随机共振

dx/dt = x − x³ + A·sin(2πf₀t) + σ·ξ(t)  |  双势阱 Langevin 方程 t = 0
σ 太小 σ = 0.10
最优噪声 ✦ σ = 0.28
噪声太大 σ = 0.80
信噪比 SNR 曲线(实时计算) X 轴: 噪声强度 σ  |  Y 轴: SNR(dB)
速度

信号幅度 A 0.10
信号频率 f₀ 0.050
当前查看 σ 0.28


模拟时间 t0
σ_opt 理论
Kramers 速率

V(x) = -x²/2 + x⁴/4
ΔV = 0.25 (势垒高度)
r_K = (1/2π)·exp(-ΔV/σ²)
最优: 2·r_K ≈ f₀

生物神经系统的随机共振
神经元的动作电位是阈值触发的——弱刺激无法单独跨越膜电位阈值。但突触噪声(来自热涨落和背景放电)恰好处于"最优强度"时,会周期性地把弱信号"托举"过阈值,使神经元更可靠地编码信息。

实验证据:板鳃鱼(鲨鱼)的电感受器、蟋蟀机械感受器、人类视觉、听觉系统均观察到 SR 特征——适量噪声提升感知灵敏度。