MENUSimuler pour apprendre

L'applet montre comment le bruit peut aider à la transmission. On simule ici le passage d'une image à travers une chaîne de transmission non linéaire. Ici le signal est de nature spatiale et bidimensionnelle. L'utilisateur peut faire varier le niveau de bruit et le seuil de la chaîne de transmission puis constater le phénomène de façon visuelle. Plusieurs types d'images sont proposées : noir et blanc, en niveau de gris et en couleur.

Explication

La résonance stochastique est un phénomène issu de la physique non linéaire qui trouve un champ d'applications très vaste : l'électronique, la neurobiologie, la théorie du signal ... Pour simplifier, imaginez que vous vouliez transmettre un signal à travers une chaîne de transmission. Introduisons une non linéarité en imposant un comportement à seuil : le signal est transmis si son niveau dépasse un certain seuil, sinon le signal ne passe pas. Cette situation modèle se rencontre en électronique (transistors, diodes et comparateurs ont des comportements à seuil, par exemple) ou en neurobiologie (un neurone fonctionne un peu en «tout ou rien»). On comprend facilement que la transmission est inefficace si le signal est trop faible. Par contre si l'on ajoute un bruit au signal, il y a transmission d'un signal :

• Trop de bruit permet de franchir le seuil mais donne en sortie un signal aléatoire complètement décorrélé du signal en entrée.
• Si le bruit est plus faible, la probabilité de franchir le seuil est plus importante lorsque le niveau du signal est important et plus faible sinon, de telle sorte que le signal de sortie —bien que bruité— ressemble au signal d'entrée.

Ainsi, il existe un niveau de bruit pour lequel l'efficacité de la transmission (le rapport signal sur bruit) passe par un maximum : on dit qu'il y a résonance stochastique. Dans ce cas le bruit n'est pas une nuisance mais une aide à la détection !