MENU's
RIJNLANDMODEL    
  
  MENU - KEUZE  
RIJNLANDMODEL  

Terugkoppeling

21 aug.2010

Elders op deze website is al gesteld dat vrijwel alle basale processen waar de mens mee te maken krijgt, evenwichtsprocessen zijn. Om de simpele reden dat niet-evenwichtsprocessen veranderen, vaak snel, net zo lang tot er wel een evenwicht is, terwijl een evenwicht veel langer kan duren, zoals het woord al zegt. Bekende basale voorbeelden uit de natuur zijn zonnestelsels, waarin planeten in evenwichtsbanen rond hun zon draaien (eventuele vroegere planeten in niet-evenwichtsbanen zijn allang vertrokken ...), en atomen, waarin elektronen in evenwichtsbanen rond de kern draaien.

Basale voorbeelden van evenwichten gaan over evenwichten tussen twee krachten - in de genoemde gevallen van planeten en elektronen eigenlijk zelfs maar één kracht, want de andere is het gevolge van de snelheid, en mag eigenlijk geen kracht genoemd worden (staat de planeet of het elektron stil, dan is deze "kracht" er niet).

Maar ook ingewikkelde processen verkeren meestal in evenwicht, om de al genoemde reden: de rest "leeft" niet lang. En ingewikkelde processen kennen meestel meerdere krachten, en dan is het handhaven van het evenwicht meestal lastig. De ingewikkelde processen die toch in evenwicht zijn, hebben meestal een deelproces genaamd "terugkoppeling". Dat wil zeggen: een deelproces dat in werking treedt zodra het evenwicht verstoord raakt, en weer terugstuurt naar het evenwicht.

Ook de door de mens  geconstrueerde processen van de wat ingewikkeldere soort hebben om het evenwicht te handhaven meestal een vorm van terugkoppeling nodig. Het bekendste voorbeeld is dat van de "governor" of regulateur zoals gebruikt in een stoommachine. De voor de hand liggende manier om een stoommachine sneller of langzamer te laten draaien is door minder of meer kolen op het vuur te gooien.

 Het probleem is dat het lang duurt voordat het gooien van extra kolen effect heeft: eerst moet het vuur harder gaan branden, dan moet het water "heter" worden, en dan pas gaat er meer stoom naar de cilinders zodat de machine harder gaat draaien. En dat proces gaat veel te langzaam als je het moet omkeren in het geval je per ongeluk te veel kolen op het vuur hebt gegooid, en de machine te hard is gaan draaien. Wat je nodig hebt, voor de veiligheid, is een terugkoppeling die direct de draaisnelheid van de machine meet, en aan de hand daarvan de hoeveel stoom naar de cilinders regelt. Dat wordt gedaan door de governor, zie rechts. De verticale as zit aan de centrale as van de machine en draait even hard rond. Aan de draaiende as hangen gewichten B, en als de as harder gaat draaien, worden die verder naar buiten geslingerd. Daardoor worden de hefbomen MN omhoog getrokken. En dit bedient een ander stel hefbomen die, via V en W, een klep bedienen die de hoeveelheid stoom naar de cilinder vermindert. De machine gaat langzamer draaien, de gewichten zakken naar beneden, de hefbomen gaan weer omlaag, de klep gaat verder open en de machine krijgt weer wat meer stoom. Enzovoort. Er stelt zich een evenwicht in. In de praktijk blijkt dit een redelijk tot zeer stabiel evenwicht.

 Een cruciale observatie aangaande dit proces is dat het een cirkelproces is - zoals blijkt uit de illustratie rechts, waarin alle essentiële elementen ervan te zien zijn. Alle terugkoppelingsprocessen zijn cirkelprocessen, vanwege wat terugkoppeling doet: het verbindt het einde van het (stoom)proces, hier de grote draaiende output shaft, met het begin ervan: de stoomleiding komende van de boiler. Merk op dat het gooien van minder kolen op het vuur ook een vorm van terugkoppeling is, maar dat dit terugkoppelt naar verder terug in het proces van het opwekken en toelaten van stoom.

Naast het hebben van terugkoppeling, is het dus ook van belang waar je je punt van terugkoppeling legt. Met de kortere terugkoppelingscirkel is een snellere respons mogelijk. En houdt je nauwere grenzen aan. Met een langere terugkoppelingscirkel, krijg je langere responstijden, maar is er meer variatie mogelijk. Wat de optimale oplossing is, hangt af van de specifieke toepassing. Tussen twee haakjes: als vakgebied behoort de studie van terugkoppeling tot wat heet "cybernetica"  (Wikipedia), Grieks voor "stuurmanskunst".

Vrijwel alle machines die een constante draaisnelheid moeten afleveren, gebruiken een proces van terugkoppeling - in de mechanische machines van voor het elektrische tijdperk vaak sterk gelijkend op de getoonde governor. Toen Frank Whittle  (Wikipedia) zijn eerste straalmotor bouwde, was de mechanische eenvoud van de constructie een voordeel: een straalmotor heeft een enkele as met daarop zowel turbine als compressor. Maar dus was er geen manier om een simpele mechanische governor in te bouwen, en prompt kreeg hij dus te maken het met op hol slaan van zijn machine, en straalmotoren hebben de eerste tijd veel problemen gehad met het reguleren van de stuwkracht.

In al deze gevallen is het zo dat als de uitgang van het proces groter of sterker wordt, de terugkoppeling gebruikt wordt om de zaak weer terug te schroeven, het proces te verminderen. Dit heet negatieve terugkoppeling. Er is ook positieve terugkoppeling, waarin het proces juist versterkt wordt. Waardoor het proces harder gaat draaien, en er nog meer terugkoppeling is, enzovoort - de zaak escaleert steeds sneller. Meestal betekent dit dat de zaak uit de hand loopt. Maar er zijn gevallen, waarin er snel veel van iets gemaakt worden, dat dit proces gewenst is. Meestal wordt het uiteindelijk dan weer gevolgd door een vorm van  tegenkoppeling, zodat het nieuwe veel grotere resultaat dan weer wel stabiel is. Een voorbeeld daarvan is de groei van levende wezens door celdeling. Dat gaat aanvankelijk langzaam, maar gaat steeds sneller, omdat het afhankelijk is van het aantal cellen: twee cellen: twee cellen erbij, acht cellen: acht cellen erbij. Dit is het geval van de exponentiële groei  - positieve terugkoppeling is een algemener geval daarvan. Voorbeelden van positieve terugkoppeling zijn het gebruik van drugs (gebruik doet verlangen naar meer gebruik), beurskoersen (stijgende koersen doen de koersen meer stijgen), religie en andere vormen van ideologie (het hebben van het idee doet de wereld meer zien volgens dat idee  ), psychologische valkuilen  , psychose  , enzovoort.

Deze voorbeelden laten zien dat positieve terugkoppeling in de meeste gevallen negatief uitwerkt  - terwijl negatieve terugkoppeling meestal positief uitwerkt, omdat het zorgt voor evenwicht en stabiliteit. Je kan het vermoeden formuleren dat vrijwel alle of misschien wel alle meer ingewikkelde evenwichten, dat wil zeggen evenwichten met meer dan twee factoren, gebaseerd zijn op terugkoppelingsprocessen, wat dus geldt voor (vrijwel) alle processen in de levende natuur. Meer over evenwichten in het algemeen hier  .

 Op deze website gaat het vooral over neurologie, psychologie, sociologie en nog hoger abstracte en ingewikkelde processen. Het spreekt dan ook voor zich dat voor zover daar sprake is van evenwicht, we daar ook talloze voorbeelden van negatieve terugkoppeling zullen vinden. Daaronder vallen ook alle vormen van cirkelprocessen, omdat bij een cirkelproces de output structureel gekoppeld is aan de input  - of in symbolische termen: de slang heeft de staart in zijn bek. Dit is bijvoorbeeld van toepassing op de psychologische visie op het denken  , en ook op de neurologische  .

Het proces van terugkoppeling leent zich ook heel goed voor de kwalificatie van de daadwerkelijke processen waar het voor staat. Zo is al genoemd het geval van positieve terugkoppeling, en de manier waarop dit in staat is dingen uit de hand te laten lopen. Het meest schrikbarende voorbeeld waarvan is de explosieve groei van de wereldbevolking  .

Ook op psychologisch niveau kan je positieve terugkoppeling niet als positief bestempelen: als mensen de geconstateerde afwijkingen tussen hun abstracte ideeën over de wereld en de daadwerkelijke wereld gaan verbeteren door nog meer of nog hogere abstracties te construeren, is er duidelijk sprake van positieve terugkoppeling  - en tevens van allerlei neuroses  en depressie  . Iets dat zich dan natuurlijk ook op het daaronder liggende niveau afspeelt: dat van de neurologie  .

Maar ook het andere extreem blijkt niet goed uit te werken. Want het ultieme geval van negatieve terugkoppeling is de omkeer. Stel je maakt machine lijkende op een stoommachine, je meet nauwkeurig de omwentelingen hij maakt, en je past na iedere omwenteling volkomen terugkoppeling toe. Dat wil zeggen: je keert de draairichting van de machine om. De machine maakt dus eerst een volledige omwenteling, en dan een volledige omwenteling terug. Dan, door de volledige negatieve terugkoppeling, maak je weer een slag de eerste kant op - dan weer terug, enzovoort. Die machine staat dus voortdurend heen-en-weer één enkele slag te maken, en draait niet meer rond. Niet erg productief als je doel was er op één of andere manier mee vooruit te komen.

Deze laatste machine is niet volstrekt denkbeeldig. Het is het mechanische equivalent van de Kretenzer die zegt dat alle Kretenzers liegen, zoals opgevoerd in Psychologische krachten, cirkels  . Ook die staat voortdurende te wisselen tussen liegen, waarheidspreken, liegen, enzovoort. Een praktisch voorbeeld dat hier een beetje op lijkt, is dat van de cynicus: dat is een ideoloog die van zijn ideologie is gevallen, daardoor cynicus is geworden, en dat weer maakt tot zijn ideologie, enzovoort  . Ook mensen die niet erg opschieten in het leven. Waarbij de cynicus weer een extreem geval is van het algemene effect van ideologie op het beslissingsproces  .

Uit de systematiek van het terugkoppelingsproces zijn ook ideeën voor een goede aanpak van diverse processen en hun problemen te halen. Het in feite al genoemde is dat processen zonder terugkoppeling met aanzienlijke tot hoge waarschijnlijk geen optimale resultaten geven, op wat langere termijn - een directe toepassing daarvan ligt bij alle vormen van bestuur. Democratie is een beter systeem dan dictatuur, omdat democratie veel meer terugkoppeling bevat - dat noemt men "verkiezingen". Dat is ook redelijk algemeen bekend. Minder bekend is dat dit natuurlijk ook geldt voor de rest van de maatschappij, zoals het bedrijfsleven - ook dat functioneert slecht als er geen terugkoppeling is ("de dictatuur van de baas"  ), en zal beter functioneren met meer terugkoppeling en wel meer naarmate het gaat over werk met meer expertise  .

Er zijn ook algemene conclusies uit deze analyse te trekken. De natuurwetenschap heeft dat al gedaan, zonder zich dat heel expliciet bewust te zijn, en dat heet de (natuur)wetenschappelijke methode - eigenlijk ook doodgewoon een cirkel met terugkoppeling  . Waaruit je de vervolgconclusie kan trekken dat het misschien ook een aardig idee zou kunnen zijn voor de menswetenschappen  - de psychologie is deels al zo ver  . Hier op deze website passen we het ook systematisch toe, door de woorden waaruit deze bestaat te onderwerpen aan een analyse van hun gebruik, onder naam van algemene semantiek   .


Naar Psychologische krachten  , Psychologie lijst  , Psychologie overzicht  , of site home  .