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微小的振动具有巨大的影响:使用非线性数学在长距离内传输明显的信号

科学知识 2025-09-16 5023

摘要:一个研究团队发现了一种令人惊讶的现象,可以彻底改变我们对信号放大的看法。只有两个微小的振动单元与延迟连接时,可以将其组合振动扩大1亿次。他们的发现具有通信技术的应用,这表明可以使用小型,简单的设备在长途传输清晰的信号。...

名古屋大学的一组研究人员发现了一些令人惊讶的东西。如果您有两个微小的振动元素,则每个元素几乎不动,并且以正确的方式将它们组合在一起,则它们的组合振动可以大大扩增 - 最多可达1亿次。他们的发现表明,通过依靠结构放大而不是力量,即使是小的简单设备也可以传输长距离的清晰信号,可能会创新长距离通信和远程医疗设备。

微小的振动具有巨大的影响:使用非线性数学在长距离内传输明显的信号

首席研究人员托鲁·奥希拉(Toru Ohira)说:“通常,必须集中大量强度的元素以达到合理的信号,但是我们在这里表明,即使只有两个元素也可以通过延迟耦合来大规模扩大振动活动。” “这表明,只要通过您的安排或夫妇系统的安排或夫妇系统,就可以有一些方法来扩大自然或技术中的弱信号。从理论上讲,这可以在不需要大量能源投入的情况下完成。”

延迟很重要,因为一个节奏会影响另一个的节奏,但不会立即影响,导致了令人惊讶的动态。当您引入延迟时,它会产生共振效果或建设性干扰,而这些效果不会立即反馈。即使是微小的振动,如果延迟的时间恰到好处,也可以一遍又一遍地增加,从而导致复杂的共振行为。

尽管这听起来很奇怪,但在海中也观察到了类似的原则。在正确的时刻,小波浪很快就以较大的海浪达到。就像波浪一样,这些组件本身几乎没有振动,因此它们的效果有限,但是当以正确的间隔组合时,系统突然产生了巨大的放大振动信号。

Ohira说:“我们很惊讶的是,仅使用两个单元的简单重新布线可以使延迟的简单重新布线可以提高10倍(1亿)的幅度。” “这是高度违反直觉的,但它起作用。我们的研究中产生的振荡类型类似于“波浪包”,这是各种通信技术(包括无线通信)中使用的概念,其中信息是以调制波数据包而不是连续波的形式发送的。”

他们的发现可以重写我们对包括我们自己的生物系统的理解。传统上,科学家认为,像您的心跳一样,重大振动需要数千个同步细胞。 Ohira的研究表明,即使没有高能量输入或大量,仍然可以产生强大的节奏信号。心跳或脑波可能并不总是依赖于纯粹的数字和同步相互作用,而是它们的组件如何相互作用以及它们之间的间距。

Ohira说:“一个自然的假设是,这种放大的紧急行为需要大量相互作用的单位。例如,辛里式节点(心脏的主要起搏器)通常由数千至成千上万的细胞组成。” “但是,我们证明只有两个单元可以出现明显的扩增。”

如果通过实验确认,这可能会为信息处理和通信技术方面的新发展打开大门。在技术,尤其是低功率系统(例如植入式医疗设备或太空探针)中,该机制可以实现强大的信号传输而无需高能消耗。

该研究发表在混乱:非线性科学跨学科杂志,引入了一种关于节奏生成和信号放大的新思维方式,尤其是在噪音或能量有限的条件下在距离内发送和接收信号。他们的发现表明了一个未来,只要它与正确连接,那真正的人可以真正更少。

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