miniatura|Între două părți ale unui sistem există reacție atunci când fiecare o afectează pe cealaltă. miniatura|O buclă de reacție unde toată ieșirea unui proces îi este adusă înapoi ca intrare aceluiași proces Reacția apare atunci când ieșirile unui sistem sunt utilizate ca date de intrare, ca parte a unui lanț de cauze și efecte care formează un circuit sau o buclă. Noțiunea de cauză-efect trebuie să fie manipulată cu grijă atunci când se aplică la sisteme de reacție:
Istoria Mecanisme cu autoreglare au existat încă din antichitate, dar conceptul a început să intre teoria economică britanică prin secolul al XVIII-lea, nefiind însă la acea dată recunoscut ca un concept abstract universal valabil, și deci nu avea un nume.
În engleză, expresia „to feed back”, cu sensul de revenire la o poziție anterioară într-un proces mecanic, se folosea în Statele Unite prin anii 1860,"Heretofore ... it has been necessary to reverse the motion of the rollers, thus causing the material to travel or feed back, ..." HH Cole, "Improvement in Fluting-Machines", US Patent 55,469 (1866) accessed 23 Mar 2012."When the journal or spindle is cut ... and the carriage is about to feed back by a change of the sectional nut or burr upon the screw-shafts, the operator seizes the handle..." JM Jay, "Improvement in Machines for Making the Spindles of Wagon-Axles", US Patent 47,769 (1865) accessed 23 Mar 2012. iar în 1909, laureatul Premiului Nobel Karl Ferdinand Braun a folosit termenul de "feed-back" ca substantiv pentru a desemna cuplarea (nedorită) între componentele unui circuit electronic."...as far as possible the circuit has no feed-back into the system being investigated."
Karl Ferdinand Braun, "Electrical oscillations and wireless telegraphy", Nobel Lecture, 11 December 1909. Retrieved 19 Mar 2012.
Până la sfârșitul anului 1912, cercetătorii ce foloseau unele din primele amplificatoare electronice (audioni) au descoperit că dacă se cuplează în mod deliberat o parte a semnalului de ieșire înapoi în circuitul de intrare, se stimulează amplificarea (prin regenerare), dar se provoacă și producerea de artefacte sonore. Această acțiune de aducere a semnalului de ieșire la intrare a dat naștere utilizării termenului de „feedback” drept cuvânt distinct prin 1920.
De-a lungul anilor au existat dispute cu privire la cea mai bună definiție a conceptului. Potrivit lui (1956), matematicienii și teoreticienii interesați de principiile mecanismului de reacție preferă definiția de circularitate a acțiunii, care ține teoria simplă și coerentă. Pentru cei care au scopuri mai practice, reacția ar trebui să fie un efect deliberat obținut printr-o conexiune mai concretă. "[Experimentatorii practici] se opun definiției matematicienilor, subliniind că aceasta i-ar obliga să spună că feedbackul era prezent și în pendulul obișnuit ... între poziția și impulsul său—un «feedback» care, din punct de vedere practic, este întrucâtva mistic. Acestei afirmații, matematicienii îi răspund că dacă se consideră că feedbackul este prezent doar atunci când există un fir sau un nerv care îl reprezintă, atunci teoria devine haotică și plină de inadvertențe.” Concentrându-se asupra utilizării conceptului în teoria managementului, Ramaprasad (1983) definește feedbackul, în general, ca „...informație despre decalajul dintre nivelul efectiv și nivelul de referință al unui parametru al sistemului”, care este folosit pentru a „modifica decalajul într-un fel”. El subliniază că informația în sine nu constituie feedback dacă nu se traduce printr-o acțiune.Arkalgud Ramaprasad, "On The Definition of Feedback", Behavioral Science, Volume 28, Issue 1. 1983. Online PDF last accessed 16 March 2012.
Tipuri
Reacție pozitivă și negativă miniatura|350x350px|Menținerea unei performanțe dorite de la sistem în ciuda perturbațiilor folosind reacția negativă pentru a reduce erorile sistemului Există două tipuri de reacție: reacție pozitivă și .
Ca exemplu de reacție negativă, diagrama poate reprezenta, de exemplu, un sistem de cruise control al unei mașini, care încearcă să mențină o viteză țintă, cum ar fi limita de viteză. Sistemul controlat este mașina; intrări sunt cuplul motorului și de la variația pantei drumului (perturbația). Viteza mașinii (starea) este măsurată de un vitezometru. Semnalul de eroare este devierea vitezei măsurate de vitezometru față de viteza țintă (punctul de referință). Acest eroare măsurată este interpretată de către controller pentru a regla acceleratorul, comandând debitul de combustibil pentru motor. Modificarea are ca rezultat modificarea cuplului motorului, reacția combinând schimbarea pantei cu cuplul actual pentru a reduce eroarea de viteză, minimizând efectul perturbației.
Termenii „pozitiv” și „negativ” s-au aplicat pentru prima dată înainte de al Doilea Război Mondial. Ideea de reacție pozitivă era deja de actualitate în 1920, cu introducerea de . Friis și Jensen (1924) au descris regenerarea într-un set de amplificatoare electronice drept caz de utilizare în care acțiunea de „feed-back” este pozitivă, spre deosebire de acțiunea negativă, pe care o menționau doar în treacăt.Friis, H.T., and A.G.Jensen. "High Frequency Amplifiers" Bell System Technical Journal 3 (April 1924):181–205. Lucrarea clasică din 1934 a lui Harold Stephen Black detaliază pentru prima oară utilizarea reacției negative în amplificatoare electronice. Conform lui Black: „Reacția pozitivă crește amplificarea amplificatorului, cea negativă o reduce.”H.S. Black, "Stabilized feed-back amplifiers", Electrical Engineering, vol. 53, pp. 114–120, Jan. 1934. Conform lui Mindell (2002), a apărut la scurt timp o confuzie de termeni: „...Friis și Jensen făcuseră aceeași distincție pe care o folosise și Black între reacția pozitivă și cea negativă, nu pe baza semnului reacției în sine, ci pe baza efectului asupra amplificării. În contrast, Nyquist și Bode, când au elaborat activitatea lui Black, vorbeau despre reacția negativă ca fiind cea unde se inversează semnul. Lui Black i-a fost greu să-i convingă pe alții de utilitatea invenției lui în parte din cauză că plana confuzie asupra aspectelor de bază ale definiției.” Chiar înainte ca termenii să fie aplicați, James Clerk Maxwell descria mai multe tipuri de „mișcări componente” asociate cu folosite în motoarele cu aburi, făcând distincția între cele care conduc la o creștere continuă a unei perturbații sau a amplitudinii unei oscilații, și cele care conduc la o scădere a acelora.
Terminologie Termenii de reacție pozitivă și negativă sunt definite în diferite moduri în diferite discipline. modificarea unui decalaj între valorile reale și cele de referință ale unui parametru, depinzând dacă diferența este de mărire (pozitivă) sau de reducere (negativă). valența acțiunii sau efectul care modifică diferența, depinzând dacă acesta are un efect dorit (pozitiv) sau nefdorit (negativ) de către destinatar sau observator.Herold, David M., and Martin M. Greller. "Research Notes. FEEDBACK THE DEFINITION OF A CONSTRUCT." Academy of management Journal 20.1 (1977): 142-147. Cele două definiții pot provoca confuzie, cum ar fi atunci când un stimulent (recompensa) este folosită pentru a stimula o performanță insuficientă (a reduce un decalaj). Referindu-se la definiția 1, unii autori folosesc termeni alternativi, înlocuind pozitiv/negativ cu autoagregare/autocorectare, agregare/echilibrare,John D. Sterman, Business Dynamics: Systems Thinking and Modeling for a Complex World, McGraw Hill/Irwin, 2000. consolidare a discrepanței/reducere a discrepanțeiCharles S. Carver, Michael F. Scheier: On the Self-Regulation of Behavior Cambridge University Press, 2001 sau, respectiv, regenerativ/degenerativ.Hermann A Haus and Richard B. Adler, Circuit Theory of Linear Noisy Networks, MIT Press, 1959 Și pentru definiția 2, unii autori susțin descrierea unei acțiuni sau a unui efect ca întărire sau pedeapsă pozitivă/negativă, mai degrabă decât ca reacție.BF Skinner, The Experimental Analysis of Behavior, American Scientist, Vol. 45, No. 4 (SEPTEMBER 1957), pp. 343-371 Totuși, chiar și în cadrul unei singure discipline, același exemplu de feedback poate fi numit pozitiv sau negativ, în funcție de cum sunt măsurate sau denumite valorile."However, after scrutinizing the statistical properties of the structural equations, the members of the committee assured themselves that it is possible to have a significant positive feedback loop when using standardized scores, and a negative loop when using real scores." Ralph L. Levine, Hiram E. Fitzgerald. Analysis of dynamic psychological systems: methods and applications, (1992) page 123
Această confuzie poate apărea pentru că reacția poate fi folosită fie pentru informare, fie pentru motivare, și de multe ori are atât o componentă calitativă, cât și una cantitativă. Connellan și Zemke (1993) spuneau: „Feedbackul cantitativ ne spune cât de mult și cât de mulți. Feedbackul calitativ ne spune cât de bun, rău sau indiferent.”Thomas K. Connellan and Ron Zemke, "Sustaining Knock Your Socks Off Service" AMACOM, 1 July 1993.
Limitările reacției pozitive și negative În timp ce sistemele simple pot fi uneori descrise ca fiind de un tip sau de altul, multe sisteme cu bucle de reacție pot să nu fie atât de ușor de desemnat ca pur și simplu pozitive sau negative, iar acest lucru este valabil mai ales atunci când sunt prezente mai multe bucle. „Atunci când există numai două părți alăturate, astfel încât se afectează reciproc, proprietățile reacției dau informații importante și utile despre proprietățile întregului. Dar atunci când numărul de părți crește chiar și peste un prag de patru, dacă fiecare le afectează și pe celelalte trei, atunci se pot trasa prin ele douăzeci de circuite; și chiar din proprietățile tuturor celor douăzeci de circuite nu rezultă informații complete despre sistem.”
Alte tipuri de reacție În general, sistemele cu reacție pot să aibă mai multe semnale aduse înapoi, iar bucla de reacție să conțină adesea amestecuri de reacție pozitivă și negativă, unde una sau alta pot domina la frecvențe diferite sau în puncte diferite din spațiul de stări ale sistemului.
Termenul de reacție bipolară a fost inventat pentru a se referi la sistemele biologice în care sistemele de reacție pozitivă și negativă pot interacționa, unde ieșirea unuia afectează intrarea altuia, și vice-versa.
Unele sisteme cu reacție poate avea comportamente foarte complexe, cum ar fi comportamentul haotic în sisteme neliniare, în timp ce altele au comportamente mult mai previzibile, cum ar fi cele care sunt folosite pentru a crea și proiecta sisteme digitale.
Reacția este utilizată pe scară largă în sistemele digitale. De exemplu, numărătoarele binare și dispozitivele similare folosesc reacția unde starea actuală și intrările sunt utilizate pentru a calcula noua stare, care este apoi transmisă înapoi în ritmul unui tact pentru a o actualiza la următorul tact.
Aplicații
Sisteme dinamice Prin utilizarea proprietăților reacției, comportamentul unui sistem poate fi modificat pentru a satisface nevoile unei aplicații; sistemele pot fi făcute să fie stabile, să răspundă rapid sau să ramână constante. S-a demonstrat că sistemele dinamice cu reacție au o adaptare la .
Biologie În sistemele biologice, cum ar fi organismele, ecosistemele, sau biosfera, cei mai mulți parametri trebuie să rămână sub control într-un interval îngust în jurul unui anumit nivel optim în anumite condiții de mediu. Abaterea de la valoarea optimă a parametrului controlat poate duce la schimbări în mediile interne și externe. O schimbare de condiții de mediu poate impune și schimbarea acestui interval pentru a modifica sistemul și a-l aduce înapoi în stare de funcționare. Valoarea parametrului de menținut este înregistrată de către un sistem de recepție și a transmisă unui modul de reglare prin intermediul unui canal de informare. Un exemplu în acest sens îl constituie .