生物控制论英文解释翻译、生物控制论的近义词、反义词、例句
英语翻译:
【计】 biocybermetics; biocybernetics; living cybernetics
【化】 biocybernetics; biological cybernetics
相关词条:
1.biocybernetics 2.biocyberneties
分词翻译:
生物的英语翻译:
being; biota; creature; life; living beings; organism
【化】 biology
【医】 bio-; living being; organism
控制论的英语翻译:
【计】 cybernetics
【化】 cybernetics
【医】 cybernetics
【经】 cybernetics; theory of control
专业解析
生物控制论(Biocybernetics)是控制论在生命科学领域的应用分支,它研究生物系统中的信息传递、调节控制和反馈机制。该学科通过数学模型和工程学原理,分析生物体如何感知环境、处理信息并维持稳态。其核心在于揭示生物体(从细胞到生态系统)中存在的“控制-反馈”系统规律。
一、核心概念解析
-
系统建模
将生物体视为动态系统,用微分方程或状态空间模型描述其行为。例如,神经冲动传导可用霍奇金-赫胥黎方程建模:
$$
Cm frac{dV}{dt} = -sum I{ion}
$$
其中 ( Cm ) 为膜电容,( V ) 为膜电位,( I{ion} ) 表示离子电流。
-
信息传递
生物系统通过化学信号(如激素)、电信号(如神经冲动)实现信息编码与传输。研究重点包括信噪比优化、信息冗余机制等。
-
反馈调节
负反馈维持稳态(如体温调节),正反馈放大信号(如血液凝固)。下丘脑-垂体-肾上腺轴(HPA轴)是经典案例,通过皮质醇反馈抑制促肾上腺皮质激素释放。
二、典型应用领域
- 神经控制论:分析神经网络的信息处理机制,为人工智能提供仿生基础
- 医学工程:开发人工胰腺(闭环胰岛素输注系统)、脑机接口等
- 生态调控:预测种群动态,设计害虫生物防治策略
三、研究意义
生物控制论架起了生命科学与工程学的桥梁,不仅深化了对生命本质的理解(如揭示基因调控网络中的鲁棒性设计,还推动了仿生机器人、智能假肢等跨学科技术的发展。
参考文献
- Wiener, N. Cybernetics: Or Control and Communication in the Animal and the Machine. MIT Press, 1948.(经典理论奠基)
- Klipp, E. et al. Systems Biology in Practice. Wiley-VCH, 2016.(生物系统建模方法)
- National Institutes of Health. "Biocybernetics in Medical Applications." NIH Research Portfolio, 2023.(医学应用权威报告)
网络扩展解释
生物控制论是控制论与生物学交叉形成的学科,主要运用控制论的概念、原理和方法,研究生物系统的信息传递、调节控制规律及内在机制。以下从定义、核心内容和应用领域三方面详细解释:
一、定义与理论基础
生物控制论由诺伯特·维纳(N. Wiener)在20世纪40年代提出,其经典定义为“关于动物和机器中控制与通信的科学”。它通过将生物体视为信息处理系统,分析其整体功能特性,建立数学模型以揭示生命活动的控制逻辑。例如,人体内的血压、体温等稳态调节过程均涉及反馈机制,与机器的控制原理高度相似。
二、核心研究内容
- 信息与控制机制:研究生物体内神经、内分泌、运动等系统的信息传递路径和反馈控制原理,如神经元网络的信息编码与处理。
- 多层次建模:涵盖从分子、细胞到器官、个体的多层次控制模型,例如基因调控网络和生态系统动态平衡模型。
- 跨系统类比:将生物系统的自适应、自修复特性与工程控制系统类比,为仿生技术提供理论支持。
三、应用领域
- 医学领域:用于疾病机理分析(如糖尿病胰岛素调节异常)和智能医疗设备开发(如人工心脏起搏器)。
- 仿生学:基于生物感知与运动控制原理设计机器人,如仿生机械臂的运动轨迹优化。
- 生态研究:分析生态系统的稳定性与恢复力,预测环境变化对物种调控机制的影响。
四、学科发展
1960年斯坦莱·约里斯(Stanley Joris)的《论生命系统的控制》标志着学科体系初步形成。当前研究已扩展至脑机接口、合成生物学等前沿领域,体现了理论与应用的双向驱动。
若需进一步了解具体模型或案例,可参考权威学术平台如知网()和道客巴巴()的文献综述。
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