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让我们先来理解“1／f波动”
新闻来源：点击数：2951 更新时间：2019-03-01 17:00:46 收藏此页

你也许有这样的感受：在五月的海滨傍晚，或者在六月的山间清晨，当你驻足远眺的时候，徐徐的凉风会给人一种舒适、惬意的感觉。你陶醉了。可你知道为什么会有这样的感觉吗？　　你也许还有过这样的感受：在高楼林立、嘈杂纷繁的城市里忙碌了一周，总想到郊外去放松放松。你渴望大自然的和谐与舒适，可你知道大自然为什么会给人这样的感受吗？　　你也许还听到过这样的消息：某地的养鸡场里，如果场主为母鸡播放巴赫的小夜曲，产蛋量就会大增。母鸡可能听不懂音乐，但它们对音乐的这种“欣赏”又该如何解释呢？　　这些现象在现代科学中都属于情感认知科学的研究范畴。因为，人的感觉是看不见也摸不着的，什么是舒适？什么是和谐？什么是美的标准？一千个观众就有一千个哈姆雷特，甚至即使是同一个人，由于环境的改变，评价也会发生差异。如何用科学的方法研究情感、感觉一直是科学家们关注的热门话题。　　让我们先来理解“1／f波动” 　　我们知道，自然界中不存在绝对静止的事物，一切事物必定随时间或空间的推移而发生变化。科学家将某个物理量在宏观平均值附近的随机变化称为“波动”。波动现象随处可见：有直观的，如风速的快慢变化，声音的节奏和强弱变化，太阳、星星等天体的运动和变化等；也有抽象的，如人的情绪和感觉的变化等。　　从物理上讲，自然界存在的这些波动，可以按功率谱密度与频率的对应关系进行分类。其中有三种是典型的波动：一种是完全无规律的“白色波动”（白色噪声），该波动令人感到烦躁不安；另一种称为“布朗波动”（布朗噪声），该波动令人感到单调乏味。介于上述两种波动之间波动，科学家称为“1／f波动”，该波动能够令人感到非常舒适与和谐。以声音为例，人们把机械波按其频率（每秒钟振动的次数）而分为次声、可听声、超声以及特超声。人的耳朵对每秒钟 6～8赫兹的颤音，感觉比较舒服。科学家曾分析了那些深受人们喜爱的名曲，发现它们的功率谱密度接近1／f波动曲线。同样，潺潺流水和徐徐袭来的清风，之所以能让人心旷神怡，也是因为它的功率密度符合1／f波动。　　于是在此基础上产生了“1／f波动”理论。它的创始人是日本著名物理学家武者利光教授。他的研究表明，“1／f波动”之所以使人感到舒适，是因为它与人在安静、愉快时的脑电波及心拍周期等生物体信号的变化节奏相吻合，是一种与人的情感、感觉有着密切关系的波动。人们发现，测定人的α脑波，根据其频率分析是否接近1／f波动，便可判断出此时人的舒服程度。不仅如此，外界的1／f波动还可以激发人的α脑波，使其也成1／f波动，也就是说可以用外部手段使人感到舒服。这样就使本来认为是主观感觉的“舒服”，变成可用客观手段测定的东西，从而成为判断和谐自然美的客观标准。　　这些发现从生理学上揭开了1／f波动使人感到和谐的秘密，并使人们从量的角度对情绪进行研究成为可能，从而开辟了情感认知科学的新天地。　　“1／f波动”在人的视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉上均有反映。尽管在科学上对这一理论的研究时间并不太长，但人们却早已在生活中不自觉地运用了这一规律，例如：母亲拍婴儿入睡时的摇篮曲，风靡全球的《泰坦尼克》主题曲《My Heart Will Go On》，经分析其功率谱密度都符合或十分接近1／f波动曲线。科学地设计“舒服” 　　掌握了这种波动的秘密，我们就可以自己设计和谐与美好的生活，开发出能制造舒适的各种软件，以及各种装置。科学家通过对人的脑电波的测定来判断人的喜怒哀乐，开发出具有“1／f波动”信号的医疗除痛装置，具有“1／f波动”风速的、接受自然风的风扇、空调；和谐的室内装饰、舒适照明的设计等。　　在室内噪声方面，科学家也提出了与其消除噪声，不如将噪声转换为符合“1／f波动（1／f噪声）”变化规律的、使人感到舒适的噪声的设想。　　这些都属于情感工学领域的研究。韩国三星电子、LG等大公司已经研究开发出具有情感性能的汽车、电子产品等。另外，美国、英国、瑞典、荷兰、德国以及意大利等国家也都在热心进行着与情感工学有关的研究。如今，人们不仅可以去“寻找和谐”，而且可以去亲自设计“和谐”、制造和谐，创造一个自然、舒适、宁静的工作和生活环境。这必将在深层次上极大地改变人们的生活。我国将开辟情感工学应用天地　　国内一些科学家为了填补我国在该领域的空白，努力在情感工学领域进行探索和研究，并在图像的音乐表现、和谐情感控制器、和谐图案的自动生成、图像情感特征分析等情感信息处理方面初见端倪。国内若干家电厂家也对我国科学家自主研制的“和谐情感控制器”产生了浓厚的兴趣，他们准备将该技术应用在风扇、空调中。　　中国传统的丝绸、纺织、陶瓷想要真正走向世界，彩绘设计的落后是急待解决的问题，仅仅依靠人工沿袭代代传下来的图案只能是孤芳自赏。传统工业需要新的设计理念、设计方式帮助它们恢复青春。 1／f波动理论可以实现图案设计由手工作坊到信息化的转变。在工农业生产领域，传统的“粗放型”生产方式正逐步被着重效益和可持续发展的“集约型”生产方式取代，革新老工艺、老工具需要各方面的努力。据粗略计算，中国目前70％的电力消耗于工矿企业的风机振动筛等设备上，其电机的效率每提高1％，每年就可节约几百亿元。　　此外，工业设计、书画音乐分析、家用电器、医疗保健、印染／服装、广播／通信、宣传教育、广告／出版、公共及交通，商业，建筑、建设等都如果应用了这个理论，能极大地提高这些行业的市场竞争力。
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