Fenómeno dinámico en el que la presencia de fluctuaciones aleatorias (ruido) en un sistema no lineal con umbral aumenta la respuesta coherente del sistema a una entrada periódica débil o subumbral, produciendo una intensidad de ruido óptima que maximiza la detectabilidad de la señal o la periodicidad de la salida.

Principio

Las transiciones o fluctuaciones inducidas por el ruido se sincronizan con una escala temporal externa cuando la tasa de transición impulsada por el ruido es conmensurable con el periodo de la excitación, mejorando la relación señal‑ruido de la respuesta.

Demostración

Una partícula en un potencial bistable sometida a una excitación sinusoidal subumbral y a ruido blanco aditivo presenta cambios periódicos máximos entre pozos a una amplitud intermedia de ruido, generando un pico de potencia espectral en la frecuencia de excitación.

Aplicación incorrecta

Suponer que añadir ruido mejora la detección en cualquier sistema (se requiere no linealidad y un umbral) o atribuir a la resonancia estocástica una mejora observada en un sistema lineal.

Consecuencia

Cuando está presente y se explota correctamente, la resonancia estocástica produce un nivel de ruido óptimo que amplifica señales periódicas débiles, permitiendo la detección o transferencia de información que sería imposible en el régimen subumbral sin ruido.

Inversión

Resonancia determinista (resonancia forzada clásica), donde la amplificación proviene de la respuesta lineal en una frecuencia propia del sistema, o la antiresonancia estocástica donde el ruido disminuye la coherencia.

Límite

Requiere un mecanismo no lineal o con umbral y una entrada subumbral coherente; no se aplica a sistemas puramente lineales ni a señales sin una escala temporal característica; suele suponerse ruido estacionario o cuasiestacionario.

Tensión semántica

Con frecuencia se confunde con la resonancia de coherencia (regularidad inducida por ruido sin forzamiento periódico externo) o con la amplificación resonante lineal; la distinción depende de la presencia de una entrada periódica externa y del papel de la no linealidad.

Síntesis

La resonancia estocástica es la mejora selectiva de una señal periódica débil mediante fluctuaciones aleatorias ajustadas en un sistema no lineal con umbral, produciendo una coherencia inducida por el ruido ausente en el caso sin ruido.