今回は,何で「1/f(えふぶんのいち)ゆらぎ」とか,1/fノイズに注目するのか,何が不思議なのか,何がおもしろいのか,というお話です.1/fゆらぎについて,歴史と最新の成果を正確に記述することは,私には難しいので,まずは,現状の私の知識,印象,思い込みを書きます.今後,繰り返し書いていくことで,私自身の理解を整理できればと思います.

1/fゆらぎ,1/fノイズとは何か
1/fゆらぎの定義には,広い定義と,狭い定義があります.広い定義では,時系列のパワースペクトル密度 (
は周波数)が,低周波数側の広い範囲で
に従う現象です.英語のWikipediaのように,の範囲 (例えば,
< 2など)に言及してあることもありますが,
の範囲を広くとるのであれば,特に制限はしなくていいと私は考えています.この意味では.
ゆらぎと読んだ方が正確です.
のときが,白色ノイズで,
のときが,ブラウン運動(白色の積分)です.これらの2つのケースは,無相関な白色ノイズに関連するので,不思議なことはありませんが,これ以外の値については,なんでそうなるのか,よく分からない例が多いです.
上の式にある記号は,比例することを表しています.両辺の対数をとると,
となりますので,対
のグラフを描けば,傾きを求めることで,
を推定できます.
次に,狭い意味の1/fゆらぎの定義は,低周波数側の広い範囲で,ということです.つまり,
の値は1に近いということです.自然界にいろんな現象があるのであれば,
はどんな値をとってもいいはずなのに,なぜか1に近いに値なり,そうなる理由がよく分からないのですごく不思議ということです.例えば,人の心臓の拍動リズム(心拍変動)は,若くて健康な成人で,狭い意味の1/fゆらぎになっています.年をとったり,病気になると
は,1よりも大きくなる傾向があります.呼吸リズムも1/fゆらぎになっています.体の中で観測される時系列には,1/fゆらぎが多いと言われています.
次に,ゆるい定義では,低周波数側でなくても,どこかの周波数領域で少しでもになっているということです.
なぜ,1/fゆらぎに注目するのか
なぜ私が1/fゆらぎに注目するのかについては,人や生物の体の中のゆらぎには1/fゆらぎが多く,この現象が人の健康と関係しているという結果が多くあり,その生成メカニズムが不明だからです.他の研究者も,各自の分野で似たような問題意識を持っていると思います.
生物以外でもいろいろなところで,狭い意味での1/fゆらぎの存在が主張されています.ですので,それらの背後に共通のメカニズム(普遍的メカニズム)があるかもしれないということで,それを説明したいと多くの研究者が考えているのです.
何が面白いのか,よくわからず1/fゆらぎを研究している人も多いと思います.多くの研究者が気にしているということは重要なんだろうと,なんとなく雰囲気に流されている研究者もいると思います.
1/fゆらぎのリラックス効果について
世の中では,1/fゆらぎにはリラックスや癒やしの効果があると言われています.このことについては,私は分かりません.いい論文があれば教えてください.勉強してみます.