bistability是什么意思，bistability的意思翻译、用法、同义词、例句

常用词典

例句

常用搭配

专业解析

双稳态（Bistability）是一个在物理学、工程学、生物学、化学等多个学科领域中至关重要的概念。它描述的是一个系统在相同的输入条件或环境参数下，可以稳定存在于两种不同的、离散的状态之一的特性。这种稳定性意味着系统一旦进入其中一种状态，就会倾向于保持在该状态，除非受到足够强的外部扰动或控制参数的改变，才会切换到另一个稳定状态。

核心特征与机制：

1. 两个离散的稳定状态： 系统拥有两个不同的、可被明确定义的稳定状态（例如：开/关、高/低、状态A/状态B）。这些状态是系统动力学中的吸引子（attractors）。
2. 稳定性： 系统一旦处于其中一个稳定状态，对于小的扰动或噪声具有鲁棒性，能够自发地返回到该状态，不会轻易地、自发地切换到另一个状态。
3. 阈值行为与切换： 要促使系统从一个稳定状态切换到另一个稳定状态，通常需要施加一个超过特定阈值的刺激（例如：足够大的输入信号、足够强的扰动、或者改变某个控制参数越过临界点）。这个切换过程常常是快速的、类似开关的动作。
4. 滞后现象： 这是双稳态系统的一个常见特征。它指的是系统从一个状态切换到另一个状态所需的阈值（或控制参数值），与从另一个状态切换回来所需的阈值是不同的。例如，将系统从状态A切换到状态B可能需要参数达到值X，但将其从状态B切换回状态A可能需要参数降低到值Y（Y < X）。这形成了一个“滞回环”，系统的当前状态不仅取决于当前的输入，还取决于其历史状态。
5. 非线性动力学基础： 双稳态行为本质上是系统非线性动力学特性的结果。它通常与系统方程（常微分方程）存在多个稳定平衡点（或不动点）相关联。势能景观（Potential Landscape）模型常被用来形象化地描述双稳态：想象两个相邻的洼地（代表两个稳定状态），中间被一个山脊（代表不稳定平衡点或阈值）隔开。系统小球停留在其中一个洼底是稳定的，要让它滚到另一个洼底，需要给它足够的能量翻越山脊。

典型应用实例：

• 电子学： 触发器电路（Flip-flop）是最经典的电子双稳态器件。它有两个稳定的输出状态（高电平/低电平），用于存储1比特信息，是数字计算机内存和逻辑电路的基础。施密特触发器利用双稳态和滞后现象对输入信号进行整形和噪声抑制。
• 光学： 光学双稳态器件，如某些包含非线性介质的法布里-珀罗谐振腔。其透射或反射光的强度可以在两个稳定值之间切换，应用于光开关、光存储和光计算。
• 生物学：
  • 基因调控： 许多基因开关（genetic toggle switch）具有双稳态特性。特定的基因表达模式（如开启或关闭）可以在细胞分裂中稳定地遗传给子代细胞，即使初始的诱导信号消失。这对细胞分化（如干细胞分化为特定类型细胞）和生物模式形成至关重要。
  • 细胞信号传导： 某些信号通路在特定刺激下会从关闭状态快速、不可逆地切换到开启状态。
  • 生态学： 湖泊生态系统可能在清水态（富含水生植物）和浊水态（藻类爆发）之间表现出双稳态，取决于营养盐水平等因素。
• 化学： 某些化学反应体系（如Belousov-Zhabotinsky反应）在特定条件下可以表现出双稳态或多稳态行为。

权威参考来源：

• 经典教材与专著：
  • Strogatz, S. H. (2018). Nonlinear Dynamics and Chaos: With Applications to Physics, Biology, Chemistry, and Engineering (2nd ed.). CRC Press. （该书深入讲解了非线性系统的动力学行为，包括双稳态、分岔和滞后现象的理论基础）来源：CRC Press / Taylor & Francis Group.
  • Murray, J. D. (2002). Mathematical Biology: I. An Introduction (3rd ed.). Springer. （在生物数学建模部分详细讨论了基因调控网络中的双稳态开关模型）来源：Springer Nature.
• 综述文章与期刊：
  • Ferrell, J. E. (2012). Bistability, Bifurcations, and Waddington's Epigenetic Landscape. Current Biology, 22(11), R458-R466. （这篇综述讨论了双稳态在细胞命运决定和分化中的核心作用，及其与表观遗传景观的联系）来源：Cell Press (Elsevier).
  • Angeli, D., Ferrell, J. E., & Sontag, E. D. (2004). Detection of multistability, bifurcations, and hysteresis in a large class of biological positive-feedback systems. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 101(7), 1822-1827. （这篇经典论文提供了分析生物正反馈系统（常导致双稳态）的理论框架）来源：Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
  • IEEE Transactions on Circuits and Systems / IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics 等期刊中关于触发器电路、光学双稳态器件的研究论文。来源：IEEE Xplore Digital Library.
• 专业机构资源：
  • Scholarpedia / Encyclopedia of Systems Biology 等在线学术百科对"Bistability"词条的解释（通常由领域专家撰写）。来源：Scholarpedia.org / Springer Reference.

双稳态是复杂系统展现出的核心行为之一，它赋予了系统记忆能力、决策能力（在两种状态中选择）以及对噪声的鲁棒性。理解双稳态的机制对于设计电子开关、光电器件、理解细胞命运决定、基因调控网络以及生态系统稳定性等具有根本性的意义。其核心在于非线性相互作用导致的多稳定平衡点共存和阈值驱动的状态切换。

网络扩展资料

"Bistability"（双稳态性）是系统科学、物理学和生物学中的专业术语，指一个系统在相同外部条件下可长期稳定存在于两种不同状态的特性。以下是详细解析：

核心定义

由前缀"bi-"（双）和"stability"（稳定性）组成，特指系统具备两种可切换的稳态。当受到扰动时，系统会暂时偏离当前状态，但最终会回归到原有稳态或切换至另一稳态，而非停留在中间状态。

典型场景与实例

1. 电子学
   双稳态电路（如触发器）有两种输出电压状态（高/低），用于存储二进制数据（）。

2. 生物学
   基因调控网络可能呈现双稳态，例如：

   • 干细胞分化为特定细胞类型后稳定在新状态；
   • 细菌在抗生素压力下的耐药性切换。

3. 化学
   某些化学反应（如Belousov-Zhabotinsky振荡反应）在特定浓度下会稳定在两种不同的化学平衡状态。

数学描述

双稳态系统常通过非线性微分方程建模，例如： $$ frac{dx}{dt} = kx(1-x)(x-a) $$ 其中参数$a$控制稳态数量，当存在两个稳定解（如$x=0$和$x=1$）时即为双稳态。

应用意义

• 信息存储：电子设备的二进制存储基础；
• 生物决策：细胞命运决定的关键机制；
• 环境预警：生态系统突变的临界点预测（如珊瑚礁白化）。

如需具体领域案例的扩展解释，可进一步说明。

别人正在浏览的英文单词...

【别人正在浏览】