Схематическое представление о (а) системах самостоятельной обратной связи и (б) систем перекрестной обратной связи. Пунктирные линии указывают на отсроченные линии передачи. Кредит: arxiv (2024). Doi: 10.48550/arxiv.2411.01965
Команда исследователей из Университета Нагоя обнаружила что -то удивительное. Если у вас есть два крошечных вибрирующих элемента, каждый из которых едва движется самостоятельно, и вы комбинируете их правильно, их комбинированная вибрация может быть резко усилена — до 100 миллионов раз.
Документ опубликован в Хаос: междисциплинарный журнал нелинейной наукиПолем
Их выводы показывают, что, полагаясь на структурное усиление, а не на власть, даже небольшие, простые устройства могут передавать четкие сигналы на расстоянии, потенциально инновационные коммуникации на расстоянии и отдаленные медицинские устройства.
«Обычно большое количество элементов со слабой интенсивностью должно быть собрано вместе для достижения разумного сигнала, но здесь мы показали, что даже только два элемента могут значительно усилить вибрационную активность путем сочетания с задержкой», — сказал ведущий исследователь Тору Охру.
«Это говорит о том, что могут быть способы усилить слабые сигналы в природе или технологии, просто по тому, как вы организуете или пару систем. Теоретически, это может быть сделано без необходимости больших входов энергии».
Задержка важна, потому что ритм одного будет влиять на другого, но не сразу, что приведет к удивительной динамике.
Когда вы вводите задержку, это позволяет резонансные эффекты или конструктивные помехи, которые не произойдут с немедленной обратной связью. Даже крошечная вибрация, если приуроченна прямо с задержкой, может снова и снова добавлять к другому, что приводит к сложному резонансному поведению.
Хотя это звучит странно, в море наблюдается аналогичный принцип. Небольшие волны, данные толкающими только в нужные моменты, которые вскоре завершаются большими волнами. Подобно волнам, компоненты самостоятельно оказывают ограниченный эффект, поскольку они едва вибрируют, но при объединении именно в правильном интервале система внезапно дает массивный усиливаемый вибрационный сигнал.
«Мы были очень удивлены, что простое перезагрузка с задержками может улучшить амплитуду в 10 -м из 108 (100 миллионов), используя всего два подразделения », — сказал Охара.
«Это было очень нелогично, но это сработало. Тип колебаний, генерируемый в нашем исследовании, напоминает« волновые пакеты », которая является концепцией, используемой в различных технологиях связи, включая беспроводную связь, где информация отправляется в форме модулированных волновых пакетов, а не в непрерывных волнах».
Их выводы могут переписать понимание биологических систем, включая наши собственные. Традиционно ученые считали, что значительные вибрации, такие как ваше сердцебиение, требуют тысячи синхронизированных клеток.
Исследование Ohira предполагает, что даже без высокого энергии или большого числа можно будет генерировать мощный ритмический сигнал. Сердцебиение или мозговые волны могут не всегда полагаться на числа и синхронные взаимодействия, но на то, как их компоненты взаимодействуют, и между ними между ними.
«Естественное предположение состоит в том, что такое усиленное возникающее поведение требует большого количества взаимодействующих единиц. Например, синоатриальный узел — основной кардиостимулятор сердца — типично состоит из нескольких тысяч до десятков тысяч клеток», — сказал Охара. «Тем не менее, мы демонстрируем, что значительное усиление может появиться только с двумя единицами».
В случае подтверждения экспериментально, это может открыть двери для новых разработок в области обработки информации и коммуникационных технологий. В технологии, особенно системах с низким энергопотреблением, такие как имплантируемые медицинские устройства или космические зонды, этот механизм может позволить прочную передачу сигнала без требуния высокого энергопотребления.
Исследование вводит новый способ мышления о генерации ритма и усилении сигнала, особенно отправка и получение сигналов на расстояниях в шумных или ограниченных энергии. Их выводы показывают будущее, где меньше может быть больше, если оно связано прямо.
Больше информации:
Кента Охара и др., Улучшения амплитуды за счет повторного завода неавтономной системы задержки, Хаос: междисциплинарный журнал нелинейной науки (2025). Doi: 10.1063/5.0252300 IS arxivПолем Doi: 10.48550/arxiv.2411.01965
Информация журнала:
Хаос, Arxiv, предоставленный Университетом Нагоя
Цитирование: Крошечные вибрации оказывают огромное влияние: передача четких сигналов на большие расстояния с использованием нелинейной математической (2025, 8 мая), полученные 10 мая 2025 года из этого документа, подлежит авторским правам. Помимо каких -либо справедливых сделок с целью частного исследования или исследования, никакая часть не может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только для информационных целей.
