WERELD & DENKEN
 
 

Terugkoppeling

 

Terugkoppeling is een begrip dat van toepassing op zeer veel verschillende zaken en gebieden, en al een oud begrip is, zie de illustratie rechts, oftewel in dagelijkse termen een "algemeen" begrip, en in termen van de taalkunde en algemene semantiek Algemene semantiek , een "abstract" begrip of "abstractie" - je kan niet iets aanwijzen in de werkelijke wereld en zeggen: "Daar heb je terugkoppeling in al haar aspecten", maar alleen op een aantal gevallen waarin terugkoppeling één van de aspecten is, en daarna gaan praten over wat die gevallen gemeen hebben.

Het eerste voorbeeld is dat van kort na het eerste teken van menselijke bewustwording van het belang van het proces, namelijk bij de stoommachine. Het originele en wat eerdere voorbeeld is dat van de windmolen, maar de techniek gebruikt daar kwam pas tot volle wasdom met de komst van stoom.

Het probleem is dat als je eenmaal een basale stoommachine hebt, je meestal ook wilt dat hij niet te hard of te zacht gaat draaien. 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, vooral ook 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.

governor1De oplossing daarvan is een stukje techniek genaamd in het Engels de "governor" of in het Nederlands de "regulateur", 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.

governor2Een 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. Net als bij het regelen van het vuur wordt hier de hoeveelheid stoom verandert, alleen het punt waarop er geregeld wordt is anders.

Naast het hebben van terugkoppeling, is het dus ook van belang waar je je punt van terugkoppeling legt. Het opstoken of dempen van het vuur is ook een vorm van terugkoppeling, maar eentje die veel te traag werkt ten opzichte van het proces dat het in de hand moet houden. Met de kortere terugkoppelingscirkel van de regulateur is een snellere respons mogelijk. En kan je nauwere grenzen aanhouden. 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. De bestudering van dit soort processen, oftewel het vakgebied der terugkoppeling, heet "cybernetica"  (Wikipedia), Grieks voor "stuurmanskunst".

De cybernetica leert meteen dat het bovenstaande één van de twee principiële verschillende vormen van terugkoppeling is. Het bovenstaande is "tegenkoppeling": de afwijking van de huidige toestand wordt teniet gedaan - of als je het rekenkundig uitdrukt, en van de afwijking een positief getal maakt, dan is de correctie negatief.

Maar dan is er principieel ook de mogelijkheid dat je de correctie positief maakt, waardoor de afwijking toeneemt. Als dat gebeurt in een cirkelproces, zal de afwijking dus toenemen, overeenkomende met de onderstaande illustraties van een naar het midden oftewel "nul" gaande spiraal en eentje die voortdurend groter wordt (let op: dit beschrijft dus niet de toestand van het systeem  maar de afwijking van het evenwicht):
Spiraal in Spiraal uit

Dit verschil tussen de twee processen wordt dramatisch groter, als je de terugkoppelingsfactor niet invoert als een optelling of aftrekking, maar als een vermenigvuldiging - een factor. Een factor kleiner dan 1 gaat dan veel sneller naar het evenwicht, en een factor groter dan 1 leidt tot veel sneller gaan  groeien.

Het soort groei dat je dan krijgt is ook een belangrijk geval, namelijk dat van exponentiële groei  Groeiwetten , het meest bekend van het geval van verdubbeling, zoals uit het historische voorbeeld van de rijstkorrels op het schaakbord  , maar in de natuur oneindig veel toepassing hebbend bij het proces van de groei. Een levend lichaam van iets met afmetingen zoals van de mens ontstaat uit celletjes die niet met het blote oog zichtbaar zijn, en het eerste kan alleen ontstaan uit het laatste door exponentiële groei, met in het begin verdubbeling: 2, 4, 8, 16, 32, enzovoort - telkens wordt niet alleen het aantal groter, maar ook de stap.

De cybernetische naam voor het "groei"-geval is "meekoppeling", voor datgene dat naar het evenwicht gaat is "tegenkoppeling". Het eerste staat dus voor groei, en het tweede voor evenwicht.

Maar zowel praktisch als theoretisch is de zaak daarmee nog niet af. Want zoals al aangegeven bij het voorbeeld van de stoommachine: in de mate van van terugkoppeling zijn op zijn minst twee factoren aan te wijzen die het proces bepalen: de sterkte van de terugkoppeling en de snelheid van reageren. De twee factoren zijn het makkelijkst terug te zien in gevallen van evenwicht, en de verstoring ervan. Bij een plotselinge verstoring van het evenwicht veroorzaakt door tegenkoppeling, gaat het systeem oscilleren: het beweegt heen-en-weer rond de evenwichtstand. Die oscillatie heeft twee kenmerken: de uitwijking of amplitude, en de herhalingsfrequentie. Het eerst staat voor de sterkte van de tegenkoppeling, het tweede voor de snelheid van reageren. Meer daarover bij evenwicht  Evenwicht .

De mate van zowel koppeling als reactietijd bepaalt de effectiviteit van de terugkoppeling. Voor het bepalen en handhaven van deze waarden zijn er ook weer processen. En ook dit zijn natuurlijk processen met terugkoppeling. Vrijwel altijd tegenkoppeling in deze toepassing. Met name in het zenuwstelsel zijn tweede orde vormen van terugkoppeling heel gewoon.

Als abstracte processen zijn meekoppeling en tegenkoppeling gelijkwaardig. Als natuurlijke processen niet. Bij natuurlijke processen zijn op één of andere manier materiële stoffen betrokken, en als iets materieels onbeperkt zou groeien, zijn er onbeperkt materiële grondstoffen nodig, en niets in de natuur is onbeperkt aangaande materiële zaken. Ergens moet de groei stoppen, en op het moment dat het verminderen ervan begint, is er dus weer sprake van tegenkoppeling. Iets dat niet omgekeerd geldt: tegenkoppeling en evenwicht leiden niet automatisch tot meekoppeling. Tegenkoppeling is de meest voorkomende en dus "normale" situatie. En evenwicht is de "normale" situatie.

Er zijn eindeloos vele voorbeelden van tegenkoppeling uitleg of detail omdat er eindeloos veel voorbeelden van evenwichten zijn. Startend aan de onderkant van de wetenschap: alle atomen van het heelal zijn het gevolg van evenwicht en tegenkoppeling - dat zullen we hier niet uitwerken. Hetzelfde geldt voor moleculen dus de chemie. Pas met de biochemie doet de groei en dus de meekoppeling haar intrede.

De volgende laag is die van de neurologie. Hieronder het circuit dat men associeert met de besturing van beweging, bekend omdat storingen erin leiden tot de ziekte van Parkinson uitleg of detail :


Dit zijn onderdelen uit de drie lagen van het zenuwstelsel, voor de uitleg ervan zie hier  . Waar het om gaat zijn de verbindingen - volg de pijltjes, en je ziet diverse "loops" - kringprocessen - cirkelprocessen. Die kringprocessen koppelen de drie lagen: hersenstam, emotie-organen en cortex, aan elkaar. Daarnaast is er een enkele paarse pijl zichtbaar die staat voor de instroom van dopamine. Dat lijkt geen kring. Maar dat is alleen om de tekening simpel te houden. In werkelijkheid zijn er nog drie andere van dit soort stoffen met bijpassende verbindingen, die de al genoemde tweede laag van terugkoppelingsprocessen vormen. Het hele zenuwstelsel zit boordevol met terugkoppeling

De volgende laag is natuurlijk de psychologie. Tot de zwaarste psychologische kwalen behoren de diverse vormen van verslaving. Al die gevallen zijn vormen van meekoppeling: het gebruik van de drug (hetgeen ook iets immaterieels kan zijn als gokken of winkelen) leidt tot een verlangen naar meer ervan.

En aan de lichtere kant van het spectrum worden de meeste kwalen veroorzaakt door meekoppeling in het aanpassen van de mens van zijn waarnemingen van de wereld aan de hand van zijn wereldbeeld - met name als dat gaat in de vorm van filtering: zaken die niet overeenkomen met het wereldbeeld worden gefilteerd, waardoor het wereldbeeld wordt versterkt, waardoor er meer wordt gefilteerd, enzovoort.
    De meeste (en meest effectieve) vormen van therapie voor deze kwalen bestaan uit een vorm van verbale input gegeven door de therapeut richting de cliënt, met alternatieve informatie en visies omtrent de werkelijkheid - bekend als "cognitieve therapie"  . Oftewel: de therapeut verzorgt voor meer en hopelijk betere terugkoppeling. Tegenkoppeling, dus. Dit is treffend uitgebeeld in de volgende illustratie:

Cognitieve therapie 

Let op: de spiraal beschrijft hier de echte toestand van het systeem, en niet de afwijking ervan als in de voorgaande illustraties, en heeft hier dus voor de gewenste toestand een naar buiten (= hogere waarden) draaiende vorm. Het naar binnen of inwaards draaien staat in zijn extreem voor "doldraaien".
    Concetere voorbeelden van kwalen uit te ;psychologische spectrum staan in deze links  (neuroses),  (depressies),  (psychologische valkuilen), en meer in het algemeen hier  .

Tussen psychologie en sociologie ligt de socio-psychologie, dat staat voor het proces waarin andere mensen het wereldbeeld van het individu bepalen en veranderen - en meekoppelen. Dit bevat de belangrijke, zo niet essentiële, vormen van meekoppeling genaamd religie en ideologie in het algemeen. Deze processen zijn extra gevaarlijk, omdat ze meerdere meekoppelingen bevatten: naarmate meer mensen last hebben van de kwaal is de versterking ervan in het individu groter, en bovendien de kans op en de kracht van de tegenkoppeling kleiner. Dit proces leidt met grote regelmaat tot algemeen gehuldigde opvattingen die volkomen in strijd zijn met de werkelijkheid, zoals geïllustreerd door het bestaan en de ouderdom van het sprookje van "De nieuwe kleren van de keizer"  :

Kleren keizer 

Hedendaagse voorbeelden zijn de politieke-correctheid, multiculturalisme, de Koude Oorlog, enzovoort. Deze kunnen gezien worden als de psycho-sociologische tegenhangers van roken, gokken, cocaïnegebruik, enzovoort. Het medicijn tegen deze kwalen is tegenkoppeling middels de vrijheid van meningsuiting. Aanhangers van de politieke-correctheid, multiculturalisme, de Koude Oorlog, religie en ideologie zijn dan ook tegen de vrijheid van meningsuiting.

Over naar de sociologie. Eerst op de grootste schaal. Vrijwel iedereen is het over eens dat zaken die lijken op democratie veruit te verkiezen zijn boven zaken die lijken op dictatuur. Die voorkeur is juist. De basale reden is deze: dictatuur is een één-wegproces. De machthebber bepaalt en degenen die bestuurd worden hebben niets te vertellen. Democratie is een proces met terugkoppeling: de bestuurden kunnen de bestuurders wegsturen. Dit is in algemene termen beschreven onder gebruik van de meer basale termen "macht" en "gezag"  .

Dit geldt, als principe, ook voor alle niveaus van sociologisch handelen daaronder: de meest efficiënt werkende processen blijken bijna altijd te berusten op terugkoppeling. Zo is de best georganiseerde vorm van techniek die van de de luchtvaart. Dat heeft een zeer simpele reden: de directe bestuurder, de piloot, zit bij disfunctioneren oftewel een dodelijk ongeluk altijd "vooraan". 

En aan de andere kant: processen zonder terugkoppeling leiden vroeger of later tot wantoestanden, en wantoestanden zijn vrijwel altijd processen zonder terugkoppeling. Hetgeen dus te vertalen is in: iedere vorm van bestuur waarin de bestuurder niet mede-lijdt onder de gevolgen van zijn bestuur, leidt tot wantoestanden  .

De sociologie heeft ook een eigen beschrijving van het proces van terugkoppeling, zonder het als dusdanig te benoemen. Het is bekend onder verschillende aanduidingen, de minst bekende zijnde de "speltheorie"  , waarbij "spel" staat voor alle situaties die lijken op onderhandelingen en dergelijke. Bekendst is de toepassing ervan in het gevangenendilemma  . Maar het meest duidelijk slaande op het onderhavige artikel is die van tit-for-tat  , ruwweg vertaald: "oog-om-oog, tand-voor-tand", maar dan subtieler. Waarin de ontvanger van "tat" op een-of-andere manier terugkoppelt door te reageren met "tit".

Op het grensvlak van sociologie en economie bevinden zich de vakken van de bestudering van management en leidinggeven. Daaruit komt de zogenaamde "kwaliteitscirkel van Deming" of PDCA-cirkel, staande voor Plan-Do-Check-Act:
PDCA 

De fase met de naam "Check" maakt de cirkel rond ("Act" heeft geen zin zonder "Check"), en staat voor de terugkoppeling. Overigens is het een idee van een natuurkundige (genaamd Shewhart), hetgeen bijna vanzelfsprekend is omdat  de natuurkunde de eerste wetenschap was waarin terugkoppeling een integraal deel uitmaakt van de methodiek - alle beschrijvingen van de wetenschappelijk methode die in feite die is van de natuurkundige methode, zijn cirkelprocessen met terugkoppeling  .

Het is dus op bijna alle terreinen van wetenschap en maatschappij ergens wel bekend dat terugkoppeling van essentiële waarde is. De werkelijkheid is dat de toepassing ervan per terrein sterk verschilt. Hierbij kan de indeling worden gebruikt die op deze website al gehanteerd wordt, zoals boven deels ook al gedaan is.

De eerste in de hiërarchische indeling is de wetenschap, waarbij "wetenschap" gehanteerd wordt in haar Engelstalige versie: "science" oftewel natuurwetenschap. Deze indeling valt volkomen samen met de rol van tegenkoppeling - de natuurwetenschap heeft de terugkoppeling in haar kern, zoals geïllustreerd door de weergaves van de wetenschappelijke methode  , met als enkele voorbeeld dit:
  

Waarbij het dus erom draait dat men de hypothese, de "mening", test aan de werkelijkheid. In de wetenschappen die geen natuurwetenschap zijn, is deze test in diverse mate afwezig.

De natuurwetenschap die het dichtst staat bij "over wat mensen doen", dat wil zeggen: de rest van de maatschappij, is de neurologie. Neurologie was tot voor kort een "niche-" of rand-wetenschap, zoals al blijkt uit het normale gebruik van haar naam, wat in feite is "neuropathologie", oftewel de ziektes van het zenuwstelsel. De invloed van de neurologie is sterk vergroot door het gebruik van een nieuwe techniek uit de natuurkunde: de MRI, gebruikt voor hersenscans. De fMRI-techniek geeft steeds scherpere beelden van de activiteit van steeds meer gedetailleerde sctruuren. Oftewel: de fMRI maakt het mogelijk om theorieën en meningen over de werking van  de hersenen steeds beter te koppelen aan hoe het er in de werkelijkheid aan toe gaat.

Deze ontwikkelingen in de neurologie hebben direct invloed op de aanverwante delen van de psychologie. Dat zijn de delen van de psychologie die het snelst vooruitgang boeken.

Het verste van de neuro-psychologie staat de sociaal-psychologie. In de sociaal-psychologie beweert men dat men doet aan wetenschap, dat wil zeggen aan waarneming en terugkoppeling, maar in de praktijk blijkt dit bijna uitsluitend te zijn de methode van de "enquête", dat wil zeggen: aan mensen vragen wat ze vinden of doen. In tegenstelling tot kijken naar wat ze daadwerkelijk doen. Deze tak van de psychologie boekt het minste voortuitgang en heeft de slechtste reputatie vanwege de minste resultaten.

Deze trends zetten zich voort in de stap naar de sociologie - de methode van de enquête komt uit de sociologie. In de sociologie is de methode van de terugkoppeling vervangen door die van "theorievorming" - dat wil zeggen: uitlsuitend en alleen "theorievorming". Dit is in de studie van de wetenschappen bekend als "platonisme": de beelden of theorieën in de geest zijn belangrijker dan de werkëlijkheid. Met als enkele voorbeeld dat van "De gelijkheid de culturen": iedereen kan in de werkelijke wereld waarnemen dat de gelijkheid der culturen daar niet bestaat, maar desondanks is het een heilige waarheid voor (bijna) alle sociologen, zoals blijkt uit de benamingen voor degenen die er niet in geloven: dat zijn "racisten". Overigens: het onweerlegbare bewijs voor de ongelijkheid der culturen ligt in de direct waarneembare migratiestromen: die gaan per definitie van laag naar hoog, en in de praktijk van niet-westerse naar westerse culturen.

De trend van terugkoppeling af wordt voortgezet op die terreinen die in de hiërarchie van deze website nog volgen op sociologie: economie, politiek en media. Op al deze terreinen is er niet alleen weinig tot geen terugkoppeling, maar is er ook een afgesproken afkeer ervan.

De trend van afkeer van terugkoppeling bereikt haar hoogtepunt als je stapt van de wetenschappen naar de maatschappij zelf. In de maatschappij heeft men namelijk een uitgesproken afkeer van wetenschap, en wel mee naarmate de wetenschap meer doet aan terugkoppeling. Waarin "de maatschappij" staat voor degene die haar besturen: de leite, oligachie, of hoe men dat ook wilt noemen. Neemt men daar de lakeien bij (zoals de media), is dat ongeveer de topderde. Deze mensen zijn tegen terugkoppeling, omdat ze af zou doen aan de macht die ze hebben, met de bijpassende voordelen, samen te vatten in "rijkdom".

Dit voor zover de trends in terugkoppeling. De les hieruit is dat een aantal van de meest belangrijke met name sociologische processen zich bevinden in een situatie waarin de versterking van de rol van terugkoppeling essentieel is voor het proces van maatschappelijk vooruitgang. Een proces dat ook wel bekend staat als "beschaving".

Wetenschappelijk gezien is er ook de mogelijkheid dat de terugkoppeling te sterk is. Dit leidt tot gebrek aan aanpassingsvermogen en stagnatie, meestal afgekort tot "conservatisme". In de psychologie, dat wil zeggen voor een individu, is dit een serieuze minderheidsoptie. In de sociologie is dit nauwelijks het geval, omdat degenen die hieraan lijden weinig tot geen invloed hebben, behalve als massa. Als door dit gebrek aan invloed de behoeftes van die massa langdurig veronachtzaamd worden, treedt een speciale vorm van terugkoppeling in werking, sociologisch bekend onder de naam "revolutie", en wetenschappelijk onder termen als "faseovergang" en "catastrofetheorie". De details van dit soort processen worden theoretisch uitgewerkt in Evenwicht  , en praktisch in Menswetenschappen, regels  .

Nog wat meer voorbeelden van de praktische werking van terugkoppeling hier  .


Naar Evolutie , of site home .


 

21 aug.2010; 6 dec.2014