信号と雑音

自然界には、自然現象が発する様々な「信号」とそれを覆い隠そうとするさらに多様な「雑音」が存在します。「信号」と「雑音」の定義は、我々が知りたい現象由来なのかどうかという相対的なものですが、通常は、知りたい現象以外からの「雑音」を可能な限り除去し、「信号」をクリアにしてその素性を明らかにします。地震学分野では、震源位置や地下の境界面を知るため、震源から放射される縦波や横波、さらに地震波が伝搬する途中で二次的に生じる変換波や反射波などが信号として、風や波浪などの自然現象、電車や車、工場など人間が生成する振動が雑音として取り扱われます。私が発見した深部低周波微動という現象はスロー地震の一つとして現在では世界中の多くの研究者が注目していますが、波形記録そのものは人間社会から生成される「雑音」によく似ており、従来の地震学では「信号」とは認識されませんでした。しかし、稠密な観測網が構築されたことで同相現象の認識力が向上し、「信号」として認識されるようになったのです。また、雑音も微弱な信号の重ね合わせであるという考え方に基づき、あるルールに従って雑音を足し合わせることで地下の情報を与える信号とみなせる、という理論・解析手法が開発され、「雑音」も重要な「信号」源として大いに活用されるようになってきました。このように、今後さらに観測インフラや解析手法が高度化することによって、「雑音」から「信号」にその価値が変質し、さらに科学的成果が創出されるものと期待されます。

人間社会に置き換えれば、「信号」は何か物事を進めるうえでの建設的な賛成意見であり、「雑音」はそれに反する、あるいは多種多様な意見と考えることができます。ただし、自然界と同様に「信号」と「雑音」は相対的なものであり、使い方によっては、「雑音」も重要な「信号」としての真価を発揮するのかもしれません。

小原一成
（地震研究所）