Zajok és fluktuációk fizikai rendszerekben
A témáról
Mivel a véletlenszerű jelenségek előfordulását a természet alapvető sajátosságának tekinthetjük, kitüntetett szerepük van a fizikában és más tudományterületeken is. Az igen széles körben előforduló véletlen fluktuációkat gyakran az információszerzést gátló tényezőként tartják számon, a modern tudományos módszereknek köszönhetően azonban ma már információforrásként is használhatók. A zaj elnevezés alatt fizikában nem az akusztikus zajt értjük, hanem sokkal általánosabban a jelekben előforduló véletlenszerű ingadozásokat nevezzük így. A zajelemzési módszerek nagyon hatékonnyá váltak a modern digitális jelfeldolgozási módszereknek köszönhetően, és a zajkutatás eredményeit sikerrel alkalmazzák más területeken is, például a telekommunikációban és orvostudományban is.
Tematika/tételsor
- Általánosságban a zajokról, kutatásukról, alkalmazási lehetőségekről
- Matematikai leírás, valószínűségelméleti alapok, mennyiségek. Időtartománybeli és spektrális leírás
- Zajok mérése. Analóg és digitális mérési módszerek. Információszerzés és zajcsökkentési módszerek
- A zajok osztályozása különböző tulajdonságaik, fizikai modelljeik alapján. Termikus zaj, 1/f zaj és más fontosabb zajtípusok.
- Zajok modellezése. Analóg modellezési módszerek. Zajok előállítása analóg módszerekkel.
Numerikus módszerek: pszeudovéletlen számok, zajgenerálás, Monte-Carlo-szimulációk.
Differenciálegyenletek numerikus megoldása
- Zajok információforrásként. Véletlen gerjesztések, korrelációs sebességmérés.
Fluktuációk orvosi jelekben: EKG-, vérnyomás- és légzésjel, időtartománybeli statisztikai analízis,
frekvenciatartománybeli analízis, a szívritmus és a vérnyomás összefüggései, diagnosztikai alkalmazások
- Sztochasztikus rezonancia. A sztochasztikus rezonancia fogalma.
A jel-zaj viszony definíciói. Sztochasztikus rezonancia az éghajlatváltozásokban.
A kettős potenciálvölgy általánosított modellje. Sztochasztikus rezonancia biológiai rendszerekben.
Jel-zaj viszony erősítés sztochasztikus rezonanciával
- Dithering. A fogalom eredete. Digitalizálási alkalmazások. Képmegjelenítési alkalmazások
- Zaj által segített gázdetektálás (Fluctuation Enhanced Sensing).
(Zajok keletkezése a gázszenzorokban, alacsony zajú erősítők, PCA)
- Az 1/f zaj tulajdonságai
- Zajok további alkalmazásai
Referenciák, segédanyagok