Un equipo de investigadores japoneses ha descubierto 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 que los dispositivos electrónicos sean más pequeños y más eficientes energéticamente.

El ruido es generalmente una molestia que ahoga las pequeñas señales. Por ejemplo, puede evitar que se dé cuenta de lo que dice su pareja durante una conversación. Sin embargo, Se sabe que a los organismos vivos les resulta más fácil detectar depredadores en entornos ruidosos, ya que el ruido aumenta la sensibilidad de los órganos sensoriales. Este fenómeno, llamada 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 aumenta la sensibilidad a las señales débiles desde el informe inicial del fenómeno en 1981.

Un obstáculo que impide que los investigadores comprendan completamente el fenómeno es la complejidad de las teorías no lineales que involucran fricción y fluctuación. ambos considerados esenciales para el fenómeno.

Para abordar este problema, el equipo, compuesto por el profesor de la Universidad de Hokkaido, Seiya Kasai, Profesor asociado Akihisa Ichiki de la Universidad de Nagoya, y el investigador principal Yukihiro Tadokoro de Toyota Central R&D Labs., C ª., estableció un modelo simple que excluía la fuerza de fricción, un parámetro que consideran insignificante en sistemas de escala nano y molecular.

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 en función de los valores de entrada, como un balancín. También descubrieron el papel del ruido gaussiano blanco, el ruido más estándar que se encuentra ampliamente en el mundo natural.

Cuando ocurre una transición sin fricción, la sensibilidad del sistema biestable a una señal débil impuesta por ruido gaussiano se vuelve significativamente alta. Es más, los investigadores encontraron que la diferencia relativa, que determina la sensibilidad, de la función de distribución gaussiana diverge en su 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 utilizar el ruido en lugar de eliminarlo, lo que contribuirá al establecimiento de 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 debería ayudarnos a comprender mejor varios fenómenos no lineales y fluctuantes en el mundo natural y la sociedad ", dice Kasai.