Макеев В. Ю.
Институт молекулярной биологии РАН им. В.А. Энгельгардта, 117984 Москва
В последнее время большое
внимание привлекает к себе явление стохастического резонанса,
наблюдающееся в различных системах, с пороговой активацией, находящихся
под одновременным воздействием шума и когерентной, обычно периодической
силы. В некоторых условиях усиление интенсивности внешнего шума
приводит к более упорядоченному поведению системы. Стохастический
резонанс - это кооперативный эффект в нелинейных системах,
при котором энергия шума, распределенная по широкому спектру,
перекачивается в выходную энергию на частоте сигнала. При этом
амплитуда ответа системы описывается функцией резонансного типа,
в которой аргументом является уровень шума. Механизм его приблизительно
таков: при наличии шума частица совершает переходы из одних состояний
в другие; характерное время таких переходов определяется крамерсовским
параметром. При наложении детерминированной модуляции высота барьера
начинает зависеть от времени, а отношение вероятностей перехода
в фазе и противофазе с вынуждающей силой становится равным
![](/IMAGES/THEZA/IMG00159.GIF)
,
где
Q - высота барьера, а
D - интенсивность
шума. С ростом интенсивности шума время Крамерса уменьшается.
Если вынуждающая сила меняется достаточно медленно, то можно достичь
режима, при котором время Крамерса становится порядка периода
этого характерного времени изменения, но соотношение
![](/IMAGES/THEZA/IMG00160.GIF)
все еще достаточно велико. Тогда переходы в системе достаточно
достоверно модулируются сигналом, и мы имеем дело со стохастическим
резонансом. При больших
D время Крамерса становится слишком
малым по сравнению с характерным временем модуляции, а
![](/IMAGES/THEZA/IMG00161.GIF)
~1,
и стохастический резонанс не осуществляется. Стохастический резонанс
предоставляет возможность усиливать за счет шума сигналы с амплитудой
существенно меньшей, чем интенсивность шума. В первую очередь
такая возможность интересна в связи с
kT-проблемой, суть
которой сводится к вопросу: "может ли воздействие с характерной
энергией, меньшей средней энергии теплового фона (
kT),
иметь хоть какую-то биологическую значимость". В частности,
на подобных аргументах основан скептицизм по отношению к возможности
воздействия на живые ткани слабых электромагнитных волн. Рассматривается
простая модель мембранного канала, переключение между уровнями
проводимости в котором можно промодулировать слабым внешним сигналом.