37.215.9.45: /* Системы, демонстрирующие стохастический резонанс */

2025-07-18T08:30:07Z

Системы, демонстрирующие стохастический резонанс

Новая страница

'''Стохастический резонанс''' — усиление периодического [[сигнал]]а под действием [[белый шум|белого шума]] определенной мощности. Является универсальным явлением, присущим многим [[Нелинейная система|нелинейным системам]], находящимся под внешним воздействием одновременно [[хаос|хаотического]] и слабого периодического воздействия.

== История ==
Термин «стохастический резонанс» был введен в [[1981 год]]у в статье Р. Бенци, А. Сутера и А. Вульпиани<ref>R.Benzi, A.Sutera, A.Vulpiani, J. Phys. A14 L453 (1981)</ref>, в которой авторы исследовали периодичность наступления [[Ледниковый период|ледниковых периодов]] и обнаружили усиление слабого сигнала при наложении [[шум]]а. В [[1983 год]]у это явление было подробно исследовано в [[триггер Шмитта|триггере Шмитта]] и потом было открыто во многих физических, химических и биологических системах.

== Описание явления ==
Рассмотрим какую-либо [[Бистабильность|бистабильную]] систему, обладающую к тому же [[Диссипация энергии|диссипацией]]. Под действием достаточного внешнего воздействия система сможет перейти в другое состояние. Если ''достаточное'' внешнее воздействие периодическое, то система также будет периодически переходить из одного состояния в другое. Но недостаточное (подпороговое) воздействие не вызовет отклика системы.

Если внешнее воздействие беспорядочно ([[шум]]), то система хаотически «блуждает», и спустя неопределённое время, средняя величина которого зависит от [[Мощность|мощности]] шума, сможет перескочить из одного положения в другое. Динамика таких скачков будет беспорядочной.

Рассмотрим теперь суммарный эффект подпорогового периодического и хаотического воздействий. Само по себе подпороговое периодическое возмущение не сможет перебросить систему в другое состояние, однако шум помогает этому, подводя воздействие к «критическому» состоянию. В результате в отклике системы проявляется периодичность, как раз определяемая слабым периодическим воздействием.

Оптимальной (приводящей к максимальному отношению сигнала к шуму) является такая мощность шума, при которой характерное время жизни системы в одном состоянии равно половине периода периодического возмущения. Слишком сильный или слишком слабый шум приводят к меньшей чувствительности системы к слабому периодическому воздействию.

== Условия для возникновения стохастического резонанса ==

* Система должна быть [[нелинейная система|нелинейной]], иначе отклик системы на суммарное воздействие будет просто суммой откликов и не приведет ни к каким новым эффектам.
* Система должна обладать по крайней мере двумя стабильными или [[Метастабильное состояние|метастабильными]] состояниями. Это может быть как [[Бистабильность|бистабильная система]], так и система с долгоживущим метастабильным возбужденным состоянием.

== Системы, демонстрирующие стохастический резонанс ==
* динамика ледниковых периодов на Земле
* динамика североатлантического климата
* накачка в [[Кольцевой резонатор|кольцевом]] [[лазер]]е
* органы чувств у ряда животных
* биологические и искусственные нейроны <ref>{{Cite web |url=http://prl.aps.org/abstract/PRL/v102/i22/e226802 |title=Phys. Rev. Lett. 102, 226802 (2009) Noise-Controlled Signal Transmission in a Multithread Semiconductor Neuron |access-date=2010-11-10 |archive-date=2012-07-13 |archive-url=https://archive.today/20120713205438/http://prl.aps.org/abstract/PRL/v102/i22/e226802 |url-status=live }}</ref>
* сверхрегенеративный радиоприемник
== Примечания ==
{{примечания}}

== Ссылки ==

=== Обзорные статьи ===
* [http://ufn.ru/ru/articles/1999/1/c/ ''Стохастический резонанс как индуцированный шумом эффект увеличения степени порядка''], Анищенко В. С. и др., УФН, т.169, 1999, N1.
* [http://prola.aps.org/abstract/RMP/v70/i1/p223_1 ''Stochastic resonance''], [[Rev.Mod.Phys.]] 70, 223—287 (1998).

=== Популярные заметки ===
* [http://rc.nsu.ru/text/news/Physics/102.html Стохастический резонанс] — из архивов «Научной Лаборатории Школьников».
* [https://web.archive.org/web/20070928020732/http://courier.com.ru/priroda/pr0200news6.htm Польза от шума, или Как веслонос ловит дафний] — «Природа», 2000, N2. ([http://vivovoco.astronet.ru/VV/NEWS/PRIRODA/2000/PR_02_00.HTM])
* [http://www.scientific.ru/journal/news/n140102.html Роль случайности в закономерности изменений климата] — из архивов журнала Scientific.ru.
* [http://www.kinnet.ru/cterra/352/30.html Мешает ли шум слышать?] — Компьютерра, N23, 2000.
* [http://www.computerra.ru/own/418540/ Базарная логика] — Компьютерра, № 14(778) 2009.

[[Категория:Нелинейная динамика]]
[[Категория:Колебательные явления]]
[[Категория:Теория колебаний]]

Стохастический резонанс - История изменений

37.215.9.45: /* Системы, демонстрирующие стохастический резонанс */