긍정적 피드백

Positive feedback
양의 피드백 루프로서 스탬핑의 원인을 설명하는 인과적 루프 다이어그램.경각심이나 공황은 때때로 동물 무리들 사이에서 긍정적인 피드백에 의해 퍼져서 사람들이 몰리게 할 수 있습니다.
사회학에서 네트워크 효과는 뱅크런의 긍정적인 피드백을 빠르게 만들어 낼 수 있습니다.위 사진은 영국 노던락 2007 뱅크런입니다.

긍정적 피드백(악화 피드백, 자기강화 피드백)은 피드백 루프의 작은 교란의 효과를 증폭시키는 과정입니다.

예를 들면 흙을 조금 씻어내는 흙댐 위에 흘러내리는 물방울, 더 많은 흙을 운반하여 참호를 깎는 댐 위에 더 많은 물, 궁극적으로 단 몇 분 만에 댐의 완전한 붕괴로 이어지게 하는 것을 포함합니다. 또는 핵분열성 물질 덩어리에 있는 날아다니는 중성자가 합체하는 핵 연쇄 반응.원자핵과 부딪히고 분열하여 더 많은 중성자를 방출하게 되고, 그 후 더 많은 중성자를 방출하는 더 많은 핵과 충돌하게 됩니다.

캐스케이드 실패는 긍정적 피드백의 보다 일반적인 예로, 실패가 점점 더 많은 도미노 붕괴 또는 카드 더미 붕괴처럼 서로 누적되고 증폭됩니다(둘 다 긍정적 피드백의 예).후쿠시마 폭발은 원자력 반응의 긍정적인 피드백이 원자력 용해로 흘러가는 것을 막기 위해 설계된 부정적인 피드백 시스템의 연쇄적인 실패의 결과입니다.그러한 피드백 시스템과 네트워크 효과 및 그 고장 모드는 종종 시스템 이론의 주제가 됩니다.

시스템에 대한 섭동의 영향이 섭동의[1] 크기 증가를 포함할 때 양의 피드백 시스템이 발생하기 때문에, 그들은 폭주를 발생시키는 경향이 있습니다.즉, A는 B를 더 많이 생산하고 A는 더 많이 생산합니다.[2]반대로, 변화의 결과가 그것을 감소시키거나 대항하는 작용을 하는 시스템은 부정적인 피드백을 가집니다.[1][3]두 개념 모두 생물학, 화학, 그리고 사이버네틱스를 포함한 과학과 공학에서 중요한 역할을 합니다.

수학적으로, 양의 피드백은 원인과 결과의 닫힌 루프 주위의 양의 루프 이득으로 정의됩니다.[1][3]즉, 긍정적 피드백은 입력을 더 크게 만들기 위해 추가된다는 의미에서 입력과 단계적으로 일치합니다.[4][5]긍정적인 피드백은 시스템의 불안정을 초래하는 경향이 있습니다.루프 이득이 양이고 1 이상일 때, 일반적으로 지수 증가, 진동 증가, 혼돈 거동 또는 평형으로부터의 다른 차이가 발생합니다.[3]시스템 매개 변수는 일반적으로 극단값으로 가속되어 시스템이 손상되거나 파괴되거나 시스템이 새로운 안정 상태로 고정된 상태로 끝날 수 있습니다.양의 피드백은 시스템의 신호가 필터링, 감쇠 또는 제한되어 제어되거나 음의 피드백을 추가하여 취소 또는 축소될 수 있습니다.

양의 피드백은 디지털 전자 장치에서 전압을 중간 전압에서 '0' 및 '1' 상태로 강제 이동시키는 데 사용됩니다.반면, 열폭주는 반도체 접합을 파괴할 수 있는 포지티브 피드백의 한 종류입니다.화학 반응에서 긍정적인 피드백은 반응의 비율을 증가시킬 수 있고, 어떤 경우에는 폭발로 이어질 수 있습니다.기계 설계에서 긍정적인 피드백은 스위치 및 잠금 플라이어와 같은 팁 포인트 또는 '과중심' 메커니즘을 제자리에 고정시킵니다.통제 불능으로 다리가 붕괴될 수 있습니다.경제 시스템에서 긍정적인 피드백은 호황과 불황의 순환을 야기할 수 있습니다.긍정적 피드백의 익숙한 예는 공공 주소 시스템에서 오디오 피드백에 의해 생성되는 큰 끽끽거리는 소리 또는 울부짖는 소리입니다: 마이크는 자신의 라우드스피커로부터 소리를 받아 증폭시킨 후 다시 스피커를 통해 보냅니다.

혈소판 응고는 긍정적인 피드백을 보여줍니다.손상된 혈관 벽은 혈소판 응집을 통해 혈전 형성을 시작하는 화학물질을 방출합니다.더 많은 혈소판이 모이면, 더 많은 화학물질이 배출되어 그 과정이 빨라집니다.혈관 벽이 완전히 밀폐되고 정궤환 루프가 끝날 때까지 과정은 점점 더 빨라집니다.그래프의 지수 형태는 양의 피드백 메커니즘을 보여줍니다.

개요

긍정적 피드백은 긍정적 피드백을 발생시킨 과정에 영향을 줌으로써 효과를 향상시키거나 증폭시킵니다.예를 들어, 전자 출력 신호의 일부가 입력으로 되돌아오고 그와 같은 위상에 있을 때, 시스템 이득은 증가합니다.[6]결과에서 시작 프로세스로의 피드백은 직접적일 수도 있고, 다른 상태 변수를 통해서일 수도 있습니다.[3]그러한 시스템은 풍부한 질적 행동을 줄 수 있지만, 피드백이 순간적으로 긍정적인지 부정적인지는 결과에 매우 중요한 영향을 미칩니다.[3]긍정적 피드백은 강화하고 부정적 피드백은 원래 과정을 완화합니다.이러한 의미에서 양과 음은 0보다 크거나 작은 루프 이득을 의미하며, 결과 또는 효과의 만족도에 대한 가치 판단을 의미하지 않습니다.[7]긍정적 피드백의 핵심적인 특징은 작은 장애가 더 커진다는 것입니다.시스템에 변화가 발생하면 양의 피드백은 같은 방향으로 추가적인 변화를 일으킵니다.

기본의

기본적인 피드백 시스템은 이 블록도로 나타낼 수 있습니다.다이어그램에서 + 기호는 덧셈기이고 A와 B는 임의의 인과 함수입니다.

간단한 피드백 루프가 다이어그램에 나와 있습니다.루프 이득 AB가 양이면 양 또는 재생 피드백의 조건이 존재합니다.

함수 A와 B가 선형이고 AB가 통일성보다 작으면 입력에서 출력까지의 전체 시스템 이득은 유한하지만 AB가 통일성에 접근함에 따라 매우 클 수 있습니다.[8]이 경우 입력에서 출력까지의 전체 또는 "닫힌 루프" 이득은 다음과 같이 나타낼 수 있음을 수 있습니다.

AB > 1일 때, 시스템은 불안정하므로 잘 정의된 이득을 갖지 못합니다. 이득은 무한하다고 불릴 수 있습니다.

따라서 피드백에 따라 상태 변화는 수렴적일 수도 있고 발산적일 수도 있습니다.긍정적 피드백의 결과는 변화를 증가시켜 작은 동요가 큰 변화를 초래할 수 있도록 하는 것입니다.

현재 상태에서 변화에 대한 양의 피드백이 있는 평형에 있는 계는 불안정할 수 있으며, 이 경우 계는 불안정한 평형에 있다고 합니다.그러한 계를 평형으로부터 멀어지게 하기 위해 작용하는 힘의 크기는 평형으로부터 상태의 "거리"의 증가 함수입니다.

양의 피드백이 반드시 평형의 불안정을 의미하는 것은 아닙니다. 예를 들어 양의 피드백 아키텍처에서 안정적인 온/오프 상태가 존재할 수 있습니다.[9]

히스테리시스

주요 기사:히스테리시스
히스테리시스로 인해 출력 값이 입력의 이력에 따라 달라집니다.
슈미트 트리거 회로에서 증폭기의 비반전 입력에 대한 피드백은 출력을 인가 전압에서 증폭기가 생성할 수 있는 최대 또는 최소 전압으로 직접 밀어냅니다.

실제 세계에서 양의 피드백 루프는 일반적으로 지속적으로 증가하는 성장을 야기하는 것이 아니라 어떤 종류의 효과를 제한함으로써 수정됩니다.도넬라 메도스에 의하면:

"긍정적 피드백 루프는 시스템의 성장, 폭발, 침식, 붕괴의 원인이 됩니다.견제되지 않은 양의 고리를 가진 시스템은 궁극적으로 스스로를 파괴할 것입니다.그래서 그렇게 적습니다.보통 네거티브 루프가 조만간 시작될 것입니다."[10]

시작점이 시스템이 끝나는 위치에 영향을 미치는 히스테리시스는 양의 피드백에 의해 생성될 수 있습니다.피드백 루프의 이득이 1보다 크면 출력이 입력에서 멀어집니다. 입력보다 높으면 가장 가까운 양의 한계로 이동하고, 입력보다 낮으면 가장 가까운 음의 한계로 이동합니다.

일단 한계에 도달하면 안정적일 것입니다.그러나 입력이 한계를 넘으면 피드백이 부호를[dubious – discuss] 변경하고 출력이 반대 한계에 도달할 때까지 반대 방향으로 이동합니다.[clarification needed]따라서 시스템은 쌍안정적인 동작을 보여줍니다.

용어.

긍정과 부정이라는 용어는 제2차 세계대전 이전에 피드백에 처음 적용되었습니다.양성 피드백에 대한 아이디어는 이미 1920년대에 재생 회로의 도입과 함께 유행했습니다.[11]

Friis & Jensen(1924)은 전자 증폭기 세트에서 재생을 부정적인 피드백 작용과 대조적으로 "피드백" 작용이 긍정적인 경우로 설명하였는데, 이는 그들이 단지 전달에서만 언급한 것입니다.[12]Harold Stephen Black의 1934년 고전 논문은 전자 증폭기에서 음성 피드백의 사용에 대해 처음으로 자세히 설명합니다.블랙에 따르면:

"양의 피드백은 앰프의 이득을 증가시키고, 음의 피드백은 앰프의 이득을 감소시킵니다."[13]

Mindell(2002)에 따르면, 용어의 혼동은 그 직후에 발생했습니다.

"...프리스와 젠슨은 블랙이 사용한 '긍정적 피드백'과 '부정적 피드백'을 동일하게 구분했는데, 이는 피드백 자체의 부호가 아니라 증폭기의 이득에 미치는 영향에 근거한 것입니다.이와는 대조적으로 나이퀴스트와 보드는 블랙의 작품을 기반으로 했을 때 부정적인 피드백을 부호가 반대인 것으로 언급했습니다.블랙은 기본적인 정의 문제에 혼란이 있었기 때문에 다른 사람들에게 자신의 발명품의 유용성을 설득하는 데 어려움을 겪었습니다."[11]: 121

이러한 혼란은 긍정과 '좋음' 및 부정과 '나쁨'의 일상적인 연관성과 함께 많은 시스템 이론가들이 대체 용어를 제안하게 만들었습니다.예를 들어, Donella Meadows는 'Reinforcing'과 'Balancing' 피드백이라는 용어를 선호합니다.[14]

예제 및 응용프로그램

전자제품에서

빈티지 스타일의 재생 라디오 수신기.양의 피드백을 제어하여 사용하므로 단일 진공 튜브 또는 밸브(중심)에서 충분한 증폭을 유도할 수 있습니다.

재생 회로는 매우 약한[15] 무선 신호의 증폭과 수신을 위해 1914년에 발명되고 특허를 받았습니다.단일 트랜지스터 앰프 주변의 양의 피드백을 신중하게 제어하면 이득에 1,000배 이상을 곱할 수 있습니다.[16]따라서 신호는 한 스테이지에서 20,000배, 심지어 10만배까지 증폭될 수 있으며, 일반적으로 20-50배의 이득만을 가질 수 있습니다.이러한 매우 높은 이득에서 작동하는 재생 증폭기의 문제점은 쉽게 불안정해지고 진동하기 시작한다는 것입니다.라디오 운영자는 좋은 수신을 위해 피드백의 양을 상당히 지속적으로 조정할 준비가 되어 있어야 합니다.현대의 라디오 수신기는 더 많은 증폭 단계를 가진 슈퍼헤테로다인 설계를 사용하지만 훨씬 더 안정적인 작동과 긍정적인 피드백이 없습니다.

재생 라디오 회로에서 발생할 수 있는 진동은 전자 발진기에 사용됩니다.정궤환에 의해 증폭되는 신호는 동조된 회로 또는 압전 결정(일반적으로 석영)을 사용하여 선형 및 정현파 형태로 유지됩니다.이러한 고조파 발진기에는 암스트롱 발진기, 하틀리 발진기, 콜피츠 발진기 및 빈 브리지 발진기 등 여러 가지 설계가 있습니다.그들은 모두 긍정적인 피드백을 사용하여 진동을 만듭니다.[17]

많은 전자 회로들, 특히 증폭기들은 부정적인 피드백을 포함합니다.이렇게 하면 이득은 감소하지만 선형성, 입력 임피던스, 출력 임피던스 및 대역폭이 개선되고 폐루프 이득을 포함한 이러한 모든 파라미터가 안정화됩니다.또한 이러한 매개 변수는 증폭 장치 자체의 세부 정보에 덜 의존하게 되며, 제조 공차, 연령 및 온도에 따라 달라질 가능성이 적은 피드백 구성 요소에 더 의존하게 됩니다.AC 신호에 대한 양의 피드백과 음의 피드백 간의 차이는 위상 중 하나입니다. 신호가 위상을 벗어나 피드백되면 음의 피드백이 되고 위상에 있으면 양의 피드백이 됩니다.음의 피드백을 사용하는 증폭기 설계자의 한 가지 문제는 회로의 구성 요소 중 일부가 피드백 경로에 위상 이동을 도입한다는 것입니다.위상 이동이 180°에 이르는 주파수(대개 고주파수)가 있는 경우 설계자는 해당 주파수에서 증폭기 이득이 매우 낮음(대개 저역 필터링)을 확인해야 합니다.임의의 주파수에서 루프 이득(증폭기 이득과 양의 피드백 범위의 곱)이 1보다 크면 증폭기가 해당 주파수(Barkhausen 안정성 기준)에서 진동합니다.이러한 진동을 기생 진동이라고 부르기도 합니다.한 조건에서 안정적인 증폭기는 다른 조건에서 기생 진동을 일으킬 수 있습니다.이는 온도, 공급 전압, 전면 패널 컨트롤 조정 또는 사람 또는 기타 전도성 물품의 근접성 때문일 수 있습니다.

증폭기는 오실로스코프 없이는 감지하기 어려운 방식으로 부드럽게 발진하거나, 진동이 너무 광범위하여 매우 왜곡되거나 필요한 신호만 통과하거나 손상이 발생할 수 있습니다.저주파 기생 진동은 저회전 배기음과 유사하기 때문에 '모터보팅'이라고 불립니다.[18]

비교기(A) 대신 슈미트 트리거(B)를 사용할 경우의 효과

많은 일반적인 디지털 전자 회로는 긍정적인 피드백을 사용합니다.일반적인 단순한 부울 논리 게이트는 디지털 신호 전압을 중간 값에서 부울 '0'과 '1'을 나타내는 값으로 밀어내기 위해 단순히 이득에 의존하지만, 더 복잡한 게이트들은 피드백을 사용합니다.입력 전압이 아날로그 방식으로 변화할 것으로 예상되지만 나중의 디지털 처리를 위해 급격한 임계값이 필요한 경우 Schmitt 트리거 회로는 양의 피드백을 사용하여 입력 전압이 임계값 이상으로 부드럽게 흐르면 출력이 한 논리 상태에서 다른 논리 상태로 현명하고 빠르게 강제됩니다.Schmitt 트리거가 양의 피드백을 사용하는 결과 중 하나는 입력 전압이 동일한 임계값을 넘어 다시 부드럽게 내려간 경우 양의 피드백이 출력을 변경 없이 동일한 상태로 유지한다는 것입니다.이 효과를 히스테리시스(hysteresis)라고 합니다. 입력 전압이 다른 더 낮은 임계값을 지나 떨어져야 출력을 '언래치'하고 원래 디지털 값으로 재설정할 수 있습니다.양성 피드백의 범위를 줄이면 히스테리시스 폭을 줄일 수 있지만 완전히 제거할 수는 없습니다.슈미트 트리거는 어느 정도 래치 회로입니다.[19]

긍정적 피드백은 단백질 수준과 같이 출력이 향상되는 메커니즘입니다.그러나, 단백질 수준의 어떠한 변동도 피하기 위해, 메커니즘은 확률적으로 억제(I)되므로, 활성화된 단백질(A)의 농도가 임계치([I])를 넘으면, 루프 메커니즘이 활성화되고, d[A]=k[A]인 경우, A의 농도가 기하급수적으로 증가합니다.
양의 피드백이 있는 두 개의 디지털 노게이트로 만든 R-S('리셋-셋') 플립플롭의 그림입니다.빨간색과 검은색은 각각 논리적 '1'과 '0'을 의미합니다.

전자 플립플롭 또는 "래치" 또는 "안정 멀티바이브레이터"는 높은 양의 피드백으로 인해 균형잡힌 또는 중간 상태에서 안정적이지 못한 회로입니다.이러한 쌍안정 회로는 전자 메모리 1비트의 기본입니다.플립플롭은 서로 연결된 한 쌍의 증폭기, 트랜지스터 또는 논리 게이트를 사용하여 입력 신호가 제거된 후 적절한 대체 신호가 적용되어 상태가 변경될 때까지 양의 피드백이 두 개의 불균형 안정 상태 중 하나로 회로의 상태를 유지합니다.[20]메모리의 비트마다 하나의 래치 회로가 있는, 컴퓨터 랜덤 액세스 메모리(RAM)는 이러한 방식으로 만들어질 수 있습니다.[21]

열 폭주 현상은 전자 시스템에서 발생하는데, 회로의 어떤 부분은 더 뜨거워지면 더 많은 전류를 통과시키고, 더 뜨거워지면 더 많은 전류를 통과시키고, 더 많은 전류를 가열하여 더 많은 전류를 통과시키기 때문입니다.문제가 되는 기기의 경우 대개 그 영향은 치명적입니다.장치를 최대 전력 처리 용량에 가깝게 사용해야 하고, 특정 조건에서 열 폭주가 가능하거나 가능성이 높은 경우, 일반적으로 신중한 설계를 통해 개선을 달성할 수 있습니다.[22]

축음기 턴테이블은 음향 피드백을 받기 쉽습니다.

오디오 및 비디오 시스템은 긍정적인 피드백을 보여줄 수 있습니다.마이크가 동일한 회로에서 라우드스피커의 증폭된 소리 출력을 감지하면 오디오 피드백의 울부짖음과 끽끽거리는 소리가 들립니다(앰프의 최대 전력 용량에서). 랜덤 노이즈는 양의 피드백에 의해 재증폭되고 오디오 시스템과 실내의 특성에 따라 필터링됩니다.

오디오 및 라이브 음악

오디오 피드백(Acoustic feedback, 간단히 피드백 또는 라센 효과라고도 함)은 오디오 입력(예: 마이크 또는 기타 픽업)과 오디오 출력(예: 크게 증폭된 라우드스피커) 사이에 사운드 루프가 존재할 때 발생하는 특별한 종류의 긍정적인 피드백입니다.이 예에서는 마이크로폰에 의해 수신된 신호가 증폭되어 라우드스피커 밖으로 전달됩니다.그러면 확성기에서 나오는 소리가 다시 마이크에 의해 수신되고 더 증폭된 다음 다시 확성기를 통해 전달될 수 있습니다.결과적인 소리의 주파수는 마이크로폰, 앰프 및 라우드스피커에서의 공진 주파수, 실내의 음향, 마이크로폰 및 라우드스피커의 방향 픽업 및 방출 패턴, 및 이들 사이의 거리에 의해 결정됩니다.소형 PA 시스템의 경우 이 소리는 큰 끽끽거리는 소리나 삐걱거리는 소리로 쉽게 인식됩니다.

피드백은 음향 강화 시스템 또는 PA 시스템을 사용하는 이벤트에서 가수 또는 대중 연설자의 마이크로 발생하는 경우 거의 항상 바람직하지 않은 것으로 간주됩니다.오디오 엔지니어들은 이퀄라이저와 같은 다양한 전자 장치들을 사용하고, 1990년대부터 이러한 원치 않는 끽끽거리는 소리나 삐걱거리는 소리를 방지하기 위해 자동 피드백 감지 장치들을 사용하고 있으며, 이는 청중들의 이벤트의 즐거움을 저하시킵니다.한편, 1960년대부터 록 음악 밴드에서 시끄러운 기타 앰프와 왜곡 효과를 사용하는 일렉트릭 기타 연주자들은 바람직한 음악적 효과를 창출하기 위해 의도적으로 기타 피드백을 만들어 왔습니다.비틀즈의 "I Feel Fine"은 대중 음악에서 피드백을 녹음 효과로 사용한 최초의 사례 중 하나입니다.이 곡은 레논의 기타에 있는 A현을 풀어서 만든 하나의 타악기적인 피드백 노트로 시작합니다.Kinks와 Who와 같은 아티스트들은 이미 라이브로 피드백을 사용했지만, Lennon은 아마도 비틀즈가 그것을 의도적으로 비닐에 올린 첫 번째 그룹일 것이라는 사실에 자부심을 유지했습니다.그의 마지막 인터뷰 중 하나에서, 그는 "1922년의 오래된 블루스 음반이 아니라면, 누구도 그런 식으로 피드백을 사용하는 음반을 찾을 수 없습니다."라고 말했습니다.[23]

오디오 피드백의 원리는 덴마크 과학자 쇠렌 압살론 라르센에 의해 처음 발견되었습니다.마이크만이 이 효과의 대상이 되는 변환기는 아닙니다.녹음 데크 픽업 카트리지도 동일한 작업을 수행할 수 있으며, 보통 약 100Hz 미만의 저주파 범위에서 낮은 럼블이 발생합니다.지미 헨드릭스(Jimi Hendrix)는 독특한 음향 효과를 만들기 위해 기타 솔로에 기타 피드백을 의도적으로 사용한 혁신가였습니다.그는 전기 기타 연주에서 오디오 피드백의 통제되고 음악적인 사용을 개발하는 것을 도왔고,[24] 후에 브라이언 메이는 이 기술의 유명한 지지자였습니다.[25]

비디오 피드백.

비디오

마찬가지로, 비디오 카메라가 카메라 자체의 신호를 표시하고 있는 모니터 화면을 가리킨다면, 긍정적인 피드백에 의해 화면에 반복되는 패턴이 형성될 수 있습니다.이 비디오 피드백 효과는 텔레비전 프로그램 닥터 후의 첫 10개 시리즈의 오프닝 시퀀스에 사용되었습니다.

스위치

쌍금속 스트립 기반 온도 조절 장치를 포함한 전기 스위치에서 스위치는 일반적으로 스위칭 동작에 히스테리시스가 있습니다.이 경우 히스테리시스는 팁 포인트 메커니즘 내에서 양의 피드백을 통해 기계적으로 달성됩니다.정궤환 동작은 전환 중 아크 발생 시간을 최소화하고 접점을 열리거나 닫힌 상태로 유지합니다.[26]

생물학에서

긍정적인 피드백은 자극에 대한 신체의 반응을 증폭시키는 것입니다.예를 들어, 출산시 태아의 머리가 자궁경부를 밀어 올리면 자궁경부에서 뇌로 신경충동을 자극합니다.뇌가 통보를 받으면 뇌하수체에 옥시토신(3)이라고 불리는 호르몬을 분비하도록 신호를 보냅니다.그리고 나서 옥시토신은 혈류를 통해 자궁(4)으로 운반되어 수축을 일으키고, 결국 태아를 자궁 경부 쪽으로 밀어 출산을 유도합니다.

생리학에서

긍정적 피드백 시스템의 많은 예는 생리학에서 찾을 수 있습니다.

  • 하나의 예는 퍼거슨 반사작용으로 알려진 출산 시 수축이 시작되는 것입니다.수축이 일어나면, 호르몬 옥시토신이 신경 자극을 일으켜 시상하부를 자극해 더 많은 옥시토신을 만들어 자궁 수축을 증가시킵니다.이로 인해 진폭과 주파수의 수축이 증가합니다.[27]: 924–925
  • 또 다른 예는 혈액이 응고되는 과정입니다.이 루프는 손상된 조직이 혈액 내 혈소판을 활성화하는 신호 화학물질을 방출할 때 시작됩니다.활성화된 혈소판은 더 많은 혈소판을 활성화시키기 위해 화학물질을 방출하고, 급속한 캐스케이드와 혈전 형성을 야기합니다.[27]: 392–394
  • 수유는 또한 아기가 젖꼭지를 빨 때 척수와 뇌 시상하부로 신경 반응이 일어나고, 뇌하수체가 뇌하수체를 자극하여 더 많은 프로락틴을 생산하여 더 많은 우유를 생산한다는 점에서 긍정적인 피드백을 수반합니다.[27]: 926
  • 생리 주기의 여포기 동안 에스트로겐의 급증은 배란을 유발합니다.[27]: 907
  • 신경 신호의 발생은 또 다른 예로, 신경 섬유의 막이 나트륨 채널을 통해 나트륨 이온의 약간의 누출을 유발하여 막 전위의 변화를 초래하고, 이는 다시 채널의 더 많은 개방을 유발하는 등(호지킨 사이클) 것입니다.그래서 약간의 초기 누출은 나트륨 누출의 폭발로 이어져서 신경작용의 잠재력을 만들어냅니다.[27]: 59
  • 심장의 흥분-수축 결합에서, 심장 근세포로 가는 세포 내 칼슘 이온의 증가는 긍정적인 피드백 생리학적 반응으로 칼슘을 세포질로 운반하는 근막의 라이언오딘 수용체에 의해 감지됩니다.

대부분의 경우, 그러한 피드백 루프는 루프를 억제하거나 끊는 역신호가 방출됨으로써 절정에 이릅니다.출산의 위축은 아기가 엄마의 몸 밖에 있을 때 멎습니다.화학물질은 혈전을 분해합니다.수유는 아기가 더 이상 간호를 하지 않을 때 중단됩니다.[27]

유전자 조절에서

긍정적 피드백은 유전자 조절에서 잘 연구된 현상이며, 여기서 그것은 가장 자주 쌍안정성과 관련이 있습니다.긍정적 피드백은 유전자가 직접 또는 간접적으로 이중 부정적 피드백 루프를 통해 활성화될 때 발생합니다.유전공학자들은 이중안정성의 개념을 증명하기 위해 박테리아에서 단순한 양성 피드백 네트워크를 구축하고 시험해왔습니다.[28]긍정적인 피드백의 전형적인 예는 대장균의 라코페론입니다.긍정적 피드백은 세포의 분화, 발달, 그리고 암의 진행에 필수적인 역할을 하기 때문에, 유전자 조절에 있어서 긍정적 피드백은 상당한 생리적 결과를 가져올 수 있습니다.긍정적인 피드백과 결합된 분자 역학의 무작위 움직임은 동일한 부모 세포로부터 표현적으로 다른 세포의 집단을 생성하는 것과 같은 흥미로운 효과를 유발할 수 있습니다.[29]이것은 긍정적인 피드백에 의해 소음이 증폭될 수 있기 때문에 발생합니다.긍정적인 피드백은 효소 운동학이나 대사 경로와 같은 다른 형태의 세포 신호 전달에서도 발생할 수 있습니다.[30]

진화생물학에서

양의 피드백 루프는 생물학적 진화의 변화 역학의 측면을 설명하는 데 사용되었습니다.예를 들어, 거시적 수준에서 시작하여, Alfred J. Lotka (1945)는 종의 진화가 가장 본질적으로 생물 시스템이 사용하기 위해 점점 더 많은 에너지를 포획하기 위해 에너지 흐름을 피드백하는 선택의 문제라고 주장했습니다.[31]인간적인 차원에서 리처드 D. Alexander(1989)는 인간 집단 간의 사회적 경쟁과 인간 집단 내의 사회적 경쟁이 지능의 선택에 대한 피드백으로 계속해서 더 많은 세련된 인간의 지능을 만들어 낸다고 제안했습니다.[32]Crrespi(2004)는 진화에서 양의 피드백 루프의 몇 가지 다른 예에 대해 논의했습니다.[33]진화적 무기 경주의 비유는 생물학적 시스템에서 긍정적인 피드백의 추가적인 예를 제공합니다.[34]

페네로조틱 동안 생물의 다양성은 거의 0개 속에서 수천 개 속으로 꾸준하지만 단조롭지 않은 증가를 보여줍니다.

현생대를 통한 생물 다양성의 변화는 지수 및 로지스틱 모델(인구 생물학에서 전통적으로 사용되고 화석 생물 다양성에도 광범위하게 적용됨)보다 쌍곡 모델(인구학 및 거시 사회학에서 널리 사용됨)과 훨씬 더 잘 상관관계가 있는 것으로 나타났습니다.후자의 모델은 다양성의 변화가 1차 긍정적 피드백(조상, 후손이 더 많음) 및/또는 자원의 한계로 인해 발생하는 부정적 피드백에 의해 유도된다는 것을 의미합니다.쌍곡선 모형은 2차 양의 피드백을 의미합니다.세계 인구 증가의 쌍곡선 패턴은 인구 규모와 기술 성장 속도 사이의 2차 양의 피드백에서 발생하는 것으로 입증되었습니다(아래 참조).생물다양성 성장의 쌍곡선적 특성은 다양성과 지역사회 구조의 복잡성 사이의 긍정적인 피드백으로 비슷하게 설명될 수 있습니다.생물 다양성 곡선과 인간 개체수의 유사성은 두 가지 모두 순환적 및 확률적 역학과 쌍곡선 추세(긍정적 피드백에 의해 생성된)의 간섭에서 비롯된다는 사실에서 기인할 수 있다고 제안되었습니다.[35][36]

면역계

사이토카인 폭풍, 또는 고사이토카인혈증은 사이토카인과 면역세포 사이의 긍정적인 피드백 루프로 구성된 잠재적으로 치명적인 면역 반응이며, 다양한 사이토카인의 수준이 매우 높습니다.[37]정상적인 면역 기능에서 양성 피드백 루프는 B 림프구의 작용을 강화하는 데 사용될 수 있습니다.B세포가 항원에 항체를 결합하고 활성화되면 항체를 방출하고 C3라고 불리는 보체 단백질을 분비하기 시작합니다.C3와 B세포의 항체는 모두 병원체에 결합할 수 있는데, B세포가 C3과 함께 자신의 항체가 병원체에 결합하면, B세포가 더 많은 항체와 더 많은 C3를 분비하는 속도가 빨라져 양의 피드백 루프가 형성됩니다.[38]

세포사

세포 사멸은 세포 사멸의 카스파아제 매개 과정으로, 수명이 길거나 손상된 세포를 제거하는 것이 목적입니다.이 과정의 실패는 암이나 파킨슨병과 같은 중요한 질환에 관련되어 있습니다.아포토틱 프로세스의 가장 핵심은 캐스파스의 자동 활성화이며, 이는 양-피드백 루프를 통해 모델링될 수 있습니다.이 양의 피드백은 중간 케이스를 통해 이펙터 케이스를 자동으로 활성화합니다.나머지 세포 자멸 경로에서 분리된 경우 이 양성 피드백은 이펙터 캐스파스의 중간 활성화 단계 수에 관계없이 하나의 안정적인 정상 상태만 나타냅니다.[9]이 핵심 과정이 카스파제 효과의 억제제 및 강화제로 보완되면, 이 과정은 이중 안정성을 나타내어 세포의 살아있는 상태와 죽어가는 상태를 모델링합니다.[39]

심리학에서

Winner(1996)는 재능 있는 아이들을 그들 자신의 학습 과정을 설정하는 것을 포함하는 긍정적인 피드백 루프, 이러한 피드백 만족도, 따라서 그들의 학습 목표를 더 높은 수준으로 설정하는 등에 의해 추진된다고 설명했습니다.[40]Winner는 이 긍정적 피드백 루프를 "숙련에 대한 분노"라고 불렀습니다. Vandervert (2009a, 2009b)는 어린이 영재가 작업 기억에서 사고/수행의 출력 사이의 긍정적 피드백 루프로 설명될 수 있고, 그 후 그것이 능률화되는 소뇌로 공급될 수 있다고 제안했습니다.그리고 나서 작업 기억에 피드백되어 작업 기억의 양적, 질적 출력을 꾸준히 증가시킵니다.[41][42]밴더버트는 또한 이 작업 기억/세레벨라 긍정적 피드백 루프가 작업 기억에서 언어 진화에 책임이 있다고 주장했습니다.

경제학에서

사회적 영향력이 있는 시장

음악, 영화, 책, 기술 및 기타 유형의 제품에 대한 제품 추천 및 과거 구매에 대한 정보는 소비자의 선택에 상당한 영향을 미치는 것으로 나타났습니다.사회적 영향은 종종 인기 있는 제품이 훨씬 더 인기를 끌게 되는 부익부 빈익빈 현상(매튜 효과)을 유발합니다.[43]

시장의 역동성

조지 소로스(George Soros)에 의해 진보된 반사성 이론에 따르면, 가격 변화는 투자자의 기대가 가격 움직임에 의해 영향을 받는 긍정적인 피드백 과정에 의해 주도되므로 그들의 행동은 지속 불가능해질 때까지 그 방향으로 이동을 강화하여 피드백이 가격을 반대 방향으로 유도합니다.[44]

소셜미디어에서

페이스북이나 트위터 같은 프로그램은 긍정적인 피드백을 통해 주제에 대한 흥미를 유발하고 미디어의 인지도를 높입니다.[45][46]스마트폰과 소셜미디어 시대를 맞아 피드백 루프는 좋아요, 공유, FOMO(실종의 두려움) 등의 형태로 가상 유효성 검사 열풍을 일으켰습니다.[47]이는 특정 단어나 주제에 대응하고 게시물을 보다 광범위하게 전송하도록 설계된 봇을 사용함으로써 더욱 강화됩니다.

소셜 미디어에서 부정적 피드백이라고 불리는 것은 종종 이러한 맥락에서 긍정적인 피드백으로 간주되어야 한다는 것에 유의하십시오.말도 안 되는 말과 부정적인 말은 종종 긍정적인 말보다 훨씬 더 많은 피드백을 만들어냅니다.

전신위험

시스템 리스크는 증폭, 레버리지 또는 긍정적 피드백 과정이 시스템에 제공하는 리스크입니다.이는 일반적으로 알려지지 않았으며, 특정 조건 하에서는 이 과정이 기하급수적으로 증폭되어 파괴적이거나 혼란스러운 행동으로 빠르게 이어질 수 있습니다.폰지 사기는 긍정적인 피드백 시스템의 좋은 예입니다. 새로운 투자자의 자금은 비정상적으로 높은 수익을 지불하는 데 사용되고, 이는 다시 더 많은 새로운 투자자를 끌어들여 붕괴를 향한 급속한 성장을 야기합니다.W. Brian Arthur는 또한 경제에서 긍정적인 피드백을 연구하고 작성했습니다(예: W. Brian Arthur, 1990).[49]하이먼 민스키는 특정 신용 확장 관행이 시장 경제를 갑자기 붕괴할 수 있는 '편차 증폭 시스템'으로 만들 수 있다는 이론을 제시했는데,[50] 이를 '민스키의 순간'이라고도 합니다.

입력과 출력을 명확하게 분리하는 단순한 시스템은 시스템적인 위험이 발생하기 쉽습니다.이러한 위험은 시스템의 복잡성이 증가함에 따라 더 커질 가능성이 있습니다. 신중한 스트레스 테스트 조건에서도 시스템에서 가능한 모든 변수 조합을 확인하거나 분석하는 것이 더 어려워지기 때문입니다.복잡한 시스템이 효율적일수록 시스템에 장애가 발생하기 쉽기 때문에 시스템 위험이 발생할 가능성이는 시스템을 중단하는 데 약간의 편차만 필요하기 때문입니다.따라서 잘 설계된 복잡한 시스템에는 일반적으로 시스템 내의 입력에서 출력을 분리하기 위한 소량의 마찰, 저항, 관성 또는 시간 지연과 같은 이러한 상태를 방지하기 위한 기능이 내장되어 있습니다.이러한 요인들은 비효율성에 해당하지만, 불안정성을 방지하기 위해서는 반드시 필요합니다.

2010년 플래시 크래시 사건은 HFT(High-frequency Trading)의 관행에 기인한 것으로 풀이되지만,[51] HFT가 실제로 시스템 리스크를 증가시키는지 여부는 여전히 논란의 여지가 있습니다.[citation needed]

인구증가

주요 기사:인구증가

농업과 인구는 긍정적 피드백 모드에 있다고 간주될 수 있는데,[52] 이것은 한 사람이 다른 사람을 점점 더 강하게 몰아간다는 것을 의미합니다.현대 농업이 쉽게 구할 수 있는 인산염을 다 써버리고 시스템적 위험에 더 취약한 고효율 단일 배양법에 의존하고 있기 때문에 이러한 긍정적인 피드백 시스템은 언젠가는 재앙으로 끝날 것이라고 제안됩니다.

기술 혁신과 인간 인구도 마찬가지로 고려될 수 있으며, 이것은 단순한 지수적 성장 대신 과거에 인간 인구의 명백한 쌍곡선적 성장에 대한 설명으로 제공되어 왔습니다.[53]인구와 기술 사이의 2차 긍정적인 피드백 때문에 성장 속도가 빨라지고 있다고 제안합니다.[54]: 133–160 기술적 성장은 사람들의 토지 운반 능력을 증가시키고, 이는 인구 증가로 이어지며, 이는 다시 기술적 성장을 촉진합니다.[54]: 146 [55]

편견, 사회제도 그리고 빈곤

군나르 미르탈은 불평등과 빈곤이 증가하는 악순환을 설명했는데, 이는 "순환적 누적 원인"으로 알려져 있습니다.[56]

기상학에서

가뭄은 긍정적인 피드백을 통해 심화됩니다.비가 부족하면 토양 수분이 감소하여 식물이 죽거나 증산을 통해 더 적은 물을 방출하게 됩니다.두 요소 모두 지표에서 대기로 수증기가 추가되는 과정인 증발산을 제한하고, 대기에 건조한 먼지를 더해 물을 흡수합니다.수증기가 줄어든다는 것은 낮은 이슬점 온도와 더 효율적인 낮 난방을 의미하며, 대기 중의 습도가 구름을 형성할 가능성을 줄입니다.마지막으로 구름이 없으면 비가 올 수 없고, 고리가 완성됩니다.[57]

기후학에서

참고 항목:기후변화 피드백과 온실효과 분석
지구의 에너지는 우주, 대기, 그리고 지구 표면 사이에서 균형을 이루고 있습니다.인간이 야기하는 온실가스의 증가는 지구 온난화에 긍정적인 피드백을 자극합니다.
지구 온난화의 일부 영향은 온난화를 강화(긍정적 피드백)하거나 억제(부정적 피드백)할 수 있습니다.[58][59]관찰과 모델링 연구는 지구의 현재 지구 온난화에 긍정적인 피드백이 있다는 것을 나타냅니다.[60]

기후 "강제"는 기후 시스템을 온난화 또는 냉각 방향으로 밀어줄 수 있습니다.[61] 예를 들어, 온실 가스의 대기 농도가 증가하면 지표면에서 온난화가 발생합니다.강제력은 실내 온도 조절 시스템 외부에 있으며 피드백은 시스템 내부 프로세스입니다.일부 피드백 메커니즘은 나머지 실내 온도 조절 시스템과 상대적으로 분리되어 작동하는 반면 다른 피드백 메커니즘은 단단히 결합되어 있습니다.[62]압력, 피드백 및 기후 시스템의 역학은 기후가 얼마나 빠르게 변화하는지를 결정합니다.지구 온난화에서 긍정적인 피드백의 주요 원인은 대기 중 수증기의 양을 증가시키는 온난화의 경향이며, 이는 다시 더 많은 온난화로 이어집니다.[63]주된 부정적인 피드백은 슈테판-볼츠만 법칙에서 비롯되며, 지구에서 우주로 방출되는 열의 양은 지구 표면과 대기의 온도의 4제곱에 비례합니다.

기후학에서 긍정적 피드백 서브시스템의 다른 예는 다음과 같습니다.

  • 더 따뜻한 대기는 얼음을 녹이고 이것은 대기를 더 따뜻하게 하는 알베도를 변화시킵니다.
  • 메탄 하이드레이트는 불안정할 수 있어서 따뜻한 바다가 온실가스인 메탄을 더 많이 방출할 수 있습니다.
  • 이탄 늪에서 자연적으로 발생하는 이탄에는 탄소가 포함되어 있습니다.토탄이 건조되면 분해되며, 추가로 연소될 수 있습니다.이탄은 또한 아산화질소를 방출합니다.
  • 지구 온난화는 구름 분포에 영향을 미칩니다.높은 고도에 있는 구름은 온실 효과를 강화하는 반면 낮은 구름은 주로 햇빛을 반사하여 온도에 반대의 영향을 미칩니다.

기후 변화에 관한 정부간 패널(IPCC)의 4차 평가 보고서는 "인체생성 온난화는 기후 변화의 속도와 크기에 따라 갑작스럽거나 되돌릴 수 없는 영향을 초래할 수 있습니다."[64]라고 말합니다.

사회학에서

자기 충족 예언은 믿음과 행동 사이의 사회적인 긍정적인 피드백 고리입니다: 만약 충분한 사람들이 어떤 것이 진실이라고 믿는다면, 그들의 행동은 그것을 진실로 만들 수 있고, 그들의 행동에 대한 관찰은 결과적으로 믿음을 증가시킬 수 있습니다.대표적인 예가 뱅크런입니다.

긍정적 피드백의 또 다른 사회학적 예는 네트워크 효과입니다.더 많은 사람들이 네트워크에 가입할 것을 권장하면 네트워크의 도달 범위가 늘어나므로 네트워크가 더욱 빠르게 확장됩니다.바이러스성 비디오는 인기 있는 비디오에 대한 링크가 공유되고 재배포되어 더 많은 사람들이 비디오를 보고 링크를 다시 게시하는 네트워크 효과의 예입니다.이것은 폰지 제도와 연쇄 문자를 포함한 많은 사회 현상의 기초가 됩니다.많은 경우 모집단 크기가 피드백 효과의 제한 요인이 됩니다.

화학에서

화학 반응이 열을 방출하게 하고, 반응 자체가 더 높은 온도에서 더 빨리 일어난다면, 긍정적인 피드백을 받을 가능성이 높습니다.생성된 열이 반응물에서 충분히 빠르게 제거되지 않으면 열 폭주가 발생할 수 있고 매우 빠르게 화학 폭발로 이어질 수 있습니다.

보존중

많은 야생동물들이 그들의 부분을 위해 사냥을 당하는데, 이것은 꽤 가치가 있을 수 있습니다.표적이 된 종들이 멸종에 가까워질수록, 그들의 입장에서는 더 높은 가격이 매겨집니다.이것은 긍정적인 피드백의 한 예입니다.[65]

참고 항목

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추가열람

  • Norbert Wiener (1948), 사이버네틱스 또는 동물과 기계에서의 제어와 통신, 파리, Hermann et Cie - MIT Press, Cambridge, MA.
  • 케이티 살렌과 에릭 짐머맨.게임의 규칙.MIT 프레스.2004. ISBN 0-262-24045-9.18장 : 사이버네틱 시스템으로서의 게임

외부 링크