
【計】 bistability
both; double; even; twin; two; twofold
【化】 dyad
【醫】 amb-; ambi-; ambo-; bi-; bis-; di-; diplo-; par
certain; firm; steady; sure
雙穩性(Bistability)是指一個系統具有兩個不同的穩定平衡狀态,并且能夠在外部條件不變的情況下長期保持在任一狀态的特性。該術語在電子工程、物理學、生物學、光學等多個學科中均有重要應用,其英文對應詞為 "Bistability"。
雙穩性系統的關鍵特征在于存在兩個勢能極小值點,系統可穩定存在于其中任意一點。當受到足夠強度的外部擾動(如觸發脈沖)時,系統會從一個穩态切換到另一個穩态,并維持該狀态直至下一次觸發。這種特性使其成為存儲二進制信息(0/1)的理想基礎,廣泛應用于數字電路中的存儲單元設計。
電子學領域
在數字電路中,SR鎖存器(Set-Reset Latch) 是最典型的雙穩态電路。其輸出狀态(Q 和 overline{Q})在觸發信號消失後仍能保持,構成寄存器與存儲器的核心單元 。
光學領域
光學雙穩态器件(如法布裡-珀羅諧振腔)在特定輸入光強下可呈現高/低透射率兩種穩定狀态,為全光開關和光計算提供物理基礎 。
生物學領域
基因調控網絡可通過正反饋回路實現雙穩态,例如λ噬菌體的溶菌/溶源狀态轉換。這種機制使細胞能在不同功能狀态間穩定切換,響應環境信號 。
非線性動力學
雙穩态是分岔理論中的常見現象,數學上可通過雙勢阱模型(如杜芬方程)描述,系統狀态隨參數變化發生突變(鞍結分岔)。
"Bistability refers to a circuit with two stable output states that persist indefinitely without external intervention."
"Bistable genetic switches enable cells to adopt discrete phenotypic states through positive feedback loops."
雙穩性器件因其狀态保持能力和低靜态功耗特性,成為現代集成電路中存儲單元(如SRAM)及可重構系統的關鍵組件,直接影響計算設備的能效與可靠性 。
雙穩性是指一個系統在相同輸入條件下存在兩種穩定輸出狀态,并能實現可逆切換的特性。以下是其核心要點:
基本定義
以光學雙穩性為例,當輸入光強固定時,系統可呈現兩種不同的輸出光強狀态,且兩種狀态可通過外部條件(如光強增減)相互轉換。這一概念也被推廣到其他物理量如頻率的雙穩性。
關鍵特征
典型應用與擴展
光學雙穩器件可應用于光開關、光存儲等領域,且在特定條件下可能表現出混沌現象。類似的雙穩性原理也被用于振動系統頻率控制等其他物理系統。
提示:生物學中"雙隱性"(如的aa基因型)與物理學的"雙穩性"屬于不同領域概念,需注意區分。
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