什么是雙穩態(Bistability)？

雙穩態是指具有兩個平衡點的任何動力系統的一個術語。也就是說，一個系統可以在兩個，而且只有兩個不同的位置上休息，因為這些位置對它們的近鄰起支配作用。一個雙穩態系統在大多數時候，雖然不一定是全部，但絕大多數情況下都...

雙穩態是指具有兩個平衡點的任何動力系統的一個術語。也就是說，一個系統可以在兩個，而且只有兩個不同的位置上休息，因為這些位置對它們的近鄰起支配作用。一個雙穩態系統在大多數時候，雖然不一定是全部，但絕大多數情況下都處于其穩定平衡點之一。科學家有了燒杯，一個二維的狀態空間模型可以精確地定義雙穩態。一個雙穩態函數正好有兩個最優點，根據定義，系統很可能朝著這個最優點移動，這看起來像是兩個波谷之間有一個峰值-假設系統傾向于y軸變量上"較低"的位置。這些波谷不一定具有相同的值，一個可能比另一個更深。為了使系統表現出雙穩態，槽必須足夠分開，這樣系統通常不會從較小的最優值滑到較大的最優值。雙穩態的一個相對簡單的物理例子是光開關。如果開關打開，它將保持打開；如果開關關閉，它將保持關閉。中間位置是臨時的，并傾向于這兩個最佳狀態平衡很少或根本不存在。在電子學中，雙穩態描述了一種稱為觸發器的特殊類型的電路。觸發器是為保持兩個位置中的一個而構造的。這些電路只根據可預測的輸入改變其值。該系統的簡單性使其可以作為更復雜設備的組成部分，包括計算機。雙穩態也可以直接應用于更復雜的不完全符合這個模型的系統。其他變量可以影響系統的狀態，足夠高的混沌程度可以使系統不平衡。將這些系統建模為雙穩態仍然是有用的例如，在一個有機體中，睡眠和清醒的區別可以理解為雙穩態。清醒和睡眠是兩個最佳狀態；中間狀態傾向于這些位置。與這兩種狀態相關的體力活動極其復雜，有許多不同的方式來喚醒、睡眠和在某個地方然而，這個系統有雙穩態的傾向。一旦一個有機體開始蘇醒，這個過程通常會觸發一系列輔助信號，幫助它保持清醒。人類已經找到了多種方法，通過藥物和室內照明使這種雙穩態復雜化，但即使對他們來說，雙穩態仍然很強大。

發表于 2020-09-18 06:24
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分類：科學教育

什么是雙穩態(Bistability)？

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