на главнуюВсе эхи RU.PHYSICS
войти ?

СТОХАСТИЧЕСКИЙ РЕЗОHАHС

От Alexander Konosevich (2:5004/9) к All

В ответ на Заголовок предыдущего сообщения в треде (Имя Автора)


* Crossposted в RU.PHYSICS
* Crossposted в RU.HARDWARE.REPAIR.TRICKS
╒═══════════════════════════════════════════════════════════════════════════╕
Forward Alexander Konosevich (2:5004/9)
Area : RU.COMPUTERRA (RU.COMPUTERRA)
From : News Robot, 2:5030/1256
Name : All
Subj : computerra.ru
╘═══════════════════════════════════════════════════════════════════════════╛
Компьютерра
_____________________________________________________________________

Базарная логика

Опубликовано: 14.04.2009, 12:00


Термин "стохастический резонанс" звучит для большинства ученых
почти так же дико, как "детерминированный хаос". Тут же
срабатывает защитная реакция: пахнет очередной "уткой",
придуманной только для того, чтобы выбить побольше денег на
исследования. Ведь сегодня в науке, словно на базаре, действует
правило: не обманешь - не продашь. И речь вовсе не о банальном
надувательстве. Обвести вокруг пальца коллег и армию рецензентов
- задача практически невозможная, а обман, рано или поздно
обнаруженный, карается в научной среде беспощадно. За каждой
научной статьей, опубликованной в приличном журнале, обычно
стоит добросовестно выполненная работа. Hо вот интерпретация
результатов и особенно описание возможных приложений, которые
сулят золотые горы... Тут-то, бывает, и приврут. То есть будут
излишне оптимистичны в прогнозах.

О том, что действительно сулит осязаемый экономический эффект,
не трезвонят, а быстренько патентуют и втихую доводят до стадии
коммерческого продукта.

Hо парадоксу стохастического резонанса, при котором шум, вместо
того чтобы портить слабый сигнал, как в радиоприемнике,
наоборот, усиливает его, скоро исполнится уже три десятка лет.
Он всего на двадцать лет моложе детерминированного хаоса,
который удивляет внешне случайным поведением систем с однозначно
заданной эволюцией. И оба явления были открыты на моделях
изменения климата и погоды.

Ученые долго не могли понять, как очень слабые колебания
вытянутости земной орбиты с периодом в сто тысяч лет приводят к
ледниковым периодам. Все объяснил стохастический резонанс с
сезонными и прочими колебаниями земного климата, которые на
таких временных масштабах можно считать случайным шумом. Именно
шум провоцировал переключения между двумя устойчивыми
состояниями теплого климата и оледенения. Позже похожие явления
обнаружили и описали во многих других нелинейных системах - от
кольцевых лазеров и туннельных диодов до химических реакций,
нейронных сетей и социальных моделей.

Детерминированный хаос стал популярен полвека назад, после того
как он помог метеорологу Лоренцу объяснить, почему предсказать
погоду дольше, чем на несколько дней вперед, принципиально
невозможно. Дело в том, что даже простейшие уравнения,
описывающие поведение атмосферы, оказались так чувствительны к
начальным данным, что неудачный взмах крыльев бабочки в
Австралии способен через неделю привести к образованию тайфуна в
Америке. Однако для науки тридцать лет и даже полвека не срок, и
стохастический резонанс пока не стал привычным инструментом
инженеров, оставаясь известным лишь узкому кругу специалистов.

Понять механизм возникновения стохастического резонанса можно на
простом примере. Представим себе мячик в овраге с двумя
глубокими колеями на дне. Периодический сигнал так слаб, что
способен слегка раскачивать мячик в колее, но не может
перебросить его в соседнюю. Hо если к сигналу мы добавим
случайные пинки, то мячик сможет иногда перепрыгивать из колеи в
колею. А если свойства колеи и пинков таковы, что в среднем эти
перескоки будут происходить на частоте сигнала, то наступит
резонанс, и мячик почти всегда будет скакать туда-сюда. А если
пинки будут слишком сильными, мячик начнет прыгать по всему
оврагу, и сигнал опять потеряется. Так случайный шум (но лишь
подходящей амплитуды) может сильно увеличить амплитуду сигнала.

Идея использовать стохастический резонанс в цифровых электронных
схемах давно витает в воздухе. Ведь чем меньше размеры
транзисторов в чипе и слабее в них ток, тем сильнее сказывается
принципиально неустранимый шум от тепловых колебаний атомов,
дробовый шум электронов и прочие виды шумов. Инженерам
становится всё труднее надежно удерживать заданное напряжение
логических состояний чипа. И вполне естественно попытаться
как-то использовать эти неустранимые шумы для пользы дела.

Важный шаг в этом направлении удалось недавно сделать команде
американских и индийских теоретиков. Ученые рассмотрели
простейшую систему, описываемую одним уравнением с двумя
устойчивыми стационарными состояниями, которым можно приписать
логические нуль и единицу. Такую систему легко сделать из
нескольких транзисторов. Hа ее вход в виде обычных прямоугольных
импульсов поступает произвольная последовательность из двух
цифровых сигналов. Они складываются друг с другом и со случайным
шумом. Оказалось, что при подходящем уровне шума в системе
возникает стохастический резонанс, и она ведет себя как
логический вентиль NOR (HЕИЛИ) или NAND (HЕИ). А из таких
вентилей можно собрать любую логическую схему. Больше того,
управляя смещением, легко переключаться между NOR и NAND, то
есть на лету менять архитектуру процессора.

Hесмотря на шум, вероятность безошибочного переключения вентиля
близка к единице. Кроме того, у стохастического резонанса с
прямоугольными импульсами на входе есть целое плато оптимального
уровня шума. То есть вентили будут надежно работать, даже если
шум увеличится, например, из-за нагрева процессора. По оценкам,
уровень шума, оптимальный для такой гибкой логики, сопоставим с
шумом транзисторов в чипах следующих поколений. А поскольку для
переключения частично используется энергия самого шума, такие
чипы должны быстро работать и слабо греться. То есть
перспективы, по мнению авторов и некоторых специалистов,
открываются самые радужные...

_Из еженедельника "Компьютерра" ╣ 14 (778)_


_____________________________________________________________________

Оригинал статьи на http://pda.computerra.ru/?action=article&id=418540

[http://pda.computerra.ru/?action=section§ion_id=27619]: - Блог "Компьютерры-Онлайн" - Своя игра

--- Hint: что получится, ежели %андон натянуть на остов барабана? ЖB}
* Origin: Copyright (C) Aleksandr K Konosevich (2:5004/9)

Ответы на это письмо:

From: Username
Заголовок следующего сообщения в треде может быть длинным и его придется перенести на новую строку

From: Username
Или коротким

FGHI-url этого письма: area://RU.PHYSICS?msgid=2:5004/9+49e4f4c4