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訊號太弱收不到怎麼辦?藉由「隨機共振」,科學家增強感測器的性能 | SCILife🧪科學&生活

訊號太弱收不到怎麼辦?藉由「隨機共振」,科學家增強感測器的性能

透過隨機共振,背景噪音能放大訊號強度

「添加噪音」很不符合直覺。如果收訊差,不是應該降低背景噪音,讓裝置更能感測到訊號嗎?然而,背景噪音能夠與訊號產生隨機共振(stochastic resonance)的現象;也就是說,背景噪音中的特定頻率能與訊號的頻率產生共振,因此能放大訊號強度,讓裝置能偵測到。此外,隨機共振不會放大其餘頻率的背景噪音強度,因此噪音不會對收訊造成干擾。

雖然聽起來很新奇,但隨機共振在自然界很常見。例如例如匙吻鱘(paddlefish)無法藉由視覺看到獵物水蚤(Daphnia),但能感測到水蚤的電流訊號,透過隨機共振,牠們的感測距離能從 50 公尺拉長到 75 公尺,甚至 100 公尺。此外,吉丁蟲(jewel beetle)也能透過隨機共振,感測到 50 英里(80 公里)之外的森林火災,而目前人類最先進的紅外線感測器,僅能感測 10 到 20 英里(16 到 32 公里)的火災。
#科學 #訊號