生物控制論英文解釋翻譯、生物控制論的近義詞、反義詞、例句
英語翻譯:
【計】 biocybermetics; biocybernetics; living cybernetics
【化】 biocybernetics; biological cybernetics
相關詞條:
1.biocybernetics 2.biocyberneties
分詞翻譯:
生物的英語翻譯:
being; biota; creature; life; living beings; organism
【化】 biology
【醫】 bio-; living being; organism
控制論的英語翻譯:
【計】 cybernetics
【化】 cybernetics
【醫】 cybernetics
【經】 cybernetics; theory of control
專業解析
生物控制論(Biocybernetics)是控制論在生命科學領域的應用分支,它研究生物系統中的信息傳遞、調節控制和反饋機制。該學科通過數學模型和工程學原理,分析生物體如何感知環境、處理信息并維持穩态。其核心在于揭示生物體(從細胞到生态系統)中存在的“控制-反饋”系統規律。
一、核心概念解析
-
系統建模
将生物體視為動态系統,用微分方程或狀态空間模型描述其行為。例如,神經沖動傳導可用霍奇金-赫胥黎方程建模:
$$
Cm frac{dV}{dt} = -sum I{ion}
$$
其中 ( Cm ) 為膜電容,( V ) 為膜電位,( I{ion} ) 表示離子電流。
-
信息傳遞
生物系統通過化學信號(如激素)、電信號(如神經沖動)實現信息編碼與傳輸。研究重點包括信噪比優化、信息冗餘機制等。
-
反饋調節
負反饋維持穩态(如體溫調節),正反饋放大信號(如血液凝固)。下丘腦-垂體-腎上腺軸(HPA軸)是經典案例,通過皮質醇反饋抑制促腎上腺皮質激素釋放。
二、典型應用領域
- 神經控制論:分析神經網絡的信息處理機制,為人工智能提供仿生基礎
- 醫學工程:開發人工胰腺(閉環胰島素輸注系統)、腦機接口等
- 生态調控:預測種群動态,設計害蟲生物防治策略
三、研究意義
生物控制論架起了生命科學與工程學的橋梁,不僅深化了對生命本質的理解(如揭示基因調控網絡中的魯棒性設計,還推動了仿生機器人、智能假肢等跨學科技術的發展。
參考文獻
- Wiener, N. Cybernetics: Or Control and Communication in the Animal and the Machine. MIT Press, 1948.(經典理論奠基)
- Klipp, E. et al. Systems Biology in Practice. Wiley-VCH, 2016.(生物系統建模方法)
- National Institutes of Health. "Biocybernetics in Medical Applications." NIH Research Portfolio, 2023.(醫學應用權威報告)
網絡擴展解釋
生物控制論是控制論與生物學交叉形成的學科,主要運用控制論的概念、原理和方法,研究生物系統的信息傳遞、調節控制規律及内在機制。以下從定義、核心内容和應用領域三方面詳細解釋:
一、定義與理論基礎
生物控制論由諾伯特·維納(N. Wiener)在20世紀40年代提出,其經典定義為“關于動物和機器中控制與通信的科學”。它通過将生物體視為信息處理系統,分析其整體功能特性,建立數學模型以揭示生命活動的控制邏輯。例如,人體内的血壓、體溫等穩态調節過程均涉及反饋機制,與機器的控制原理高度相似。
二、核心研究内容
- 信息與控制機制:研究生物體内神經、内分泌、運動等系統的信息傳遞路徑和反饋控制原理,如神經元網絡的信息編碼與處理。
- 多層次建模:涵蓋從分子、細胞到器官、個體的多層次控制模型,例如基因調控網絡和生态系統動态平衡模型。
- 跨系統類比:将生物系統的自適應、自修複特性與工程控制系統類比,為仿生技術提供理論支持。
三、應用領域
- 醫學領域:用于疾病機理分析(如糖尿病胰島素調節異常)和智能醫療設備開發(如人工心髒起搏器)。
- 仿生學:基于生物感知與運動控制原理設計機器人,如仿生機械臂的運動軌迹優化。
- 生态研究:分析生态系統的穩定性與恢複力,預測環境變化對物種調控機制的影響。
四、學科發展
1960年斯坦萊·約裡斯(Stanley Joris)的《論生命系統的控制》标志着學科體系初步形成。當前研究已擴展至腦機接口、合成生物學等前沿領域,體現了理論與應用的雙向驅動。
若需進一步了解具體模型或案例,可參考權威學術平台如知網()和道客巴巴()的文獻綜述。
分類
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