Återföringsloopar

Återföringsloopar är system där ett utflöde återförs som indata och påverkar nästa utflöde. Genom sådana slingor regleras eller förändras beteenden i biologiska system, tekniska styrsystem och samhällsprocesser. Återföringsloopar kan vara negativa, där avvikelsen från målet minskar över tiden, eller positiva, där avvikelsen förstärks och processen kan förvärras eller accelereras.

Vanliga komponenter är en sensor som registrerar tillståndet, en jämförelse som bedömer avvikelsen mot en referens eller setpunkt, samt en aktor som vidtar åtgärder. Loopens styrka kallas loop gain och påverkas av tidsfördröjningar samt begränsningar i energi, resurser och i hur åtgärden påverkar systemet. Stabilitet uppnås ofta genom återkoppling som motverkar snabba, självförstärkande förändringar.

Exempel inom biologi är kroppens termoreglering där hypothalamus jämför kroppstemperaturen med en normalnivå och aktiverar mekanismer som svettning eller förändrat blodflöde, samt blodglukosreglering där insulin och glukagon reglerar blodsockret. Inom tekniken används regulatorer och PID-kontroller för att hålla en process vid önskad nivå. Klimatvetenskapen studerar återkopplingsslingor som albedo, vattenånga och koldioxid som kan förstärka eller dämpa uppvärmningen. I samhälls- och ekonomiska system uppstår återkoppling i prisbildning, rykte och beteenden som formar framtida beslut.

Negativa återkopplingsloopar bidrar till stabilitet och adaptivitet, medan positiva loopar utan tillräcklig dämpning kan leda till snabb förändring eller misslyckade reglage. För design och analys krävs förståelse för tidsfördröjningar, gränser och möjliga andra källor till bias eller störningar.

Se också systemteori, cybernetik och reglerteknik.