Лекция
Привет, Вы узнаете о том , что такое отрицательная обратная связь, Разберем основные их виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое отрицательная обратная связь, положительная обратная связь, обратная связь , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Системный анализ (системная философия, теория систем).
обратная связь ( англ. feedback ) — влияние результата функционирования любой системы на характер дальнейшего ее функционирования. Термин «обратная связь» используется в ходе процессов в социальных, биологических, технических, экономических и других системах, а также в кибернетике и теории автоматического регулирования и управления .
Одно из первых исследований влияния обратной связи на результат функционирования системы было выполнено Майклом Фарадеем в популярной работе «История свечи» .
Обратная связь в системах - это процесс передачи информации или данных из выхода системы обратно в ее вход для регулирования и коррекции ее работы. Она имеет важное значение в различных областях, таких как инженерия, биология, психология, экономика и другие. Обратная связь позволяет системам подстраиваться под изменения и поддерживать стабильность и оптимальное состояние.
Принципы обратной связи:
Измерение и сравнение: Система измеряет выходные данные и сравнивает их с желаемым или ожидаемым значением.
Анализ ошибки: Разница между измеренными и желаемыми значениями интерпретируется как ошибка, которая показывает, насколько система отклоняется от желаемого состояния.
Коррекция и регулирование: Ошибка используется для коррекции параметров системы или воздействия на входные данные с целью минимизировать ошибку и поддерживать желаемое состояние.
Примеры обратной связи:
Терморегуляция в организмах: Организмы используют обратную связь для поддержания постоянной температуры тела. Когда температура меняется, организм реагирует на это, например, увеличивая или уменьшая потоотделение, чтобы восстановить нормальную температуру.
Автоматические регуляторы: В инженерии, автоматические регуляторы используют обратную связь для поддержания определенных параметров, таких как температура, давление или скорость, на заданном уровне.
Социальные системы: Обратная связь также может играть важную роль в социальных системах. Например, обратная связь от общественных мнений может влиять на решения политиков.
Компьютерные системы: В программировании обратная связь может использоваться для улучшения производительности и стабильности программного обеспечения.
Обратная связь позволяет системам адаптироваться к изменяющимся условиям, поддерживать устойчивость и достигать желаемых целей.
По характеру воздействия различают :
Кроме того, в САР различают внешнюю обратную связь, соединяющую выход всей системы с ее входом, и внутреннюю (местную), соединяющую выход отдельного элемента или группы последовательно соединенных элементов с их входом.
Пусть входной сигнал u и выходной сигнал U определенного объекта ( черного ящика ) связан линейным соотношением
,
где k – коэффициент усиления .
Если на вход системы подать кроме сигнала u еще частично сигнал с выхода, так что общий входной сигнал станет 
, где 
— определенный коэффициент обратной связи, получим
.
В этом случае выходной сигнал будет определяться формулой
.
При положительных значениях выходной сигнал будет усиливаться, но стабильность будет падать. При α = 1/k выходной сигнал станет нескончаемо большим (на самом деле в таком случае система выйдет из линейного режима).
При отрицательных значениях усиления уменьшается и система стабилизируется.
1) Отрицательная обратная связь (ООС) - (UВХ-UВЫХ) сигнал с выхода на вход приходит в противофазе.
2) Положительная обратная связь (ПОС)- (UВХ+UВЫХ)сигнал с выхода на вход приходит в фазе.
По типу связи:
1) Последовательная обратная связь – сигнал обратной связи включен в разрыв входной цепи.
2)Параллельная обратная связь – сигнал обратной связи включен параллельно входной цепи.
+Выходное сопротивление усилителя зависит от того, каким образом вводится ОС. Если отрицательная ОС вводится по напряжению, то выходное сопротивление уменьшается, если по току -— увеличивается. Введение ОС широко используется для целенаправленного изменения выходного сопротивления и позволяет реализовать усилители с очень малыми (сотые доли ом) и очень большими (сотни — тысячи мегом) выходными сопротивлениями. При введении ОС по напряжению усилитель приближается к идеальному источнику напряжения, выходной сигнал которого мало изменяется при различных сопротивлениях нагрузки. ОС по току стабилизирует ток нагрузки, приближая усилитель к идеальному источнику тока.
Входное сопротивление также зависит от способа введения во входную цепь сигнала ОС. При ее отсутствии входное сопротивление определяется входными напряжением и током усилителя. При последовательной схеме введения ОС входное сопротивление увеличивается в (1+BКо) раз при отрицательной обратной связи и уменьшается в (1-BКo) раз при положительной. Введение параллельной ОС эквивалентно включению параллельно входному сопротивлению усилителя дополнительного сопротивления, в результате чего входное сопротивление уменьшается как при отрицательной, так и при положительной ОС. При больших Кo и малом сопротивлении в цепи обратной связи входное сопротивление может составить десятые и тысячные доли Ом.
Орицательная обратная связь (ООС) — вид обратной связи, при котором изменение выходного сигнала системы приводит к такому изменению входного сигнала, которое противодействует первоначальному изменению.
Иными словами, отрицательная обратная связь — это такое влияние выхода системы на вход («обратное»), которое уменьшает действие входного сигнала на систему.
Отрицательная обратная связь делает систему более устойчивой к случайному изменению параметров.
Методы математического анализа систем, в том числе и охваченных отрицательной обратной связью, подробно рассматриваются теорией автоматического управления.
Одним из самых простых примеров может служить устройство простейшего сливного бачка. По мере наполнения сливного бачка уровень воды в нем поднимается, что приводит к всплыванию поплавка, который блокирует дальнейшее поступление воды.
Огромное значение отрицательная обратная связь имеет при выработке электроэнергии для стабилизации параметров качества электроэнергии — напряжения и частоты. При колебаниях электрической нагрузки изменяется падение напряжения на обмотках генератора и отводящих проводах, то есть изменяется выходное напряжение генератора, а нередко изменяются и обороты генератора, особенно в тех случаях, когда генератор установлен не как вспомогательный агрегат (например, на двигателе автомобиля или самолета), а является главным генератором электростанции или тепловоза и колебания его мощности оказывают большое влияние на приводной двигатель. При колебаниях оборотов также изменяется напряжение генератора, так как ЭДС генератора пропорциональна оборотам, а если генератор вырабатывает переменный ток — то и частота. Поэтому в паре практически с каждым генератором, используемым для электроснабжения (сюда не входят тахогенераторы и другие специальные электромашины), работает один или несколько регуляторов с отрицательной обратной связью.
Регулятор напряжения (РН) практически всегда управляет возбуждением (магнитным потоком) генератора, регулируя ток в обмотке возбуждения (индукторе) — при просадке напряжения регулятор увеличивает ток возбуждения, ЭДС генератора растет и напряжение восстанавливается; при повышении напряжения происходит обратный процесс. РН может быть установлен в самом генераторе, как это сделано в большинстве современных автомобильных генераторов — регулятор выполнен в одном корпусе со щетками, подающими ток возбуждения на ротор (на жаргоне этот блок называется «таблетка» за характерную форму корпуса регулятора), может быть установлен отдельно — например, на большинстве летательных аппаратов генераторы установлены на двигателях, то есть в негерметичной зоне, а блоки регулирования — в фюзеляже возле распредустройств, то есть отрицательная обратная связь учитывает падение напряжения и на обмотках генератора, и на проводах от генератора до РУ.
Регуляторы частоты ввиду разнообразия типов приводных двигателей и соотношений мощности генератора и двигателя бывают самыми различными. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . В некоторых случаях достаточно работы собственного регулятора приводного двигателя, например, клапана холостого хода инжекторного двигателя или регулятора дизеля — в этом случае в контур ООС генератор не входит вообще, регулятор двигателя, обнаруживая уменьшение оборотов (при росте нагрузки генератора) или их повышение (при уменьшении нагрузки) соответственно увеличивает или уменьшает подачу топлива. В других случаях двигатель и генератор связаны той или иной обратной связью — например, в регуляторах тепловозных дизелей установлен реостат (напр., в регуляторе ЧМЭ3) или индуктивный датчик (в регуляторе 2ТЭ116 и др.), который при большой нагрузке дизеля уменьшает возбуждение главного генератора, защищая дизель от перегрузки.
Также между двигателем и генератором может иметься то или иное устройство регулирования частоты — например, в конструкцию аэродромного источника питания АПА-50 входит гидромуфта переменного наполнения, а самолетные генераторы переменного тока, стоящие на основных двигателях, зачастую установлены на приводах постоянных оборотов. ППО может быть как чисто механическим (воздушный ППО-40, гидростатический ГП21), так и иметь электроуправление — так, на Ту-154М, Ил-76 и некоторых других самолетах стоят блоки регулирования частоты БРЧ-62, подстраивающие ППО при отклонении частоты генераторов от номинальной (400 Гц).
Отрицательная обратная связь широко используется в тяговых приводах локомотивов. Наиболее простой пример — противокомпаундная обмотка возбудителя (небольшого генератора, вырабатывающего ток возбуждения основных двигателей). Она намотана на полюсах возбудителя вместе с основной (независимой) обмоткой возбуждения и по ней течет ток тяговых двигателей, но направление тока в ней таково, что ее магнитный поток действует против потока основной обмотки. Если ток двигателей мал, то она не оказывает особого влияния на результирующий поток возбуждения, но по мере роста тока поток противокомпаундной обмотки растет и результирующий поток падает. В итоге падает напряжение возбудителя, а с ним и ток тяговых двигателей.
Эта ООС важна на тепловозах для предотвращения боксования и перегрузки оборудования, на электровозах ВЛ8, ВЛ10, ВЛ11 и других, где для возбуждения двигателей при электроторможении (рекуперации) установлен преобразователь с противокомпаундной обмоткой — для предотвращения юза и перегрузки оборудования. При рекуперации, если внезапно снижается напряжение контактной сети (включение тяги на другом электровозе, отключение подстанции), то резко возрастает ток рекуперации, так как увеличивается разность напряжений контактной сети и тяговых двигателей, работающих в режиме генераторов, а с током возрастает и тормозная сила, вплоть до срыва колесных пар в юз. Но ток, протекая через противокомпаундную обмотку, уменьшает напряжение преобразователя, ток возбуждения и, следовательно, напряжение двигателей, уменьшая разность напряжений между сетью и двигателями. Обратный процесс происходит при повышении напряжения сети.
В системах возбуждения генераторов тепловозов, более сложных, чем система с многообмоточным возбудителем, существуют несколько контуров ООС — по току (выполненный на датчике тока той или иной конструкции), напряжению (защищает оборудование от чрезмерного роста напряжения главного генератора), по боксованию (при боксовании, то есть увеличении частоты вращения одной или нескольких колесных пар из-за потери сцепления с рельсами, уменьшает или полностью снимает возбуждение генератора) и др.
Первым использовать идею отрицательной обратной связи в электронике предложил Гарольд Блэк (Harold Black) для улучшения линейности усиления для межконтинентальных телекоммуникаций. Суть идеи состоит в том, чтобы пожертвовать частью коэффициента усиления ради улучшения линейности выходного сигнала. Классический электронный усилитель сигнала (электронная лампа, полевой транзистор и др.) вносит нелинейные искажения в форму сигнала. Следовательно, вычитая из входного сигнала долю выходного сигнала, деленную на коэффициент усиления, можно получить форму самих нелинейных искажений. Затем, наложив обратные искажения на входной сигнал можно добиться скомпенсированного сигнала, который, пройдя через усилитель, будет иметь сниженную нелинейность.
Показательный пример использования отрицательной обратной связи — построение усилителя со стабильным коэффициентом усиления на основе операционного усилителя (ОУ).
Пусть дан некоторый ОУ с коэффициентом усиления порядка 106. На основе этого ОУ нужно построить усилитель со входным сопротивлением не менее 5 кОм и коэффициентом усиления 3 (для неинвертирующего усилителя K=1+R2/R1). Для этого на инвертирующий вход ОУ ставится резистор с сопротивлением чуть больше требуемого входного (допустим, 7 кОм), а в цепь обратной связи — резистор с номиналом в 2 раза больше. Аналитическая формула показывает, что такой способ построения усилителей является приближенным, однако, в силу большой величины коэффициента усиления, погрешность от примененных допущений оказывается меньше, чем от неточности изготовления элементов.
Обычно ООС позволяет добиться хороших параметров усилителя, однако это справедливо в общем случае только для усиления постоянного тока или низких частот. Поскольку с повышением частоты задержка, вносимая усилителем, начинает давать существенный фазовый сдвиг усиливаемого сигнала, то и ООС работает уже не в соответствии с расчетом. Если и далее повышать частоту, то, когда продолжительность задержки станет порядка полупериода сигнала (то есть порядка 180 градусов по фазе), то ООС превратится в ПОС, а усилитель — в генератор. Для предотвращения этого цепь ООС должна делаться частотно-зависимой.
В СВЧ-усилителях обратная связь неприменима, поэтому стабилизировать усиление СВЧ-каскадов весьма непросто. Однако, если нужно стабилизировать не усиление, а амплитуду (мощность) выходного сигнала, это легко реализовать в виде АРУ.
ООС применяется в стабилизаторах напряжения (не во всех случаях).
Отрицательная обратная связь широко используется живыми системами разных уровней организации — от клетки до экосистем — для поддержания гомеостаза. Например, в клетках на принципе отрицательной обратной связи основаны многие механизмы регуляции работы генов (например, триптофановый оперон), а также регуляция работы ферментов (ингибирование конечным продуктом метаболического пути). В организме на этом же принципе основана система гипоталамо-гипофизарной регуляции функций, а также многие механизмы нервной регуляции, поддерживающие отдельные параметры гомеостаза (терморегуляция, поддержание постоянной концентрации диоксида углерода и глюкозы в крови и др.). В популяциях отрицательные обратные связи (например, обратная зависимость между плотностью популяции и плодовитостью особей) обеспечивают гомеостаз численности. Отрицательная обратная связь может быть использована для нормализации массы тела человека при ожирении, для чего калорийность рациона питания периодически (например, еженедельно), корректируется посредством отслеживания динамики массы тела.
Положи́тельная обра́тная связь (ПОС) — тип обратной связи, при котором изменение выходного сигнала системы приводит к такому изменению входного сигнала, которое способствует дальнейшему отклонению выходного сигнала от первоначального значения, то есть знак изменения сигнала обратной связи совпадает со знаком изменения входного сигнала.
Положительная обратная связь усиливает или усиливает эффект, оказывая влияние на процесс, который его вызвал. Например, когда часть электронного выходного сигнала возвращается на вход и находится в фазе с ним, коэффициент усиления системы увеличивается. Обратная связь от результата к инициирующему процессу может быть прямой или через другие переменные состояния. Такие системы могут давать богатые качественные характеристики, но то, является ли обратная связь мгновенно положительной или отрицательной по знаку, имеет чрезвычайно важное влияние на результаты. Положительная обратная связь усиливает, а отрицательная обратная связь смягчает исходный процесс. Положительные и отрицательныев этом смысле относятся к выигрышам от цикла больше или меньше нуля и не подразумевают каких-либо оценочных суждений относительно желательности результатов или эффектов. Ключевой особенностью положительной обратной связи является то, что небольшие помехи становятся больше. Когда в системе происходит изменение, положительная обратная связь вызывает дальнейшее изменение в том же направлении.
Положительная обратная связь ускоряет реакцию системы на изменение входного сигнала, поэтому ее умышленно используют в технике в ситуациях, когда требуется ускорение реакции на изменение внешних параметров.
В то же время положительная обратная связь может привести к неустойчивости системы. Для примера примем, что в контуре нет фазовых задержек.
Если коэффициент усиления в петле положительной обратной связи (в разомкнутой системе, или разомкнутом контуре), больше 1, то в системе либо возникают автоколебания (это используется в различных автогенераторах), либо система перейдет в одно из устойчивых, квазистационарных состояний (например, различные триггеры).
Если коэффициент усиления в разомкнутом контуре равен 1, система находится на грани самовозбуждения, и случайно возникшие автоколебания либо медленно затухают, либо нарастают до ограничения.
При коэффициенте усиления в разомкнутом контуре меньше 1 система устойчива.
Например, автогенератор на основе усилителя с мостом Вина в цепи положительной обратной связи является примером схемы с частотно-зависимой положительной обратной связью, причем для того, чтобы этот генератор генерировал синусоидальный сигнал с малыми искажениями, петлевое усиление в схеме поддерживается точно равным 1 с помощью амплитудно-зависимой нелинейной отрицательной обратной связи.
Другой пример использования положительной обратной связи — триггер Шмитта. Если цифровой логический элемент либо операционный усилитель охватить правильно выбранной положительной обратной связью, образуется схема с гистерезисом, называемая триггером Шмитта. Триггер Шмитта с интегрирующей RC-цепью на входе применяется для устранения дребезга контактов, повышения помехоустойчивости сигналов датчиков (или кабельных приемников), устранения состояния «неопределенности» в каналах связи, вызванном помехами, и др.
Положительная обратная связь присутствует в цепных химических реакциях, автокаталитических химических реакциях, цепных реакциях деления ядер тяжелых элементов в ядерном взрыве. При управляемой ядерной реакции в ядерных реакторах эффективный коэффициент размножения нейтронов (петлевой коэффициент усиления, в терминах авторегулирования) поддерживается равным 1 с помощью следящей системы регулирования положения поглощающих нейтроны стержней.
Нелинейная положительная обратная связь приводит к развитию в системе режима с обострением.
ПОС в электронике
В 1914 г. были изобретены и запатентованы регенеративные схемы для усиления и приема очень слабых радиосигналов. Тщательно контролируемая положительная обратная связь вокруг одиночного транзисторного усилителя может увеличить его коэффициент усиления в 1000 и более раз. Следовательно, сигнал может быть усилен 20 000 или даже 100 000 раз за один каскад, что обычно имеет коэффициент усиления только от 20 до 50. Проблема с регенеративными усилителями, работающими с такими очень высокими коэффициентами усиления, заключается в том, что они легко становятся нестабильными и запускаются. колебаться. Радист должен быть готов постоянно изменять количество обратной связи для хорошего приема. Современные радиоприемники используют супергетеродин. дизайн, с гораздо большим количеством каскадов усиления, но гораздо более стабильной работы и без положительной обратной связи.
Колебания, которые могут возникать в регенеративной радиосхеме, используются в электронных генераторах . При использовании настроенных схем или пьезоэлектрического кристалла (обычно кварца ) сигнал, усиленный положительной обратной связью, остается линейным и синусоидальным . Есть несколько конструкций таких гармонических осцилляторов , в том числе осциллятора Armstrong , Хартли осциллятора , Колпитса генератор , и мост генератора Wien . Все они используют положительную обратную связь для создания колебаний.
Многие электронные схемы, особенно усилители, имеют отрицательную обратную связь . Это снижает их усиление, но улучшает их линейность, входное сопротивление , выходное сопротивление и полосу пропускания , а также стабилизирует все эти параметры, включая усиление с обратной связью. Эти параметры также становятся менее зависимыми от деталей самого усилительного устройства и в большей степени зависят от компонентов обратной связи, которые с меньшей вероятностью будут меняться в зависимости от производственных допусков, возраста и температуры. Разница между положительной и отрицательной обратной связью для сигналов переменного тока является одной из фаз.: если сигнал подается обратно в противофазе, обратная связь отрицательная, а если она синфазна, обратная связь положительная. Одна из проблем разработчиков усилителей, использующих отрицательную обратную связь, заключается в том, что некоторые компоненты схемы вносят фазовый сдвиг в тракт обратной связи. Если есть частота (обычно высокая частота), на которой фазовый сдвиг достигает 180 °, разработчик должен обеспечить очень низкий коэффициент усиления усилителя на этой частоте (обычно с помощью фильтрации нижних частот ). Если коэффициент усиления контура (произведение коэффициента усиления усилителя и степени положительной обратной связи) на любой частоте больше единицы, тогда усилитель будет колебаться на этой частоте ( критерий устойчивости Баркгаузена ). Такие колебания иногда называютпаразитные колебания . Усилитель, который стабилен в одном наборе условий, может вызвать паразитные колебания в другом. Это может быть связано с изменениями температуры, напряжения питания, настройками элементов управления на передней панели или даже с приближением человека или другого проводящего объекта.
Усилители могут мягко колебаться, что трудно обнаружить без осциллографа , или колебания могут быть настолько обширными, что проходит только очень искаженный сигнал или вообще не требуется никакого сигнала, или возникает повреждение. Низкочастотные паразитные колебания были названы «моторными лодками» из-за их сходства со звуком низкооборотистого выхлопа.
Во многих распространенных цифровых электронных схемах используется положительная обратная связь. В то время как обычные простые логические логические логические элементы обычно полагаются просто на усиление, чтобы подтолкнуть напряжения цифрового сигнала от промежуточных значений к значениям, которые предназначены для представления логических «0» и «1», но многие более сложные элементы используют обратную связь. Когда ожидается, что входное напряжение будет изменяться аналоговым образом, но требуются точные пороги для последующей цифровой обработки, триггер ШмиттаСхема использует положительную обратную связь, чтобы гарантировать, что если входное напряжение плавно поднимется выше порогового значения, выход будет быстро и быстро переведен из одного логического состояния в другое. Одним из следствий использования триггером Шмитта положительной обратной связи является то, что если входное напряжение снова плавно опустится ниже того же порогового значения, положительная обратная связь будет удерживать выход в том же состоянии без каких-либо изменений. Этот эффект называется гистерезисом : входное напряжение должно упасть за другой, более низкий порог, чтобы «разблокировать» выход и сбросить его до исходного цифрового значения. Уменьшая степень положительной обратной связи, можно уменьшить ширину гистерезиса, но полностью устранить ее нельзя. Триггер Шмитта в некоторой степени представляет собой схему с фиксацией .
Положительная обратная связь - это механизм, с помощью которого повышается результат, например уровень белка. Однако, чтобы избежать каких-либо колебаний в уровне белка, этот механизм ингибируется стохастически (I), поэтому, когда концентрация активированного белка (A) превышает пороговое значение ([I]), петлевой механизм активируется и концентрация A увеличивается экспоненциально, если d [A] = k [A]
Электронный триггер , или «защелка», или «бистабильный мультивибратор » - это схема, которая из-за высокой положительной обратной связи нестабильна в сбалансированном или промежуточном состоянии. Такая бистабильная схема является основой одного бита электронной памяти . Триггер использует пару усилителей, транзисторов или логических вентилей, соединенных друг с другом, так что положительная обратная связь поддерживает состояние схемы в одном из двух несбалансированных стабильных состояний после того, как входной сигнал был удален, до тех пор, пока не появится подходящий альтернативный сигнал. применяется для изменения состояния. Компьютерная оперативная память (RAM) может быть выполнена таким образом с одной схемой фиксации для каждого бита памяти.
В электронных системах происходит тепловой разгон, потому что какой-то аспект цепи может пропускать больший ток, когда он нагревается, и чем горячее он становится, тем больше тока он пропускает, что нагревает его еще больше, и поэтому он пропускает еще больший ток. Последствия для рассматриваемого устройства обычно катастрофичны. Если устройства должны использоваться на пределе их максимальной мощности, а тепловой разгон возможен или вероятен при определенных условиях, улучшения обычно могут быть достигнуты путем тщательного проектирования.
Чем больше овец побежало, тем больше овец побежит за ними. Сигнал тревоги в стадах и стаях распространяется по механизму положительной обратной связи.
Видообразование ускоряет видообразование, так как появление каждого нового вида создает новые экологические ниши, что провоцирует специализацию новых видов. Например, появление нового вида травоядных животных автоматически создает вакантные экологические ниши для новых хищников, паразитов, падальщиков и насекомых-навозников. В свою очередь, появление новых травоядных становится новым вектором отбора для растений, служащих пищей для этого вида или зависящих от распространения им семян. Новые виды хищников и паразитов добавляют петли положительной обратной связи, становясь фактором отбора для своих жертв . Коэволюция хищников и их жертв известна как частный случай «принципа черной королевы» (The Red Queen Effect).
Предполагается, что рост человеческого интеллекта также обусловлен положительной обратной связью, гонкой вооружений, из-за возрастающей межгрупповой и внутригрупповой конкуренции .
Примерами положительной обратной связи в физиологии могут служить:
Септический шок и «цитокиновый шторм» могут служить примерами положительной обратной связи в регуляторных взаимодействиях между участниками иммунного ответа. Активированные цитокинами в очаге воспаления иммунные клетки высвобождают новые порции цитокинов, привлекая и активируя новые порции иммунных клеток — в результате каскад реакций может приобрести неконтролируемый и неадаптивный характер, вызывая разрушения в очаге воспаления, распространяясь на соседние ткани и охватывая весь организм.
Виннер (1996) описал одаренных детей как движущихся петлями положительной обратной связи, включающими в себя создание собственного учебного курса, эту обратную связь с удовлетворением, тем самым дополнительно устанавливая свои учебные цели на более высокий уровень и т. Д. [40] Виннер назвал эту петлю положительной обратной связи «яростью, которую нужно преодолеть». Вандерверт (2009a, 2009b) предположил, что вундеркинд можно объяснить в терминах положительной обратной связи между результатом мышления / выполнения в рабочей памяти , который затем передается в мозжечок, где он оптимизируется, и затем возвращается к работе. память, таким образом, неуклонно увеличивает количественный и качественный выход рабочей памяти. [ Вандерверт также утверждал, что эта петля положительной обратной связи между рабочей памятью и мозжечком отвечает за языковую эволюцию в рабочей памяти.
Было показано, что рекомендации по продуктам и информация о прошлых покупках существенно влияют на выбор потребителей, будь то музыка, фильмы, книги, технологические или другие типы продуктов. Социальное влияние часто вызывает феномен «богатые становятся богатыми» ( эффект Мэтью ), когда популярные продукты имеют тенденцию становиться еще более популярными.
Согласно теории рефлексивности, выдвинутой Джорджем Соросом , изменения цен вызваны процессом положительной обратной связи, при котором на ожидания инвесторов влияют движения цен, поэтому их поведение усиливает движение в этом направлении до тех пор, пока оно не станет неустойчивым, после чего обратная связь приводит к росту цен. противоположное направление.
Системный риск - это риск, который представляет для системы процесс усиления, усиления или положительной обратной связи. Обычно это неизвестно, и при определенных условиях этот процесс может экспоненциально усиливаться и быстро приводить к деструктивному или хаотическому поведению. Схема Понци является хорошим примером системы с положительной обратной связью: средства от новых инвесторов используются для выплаты необычно высокие доходы, которые , в свою очередь , привлечь больше новых инвесторов, вызывая быстрый рост к коллапсу. У. Брайан Артур также изучал и писал о положительной обратной связи в экономике (например, У. Брайан Артур, 1990). Хайман Минскипредложил теорию, согласно которой определенные методы кредитной экспансии могут превратить рыночную экономику в «систему, усиливающую отклонения», которая может внезапно рухнуть , что иногда называют « моментом Мински ».
Простые системы, четко разделяющие входы и выходы, не подвержены системному риску . Этот риск более вероятен по мере увеличения сложности системы, потому что становится все труднее увидеть или проанализировать все возможные комбинации переменных в системе даже в условиях тщательного стресс-тестирования. Чем эффективнее сложная система, тем больше вероятность того, что она будет подвержена системным рискам, потому что требуется лишь небольшое отклонение, чтобы нарушить работу системы. Следовательно, хорошо спроектированные сложные системы обычно имеют встроенные функции, позволяющие избежать этого состояния, такие как небольшое трение, или сопротивление, или инерция, или временная задержка, чтобы отделить выходы от входов внутри системы. Эти факторы составляют неэффективность, но они необходимы, чтобы избежать нестабильности.
2010 Flash Crash инцидент был обвинен на практике высокочастотной торговли (HFT) , хотя , действительно ли увеличивает HFT системный риск остается спорным. [ необходима цитата ]
Можно считать, что сельское хозяйство и человеческое население находятся в режиме положительной обратной связи что означает, что одно движет другим с возрастающей интенсивностью. Предполагается, что эта система положительной обратной связи когда-нибудь закончится катастрофой, поскольку современное сельское хозяйство использует весь легко доступный фосфат и прибегает к высокоэффективным монокультурам, которые более подвержены системному риску .
Аналогичным образом можно рассматривать технологические инновации и человеческую популяцию, и это было предложено в качестве объяснения очевидного гиперболического роста человеческой популяции в прошлом вместо более простого экспоненциального роста . Предполагается, что темпы роста ускоряются из-за положительной обратной связи второго порядка между населением и технологиями. Технологический рост увеличивает несущую способность земли для людей, что ведет к росту населения, а это, в свою очередь, стимулирует дальнейший технологический рост.
Гуннар Мюрдал описал порочный круг растущего неравенства и бедности, который известен как « круговая кумулятивная причинно-следственная связь ».
Засуха усиливается благодаря положительной обратной связи. Недостаток дождя снижает влажность почвы, что приводит к гибели растений и / или к тому, что они выделяют меньше воды за счет транспирации . Оба фактора ограничивают эвапотранспирацию , процесс, при котором водяной пар попадает в атмосферу с поверхности, и добавляют в атмосферу сухую пыль, которая поглощает воду. Меньшее количество водяного пара означает как низкие температуры точки росы, так и более эффективное дневное отопление, уменьшая вероятность влажности в атмосфере, ведущей к образованию облаков. Наконец, без облаков не может быть дождя, и петля полная.
Климатические «воздействия» могут подтолкнуть климатическую систему в сторону потепления или похолодания , например, повышенные концентрации парниковых газов в атмосфере вызывают потепление на поверхности. Принуждения являются внешними по отношению к климатической системе, а обратная связь - это внутренние процессы системы. Некоторые механизмы обратной связи действуют относительно изолированно от остальной климатической системы, в то время как другие тесно связаны. Силы, обратная связь и динамика климатической системы определяют, насколько и насколько быстро изменяется климат. Основная положительная обратная связь в глобальном потеплении - это тенденция потепления к увеличению количества водяного пара в атмосфере, что, в свою очередь, приводит к дальнейшему потеплению. Основная отрицательная обратная связь исходит из закона Стефана – Больцмана , количество тепла, излучаемого от Земли в космос, пропорционально четвертой степени температуры поверхности Земли и атмосферы.
Другие примеры подсистем положительной обратной связи в климатологии включают:
В четвертом оценочном докладе Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) говорится, что «антропогенное потепление может привести к некоторым эффектам, которые будут резкими или необратимыми, в зависимости от скорости и масштабов изменения климата».
Накликать пророчество является социальная положительная обратная связь между убеждениями и поведением: если достаточное количество людей считают , что что - то верно, их поведение может сделать это так, и наблюдения за их поведением , может в свою очередь , увеличение веры. Классический пример - бегство из банка .
Другой социологический пример положительной обратной связи - сетевой эффект . Когда больше людей поощряются присоединиться к сети, это увеличивает охват сети, поэтому сеть расширяется еще быстрее. Вирусное видео является примером сетевого эффекта , в котором ссылка на популярное видео является общими и перераспределяется, гарантируя , что все больше людей посмотреть видео , а затем повторно публиковать ссылки. Это основа многих социальных явлений, включая схемы Понци и письма счастья . Во многих случаях размер популяции является ограничивающим фактором для эффекта обратной связи
.
Если химическая реакция вызывает выделение тепла , а сама реакция происходит быстрее при более высоких температурах, то высока вероятность положительной обратной связи. Если выделяемое тепло не отводится от реагентов достаточно быстро, может произойти термический выход из строя, который очень быстро приведет к химическому взрыву .
На многих диких животных охотятся из-за их частей, которые могут быть весьма ценными. Чем ближе к исчезновению становятся целевые виды, тем выше их цена. Это пример положительной обратной связи.
Исследование, описанное в статье про отрицательная обратная связь, подчеркивает ее значимость в современном мире. Надеюсь, что теперь ты понял что такое отрицательная обратная связь, положительная обратная связь, обратная связь и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Системный анализ (системная философия, теория систем)
Комментарии
Оставить комментарий
Системный анализ (системная философия, теория систем)
Термины: Системный анализ (системная философия, теория систем)