Un equipo de investigadores japoneses descubrió un nuevo mecanismo para explicar la resonancia estocástica, en el que la sensibilidad a las señales débiles se ve reforzada por el ruido. Se espera que el hallazgo ayude a los dispositivos electrónicos a ser más pequeños y más eficientes energéticamente.
El ruido es generalmente una molestia que ahoga pequeñas señales. Por ejemplo, puede evitar que capte lo que su pareja dice durante una conversación. Sin embargo, se sabe que los organismos vivos encuentran más fácil detectar a los depredadores en entornos ruidosos ya que el ruidomejora la sensibilidad de los órganos sensoriales. Este fenómeno, llamado resonancia estocástica, se considera de gran utilidad para dispositivos de ingeniería y para abordar problemas de ruido en varios otros campos. Sin embargo, no ha habido explicaciones convincentes de por qué el ruido mejora la sensibilidad a los débiles.señales desde el informe inicial del fenómeno en 1981.
Un obstáculo que impide a los investigadores comprender completamente el fenómeno es la complejidad de las teorías no lineales que involucran fricción y fluctuación, ambas consideradas esenciales para el fenómeno.
Para abordar este problema, el equipo, formado por la profesora Seiya Kasai de la Universidad de Hokkaido, la profesora asociada Akihisa Ichiki de la Universidad de Nagoya y el investigador principal Yukihiro Tadokoro de Toyota Central R&D Labs., Inc., estableció un modelo simple que excluía la fuerza de fricción, unparámetro que consideran insignificante en sistemas de escala molecular y nano.
Los investigadores encontraron correlaciones entre la sensibilidad y el ruido en un sistema biestable, un sistema no lineal que tiene dos estados estables y permite la transición entre ellos dependiendo de los valores de entrada, como un balancín. También descubrieron el papel del ruido gaussiano blanco, elruido más estándar ampliamente encontrado en el mundo natural.
Cuando se produce una transición sin fricción, la sensibilidad del sistema biestable a una señal débil impuesta por el ruido gaussiano se vuelve significativamente alta. Además, los investigadores encontraron que la diferencia relativa, que determina la sensibilidad, de la función de distribución gaussiana diverge ensu borde de cola. Esto significa que la sensibilidad se vuelve anormalmente alta al aumentar el umbral del sistema biestable. Esta teoría ha sido verificada experimentalmente por un dispositivo electrónico de dos estados llamado disparador Schmitt.
Se espera que el hallazgo allane el camino para usar el ruido en lugar de eliminarlo, lo que contribuirá a establecer nuevas tecnologías. Podría ayudar a que los dispositivos electrónicos se vuelvan más pequeños y más eficientes energéticamente ". Dado que el ruido gaussiano se encuentra comúnmente, nuestro estudio deberíaayúdenos a comprender mejor varios fenómenos no lineales y fluctuantes en el mundo natural y la sociedad ", dice Kasai.
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Materiales proporcionado por Universidad de Hokkaido . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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