משוב

משוב (feedback) או היזון חוזר הוא מונח מעולם המערכות והקיברנטיקה המתאר מצב שבו דגימה מהפלט (או מידע בנוגע לתוצאה) של אירועים מהעבר, ישפיע על הופעות (או התמשכותו) של אירוע זהה (או אותו אירוע עצמו). ייתכן שהמשוב יהיה מידי, כאשר הדגימה ועיבודה, נעשים בזמן אמת.

$output(t)=input(t)+\sum _{i}sampling_{i}(t,output(t))$

כאשר

$output(t)$ הוא הפלט בזמן $t$.

$input(t)$ הוא הקלט באותו זמן.

$sampling_{i}$ הוא העיבוד של ההיזון החוזר. יכולות להיות יותר מעיבוד אחד לאותה דגימה, או היזון של דגימות מזמנים שונים בעבר. ריבוי של היזונים מופיע הרבה בתהליכים בדידים, או בתהליכים המכומתים באופן בדיד, למשל במדעי החברה.

מנגנון המשוב מתחלק לשני סוגים: משוב חיובי ומשוב שלילי. משוב חיובי גורם להגברת הפעילות אשר גרמה למשוב עד לסיומה, בעוד שמשוב שלילי, שתכליתו תיקון סטייה כלשהי מהמצב המרבי, גורם להחלשת הפעולה ולהחזרת המצב התקין. ישנן מערכות בקרה בחוג סגור המשלבות יחד משוב חיובי ושלילי.

יישומים

בהנדסה, משוב שלילי מהווה חלק חשוב בבנית מערכות בקרה. מערכות שיש בהן משוב חיובי עלולות להתבדר ויש סכנה באיבוד השליטה בהן, בעוד שמשוב שלילי משמש להבאת מערכת שתתכוונן אוטומטית לתגובה הרצויה.

דוגמה למשוב משולב הוא הווסת הצנטריפוגלי לוויסות וייצוב המהירות במנועי קיטור. המצאת הווסת על ידי ג'יימס ואט בשנת 1788 והשימוש בו היה אחד מהגורמים שהובילו להמהפכה התעשייתית.

בביולוגיה, תהליכים רבים מבוקרים על ידי מנגנון המשוב. הוא מוגדר כמנגנון שבאמצעותו מווסתות תוצאות תהליך מסוים את שלביו המוקדמים יותר. המשוב השלילי מתבטא בגופם של יצורים חיים רבים באמצעות מנגנונים רבים ושונים לתיקון הסטייה מההומאוסטזיס, העיקרי שבהם הוא הבלוטות האנדוקריניות, המפרישות הורמונים אל מחזור הדם, לדוגמה הפרשת הורמון ה-ADH שאחראי על וויסות כמות המים בשתן, והפרשתו מבוקרת על ידי מנגנון המשוב השלילי. לעומת זאת, את המשוב החיובי ניתן למצוא בגופם של אורגניזמים שונים, בעיקר בבלוטות אקסוקריניות. דוגמאות למשובים חיוביים ניתן למצוא בגוף האדם: מנגנון הבכי, ההנקה, שחרור השתן בשלפוחית השתן - כולם פועלים בדרך של מנגנון משוב חיובי. יש לציין כי סוג המשוב אינו נקבע על פי סוג הבלוטה, וכי ישנם יוצאי דופן, כגון ההורמון פרולקטין שמגביר את ייצור החלב בשד האם בדרך של משוב חיובי, למרות שהורמונים פועלים לרוב על ידי משוב שלילי, כפי שצוין.

דוגמה למשוב שלילי

מנוף הנועד לעלות לגובה מסוים בדיוק רב. מערכת הבקרה תכלול חיישן שימדוד את גובה המנוף בכל רגע, המערכת תחשב את ההפרש (משוב שלילי) בין הגובה הרצוי שהוזן כפקודה למנוף והגובה הנמדד והוא יהיה האות לתנועת המנוף. אם מערכת הבקרה תכלול בקר יחסי המנוף הוא ינוע לפי הפרש זה שילך ויקטן. תחילה ההפרש יהיה גדול והמנוף יעלה במהירות. ככל שההפרש יקטן המנוף יעלה לאט יותר, באופן יחסי להפרש. אם הגבהים זהים ההפרש ביניהם יתאפס והמנוף יקבל פקודה לעצור, בדיוק במקום הרצוי.

דוגמה למשוב חיובי - משוב אקוסטי

משוב אקוסטי נוצר כאשר מיקרופון נמצא סמוך לרמקול אשר משדר את מה שהמיקרופון קולט לאחר הגברה. התוצאה היא מין שריקה חדה וחזקה או המהום מתגבר בתדר נמוך. כאן נוצר בעצם מתנד הרמוני שתדר התנודות שלו נקבע על ידי המצב האקוסטי בין המיקרופון לרמקול, וגם מושפע ממאפייני מעגל ההגברה.
שריקה צורמת כזו נוצרת למשל כאשר מאזין מתקשר לאולפן רדיו ומוכנס לשיחה בשידור, אך אינו מנמיך את עוצמת מכשיר הרדיו הביתי שלו, כך שהמיקרופון של הטלפון קולט את קולו המוגבר של המאזין גם מן הרמקול של מכשיר הרדיו שלו.

בתהליך זה צלילים מסוימים (דיבור או אפילו רעשים) מומרים לאות חשמלי במיקרופון. האות עובר למגבר, ומושמע ברמקול בעוצמה חזקה יותר מן העוצמה המקורית. אם המיקרופון קולט את אותו צליל בעצמה גבוהה יותר, התהליך חוזר על עצמו שנית, ובפעם הבאה הצליל מוגבר עוד יותר.

דוגמה נוספת למשוב חיובי, שעקרון הפעולה שלה זהה, היא תפיסת ממסר.

ניתוח מעגלי משוב

מאחר שבמערכת מורכבת מתקיימים לרוב מספר רב של לולאות משוב המשפיעות אלו על אלו, כדי לנתח את המערכת יש צורך לנתח ולהציג מפה של הלולאות ברמת המערכת. סוג זה של ניתוח מכונה דיאגרמת משוב סיבתי (מאנגלית: CLD (Causal loop diagram)) ומאפשר לתכנן גם תהליכי שינוי תוך ניתוח השפעות השינוי במערכת והמשמעויות של ההיזונים החוזרים על מרכיבים שבמבט ראשון ניכרים כקשורים לשינוי.

ראו גם

• ביופידבק
• מערכת מורכבת
• אפקט טינקרבל
• גישת המערכות

קישורים חיצוניים

• סרטון וידאו המציג דוגמה של משוב חיובי ויזואלי