Θόρυβος

Ως θόρυβος, σε καθημερινή χρήση, αναφέρεται συνήθως οποιοσδήποτε ανεπιθύμητος ήχος. Ο θόρυβος εμφανίζεται ως ένα ποσοστό σε όλα τα φυσικά φαινόμενα, με την έννοια του ανεπιθύμητου στοιχείου σε αυτά. Ο θόρυβος είναι έννοια σχετική ή και υποκειμενική, καθώς το ίδιο γεγονός (π.χ. ένας συγκεκριμένος ήχος) άλλοτε θεωρείται θόρυβος και άλλοτε είναι επιθυμητός.

 Ένας ηχητικός θόρυβος μπορεί να αποτελείται από συχνότητες που είτε ακούγονται είτε όχι. Ένας υπόηχος μπορεί να μην ακούγεται αλλά να επηρεάζει ενδεχομένως τις σωματικές κοιλότητες ενός ανθρώπου και να προκαλεί κάποιου είδους δυσφορία. Όταν ο ηχητικός θόρυβος είναι σε συχνότητες που μπορεί να συλλάβει η αίσθηση της ακοής έχουμε ακουστικό θόρυβο. Ένας θόρυβος από ήχο μπορεί να γίνει «ενοχλητικός στο αυτί». Πηγές θορύβου εντοπίζονται παντού, όπως στους χώρους εργασίας, στο δρόμο αλλά και μέσα στην κατοικία μας. Πηγές κοινά αποδεκτές ως θόρυβος είναι τα μηχανοκίνητα μέσα μεταφοράς, μηχανήματα οδοποιοίας και κατασκευής οικοδομών, αλλά και συσκευές όπως τα κλιματιστικά, το ψυγείο κ.λ.π. Ο ακουστικός θόρυβος γενικά επηρεάζει αρνητικά την ποιότητα της ζωής των ανθρώπων, χωρίς αυτό να ισχύει κατ' ανάγκη σε όλες τις περιπτώσεις, όπως για παράδειγμα όταν ακούμε ίσως το πάφλασμα των νερών ενός καταρράκτη. Επίδραση στον άνθρωπο Οι επιπτώσεις του στην υγεία σχετίζονται με τις συχνότητες από τις οποίες συνίσταται, την ένταση, την διάρκεια και την επαναληπτικότητα του θορύβου. Έτσι μπορεί να παρατηρηθούν από απλή ενόχληση, μέχρι άγχος, δυσκολία πνευματικής συγκέντρωσης, διαταραχή του ύπνου, υπέρταση, μόνιμες ή παροδικές ακουστικές βλάβες, δυσκολία στην ομιλία, μείωση της παραγωγικότητας στον εργασιακό τομέα κ.ά. Μελέτες έδειξαν ότι άνθρωποι που ζουν μόνιμα σε θορυβώδες περιβάλλον παρουσιάζουν αυξημένα ποσοστά κατανάλωσης αντιόξινων φαρμάκων, υπνωτικών και ηρεμιστικών. Ο θόρυβος σχετίζεται επίσης και με εργατικά και με τροχαία ατυχήματα. Σε πολλές περιπτώσεις είναι αιτία για την οικονομική υποβάθμιση οικιστικών και εμπορικών κέντρων. Το γήινο έδαφος και οι ανθρώπινες κατασκευές υφίστανται συνεχώς δονήσεις είτε από φυσικές διεργασίες και φαινόμενα (σεισμοί, ωκεάνια κύματα, άνεμοι) είτε από την ανθρώπινη δραστηριότητα (τεχνητοί σεισμοί, κυκλοφορία οχημάτων, λειτουργία βαριών μηχανών κλπ). Οι δονήσεις αυτές συχνά ενοχλούν και είναι ανεπιθύμητες, όπως για παράδειγμα όταν ένα σπίτι που κατοικείται βρίσκεται κοντά σε σιδηροδρομική γραμμή. Στις επιστήμες της πληροφορικής και του ηλεκτρονικού μηχανικού, συνήθως ο θόρυβος αφορά ανεπιθύμητες παραμορφώσεις σε σύνολα δεδομένων, είτε συστηματικές είτε εντελώς τυχαίου χαρακτήρα. Εφόσον κατά κανόνα τα δεδομένα εκφράζονται ως αλληλουχίες αριθμών, ο θόρυβος δεν είναι παρά αριθμητικές τιμές οι οποίες προσθαφαιρούνται στα δεδομένα. Η έννοια αυτή του θορύβου έχει τις ρίζες της στον θόρυβο της θεωρίας πληροφορίας και της στατιστικής. Και τα αναλογικά ηλεκτρικά κυκλώματα και τα ψηφιακά ηλεκτρονικά εμφανίζουν θόρυβο ως αποτέλεσμα του «θερμικού θορύβου» ο οποίος οφείλεται στην κίνηση των φορέων του ηλεκτρικού φορτίου μέσα στο κύκλωμα. Ο θερμικός θόρυβος μπορεί να ελαττωθεί χαμηλώνοντας τη θερμοκρασία στην οποία λειτουργεί το κύκλωμα. Πέραν του θερμικού θορύβου τα κυκλώματα εμφανίζουν θόρυβο από επαγωγή που προκαλούν σε αυτά οι ηλεκτρομαγνητικές διαταραχές από το περιβάλλον, λόγω της διακριτότητας (κβάντισης) του φορτίου των φορέων σε ρεύματα χαμηλής έντασης καθώς και άλλους τύπους θορύβου (αυξανόμενες συχνότητες, τυχαίες μικροδιακυμάνσεις) που παράγονται ενδογενώς στο κύκλωμα λόγω των χαρακτηριστικών των στοιχείων του. Σε μια οπτική αποτύπωση εμφανίζεται σχεδόν πάντοτε θόρυβος σε κάποια μορφή. Η σκόνη στον αέρα ή το κενό, η ομίχλη ή η βροχή αλλοιώνουν την πληροφορία που φτάνει να γίνει εικόνα σε ένα μάτι, μια φωτογραφική μηχανή, μια βιντεοκάμερα ή ένα τηλεσκόπιο. Οι σταγόνες της βροχής που χτυπούν και κυλούν στο τζάμι του αυτοκινήτου παραμορφώνουν περαιτέρω την εικόνα των αντικειμένων που κοιτάμε μέσα από αυτό. Η προσπάθεια αξιοποίησης ελάχιστου φωτισμού για σχηματισμό εικόνας σε μια φωτογραφική μηχανή δεν δίνει επίσης καθαρή εικόνα καθώς κάθε εικονοστοιχείο της εμφανίζει διακυμάνσεις στη φωτεινότητά του του ακόμα και για σταθερά, ακίνητα αντικείμενα. Ο μετατροπέας που ψηφιοποιεί μια εικόνα εισάγει πάντοτε το σφάλμα της διακριτικής του ικανότητας καθώς προσπαθεί να αντιστοιχίσει μια φυσική τιμή φωτεινότητας σε ένα σκαλοπάτι κλίμακας τιμών. Τέλος υπάρχουν και ψηφιακά φίλτρα που εισάγουν τεχνητό θόρυβο σε φωτογραφίες, κατά την επεξεργασία τους, με σκοπό για παράδειγμα την εξομάλυνση μιας περιοχής της εικόνας με διάχυση των εικονοστοιχείων σε αυτήν. Η δραστηριότητα και οι ρυθμιστικές διαδικασίες των γονιδίων υπόκεινται επίσης στην επίδραση του θορύβου. Κατά τη δημιουργία αντιγράφων των γονιδίων εισάγονται σε αυτά διαφοροποιήσεις (θόρυβος) που ενδεχόμενα εμφανίζουν ακόμα και τρομακτικές επιπτώσεις στη συμπεριφορά των κυττάρων. Έτσι εμφανίζονται στελέχη βακτηρίων πιο ανθεκτικά σε συγκεκριμένα αντιβιοτικά, πληθυσμοί καρκινικών κυττάρων ανθεκτικοί σε χημειοθεραπεία, κλπ. Ο θόρυβος ως έννοια είναι υποκειμενικός. Στην περίπτωση της μουσικής, κάποιο είδος της μπορεί να ακούγεται ως θόρυβος σε κάποιον που τον ενοχλεί. Κάποιες φορές επίσης είναι αδύνατο να συγκεντρωθεί κανείς ακόμα και με απαλή μουσική, την οποία τη στιγμή εκείνη θεωρεί ανεπιθύμητη. Στην επεξεργασία σήματος γίνεται συνήθως προσπάθεια αφαίρεσης του θορύβου, όμως πολλές φορές δεν γνωρίζουμε τι ακριβώς αφαιρούμε και αν αυτό είναι θόρυβος. Εμφανές παράδειγμα είναι το ηλεκτροκαρδιογράφημα από το οποίο ως και σήμερα αφαιρείται η τραχύτητα της καταγραφής, η αποτύπωση δηλαδή της λεπτής υφής του ηλεκτρικού δικτύου της καρδιάς, η οποία εμπεριέχει σημαντική πληροφορία για την πραγματική κατάσταση της κρισιμότητας της υγείας του ανθρώπου, η οποία και αποκρύπτεται. Τα μηχανήματα που αποτυπώνουν αφιλτράριστη την καταγραφή από τον ως πρότινος «θόρυβο» είναι ακόμη δυσεύρετα, άγνωστα σχεδόν και πολύ ακριβά. Ο θόρυβος δεν είναι κατ' ανάγκη ανεπιθύμητος. Αποδεικνύεται πως χάριν του θορύβου αποκτούν ευστάθεια και τάξη χαοτικά συστήματα που αυτοοργανώνονται. Φαίνεται ακόμη πως ο θόρυβος βοηθά στη συγκρότηση ισχυρής μνήμης σε συστήματα που αυτο-οργανώνονται.