendet. Über die Varianzanalyse ist die Signifikanz und über das partielle eta-quadrat die Effektstärke der untersuchten Parameter bestimmt. Aus den Ergebnissen der Auswertung der Messdaten können folgende Erkenntnisse geschlossen werden. Keiner der gewählten Faktoren hat einen Einfluss auf die Genauigkeit. Das gilt für alle hier untersuchten Methoden. Eine weitere wichtige Erkenntnis ist, dass bei allen Methoden der Faktor „Anzahl der Trial“ einen signifikanten Effekt auf die Präzision hat. Für die Staircase Methode gilt, desto mehr Trials benutzt werden, desto besser wird die Präzision. Bei der UML wird ab 80 Trials die Präzision nicht besser und bei der Psi Methode erhält man bei 130 Trials das beste Ergebnis für die Präzision. Bei der Staircase Methode hat der Faktor „Verlaufsregel“ einen Effekt auf die Effizienz. Dabei sollte für das beste Ergebnis die 1up2down Regel verwendet werden. Die Probandeneinstellungen haben bei allen Messmethoden einen signifikanten Einfluss. Bei der UML haben die Probanden im Vergleich zur Staircase Methode einen größeren Effekt. Die Funktionsweisen der einzelnen psychometrischen Verfahren sowie deren Einstellparameter sind in der vorliegenden Arbeit detaillierter erläutert.

Typ des Eintrags: Bachelorarbeit
Erschienen: 2015
Autor(en): Hoang, Viet Quoc
Titel: Simulationsbasierte Optimierung psychometrischer Verfahren
Sprache: Deutsch
Kurzbeschreibung (Abstract):

Beim Konzipieren von technischen Systemen, wo Menschen mit den Systemkomponenten interagieren, spielt die menschliche Wahrnehmung eine große Rolle. Die menschliche Empfindung kann über Kennwerte aus der Psychophysik quantifiziert werden. Über Wahrnehmungsexperimenten werden diese Kennwerte ermittelt. Diese können wiederum als Basis für die Beurteilung der Qualität von Systemen dienen. Um die Performance eines Wahrnehmungsexperiments zu verbessern, wird im Rahmen dieser Bachelorarbeit der Einfluss der Einstellparameter auf die Leistungskriterien Genauigkeit, Präzision, Robustheit und Effizienz bei verschiedenen psychometrischen Verfahren untersucht. Dabei sollen die Methoden Transformed Staircase, Updated Maximum Likelihood (UML) und die Psi Methode sowie die Antwortparadigmen Ja/Nein und 3-Alternative Force Choice betrachtet werden. In einer Computersimulation soll der Zusammenhang analysiert werden. Mit der Annahme, dass die generierten Schwellwerte normalverteilt sind, kann die Genauigkeit über den systematischen Fehler, die Präzision über die empirische Standardabweichung und die Effizienz über den „sweat factor“ charakterisiert werden. Bei der Beurteilung der Robustheit einer Messmethode müssen verschiedene Probanden implementiert werden, da die Robustheit die Anfälligkeit der Messmethode gegenüber verschiedene Probandenarten beschreibt. Für die Ermittlung der Auswirkung der Konfigurationsparameter, ist für jedes psychometrische Verfahren ein dreistufiger Versuchsplan erstellt worden. Ein Vorteil dieses Versuchsplan ist, das auch nicht lineare Zusammenhänge ermittelt werden können. Die Versuchspläne sind in MATLAB implementiert. Für die Simulation werden Funktionen aus dem vom EMK eigenentwickeltes Framework verwendet. Pro Parameterkombination sind 3000 Durchläufe durchgeführt worden. Der Versuchsplan wird dann für jede implementierte Probandenart und jedes Antwortparadigma wiederholt. Für die Auswertung der gewonnenen Messdaten wird die Software SPSS Statistics verwendet. Über die Varianzanalyse ist die Signifikanz und über das partielle eta-quadrat die Effektstärke der untersuchten Parameter bestimmt. Aus den Ergebnissen der Auswertung der Messdaten können folgende Erkenntnisse geschlossen werden. Keiner der gewählten Faktoren hat einen Einfluss auf die Genauigkeit. Das gilt für alle hier untersuchten Methoden. Eine weitere wichtige Erkenntnis ist, dass bei allen Methoden der Faktor „Anzahl der Trial“ einen signifikanten Effekt auf die Präzision hat. Für die Staircase Methode gilt, desto mehr Trials benutzt werden, desto besser wird die Präzision. Bei der UML wird ab 80 Trials die Präzision nicht besser und bei der Psi Methode erhält man bei 130 Trials das beste Ergebnis für die Präzision. Bei der Staircase Methode hat der Faktor „Verlaufsregel“ einen Effekt auf die Effizienz. Dabei sollte für das beste Ergebnis die 1up2down Regel verwendet werden. Die Probandeneinstellungen haben bei allen Messmethoden einen signifikanten Einfluss. Bei der UML haben die Probanden im Vergleich zur Staircase Methode einen größeren Effekt. Die Funktionsweisen der einzelnen psychometrischen Verfahren sowie deren Einstellparameter sind in der vorliegenden Arbeit detaillierter erläutert.

Ort: Darmstadt
Fachbereich(e)/-gebiet(e): 18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Elektromechanische Konstruktionen
18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Elektromechanische Konstruktionen > Mess- und Sensortechnik
Hinterlegungsdatum: 24 Apr 2017 15:10
Gutachter / Prüfer: Werthschützky, Prof. Roland ; Hatzfeld, Dr.-Ing. Christian
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