Цепь обратной связи (Feedback loop)

Взаимосвязь между переменными в системе, где последствия события на входе после возвращения его в систему изменяют событие в будущем.

Каждое действие создает равное по величине противодействие. Цепь обратной связи возникает, когда реакции возвращаются к началу цикла, чтобы оказать воздействие на самих себя. Все системы в реальном мире состоят из множества таких взаимодействующих цепей обратной связи — животные, машины, экономические и экологические системы и т. д.

Существуют два типа цепей обратной связи: положительные и отрицательные. Положительные обратные связи усиливают воздействие на выходе системы, что выражается в повышении или снижении стабильности системы. Отрицательные обратные связи ослабляют реакцию на выходе, стабилизируя систему вокруг точки равновесия.

Положительные обратные связи эффективны для создания изменений, но обычно влекут за собой отрицательные последствия, если их не ослабить отрицательными обратным связями. Например, в 1950-годы разработчики в ответ на травмы головы и шеи игроков в американский футбол создали пластиковые шлемы с внутренним набивочным материалом взамен кожаных шлемов.

Такие шлемы лучше защищали игрока от травм, но увеличивали их вероятность, когда игрока блокировали захватом или сбивали с ног. Поэтому травм стало еще больше. Решив проблему без учета возможных изменений в поведении игроков, разработчики непреднамеренно создали положительную обратную связь, при которой голова и шея игроков стали подвергаться еще большему риску.

А это привело к увеличению количества травм, что определило разработку нового шлема — более тяжелого и жесткого.

Отрицательные обратные связи эффективны для введения новшеств. Например, в сигвее отрицательные обратные связи использованы для поддержания равновесия. Когда ездок наклоняется вперед или назад, сигвей, соответственно, ускоряется или снижает скорость для поддержания системе в равновесии. Чтобы этот процесс происходил плавно, сигвей делает до сотни корректировок в секунду.

Благодаря высокой скорости изменения корректировок колебания относительно точки равновесия настолько малы, что визуально практически незаметны. Однако если за одну секунду будет сделано меньшее количество корректировок, увеличится величина колебаний, сигвей будет передвигаться рывками.

Поэтому, применяя цепи обратной связи, необходимо помнить, что все элементы системы взаимосвязаны и изменение одной переменной влияет на другие переменные в этой или других системах. Можно сделать вывод, что дизайнеры должны рассматривать не только конкретные элементы разработки, но и их связь с системой в целом, а также с окружающей средой.

Используйте положительные обратные связи для выведения из равновесия систем с целью создания изменений, и не упускайте из виду отрицательные обратные связи, которые способны предотвратить сбой в работе системы. Рассматривайте отрицательные обратные связи для стабилизации систем, но будьте осторожны, поскольку слишком сильная отрицательна связь в системе может привести к стагнации.

Положительная обратная связь

Цепь обратной связи (Feedback loop)

История дизайна футбольного шлема являет собой классический пример положительной обратной связи. Положительные обратные связи фактически нейтрализуют или меняют вид Б-образной кривой, если они ограничены некоторым другим фактором, например, введением новых правил, налагающих на игроков штраф за использование шлемов при столкновении.

Отрицательная обратная связь

Цепь обратной связи (Feedback loop)

Отрицательные обратные связи применяют для стабилизации систем — в данном случае для балансировки сигвея. Отрицательные обратные связи используют аналогичным образом в термостатических системах и дистанционной системе управления самолетом. Отрицательные обратные связи подразумевают целевое состояние или колебания относительно целевого состояния, если имеет место запаздывание переменных.

Предыдущая статьяСредства композиции: пропорции, масштаб, контраст, нюанс.
Следующая статьяЧерно-белая фотография в Photoshop