Un phénomène stochastique dépend ou résulte du hasard, par opposition au déterminisme qui relie une cause à une conséquence certaine. Un effet stochastique est ainsi impossible à prévoir avec exactitude, c'est-à-dire qu'une même cause ne va pas toujours déclencher un même effet. On lui adjoint donc une probabilité de survenue. Les applications se trouvent dans de nombreux domaines.
Mathématiques
La stochastique est une branche des probabilités étudiant des phénomènes aléatoires en fonction du temps. Cela signifie qu'à tout nombre ou intervalle t est associé une variable aléatoire d'un ensemble numérique E. Le processus est alors noté Xt. La formule d'Itô et et le théorème de Girsanov constituent la base du calcul stochastique.
Finance
L'indicateur stochastique est un oscillateur comparant le niveau de la clôture du cours d'une action à son « plus haut » et à son « plus bas » enregistrés sur une période donnée. Elle est notamment utilisée pour les options (call/put) et sert par exemple à détecter un retournement de tendance ou à se couvrir d'un risque.
Epidémiologie
Les modèles stochastiques sont notamment utilisés en recherche clinique pour étudier l'impact d'un facteur (exposition au tabac, mauvaise alimentation, activité sportive) sur la probabilité de contracter une maladie ou pour expliquer la propagation d’épidémies. Ces modèles permettent de développer des outils de prévention et d'alerte.
Climat
On parle souvent de résonance stochastique en climatologie pour désigner le phénomène par lequel un signal cohérent peut être amplifié par une augmentation aléatoire du bruit. La survenue des ères glaciaires est un exemple de résonance stochastique, où les mouvements planétaires (signal cohérent) peut renforcer les effets de perturbations atmosphériques (bruit). Cela concerne aussi les phénomènes type El Niño ou les variabilités saisonnières par exemple.
Biologie
La stochastique concerne les mutations génétiques, l'expression des gènes, ou la croissance de certains organismes se produisant de façon aléatoire. On parle aussi d'environnement stochastique, dans lequel les paramètres évoluent de façon imprévisible et obligent les organismes vivant dans ces habitats à s'adapter rapidement.
Musique
La musique stochastique a été inventée par le compositeur français Yannis Xenakis en 1954. Elle repose sur le calcul de probabilités pour composer de la musique de façon aléatoire en s'appuyant sur la théorie des grands nombres ; une suite de notes générées au hasard vont donner une partition globale harmonieuse.