Positieve terugkoppeling
In de elektronicaEdit
Regeneratieve schakelingen werden uitgevonden en gepatenteerd in 1914 voor de versterking en ontvangst van zeer zwakke radiosignalen. Zorgvuldig geregelde positieve terugkoppeling rond een enkele transistorversterker kan de versterking ervan met 1.000 of meer vermenigvuldigen. Daardoor kan een signaal 20.000 of zelfs 100.000 maal worden versterkt in één trap, die normaal een versterking van slechts 20 tot 50 zou hebben. Het probleem met regeneratieve versterkers die met deze zeer hoge versterkingen werken, is dat zij gemakkelijk onstabiel worden en gaan oscilleren. De radio-operator moet bereid zijn de hoeveelheid terugkoppeling vrij continu bij te stellen voor een goede ontvangst. Moderne radio-ontvangers maken gebruik van het superheterodyne-ontwerp, met veel meer versterkingstrappen, maar een veel stabielere werking en geen positieve terugkoppeling.
De oscillatie die kan uitbreken in een regeneratieve radiokring wordt gebruikt in elektronische oscillatoren. Door het gebruik van afgestemde circuits of een piëzo-elektrisch kristal (meestal kwarts) blijft het signaal dat door de positieve terugkoppeling wordt versterkt lineair en sinusoïdaal. Er zijn verschillende ontwerpen voor dergelijke harmonische oscillatoren, waaronder de Armstrong oscillator, Hartley oscillator, Colpitts oscillator, en de Wien brug oscillator. Zij maken alle gebruik van positieve terugkoppeling om oscillaties te creëren.
Veel elektronische schakelingen, vooral versterkers, bevatten negatieve terugkoppeling. Dit vermindert hun versterking, maar verbetert hun lineariteit, ingangsimpedantie, uitgangsimpedantie en bandbreedte, en stabiliseert al deze parameters, inclusief de gesloten-lus versterking. Deze parameters worden ook minder afhankelijk van de details van de versterker zelf, en meer van de terugkoppelingscomponenten, die minder snel zullen variëren met fabricagetolerantie, ouderdom en temperatuur. Het verschil tussen positieve en negatieve terugkoppeling voor AC-signalen is er een van fase: als het signaal uit fase wordt teruggevoerd, is de terugkoppeling negatief en als het in fase is, is de terugkoppeling positief. Een probleem voor versterkerontwerpers die negatieve terugkoppeling gebruiken, is dat sommige componenten van de schakeling een faseverschuiving in het terugkoppelingspad zullen introduceren. Als er een frequentie is (meestal een hoge frequentie) waar de faseverschuiving 180° bereikt, dan moet de ontwerper ervoor zorgen dat de versterkerversterking bij die frequentie zeer laag is (meestal door laagdoorlaatfiltering). Als de lusversterking (het product van de versterkerversterking en de omvang van de positieve terugkoppeling) bij een bepaalde frequentie groter is dan één, dan zal de versterker bij die frequentie gaan oscilleren (Barkhausen-stabiliteitscriterium). Dergelijke oscillaties worden ook wel parasitaire oscillaties genoemd. Een versterker die stabiel is in de ene situatie kan in een andere situatie in parasitaire oscillatie geraken. Dit kan het gevolg zijn van veranderingen in temperatuur, voedingsspanning, afstelling van bedieningsorganen op het frontpaneel, of zelfs de nabijheid van een persoon of ander geleidend voorwerp.
Een versterker kan zachtjes oscilleren op manieren die zonder oscilloscoop moeilijk te detecteren zijn, of de oscillaties kunnen zo uitgebreid zijn dat er alleen een zeer vervormd of helemaal geen vereist signaal doorkomt, of dat er schade optreedt. Laagfrequente parasitaire oscillaties worden ook wel “motorboating” genoemd, vanwege de gelijkenis met het geluid van een laagtoerige uitlaat.
Veel gangbare digitale elektronische schakelingen maken gebruik van positieve terugkoppeling. Terwijl normale eenvoudige booleaanse logische poorten gewoonlijk eenvoudigweg op versterking vertrouwen om digitale signaalspanningen weg te duwen van tussenliggende waarden naar de waarden die bedoeld zijn om de booleaanse ‘0’ en ‘1’ weer te geven, maken veel complexere poorten gebruik van terugkoppeling. Wanneer verwacht wordt dat een ingangsspanning op analoge wijze varieert, maar scherpe drempels vereist zijn voor latere digitale verwerking, maakt de Schmitt-triggerschakeling gebruik van positieve terugkoppeling om ervoor te zorgen dat wanneer de ingangsspanning zachtjes boven de drempel komt, de uitgang slim en snel van de ene logische toestand naar de andere wordt geforceerd. Een van de uitvloeisels van het gebruik van positieve terugkoppeling door de Schmitt-trigger is dat, als de ingangsspanning weer voorzichtig tot voorbij dezelfde drempel daalt, de positieve terugkoppeling de uitgang in dezelfde toestand zal houden zonder verandering. Dit effect wordt hysterese genoemd: de ingangsspanning moet een andere, lagere drempel passeren om de uitgang te “ontgrendelen” en terug te zetten op de oorspronkelijke digitale waarde. Door de omvang van de positieve terugkoppeling te verminderen, kan de hysterese-breedte worden gereduceerd, maar niet volledig worden weggenomen. De Schmitt-trigger is tot op zekere hoogte een vergrendelingsschakeling.
Een elektronische flip-flop, of “latch”, of “bistabiele multivibrator”, is een schakeling die door een hoge positieve terugkoppeling niet stabiel is in een gebalanceerde of tussentoestand. Zo’n bistabiele schakeling is de basis van een bit elektronisch geheugen. De flip-flop maakt gebruik van een paar versterkers, transistors of logische poorten die zodanig met elkaar zijn verbonden dat positieve terugkoppeling de toestand van de schakeling in één van de twee ongebalanceerde stabiele toestanden houdt nadat het ingangssignaal is verwijderd, totdat een geschikt alternatief signaal wordt toegepast om de toestand te wijzigen. Een willekeurig toegankelijk geheugen (RAM) voor een computer kan op deze manier worden gemaakt, met een vergrendelingsschakeling voor elk bit geheugen.
Thermal runaway komt voor in elektronische systemen omdat een bepaald aspect van een schakeling meer stroom doorlaat als het warmer wordt, en hoe heter het wordt, hoe meer stroom het doorlaat, waardoor het nog meer verhit raakt en dus nog meer stroom doorlaat. De gevolgen zijn meestal catastrofaal voor het apparaat in kwestie. Als apparaten dicht bij hun maximale stroomverwerkingscapaciteit moeten worden gebruikt, en thermische runaway onder bepaalde omstandigheden mogelijk of waarschijnlijk is, kunnen gewoonlijk verbeteringen worden bereikt door een zorgvuldig ontwerp.
Audio- en videosystemen kunnen positieve terugkoppeling vertonen. Als een microfoon de versterkte geluidsweergave van luidsprekers in hetzelfde circuit opvangt, zullen er huilende en gierende geluiden van audio-feedback te horen zijn (bij maximaal vermogen van de versterker), omdat willekeurige ruis opnieuw wordt versterkt door positieve feedback en wordt gefilterd door de eigenschappen van het audiosysteem en de ruimte.
Audio-feedback (ook bekend als akoestische feedback, kortweg feedback, of het Larsen-effect) is een speciaal soort positieve feedback die optreedt wanneer er een geluidslus bestaat tussen een audio-input (bijvoorbeeld een microfoon of gitaarpickup) en een audio-output (bijvoorbeeld een luidversterkte luidspreker). In dit voorbeeld wordt een signaal dat door de microfoon wordt ontvangen, versterkt en uit de luidspreker gezonden. Het geluid uit de luidspreker kan dan opnieuw door de microfoon worden ontvangen, verder worden versterkt, en vervolgens weer door de luidspreker naar buiten worden geleid. De frequentie van het resulterende geluid wordt bepaald door de resonantiefrequenties in de microfoon, de versterker en de luidspreker, de akoestiek van de ruimte, de richtingsgevoelige opneem- en afstraalpatronen van de microfoon en de luidspreker, en de afstand tussen beide. Bij kleine PA-systemen wordt het geluid gemakkelijk herkend als een luid gepiep of gekrijs.
Feedback wordt bijna altijd als ongewenst beschouwd wanneer het optreedt bij de microfoon van een zanger of spreker op een evenement waarbij gebruik wordt gemaakt van een geluidsversterkingssysteem of PA-systeem. Audio-ingenieurs gebruiken verschillende elektronische apparaten, zoals equalizers en, sinds de jaren negentig, automatische feedbackdetectieapparatuur om deze ongewenste piepende of gierende geluiden, die afbreuk doen aan het plezier van het publiek op het evenement, te voorkomen. Anderzijds hebben elektrische gitaristen in rockbands sinds de jaren zestig met behulp van luide gitaarversterkers en vervormingseffecten opzettelijk gitaarfeedback gecreëerd om een gewenst muzikaal effect te creëren. “I Feel Fine” van de Beatles is een van de vroegste voorbeelden van het gebruik van feedback als een opname-effect in de populaire muziek. Het begint met een enkele, percussieve feedback noot geproduceerd door het tokkelen van de A-snaar op Lennon’s gitaar. Artiesten als de Kinks en de Who hadden al live feedback gebruikt, maar Lennon bleef trots op het feit dat de Beatles misschien wel de eerste groep waren die het doelbewust op vinyl zette. In een van zijn laatste interviews zei hij: “Ik daag iedereen uit om een plaat te vinden – tenzij het een oude bluesplaat uit 1922 is – die op die manier feedback gebruikt.”
De principes van audio-feedback werden voor het eerst ontdekt door de Deense wetenschapper Søren Absalon Larsen. Microfoons zijn niet de enige transducers die aan dit effect onderhevig zijn. De pick-up cartridges van platenspelers kunnen hetzelfde doen, meestal in het lage frequentiegebied onder ongeveer 100 Hz, wat zich uit in een laag gerommel. Jimi Hendrix was een vernieuwer in het opzettelijk gebruik van gitaarfeedback in zijn gitaarsolo’s om unieke geluidseffecten te creëren. Hij hielp het gecontroleerde en muzikale gebruik van audio-feedback in het elektrische gitaarspel te ontwikkelen, en later was Brian May een beroemde voorstander van de techniek.
VideoEdit
Ook als een videocamera is gericht op een monitorscherm waarop het signaal van de camera zelf wordt weergegeven, kunnen door positieve feedback herhalende patronen op het scherm worden gevormd. Dit videofeedback-effect werd gebruikt in de openingssequenties van de eerste tien series van het televisieprogramma Doctor Who.
SchakelaarsEdit
In elektrische schakelaars, waaronder bimetaalstrips op basis van thermostaten, heeft de schakelaar gewoonlijk hysteresis in de schakelwerking. In deze gevallen wordt de hysterese mechanisch bereikt via positieve terugkoppeling binnen een kantelpuntmechanisme. De positieve terugkoppeling minimaliseert de duur van de vonkvorming tijdens het schakelen en houdt tevens de contacten in een open of gesloten toestand.
In biologieEdit
In de fysiologieEdit
Een aantal voorbeelden van positieve terugkoppelingssystemen kan in de fysiologie worden gevonden.
- Een voorbeeld is het optreden van weeën bij de bevalling, bekend als de Ferguson-reflex. Wanneer een wee optreedt, veroorzaakt het hormoon oxytocine een zenuwprikkel, die de hypothalamus stimuleert meer oxytocine te produceren, waardoor de weeën in de baarmoeder toenemen. Dit heeft tot gevolg dat de samentrekkingen in amplitude en frequentie toenemen.(pp924-925)
- Een ander voorbeeld is het proces van bloedstolling. De kringloop komt op gang wanneer gewond weefsel signaalstoffen afgeeft die de bloedplaatjes in het bloed activeren. Een geactiveerd bloedplaatje geeft chemicaliën af om meer bloedplaatjes te activeren, waardoor een snelle cascade ontstaat en een bloedstolsel wordt gevormd.(pp392-394)
- Bij lactatie is er ook sprake van positieve terugkoppeling, in die zin dat wanneer de baby aan de tepel zuigt, er een zenuwreactie optreedt in het ruggenmerg en tot in de hypothalamus van de hersenen, die vervolgens de hypofyse stimuleert om meer prolactine aan te maken om meer melk te produceren.(p926)
- Een piek in oestrogeen tijdens de folliculaire fase van de menstruatiecyclus veroorzaakt de eisprong.(p907)
- Het genereren van zenuwsignalen is een ander voorbeeld, waarbij het membraan van een zenuwvezel een lichte lekkage van natriumionen door natriumkanalen veroorzaakt, wat resulteert in een verandering in de membraanpotentiaal, die op zijn beurt weer meer opening van kanalen veroorzaakt, enzovoort (Hodgkin-cyclus). Dus een geringe initiële lekkage resulteert in een explosie van natriumlekkage waardoor de zenuwactiepotentiaal ontstaat.(p59)
- In excitatie-contractie koppeling van het hart, wordt een toename van intracellulaire calciumionen naar de hartmyocyt gedetecteerd door ryanodine receptoren in het membraan van het sarcoplasmatisch reticulum die calcium naar buiten transporteren in het cytosol in een positieve terugkoppeling fysiologische respons.
In de meeste gevallen culmineren dergelijke feedback-lussen in het vrijkomen van tegen-signalen die de lus onderdrukken of doorbreken. De weeën bij een bevalling stoppen als de baby uit het lichaam van de moeder is. Chemische stoffen breken de bloedprop af. Lactatie stopt wanneer de baby niet langer borstvoeding geeft.
In genregulatieEdit
Positieve terugkoppeling is een goed bestudeerd fenomeen in genregulatie, waar het het vaakst in verband wordt gebracht met bistabiliteit. Positieve terugkoppeling treedt op wanneer een gen zichzelf direct of indirect activeert via een dubbele negatieve terugkoppelingslus. Genetische ingenieurs hebben eenvoudige positieve terugkoppelingsnetwerken in bacteriën geconstrueerd en getest om het concept van bistabiliteit aan te tonen. Een klassiek voorbeeld van positieve terugkoppeling is het lac operon in E. coli. Positieve terugkoppeling speelt een integrale rol in cellulaire differentiatie, ontwikkeling, en kankerprogressie, en daarom kan positieve terugkoppeling in genregulatie significante fysiologische gevolgen hebben. Willekeurige bewegingen in moleculaire dynamica gekoppeld aan positieve terugkoppeling kunnen interessante effecten teweegbrengen, zoals het creëren van een populatie van fenotypisch verschillende cellen uit dezelfde moedercel. Dit gebeurt omdat ruis kan worden versterkt door positieve terugkoppeling. Positieve terugkoppeling kan ook optreden in andere vormen van celsignalering, zoals enzymkinetiek of metabole routes.
In de evolutiebiologieEdit
Positieve terugkoppelingslussen zijn gebruikt om aspecten van de veranderingsdynamiek in de biologische evolutie te beschrijven. Bijvoorbeeld, beginnend op macroniveau, Alfred J. Lotka (1945) stelde dat de evolutie van de soort in essentie een kwestie was van selectie die energiestromen terugvoedde om meer en meer energie te vangen voor gebruik door levende systemen. Op het menselijke niveau stelde Richard D. Alexander (1989) voor dat sociale competitie tussen en binnen menselijke groepen terugsloeg op de selectie van intelligentie en zo voortdurend meer en meer verfijnde menselijke intelligentie voortbracht. Crespi (2004) besprak verschillende andere voorbeelden van positieve terugkoppelingsmechanismen in de evolutie. De analogie van evolutionaire wapenwedlopen geeft nog meer voorbeelden van positieve terugkoppeling in biologische systemen.
Het is aangetoond dat veranderingen in de biodiversiteit gedurende het fanerozoïcum veel beter correleren met het hyperbolische model (veel gebruikt in de demografie en de macrosociologie) dan met exponentiële en logistische modellen (traditioneel gebruikt in de populatiebiologie en ook uitgebreid toegepast op de fossiele biodiversiteit). Deze laatste modellen impliceren dat veranderingen in diversiteit worden gestuurd door een positieve terugkoppeling van de eerste orde (meer voorouders, meer nakomelingen) en/of een negatieve terugkoppeling als gevolg van beperking van hulpbronnen. Het hyperbolische model impliceert een positieve terugkoppeling van de tweede orde. Aangetoond is (zie hieronder) dat het hyperbolische patroon van de groei van de wereldbevolking het gevolg is van een positieve terugkoppeling van de tweede orde tussen de omvang van de bevolking en de snelheid van de technologische groei. Het hyperbolische karakter van de groei van de biodiversiteit kan op soortgelijke wijze worden verklaard door een positieve terugkoppeling tussen de diversiteit en de complexiteit van de gemeenschapsstructuur. Er is gesuggereerd dat de overeenkomst tussen de krommen van de biodiversiteit en die van de menselijke bevolking waarschijnlijk voortkomt uit het feit dat beide zijn afgeleid van de interferentie van de hyperbolische trend (geproduceerd door de positieve terugkoppeling) met cyclische en stochastische dynamiek.
ImmuunsysteemEdit
Een cytokinestorm, of hypercytokinemie is een potentieel fatale immuunreactie die bestaat uit een positieve terugkoppellus tussen cytokinen en immuuncellen, met sterk verhoogde niveaus van verschillende cytokinen. Bij een normale immuunfunctie kunnen positieve terugkoppelingslussen worden gebruikt om de werking van B-lymfocyten te versterken. Wanneer een B-cel zijn antilichamen aan een antigeen bindt en geactiveerd wordt, begint hij antilichamen af te geven en een complementproteïne, C3 genaamd, uit te scheiden. Zowel C3 als de antilichamen van een B-cel kunnen zich binden aan een ziekteverwekker, en wanneer een B-cel zijn antilichamen met C3 aan een ziekteverwekker laat binden, versnelt dit de afscheiding door die B-cel van meer antilichamen en meer C3, waardoor een positieve terugkoppellus ontstaat.
CeldoodEdit
Apoptose is een caspase-gemedieerd proces van celdood, dat de verwijdering van langlevende of beschadigde cellen tot doel heeft. Een mislukking van dit proces is geïmpliceerd in prominente aandoeningen zoals kanker of de ziekte van Parkinson. De kern van het apoptotisch proces is de auto-activering van caspasen, die kan worden gemodelleerd via een positieve terugkoppellus. Deze positieve terugkoppeling bewerkstelligt een auto-activering van het effector caspase door middel van intermediaire caspases. Geïsoleerd van de rest van de apoptotische pathway, vertoont deze positieve terugkoppeling slechts één stabiele steady state, ongeacht het aantal intermediaire activeringsstappen van de effector caspase. Wanneer dit kernproces wordt aangevuld met remmers en versterkers van caspase-effecten, vertoont dit proces bistabiliteit, waardoor de levende en stervende toestanden van een cel worden gemodelleerd.
In de psychologieEdit
Winner (1996) beschreef hoogbegaafde kinderen als gedreven door positieve terugkoppelingslussen waarbij zij hun eigen leercurve bepalen, deze terugkoppeling tevredenheid geeft, waardoor hun leerdoelen verder naar hogere niveaus worden gebracht, enzovoort. Winner noemde deze positieve feedback loop een “rage to master”. Vandervert (2009a, 2009b) stelde voor dat het wonderkind kan worden verklaard in termen van een positieve feedback loop tussen de output van het denken/presteren in het werkgeheugen, die vervolgens wordt gevoed aan het cerebellum waar het wordt gestroomlijnd, en vervolgens weer wordt teruggevoerd naar het werkgeheugen waardoor de kwantitatieve en kwalitatieve output van het werkgeheugen gestaag toeneemt. Vandervert stelde ook dat deze positieve terugkoppelingslus tussen werkgeheugen en cerebellum verantwoordelijk was voor taalevolutie in het werkgeheugen.
In de economieEdit
Markten met sociale invloedEdit
Productaanbevelingen en informatie over eerdere aankopen blijken de keuzes van consumenten aanzienlijk te beïnvloeden, of het nu gaat om muziek, films, boeken, technologische en andere soorten producten. Sociale beïnvloeding leidt vaak tot een “rich-get-richer”-verschijnsel (Mattheüseffect), waarbij populaire producten nog populairder worden.
MarktdynamiekEdit
Volgens de reflexiviteitstheorie van George Soros worden prijsveranderingen gedreven door een positief terugkoppelingsproces waarbij de verwachtingen van beleggers worden beïnvloed door prijsbewegingen, zodat hun gedrag de beweging in die richting versterkt totdat deze onhoudbaar wordt, waarna de terugkoppeling de prijzen in de tegenovergestelde richting drijft.
Systemisch risicoEdit
Systemisch risico is het risico dat een versterkings- of hefboomeffect of een positief terugkoppelingsproces voor een systeem inhoudt. Dit is meestal onbekend, en onder bepaalde omstandigheden kan dit proces exponentieel toenemen en snel leiden tot destructief of chaotisch gedrag. Een Ponzi-schema is een goed voorbeeld van een positief-feedback systeem: fondsen van nieuwe investeerders worden gebruikt om ongewoon hoge opbrengsten uit te betalen, die op hun beurt meer nieuwe investeerders aantrekken, waardoor snelle groei richting instorting ontstaat. W. Brian Arthur heeft ook onderzoek gedaan naar en geschreven over positieve terugkoppeling in de economie (bv. W. Brian Arthur, 1990). Hyman Minsky stelde een theorie voor dat bepaalde kredietexpansiepraktijken een markteconomie tot “een deviatieversterkend systeem” kunnen maken dat plotseling kan instorten, soms een “Minsky-moment” genoemd.
Eenvoudige systemen die de inputs duidelijk van de outputs scheiden, zijn niet vatbaar voor systeemrisico. Dit risico wordt waarschijnlijker naarmate de complexiteit van het systeem toeneemt, omdat het moeilijker wordt om alle mogelijke combinaties van variabelen in het systeem te zien of te analyseren, zelfs onder zorgvuldige omstandigheden van stresstests. Hoe efficiënter een complex systeem is, des te groter is de kans dat het vatbaar is voor systeemrisico’s, omdat er slechts een kleine afwijking nodig is om het systeem te ontregelen. Daarom hebben goed ontworpen complexe systemen doorgaans ingebouwde kenmerken om deze omstandigheid te vermijden, zoals een kleine hoeveelheid frictie, of weerstand, of traagheid, of tijdvertraging om de outputs los te koppelen van de inputs binnen het systeem. Deze factoren komen neer op een inefficiëntie, maar ze zijn noodzakelijk om instabiliteit te voorkomen.
Het Flash Crash-incident van 2010 werd geweten aan de praktijk van high-frequency trading (HFT), hoewel de vraag of HFT het systeemrisico werkelijk verhoogt, controversieel blijft.
Menselijke bevolkingsgroeiEdit
Landbouw en menselijke bevolking kunnen worden beschouwd als verkerend in een positieve terugkoppelingsmodus, wat betekent dat de een de ander met toenemende intensiteit aanstuurt. Er wordt gesuggereerd dat dit positieve terugkoppelingssysteem ooit met een catastrofe zal eindigen, omdat de moderne landbouw al het gemakkelijk beschikbare fosfaat opgebruikt en zijn toevlucht neemt tot zeer efficiënte monoculturen die gevoeliger zijn voor systeemrisico’s.
Technologische innovatie en de menselijke bevolking kunnen op soortgelijke wijze worden beschouwd, en dit is naar voren gebracht als een verklaring voor de schijnbare hyperbolische groei van de menselijke bevolking in het verleden, in plaats van een eenvoudiger exponentiële groei.Voorgesteld wordt dat het groeitempo versnelt als gevolg van een positieve terugkoppeling van de tweede orde tussen bevolking en technologie.(p133-160) Technologische groei vergroot de draagkracht van land voor mensen, hetgeen leidt tot een groeiende bevolking, en dit stimuleert op zijn beurt verdere technologische groei.(p146)
Vooroordelen, sociale instellingen en armoedeEdit
Gunnar Myrdal beschreef een vicieuze cirkel van toenemende ongelijkheid, en armoede, die bekend staat als “circulaire cumulatieve causatie”.
In de meteorologieEdit
Droogte intensiveert door positieve terugkoppeling. Door een gebrek aan regen neemt de bodemvochtigheid af, waardoor planten sterven en/of minder water afstaan door transpiratie. Beide factoren beperken de evapotranspiratie, het proces waarbij waterdamp vanaf het oppervlak aan de atmosfeer wordt toegevoegd, en voegen droog stof toe aan de atmosfeer, dat water absorbeert. Minder waterdamp betekent zowel lage dauwpunttemperaturen als een efficiëntere verwarming overdag, waardoor de kans afneemt dat vochtigheid in de atmosfeer leidt tot wolkenvorming. Tenslotte kan er zonder wolken geen regen vallen, en is de kringloop rond.
In de klimatologieEdit
Klimaat “forcings” kunnen een klimaatsysteem in de richting van opwarming of afkoeling duwen, bijvoorbeeld verhoogde atmosferische concentraties van broeikasgassen veroorzaken opwarming aan het oppervlak. Oorzaken zijn externe factoren van het klimaatsysteem en terugkoppelingen zijn interne processen van het systeem. Sommige terugkoppelingsmechanismen werken relatief geïsoleerd van de rest van het klimaatsysteem, terwijl andere nauw gekoppeld zijn. Oorzaken, terugkoppelingen en de dynamiek van het klimaatsysteem bepalen hoeveel en hoe snel het klimaat verandert. De belangrijkste positieve terugkoppeling bij de opwarming van de aarde is de neiging van de opwarming om de hoeveelheid waterdamp in de atmosfeer te doen toenemen, wat op zijn beurt tot verdere opwarming leidt. De belangrijkste negatieve terugkoppeling komt van de wet van Stefan-Boltzmann, waarbij de hoeveelheid warmte die van de aarde naar de ruimte wordt uitgestraald evenredig is met de vierde macht van de temperatuur van het aardoppervlak en de atmosfeer.
Andere voorbeelden van positieve terugkoppelingssubsystemen in de klimatologie zijn:
- Een warmere atmosfeer doet ijs smelten, waardoor het albedo verandert en de atmosfeer verder opwarmt.
- Methaanhydraten kunnen instabiel zijn, zodat bij een opwarmende oceaan meer methaan kan vrijkomen, dat ook een broeikasgas is.
- Turf, dat van nature voorkomt in veengebieden, bevat koolstof. Wanneer turf opdroogt, ontbindt het, en kan het bovendien verbranden. Bij turf komt ook stikstofoxide vrij.
- De opwarming van de aarde beïnvloedt de verspreiding van wolken. Wolken op grotere hoogte versterken de broeikaseffecten, terwijl lage wolken vooral zonlicht terugkaatsen, wat een tegengesteld effect op de temperatuur heeft.
In het vierde evaluatierapport van de Intergouvernementele Werkgroep inzake Klimaatverandering (IPCC) staat dat “Antropogene opwarming zou kunnen leiden tot sommige effecten die abrupt of onomkeerbaar zijn, afhankelijk van de snelheid en de omvang van de klimaatverandering.”
In de sociologieEdit
Een self-fulfilling prophecy is een sociale positieve terugkoppellus tussen overtuigingen en gedrag: als genoeg mensen geloven dat iets waar is, kan hun gedrag het waar maken, en waarnemingen van hun gedrag kunnen op hun beurt het geloof vergroten. Een klassiek voorbeeld is een bankrun.
Een ander sociologisch voorbeeld van positieve terugkoppeling is het netwerkeffect. Wanneer meer mensen worden aangemoedigd zich bij een netwerk aan te sluiten, vergroot dit het bereik van het netwerk, waardoor het netwerk zich steeds sneller uitbreidt. Een virale video is een voorbeeld van het netwerkeffect waarbij links naar een populaire video worden gedeeld en herverdeeld, zodat meer mensen de video zien en vervolgens de links opnieuw publiceren. Dit is de basis voor veel sociale fenomenen, waaronder Ponzi-schema’s en kettingbrieven. In veel gevallen is de populatiegrootte de beperkende factor voor het terugkoppelingseffect.
In de chemieEdit
Als bij een chemische reactie warmte vrijkomt, en de reactie zelf verloopt sneller bij hogere temperaturen, dan is er een grote kans op positieve terugkoppeling. Als de geproduceerde warmte niet snel genoeg aan de reactanten wordt onttrokken, kan thermische runaway optreden en zeer snel tot een chemische explosie leiden.
In natuurbehoudEdit
Veel in het wild levende dieren worden bejaagd om hun onderdelen, die zeer waardevol kunnen zijn. Hoe dichter de doelsoorten bij uitsterven komen, hoe hoger de prijs voor hun onderdelen. Dit is een voorbeeld van positieve terugkoppeling.