با اضافه کردن مقدار مشخصی نویز می توان نسبت سیگنال به نویز را در سیستم های غیر خطی تقویت کرد. این اثر (Stochastic resonance) را تشدید تصادفی می گویند، به طوریکه گاهی اوقات ترکیب نویز و سیگنال در سیستم های غیر خطی می تواند سیگنالی که قبلا بسیار ضعیف بوده را در بالای خط نویز منتقل کند.
محققان دانشگاه ایالتی پن از آن برای تقویت حساسیت یک سنسور نور سفارشی FET ، بر اساس ماده دو بعدی دی سولفید مولیبدن، یک نیمه هادی با بازده کوانتومی بالا و همچنین حساسیت یک فتودیود سیلیکونی استفاده کرده اند.
تشدید تصادفی چیست؟
مهندس دانشگاه ایالتی می گوید: تشدید تصادفی پدیده ای است که در آن می توان سیگنال ضعیفی که در زیر آستانه تشخیص سنسور است را با وجود نویز محدود و مناسب، تشخیص داد.
پدیده تشدید تصادفی در طبیعت نیز دیده می شود. به عنوان مثال، یک ماهی پوزه پارویی که در آبهای گل آلود زندگی می کند، نمی تواند غذای خود را با دید معمولی که یک فیتوپلانکتون به نام دافنیا می باشد را پیدا کند. این نوع ماهی دارای گیرنده های الکتریکی می باشد و می تواند تا حداکثر 50 متر سیگنال الکتریکی ضعیف را از طرف دافنیا دریافت کند. اگر مقداری نویز به محیط اضافه کنید، این ماهی می تواند دافنیا را بین 75 تا 100 متر تشخیص دهد. این توانایی به موفقیت تکاملی این ماهی می افزاید.
مثال دیگر سوسک جواهرنشان است که می تواند آتش سوزی جنگل را در محدوده 50 مایلی تشخیص دهد، در حالیکه پیشرفته ترین ردیاب های مادون قرمز تنها می توانند از فاصله 10 تا 20 مایلی شناسایی کنند.
محققان چگونه عملکرد پدیده Stochastic resonance را اثبات کردند؟
محققان برای تایید عملکرد پدیده تشدید تصادفی، یک آزمایش انجام دادند که در آن با استفاده از یک ال ای دی آبی رنگ که در فاصله کوتاه 2.5 هرتزی سنسور MoS2 یا فتودیود سیلیکونی قرار گرفته، ثابت کردند که پدیده تشدید تصادفی می تواند حساسیت سیستم را ارتقا دهد.
در حال حاضر به این زودی این روش جایگزین تکنیک های متداول تقویت سیگنال مانند تشخیص همزمان نخواهد نشد. همچنین این تکنیک به انرژی زیادی نیاز ندارد.
با استفاده از این روش می توان سیگنال های غیر قابل شناسایی را با مصرف کم انرژی تشخیص داد.
