Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Стохастичний резонанс



План:


Введення

Стохастичний резонанс - посилення періодичного сигналу під дією білого шуму певної потужності. Є універсальним явищем, властивим багатьом нелінійним системам, що знаходяться під зовнішнім впливом одночасно хаотичного і слабкого періодичного впливу.


1. Історія

Термін "стохастичний резонанс" був введений в 1981 в статті Р. Бенци, А. Сутера і А. Вульпіані [1], в якій автори досліджували періодичність настання льодовикових періодів і виявили посилення слабкого сигналу при накладенні шуму. В 1983 це явище було детально досліджено в тригері Шмітта і потім було відкрито у багатьох фізичних, хімічних і біологічних системах.


2. Опис явища

Розглянемо якусь бістабільні систему, що володіє до того ж диссипацией. Під дією достатнього зовнішнього впливу система зможе перейти в інший стан. Якщо достатня зовнішній вплив періодичне, то система також буде періодично переходити з одного стану в інший. Але недостатнє (під порогове) вплив не викличе відгуку системи.

Якщо зовнішній вплив безладно ( шум), то система хаотично "блукає", і через невизначений час, середня величина якого залежить від потужності шуму, зможе перескочити з одного стану в інше. Динаміка таких стрибків буде безладної.

Розглянемо тепер сумарний ефект подпорогового періодичного і хаотичного впливів. Само по собі підпорогове періодичне обурення не зможе перекинути систему в інший стан, однак шум допомагає цьому, підбиваючи вплив до "критичного" стану. В результаті у відгуку системи проявляється періодичність, якраз обумовлена ​​слабким періодичним впливом.

Оптимальною (приводить до максимального відношенню сигналу до шуму) є така потужність шуму, при якій характерний час життя системи в одному стані дорівнює половині періоду періодичного обурення. Занадто сильний або занадто слабкий шум призводять до меншої чутливості системи до слабкого періодичному впливу.


3. Умови для виникнення стохастичного резонансу

  • Система повинна бути нелінійної, інакше відгук системи на сумарний вплив буде просто сумою відгуків і не призведе ні до яких новим ефектам.
  • Система повинна володіти принаймні двома стабільними або метастабільними станами. Це може бути як бістабільні система, так і система з довготривалим метастабільним порушеними станом.

4. Системи, що демонструють стохастичний резонанс

  • динаміка льодовикових періодів на Землі
  • динаміка північноатлантичного клімату
  • накачування в кільцевому лазері
  • органи почуттів у ряду тварин
  • біологічні і штучні нейрони [2]

Примітки

  1. R.Benzi, A.Sutera, A.Vulpiani, J. Phys. A14 L453 (1981)
  2. Phys. Rev. Lett. 102, 226 802 (2009) Noise-Controlled Signal Transmission in a Multithread Semiconductor Neuron - prl.aps.org/abstract/PRL/v102/i22/e226802

Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Стохастичний
Стохастичний інтеграл
Резонанс
Ядерний магнітний резонанс
Протонний магнітний резонанс
Електронний парамагнітний резонанс
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru