E13 Propagación, Atenuación, Ruido e Incertidumbre

Tópico

Toda señal física de este entorno se degrada, durante su propia propagación, mediante dos mecanismos distintos que actúan a la vez sobre ella: una atenuación geométrica, la misma dilución de esta energía al aumentar la distancia recorrida que ya establece otro modelo de este conjunto, y una absorción, en la que esta misma energía ondulatoria se convierte en cambio en calor a medida que esta señal atraviesa a este medio que la porta. Que ambos mecanismos actúen juntos sobre esta señal hace que, en consecuencia, esta señal caiga mucho más rápidamente de lo que caería por cualquiera de estos dos mecanismos por separado.

Este ruido resulta, para cualquier sensor que intente detectar a esta señal ya atenuada, su límite fundamental: incluso a esta temperatura ambiente habitual, la agitación térmica de cualquier resistencia eléctrica o mecánica genera, dentro de ese mismo sensor, fluctuaciones espontáneas que compiten, en consecuencia, con esta señal ya débil que este sensor intenta detectar. Dentro de una neurona, este mismo ruido térmico compite, en consecuencia, con las señales más débiles de este entorno, fijando en consecuencia el umbral mínimo de detección biológica que esa neurona logra alcanzar. Que esta señal de este entorno sea todavía más débil hace que, en consecuencia, este mismo ruido térmico compita con ella con mayor facilidad, y que esta detección biológica de esa señal, en consecuencia, resulte más difícil de lograr.

La relación entre esta señal útil y este ruido térmico muestra que esta sensibilidad de un sensor, la misma sensibilidad que ya establece otro modelo de este conjunto, puede mejorarse tanto reduciendo la temperatura de ese sensor, aunque todo ser vivo permanece siempre por encima de una temperatura mínima que la propia vida le impone, como reduciendo el ancho de banda de ese mismo sensor, la misma noción de ancho de banda que ya establece ese otro modelo de este conjunto, para volverlo más selectivo en frecuencia. Los filtros sintonizados del oído, dentro de su propia membrana basilar, y los filtros de color del ojo, dentro de sus propios conos, son, en consecuencia, implementaciones biológicas concretas de esta misma estrategia de reducir a este ancho de banda de cada sensor. Que un sensor biológico se vuelva más selectivo en frecuencia, con un ancho de banda más estrecho, hace que, según esta misma relación entre esta señal útil y este ruido térmico, esta sensibilidad de ese sensor, en consecuencia, mejore.

El principio de incertidumbre entre el tiempo y la frecuencia establece que ningún sensor puede alcanzar, de manera simultánea, tanto una resolución temporal alta como una resolución espectral igualmente alta sobre una misma señal: un sonido muy breve, como un chasquido, presenta en consecuencia un espectro de frecuencias muy ancho, mientras que una nota musical pura, con un espectro de frecuencias muy estrecho, exige en cambio una duración mucho más larga para poder distinguirse con precisión. Esta misma limitación restringe, en consecuencia, tanto la localización temporal precisa de una fuente sonora dentro de este entorno como la discriminación tonal simultánea de varias fuentes sonoras distintas a la vez. Que un sensor biológico necesite discriminar con más precisión entre varias frecuencias sonoras distintas hace que, según este mismo principio de incertidumbre, esa misma señal sonora, en consecuencia, deba durar más tiempo para lograrlo.

Por eso este modelo, con esta atenuación durante la propagación y este principio de incertidumbre con las que se abrió, hace que la dispersión de una señal dentro de un medio no ideal ensanche, en consecuencia, a cualquier pulso breve de esa señal a medida que se propaga: cada frecuencia que compone a ese mismo pulso viaja, dentro de este medio no ideal, a una velocidad ligeramente distinta de las demás, degradando en consecuencia a esta resolución temporal con la que se abrió este modelo. Dentro del ojo, esta misma dispersión cromática del cristalino queda parcialmente compensada por la distribución de los conos que ya establece este mismo modelo, mientras que dentro de un sistema de sonar biológico, como el de un murciélago o el de un delfín, el medio acuático o aéreo que atraviesa este pulso introduce, en cambio, muy poca dispersión, preservando en consecuencia a esta misma resolución temporal del pulso emitido por ese animal.

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