Vista esquemática de (a) sistemas de retroalimentación y (b) de retroalimentación cruzada. Las líneas discontinuas indican líneas de transmisión retrasadas. Crédito: ARXIV (2024). Doi: 10.48550/arxiv.2411.01965
Un equipo de investigadores de la Universidad de Nagoya ha descubierto algo sorprendente. Si tiene dos pequeños elementos vibratorios, cada uno apenas se mueve por sí solo y los combina de la manera correcta, su vibración combinada puede amplificarse dramáticamente, hasta 100 millones de veces.
El artículo se publica en The Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science.
Sus hallazgos sugieren que al confiar en la amplificación estructural en lugar de la potencia, incluso los dispositivos pequeños y simples pueden transmitir señales claras a larga distancia, innovar las comunicaciones de larga distancia y los dispositivos médicos remotos.
“Por lo general, se debe reunir una gran cantidad de elementos con intensidad débil para lograr una señal razonable, pero aquí hemos demostrado que incluso solo dos elementos pueden amplificar la actividad vibratoria masivamente al acoplarse con un retraso”, dijo el investigador principal Toru Ohira.
“Esto sugiere que puede haber formas de amplificar las señales débiles en la naturaleza o la tecnología, solo por cómo organiza o unir sistemas. En teoría, esto podría hacerse sin necesidad de grandes entradas de energía”.
El retraso es importante porque el ritmo de uno influirá en el otro, pero no de inmediato, lo que llevará a una dinámica sorprendente.
Cuando introduce un retraso, permite efectos de resonancia o interferencia constructiva que no ocurrirían con la retroalimentación inmediata. Incluso una pequeña vibración, si se cronometra bien con un retraso, puede aumentar a otra una y otra vez, lo que lleva a un comportamiento complejo y resonante.
Si bien esto suena extraño, se observa un principio similar en el mar. Pequeñas olas dadas empujes en los momentos correctos pronto culminan en olas más grandes. Al igual que las olas, los componentes por sí mismos tienen un efecto limitado, ya que apenas vibran, pero cuando se combinan exactamente en el intervalo correcto, el sistema de repente produce una señal vibratoria amplificada masiva.
“Nos sorprendió bastante que un cableado simple con retrasos pudiera mejorar la amplitud en un factor de 108 (100 millones) usando solo dos unidades”, dijo Ohira.
“Esto fue muy contradictorio, pero funcionó. El tipo de oscilación generada en nuestro estudio se asemeja a ‘paquetes de onda’, que es un concepto utilizado en diversas tecnologías de comunicación, incluida la comunicación inalámbrica, donde la información se envía en forma de paquetes de onda modulados en lugar de ondas continuas”.
Sus hallazgos podrían reescribir la comprensión de los sistemas biológicos, incluido el nuestro. Tradicionalmente, los científicos creían que las vibraciones significativas, como el latido de su corazón, requerían miles de células sincronizadas.
El estudio de Ohira sugiere que incluso sin una alta entrada de energía o grandes cantidades, todavía se puede generar una poderosa señal rítmica. Los latidos o las ondas cerebrales no siempre dependen de números pueros e interacciones sincrónicas, sino de cómo interactúan sus componentes y el espacio entre ellos.
“Una suposición natural es que dicho comportamiento emergente amplificado requiere una gran cantidad de unidades que interactúan. Por ejemplo, el nodo sinooatrial, el marcapasos principal del corazón, consiste típicamente en varios miles de decenas de miles de células”, dijo Ohira. “Sin embargo, demostramos que la amplificación significativa puede surgir con solo dos unidades”.
Si se confirma experimentalmente, esto podría abrir puertas a nuevos desarrollos en el procesamiento de la información y las tecnologías de comunicación. En tecnología, especialmente sistemas de baja potencia, como dispositivos médicos implantables o sondas espaciales, este mecanismo podría permitir una fuerte transmisión de señal sin requerir un alto consumo de energía.
El estudio introduce una nueva forma de pensar sobre la generación de ritmo y la amplificación de la señal, especialmente el envío y la recepción de señales sobre distancias en condiciones ruidosas o limitadas por energía. Sus hallazgos sugieren un futuro donde menos realmente puede ser más, siempre que esté conectado a la perfección.
Más información: Kenta Ohira et al, mejoras de amplitud a través del cableado de un sistema de retraso no autónomo, Caos: una revista interdisciplinaria de ciencias no lineales (2025). Doi: 10.1063/5.0252300 en ARXIV. Doi: 10.48550/arxiv.2411.01965
Proporcionado por la Universidad de Nagoya
Cita: las pequeñas vibraciones tienen un impacto masivo: transmitir señales claras a largas distancias utilizando matemáticas no lineales (2025, 8 de mayo) Recuperado el 8 de mayo de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-05 a tiny-vibrations-massive-impact-transmitt.html
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