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Retroalimentación positiva

Diagrama de bucle causal que representa las causas de una estampida como un bucle de retroalimentación positiva. En ocasiones, la alarma o el pánico pueden propagarse mediante retroalimentación positiva entre una manada de animales y provocar una estampida .
En sociología, un efecto de red puede crear rápidamente la retroalimentación positiva de una corrida bancaria . La foto de arriba es de la corrida bancaria de Northern Rock en el Reino Unido en 2007 .

La retroalimentación positiva ( retroalimentación exacerbante , retroalimentación autorreforzada ) es un proceso que ocurre en un circuito de retroalimentación que exacerba los efectos de una pequeña perturbación. Es decir, los efectos de una perturbación en un sistema incluyen un aumento en la magnitud de la perturbación. [ 1] Es decir, A produce más de B , que a su vez produce más de A. [2] Por el contrario, un sistema en el que los resultados de un cambio actúan para reducirlo o contrarrestarlo tiene retroalimentación negativa . [1] [3] Ambos conceptos juegan un papel importante en la ciencia y la ingeniería, incluidas la biología, la química y la cibernética .

Matemáticamente, la retroalimentación positiva se define como una ganancia de bucle positivo alrededor de un bucle cerrado de causa y efecto. [1] [3] Es decir, la retroalimentación positiva está en fase con la entrada, en el sentido de que se suma para hacer la entrada más grande. [4] [5] La retroalimentación positiva tiende a causar inestabilidad en el sistema . Cuando la ganancia del bucle es positiva y superior a 1, normalmente habrá un crecimiento exponencial , oscilaciones crecientes , comportamiento caótico u otras divergencias del equilibrio. [3] Los parámetros del sistema normalmente se acelerarán hacia valores extremos, lo que puede dañar o destruir el sistema, o puede terminar con el sistema atrapado en un nuevo estado estable. La retroalimentación positiva puede controlarse filtrando , amortiguando o limitando señales en el sistema , o puede cancelarse o reducirse agregando retroalimentación negativa.

La retroalimentación positiva se utiliza en la electrónica digital para forzar que los voltajes se alejen de los voltajes intermedios a los estados '0' y '1'. Por otro lado, la fuga térmica es un tipo de retroalimentación positiva que puede destruir las uniones de semiconductores . La retroalimentación positiva en las reacciones químicas puede aumentar la velocidad de las reacciones y, en algunos casos, puede provocar explosiones . La retroalimentación positiva en el diseño mecánico hace que los mecanismos de punto de inflexión o "sobre-centrados" encajen en su posición, por ejemplo, en interruptores y alicates de bloqueo . Fuera de control, puede provocar el colapso de puentes . La retroalimentación positiva en los sistemas económicos puede provocar ciclos de auge y caída . Un ejemplo familiar de retroalimentación positiva es el fuerte chirrido o aullido producido por la retroalimentación de audio en los sistemas de megafonía : el micrófono capta el sonido de sus propios altavoces, lo amplifica y lo envía nuevamente a través de los altavoces.

La coagulación plaquetaria demuestra retroalimentación positiva. La pared de los vasos sanguíneos dañados libera sustancias químicas que inician la formación de un coágulo de sangre a través de la congregación de plaquetas. A medida que se acumulan más plaquetas, se liberan más sustancias químicas que aceleran el proceso. El proceso se vuelve cada vez más rápido hasta que la pared del vaso sanguíneo está completamente sellada y el ciclo de retroalimentación positiva termina. La forma exponencial del gráfico ilustra el mecanismo de retroalimentación positiva.

Descripción general

La retroalimentación positiva mejora o amplifica un efecto al influir en el proceso que le dio origen. Por ejemplo, cuando parte de una señal de salida electrónica regresa a la entrada y está en fase con ella, la ganancia del sistema aumenta. [6] La retroalimentación del resultado al proceso de origen puede ser directa o puede ser a través de otras variables de estado. [3] Dichos sistemas pueden proporcionar comportamientos cualitativos ricos, pero si la retroalimentación es instantáneamente positiva o negativa en signo tiene una influencia extremadamente importante en los resultados. [3] La retroalimentación positiva refuerza y ​​la retroalimentación negativa modera el proceso original. Positivo y negativo en este sentido se refieren a ganancias de bucle mayores o menores que cero, y no implican ningún juicio de valor en cuanto a la conveniencia de los resultados o efectos. [7] Una característica clave de la retroalimentación positiva es que las pequeñas perturbaciones se hacen más grandes. Cuando se produce un cambio en un sistema, la retroalimentación positiva provoca más cambios, en la misma dirección.

Básico

Este diagrama de bloques puede representar un sistema de retroalimentación básico. En el diagrama, el símbolo + es un sumador y A y B son funciones causales arbitrarias .

En el diagrama se muestra un circuito de retroalimentación simple. Si la ganancia del bucle AB es positiva, entonces existe una condición de retroalimentación positiva o regenerativa .

Si las funciones A y B son lineales y AB es menor que la unidad, entonces la ganancia general del sistema desde la entrada hasta la salida es finita pero puede ser muy grande a medida que AB se aproxima a la unidad. [8] En ese caso, se puede demostrar que la ganancia general o de bucle de entrada a salida es:

Cuando AB > 1, el sistema es inestable, por lo que no tiene una ganancia bien definida; la ganancia puede llamarse infinita.

Por tanto, dependiendo de la retroalimentación, los cambios de estado pueden ser convergentes o divergentes. El resultado de la retroalimentación positiva es aumentar los cambios, de modo que pequeñas perturbaciones puedan dar lugar a grandes cambios.

Un sistema en equilibrio en el que hay retroalimentación positiva a cualquier cambio de su estado actual puede ser inestable, en cuyo caso se dice que el sistema está en equilibrio inestable . La magnitud de las fuerzas que actúan para alejar un sistema de su equilibrio es una función creciente de la distancia del estado al equilibrio.

La retroalimentación positiva no implica necesariamente la inestabilidad de un equilibrio; por ejemplo, pueden existir estados estables de encendido y apagado en arquitecturas de retroalimentación positiva. [9]

Histéresis

La histéresis hace que el valor de salida dependa del historial de la entrada.
En un circuito disparador Schmitt , la retroalimentación a la entrada no inversora de un amplificador empuja la salida directamente lejos del voltaje aplicado hacia el voltaje máximo o mínimo que el amplificador puede generar.

En el mundo real, los ciclos de retroalimentación positiva no suelen provocar un crecimiento cada vez mayor, sino que se modifican mediante efectos limitantes de algún tipo. Según Donella Meadows :

"Los ciclos de retroalimentación positiva son fuentes de crecimiento, explosión, erosión y colapso en los sistemas. Un sistema con un ciclo positivo no controlado finalmente se destruirá a sí mismo. Por eso hay tan pocos. Por lo general, tarde o temprano se activará un ciclo negativo. " [10]

La histéresis, en la que el punto de partida afecta dónde termina el sistema, puede generarse mediante retroalimentación positiva. Cuando la ganancia del circuito de retroalimentación es superior a 1, entonces la salida se aleja de la entrada: si está por encima de la entrada, entonces se mueve hacia el límite positivo más cercano, mientras que si está por debajo de la entrada, entonces se mueve hacia el límite negativo más cercano. límite.

Una vez que alcance el límite, será estable. Sin embargo, si la entrada supera el límite, [ se necesita aclaración ] entonces la retroalimentación cambiará de signo [ dudoso – discutir ] y la salida se moverá en la dirección opuesta hasta alcanzar el límite opuesto. Por tanto, el sistema muestra un comportamiento biestable .

Terminología

Los términos positivo y negativo se aplicaron por primera vez a la retroalimentación antes de la Segunda Guerra Mundial . La idea de la retroalimentación positiva ya estaba vigente en la década de 1920 con la introducción del circuito regenerativo . [11]

Friis y Jensen (1924) describieron la regeneración en un conjunto de amplificadores electrónicos como un caso en el que la acción de "retroalimentación" es positiva en contraste con la acción de retroalimentación negativa, que mencionan sólo de pasada. [12] El artículo clásico de Harold Stephen Black de 1934 detalla por primera vez el uso de retroalimentación negativa en amplificadores electrónicos. Según Negro:

"La retroalimentación positiva aumenta la ganancia del amplificador, la retroalimentación negativa la reduce". [13]

Según Mindell (2002) la confusión en los términos surgió poco después de esto:

"...Friis y Jensen habían hecho la misma distinción que Black usó entre 'retroalimentación positiva' y 'retroalimentación negativa', basándose no en el signo de la retroalimentación en sí sino en su efecto sobre la ganancia del amplificador. En contraste , Nyquist y Bode, cuando se basaron en el trabajo de Black, se refirieron a la retroalimentación negativa como aquella con el signo invertido. Black tuvo problemas para convencer a otros de la utilidad de su invento en parte porque existía confusión sobre cuestiones básicas de definición. [11] : 121 

Estas confusiones, junto con las asociaciones cotidianas de positivo con "bueno" y negativo con "malo", han llevado a muchos teóricos de sistemas a proponer términos alternativos. Por ejemplo, Donella Meadows prefiere los términos retroalimentaciones de "refuerzo" y "equilibrio". [14]

Ejemplos y aplicaciones

en electronica

Un receptor de radio regenerativo de estilo vintage. Debido al uso controlado de retroalimentación positiva, se puede obtener suficiente amplificación de un solo tubo o válvula de vacío (centro).

Los circuitos regenerativos fueron inventados y patentados en 1914 [15] para la amplificación y recepción de señales de radio muy débiles. La retroalimentación positiva cuidadosamente controlada alrededor de un amplificador de un solo transistor puede multiplicar su ganancia por 1000 o más. [16] Por lo tanto, una señal puede amplificarse 20.000 o incluso 100.000 veces en una etapa, lo que normalmente tendría una ganancia de sólo 20 a 50. El problema con los amplificadores regenerativos que funcionan con estas ganancias tan altas es que fácilmente se vuelven inestables y comienzan a amplificarse. oscilar. El operador de radio debe estar preparado para ajustar la cantidad de retroalimentación de manera bastante continua para lograr una buena recepción. Los receptores de radio modernos utilizan el diseño superheterodino , con muchas más etapas de amplificación, pero un funcionamiento mucho más estable y sin retroalimentación positiva.

La oscilación que puede estallar en un circuito de radio regenerativo se utiliza en osciladores electrónicos . Mediante el uso de circuitos sintonizados o de un cristal piezoeléctrico (comúnmente cuarzo ), la señal que se amplifica mediante la retroalimentación positiva permanece lineal y sinusoidal . Hay varios diseños para este tipo de osciladores armónicos , incluido el oscilador Armstrong , el oscilador Hartley , el oscilador Colpitts y el oscilador de puente de Viena . Todos utilizan retroalimentación positiva para crear oscilaciones. [17]

Muchos circuitos electrónicos, especialmente los amplificadores, incorporan retroalimentación negativa . Esto reduce su ganancia, pero mejora su linealidad, impedancia de entrada , impedancia de salida y ancho de banda , y estabiliza todos estos parámetros, incluida la ganancia del bucle. Estos parámetros también se vuelven menos dependientes de los detalles del propio dispositivo amplificador y más dependientes de los componentes de retroalimentación, que es menos probable que varíen con la tolerancia de fabricación, la edad y la temperatura. La diferencia entre retroalimentación positiva y negativa para señales de CA es de fase : si la señal se retroalimenta fuera de fase, la retroalimentación es negativa y si está en fase, la retroalimentación es positiva. Un problema para los diseñadores de amplificadores que utilizan retroalimentación negativa es que algunos de los componentes del circuito introducirán un cambio de fase en la ruta de retroalimentación. Si hay una frecuencia (normalmente una frecuencia alta) en la que el cambio de fase alcanza los 180°, entonces el diseñador debe asegurarse de que la ganancia del amplificador a esa frecuencia sea muy baja (normalmente mediante filtrado de paso bajo ). Si la ganancia del bucle (el producto de la ganancia del amplificador y el alcance de la retroalimentación positiva) en cualquier frecuencia es mayor que uno, entonces el amplificador oscilará a esa frecuencia ( criterio de estabilidad de Barkhausen ). Estas oscilaciones a veces se denominan oscilaciones parásitas . Un amplificador que es estable en un conjunto de condiciones puede sufrir una oscilación parásita en otro. Esto puede deberse a cambios de temperatura, voltaje de suministro, ajuste de los controles del panel frontal o incluso la proximidad de una persona u otro elemento conductor.

Los amplificadores pueden oscilar suavemente de maneras que son difíciles de detectar sin un osciloscopio , o las oscilaciones pueden ser tan extensas que solo pasa una señal muy distorsionada o ninguna señal necesaria, o se producen daños. Las oscilaciones parásitas de baja frecuencia se han denominado "lanchas motoras" debido a la similitud con el sonido de una nota de escape a bajas revoluciones. [18]

El efecto de utilizar un disparador Schmitt (B) en lugar de un comparador (A)

Muchos circuitos electrónicos digitales comunes emplean retroalimentación positiva. Mientras que las puertas lógicas booleanas simples normales generalmente se basan simplemente en la ganancia para alejar los voltajes de las señales digitales de los valores intermedios a los valores que deben representar los '0' y '1' booleanos , muchas puertas más complejas utilizan retroalimentación. Cuando se espera que un voltaje de entrada varíe de forma analógica , pero se requieren umbrales estrictos para el procesamiento digital posterior, el circuito de disparo Schmitt utiliza retroalimentación positiva para garantizar que si el voltaje de entrada sube suavemente por encima del umbral, la salida se fuerza de manera inteligente y rápida. de un estado lógico a otro. Uno de los corolarios del uso de retroalimentación positiva por parte del disparador Schmitt es que, si el voltaje de entrada baja suavemente nuevamente más allá del mismo umbral, la retroalimentación positiva mantendrá la salida en el mismo estado sin cambios. Este efecto se llama histéresis : el voltaje de entrada tiene que caer más allá de un umbral inferior diferente para "desbloquear" la salida y restablecerla a su valor digital original. Al reducir el alcance de la retroalimentación positiva, se puede reducir el ancho de histéresis, pero no se puede erradicar por completo. El disparador Schmitt es, hasta cierto punto, un circuito de enclavamiento . [19]

La retroalimentación positiva es un mecanismo mediante el cual se mejora una producción, como los niveles de proteínas. Sin embargo, para evitar cualquier fluctuación en el nivel de proteína, el mecanismo se inhibe estocásticamente (I), por lo tanto, cuando la concentración de la proteína activada (A) supera el umbral ([I]), el mecanismo de bucle se activa y el la concentración de A aumenta exponencialmente si d[A]=k [A]
Ilustración de un flip-flop RS ("reset-set") fabricado a partir de dos puertas nor digitales con retroalimentación positiva. Rojo y negro significan '1' y '0' lógicos, respectivamente.

Un flip-flop electrónico , o "latch", o " multivibrador biestable ", es un circuito que debido a una alta retroalimentación positiva no es estable en un estado equilibrado o intermedio. Un circuito biestable de este tipo es la base de un bit de memoria electrónica . El flip-flop utiliza un par de amplificadores, transistores o puertas lógicas conectados entre sí de modo que la retroalimentación positiva mantiene el estado del circuito en uno de dos estados estables desequilibrados después de que se ha eliminado la señal de entrada, hasta que se genera una señal alternativa adecuada. aplicado para cambiar el estado. [20] La memoria de acceso aleatorio (RAM) de la computadora se puede crear de esta manera, con un circuito de enclavamiento para cada bit de memoria. [21]

La fuga térmica ocurre en los sistemas electrónicos porque a algún aspecto de un circuito se le permite pasar más corriente cuando se calienta, luego, cuanto más se calienta, más corriente pasa, lo que lo calienta un poco más y, por lo tanto, pasa aún más corriente. Los efectos suelen ser catastróficos para el dispositivo en cuestión. Si los dispositivos deben usarse cerca de su capacidad máxima de manejo de energía, y la fuga térmica es posible o probable bajo ciertas condiciones, generalmente se pueden lograr mejoras mediante un diseño cuidadoso. [22]

Un tocadiscos de fonógrafo es propenso a sufrir retroalimentación acústica.

Los sistemas de audio y vídeo pueden demostrar comentarios positivos. Si un micrófono capta la salida de sonido amplificada de los altavoces en el mismo circuito, se escucharán aullidos y chirridos de retroalimentación de audio (hasta la capacidad máxima de potencia del amplificador), ya que el ruido aleatorio se vuelve a amplificar mediante retroalimentación positiva. y filtrado por las características del sistema de audio y de la sala.

Audio y música en vivo.

La retroalimentación de audio (también conocida como retroalimentación acústica, simplemente como retroalimentación, o efecto Larsen) es un tipo especial de retroalimentación positiva que ocurre cuando existe un bucle de sonido entre una entrada de audio (por ejemplo, un micrófono o una pastilla de guitarra ) y una salida de audio. (por ejemplo, un altavoz muy amplificado ). En este ejemplo, una señal recibida por el micrófono se amplifica y sale del altavoz. El sonido del altavoz puede ser recibido nuevamente por el micrófono, amplificado aún más y luego transmitido nuevamente a través del altavoz. La frecuencia del sonido resultante está determinada por las frecuencias de resonancia en el micrófono, amplificador y altavoz, la acústica de la sala, los patrones direccionales de captación y emisión del micrófono y el altavoz, y la distancia entre ellos. En los sistemas de megafonía pequeños, el sonido se reconoce fácilmente como un chillido o chirrido fuerte.

La retroalimentación casi siempre se considera indeseable cuando se produce con el micrófono de un cantante o de un orador público en un evento que utiliza un sistema de refuerzo de sonido o un sistema de megafonía . Los ingenieros de audio utilizan diversos dispositivos electrónicos, como ecualizadores y, desde la década de 1990, dispositivos de detección automática de retroalimentación para evitar estos chillidos o chirridos no deseados, que restan valor al disfrute del evento por parte del público. Por otro lado, desde la década de 1960, los guitarristas eléctricos de bandas de música rock que utilizan amplificadores de guitarra ruidosos y efectos de distorsión han creado intencionalmente retroalimentación de guitarra para crear un efecto musical deseable. " I Feel Fine " de los Beatles marca uno de los primeros ejemplos del uso de la retroalimentación como efecto de grabación en la música popular. Comienza con una única nota de retroalimentación de percusión producida al tocar la cuerda La de la guitarra de Lennon. Artistas como los Kinks y los Who ya habían utilizado la retroalimentación en vivo, pero Lennon seguía orgulloso del hecho de que los Beatles fueron quizás el primer grupo en ponerla deliberadamente en vinilo. En una de sus últimas entrevistas, dijo: "Desafío a cualquiera a encontrar un disco, a menos que sea un viejo disco de blues de 1922, que utilice la retroalimentación de esa manera". [23]

Los principios de la retroalimentación de audio fueron descubiertos por primera vez por el científico danés Søren Absalon Larsen . Los micrófonos no son los únicos transductores sujetos a este efecto. Los cartuchos de pastilla para discos pueden hacer lo mismo, generalmente en el rango de baja frecuencia por debajo de aproximadamente 100 Hz, manifestándose como un ruido sordo. Jimi Hendrix fue un innovador en el uso intencional de la retroalimentación de guitarra en sus solos de guitarra para crear efectos de sonido únicos. Ayudó a desarrollar el uso musical y controlado de la retroalimentación de audio al tocar la guitarra eléctrica , [24] y más tarde Brian May fue un famoso defensor de la técnica. [25]

Comentarios en vídeo .

Video

De manera similar, si se apunta una cámara de video a la pantalla de un monitor que muestra la propia señal de la cámara, entonces se pueden formar patrones repetidos en la pantalla mediante retroalimentación positiva. Este efecto de retroalimentación de vídeo se utilizó en las secuencias iniciales de las diez primeras series del programa de televisión Doctor Who .

interruptores

En los interruptores eléctricos , incluidos los termostatos basados ​​en tiras bimetálicas , el interruptor suele tener histéresis en la acción de conmutación. En estos casos, la histéresis se logra mecánicamente mediante retroalimentación positiva dentro de un mecanismo de punto de inflexión. La acción de retroalimentación positiva minimiza el tiempo que se produce el arco durante la conmutación y también mantiene los contactos en un estado abierto o cerrado. [26]

en biología

La retroalimentación positiva es la amplificación de la respuesta de un cuerpo a un estímulo. Por ejemplo, durante el parto, cuando la cabeza del feto empuja contra el cuello uterino (1), se estimula un impulso nervioso desde el cuello uterino hasta el cerebro (2). Cuando se notifica al cerebro, le indica a la glándula pituitaria que libere una hormona llamada oxitocina (3). Luego, la oxitocina se transporta a través del torrente sanguíneo hasta el útero (4), lo que provoca contracciones y empuja al feto hacia el cuello uterino, lo que finalmente induce el parto.

en fisiología

En fisiología se pueden encontrar varios ejemplos de sistemas de retroalimentación positiva .

En la mayoría de los casos, estos bucles de retroalimentación culminan en la liberación de contraseñales que suprimen o rompen el bucle. Las contracciones del parto cesan cuando el bebé sale del cuerpo de la madre. Las sustancias químicas descomponen el coágulo de sangre. La lactancia se detiene cuando el bebé ya no amamanta. [27]

En la regulación genética

La retroalimentación positiva es un fenómeno bien estudiado en la regulación genética, donde se asocia con mayor frecuencia con la biestabilidad . La retroalimentación positiva ocurre cuando un gen se activa directa o indirectamente a través de un doble circuito de retroalimentación negativa. Los ingenieros genéticos han construido y probado redes simples de retroalimentación positiva en bacterias para demostrar el concepto de biestabilidad. [28] Un ejemplo clásico de retroalimentación positiva es el operón lac en E. coli . La retroalimentación positiva juega un papel integral en la diferenciación celular, el desarrollo y la progresión del cáncer y, por lo tanto, la retroalimentación positiva en la regulación genética puede tener importantes consecuencias fisiológicas. Los movimientos aleatorios en la dinámica molecular , junto con la retroalimentación positiva, pueden desencadenar efectos interesantes, como crear una población de células fenotípicamente diferentes a partir de la misma célula madre. [29] Esto sucede porque el ruido puede amplificarse mediante retroalimentación positiva. La retroalimentación positiva también puede ocurrir en otras formas de señalización celular , como la cinética enzimática o las vías metabólicas. [30]

En biología evolutiva

Se han utilizado circuitos de retroalimentación positiva para describir aspectos de la dinámica del cambio en la evolución biológica . Por ejemplo, comenzando en el nivel macro, Alfred J. Lotka (1945) argumentó que la evolución de las especies era esencialmente una cuestión de selección que retroalimentaba los flujos de energía para capturar más y más energía para su uso por los sistemas vivos. [31] A nivel humano, Richard D. Alexander (1989) propuso que la competencia social entre y dentro de grupos humanos retroalimentaba la selección de inteligencia, produciendo así constantemente una inteligencia humana cada vez más refinada. [32] Crespi (2004) analizó varios otros ejemplos de bucles de retroalimentación positiva en la evolución. [33] La analogía de las carreras armamentistas evolutivas proporciona más ejemplos de retroalimentación positiva en los sistemas biológicos. [34]

Durante el Fanerozoico, la biodiversidad muestra un aumento constante pero no monótono desde casi cero a varios miles de géneros.

Se ha demostrado que los cambios en la biodiversidad a lo largo del Fanerozoico se correlacionan mucho mejor con el modelo hiperbólico (ampliamente utilizado en demografía y macrosociología ) que con los modelos exponencial y logístico (tradicionalmente utilizado en biología de poblaciones y ampliamente aplicado también a la biodiversidad fósil ). Estos últimos modelos implican que los cambios en la diversidad están guiados por una retroalimentación positiva de primer orden (más ancestros, más descendientes) y/o una retroalimentación negativa que surge de la limitación de recursos. El modelo hiperbólico implica una retroalimentación positiva de segundo orden. Se ha demostrado (ver más abajo) que el patrón hiperbólico del crecimiento de la población mundial surge de una retroalimentación positiva de segundo orden entre el tamaño de la población y la tasa de crecimiento tecnológico . El carácter hiperbólico del crecimiento de la biodiversidad puede explicarse de manera similar por una retroalimentación positiva entre la diversidad y la complejidad de la estructura comunitaria. Se ha sugerido que la similitud entre las curvas de biodiversidad y población humana probablemente proviene del hecho de que ambas se derivan de la interferencia de la tendencia hiperbólica (producida por la retroalimentación positiva) con dinámicas cíclicas y estocásticas. [35] [36]

Sistema inmunitario

Una tormenta de citocinas , o hipercitoquinemia , es una reacción inmunitaria potencialmente mortal que consiste en un circuito de retroalimentación positiva entre las citocinas y las células inmunitarias , con niveles muy elevados de diversas citocinas. [37] En la función inmune normal, se pueden utilizar circuitos de retroalimentación positiva para mejorar la acción de los linfocitos B. Cuando una célula B une sus anticuerpos a un antígeno y se activa, comienza a liberar anticuerpos y a secretar una proteína del complemento llamada C3. Tanto C3 como los anticuerpos de una célula B pueden unirse a un patógeno, y cuando una célula B hace que sus anticuerpos se unan a un patógeno con C3, acelera la secreción de más anticuerpos y más C3 por parte de esa célula B, creando así un circuito de retroalimentación positiva. [38]

Muerte celular

La apoptosis es un proceso de muerte celular mediado por caspasas , cuyo objetivo es la eliminación de células dañadas o de larga vida. Un fallo de este proceso se ha implicado en enfermedades destacadas como el cáncer o la enfermedad de Parkinson . El núcleo mismo del proceso apoptótico es la autoactivación de caspasas, que puede modelarse mediante un circuito de retroalimentación positiva. Esta retroalimentación positiva ejerce una autoactivación de la caspasa efectora mediante caspasas intermedias. Cuando se aísla del resto de la vía apoptótica, esta retroalimentación positiva presenta solo un estado estable, independientemente del número de pasos de activación intermedios de la caspasa efectora. [9] Cuando este proceso central se complementa con inhibidores y potenciadores de los efectos de las caspasas, este proceso presenta biestabilidad, modelando así los estados de vida y muerte de una célula. [39]

en psicología

Winner (1996) describió a los niños superdotados como impulsados ​​por ciclos de retroalimentación positiva que involucran establecer su propio curso de aprendizaje, lo que retroalimenta la satisfacción, fijando así sus objetivos de aprendizaje a niveles más altos, etc. [40] Winner denominó este ciclo de retroalimentación positiva como una rabia por dominar . Vandervert (2009a, 2009b) propuso que el niño prodigio puede explicarse en términos de un circuito de retroalimentación positiva entre la salida del pensamiento/ejecución en la memoria de trabajo , que luego se alimenta al cerebelo donde se racionaliza y luego se retroalimenta a la memoria de trabajo. memoria, aumentando así constantemente la producción cuantitativa y cualitativa de la memoria de trabajo. [41] [42] Vandervert también argumentó que este circuito de retroalimentación positiva de la memoria de trabajo/cerebeloso era responsable de la evolución del lenguaje en la memoria de trabajo.

En economía

Mercados con influencia social

Se ha demostrado que las recomendaciones de productos y la información sobre compras anteriores influyen significativamente en las elecciones de los consumidores, ya sea de música, películas, libros, tecnología y otros tipos de productos. La influencia social a menudo induce un fenómeno de enriquecimiento ( efecto Matthew ) donde los productos populares tienden a volverse aún más populares. [43]

Dinámica del mercado

Según la teoría de la reflexividad propuesta por George Soros , los cambios de precios son impulsados ​​por un proceso de retroalimentación positiva mediante el cual las expectativas de los inversores están influenciadas por los movimientos de los precios, por lo que su comportamiento actúa para reforzar el movimiento en esa dirección hasta que se vuelve insostenible, tras lo cual la retroalimentación impulsa los precios hacia abajo. la dirección opuesta. [44]

en las redes sociales

Programas como Facebook y Twitter dependen de la retroalimentación positiva para generar interés en temas e impulsar la aceptación de los medios. [45] [46] En la era de los teléfonos inteligentes y las redes sociales, el ciclo de retroalimentación ha creado una locura por la validación virtual en forma de me gusta, acciones compartidas y FOMO (miedo a perderse algo). [47] Esto se intensifica con el uso de bots que están diseñados para responder a palabras o temas particulares y transmitir publicaciones más ampliamente. [48]

Lo que en las redes sociales se denomina feedback negativo a menudo debería considerarse en este contexto como feedback positivo. Las declaraciones escandalosas y los comentarios negativos suelen producir mucha más retroalimentación que los comentarios positivos.

Riesgo sistémico

El riesgo sistémico es el riesgo que un proceso de amplificación, apalancamiento o retroalimentación positiva presenta a un sistema. Esto generalmente se desconoce y, bajo ciertas condiciones, este proceso puede amplificarse exponencialmente y conducir rápidamente a un comportamiento destructivo o caótico . Un esquema Ponzi es un buen ejemplo de un sistema de retroalimentación positiva: los fondos de nuevos inversionistas se utilizan para pagar retornos inusualmente altos, lo que a su vez atrae a más nuevos inversionistas, provocando un rápido crecimiento hacia el colapso. W. Brian Arthur también ha estudiado y escrito sobre la retroalimentación positiva en la economía (por ejemplo, W. Brian Arthur, 1990). [49] Hyman Minsky propuso una teoría de que ciertas prácticas de expansión crediticia podrían convertir una economía de mercado en "un sistema amplificador de desviación" que podría colapsar repentinamente, [50] a veces llamado momento Minsky .

Los sistemas simples que separan claramente los insumos de los productos no son propensos al riesgo sistémico . Este riesgo es más probable a medida que aumenta la complejidad del sistema, porque se vuelve más difícil ver o analizar todas las combinaciones posibles de variables en el sistema, incluso bajo condiciones cuidadosas de pruebas de estrés. Cuanto más eficiente es un sistema complejo, más probable es que sea propenso a riesgos sistémicos, porque sólo se necesita una pequeña desviación para alterar el sistema. Por lo tanto, los sistemas complejos bien diseñados generalmente tienen características incorporadas para evitar esta condición, como una pequeña cantidad de fricción, resistencia, inercia o retraso de tiempo para desacoplar las salidas de las entradas dentro del sistema. Estos factores equivalen a una ineficiencia, pero son necesarios para evitar inestabilidades.

El incidente Flash Crash de 2010 se atribuyó a la práctica del comercio de alta frecuencia (HFT), [51] aunque sigue siendo controvertido si el HFT realmente aumenta el riesgo sistémico. [ cita necesaria ]

Crecimiento de la población humana

Se puede considerar que la agricultura y la población humana se encuentran en un modo de retroalimentación positiva, [52] lo que significa que una impulsa a la otra con creciente intensidad. Se sugiere que este sistema de retroalimentación positiva terminará en algún momento con una catástrofe, ya que la agricultura moderna está consumiendo todo el fosfato fácilmente disponible y está recurriendo a monocultivos altamente eficientes que son más susceptibles al riesgo sistémico .

La innovación tecnológica y la población humana pueden considerarse de manera similar, y esto se ha ofrecido como una explicación para el aparente crecimiento hiperbólico de la población humana en el pasado, en lugar de un crecimiento exponencial más simple . [53] Se propone que la tasa de crecimiento se está acelerando debido a la retroalimentación positiva de segundo orden entre la población y la tecnología. [54] : 133–160  El crecimiento tecnológico aumenta la capacidad de carga de la tierra para las personas, lo que conduce a una población en crecimiento, y esto a su vez impulsa un mayor crecimiento tecnológico. [54] : 146  [55]

Prejuicios, instituciones sociales y pobreza

Gunnar Myrdal describió un círculo vicioso de desigualdades crecientes y pobreza, lo que se conoce como causalidad acumulativa circular . [56]

en meteorología

La sequía se intensifica gracias a la retroalimentación positiva. La falta de lluvia disminuye la humedad del suelo, lo que mata las plantas y/o hace que liberen menos agua a través de la transpiración . Ambos factores limitan la evapotranspiración , el proceso por el cual se añade vapor de agua a la atmósfera desde la superficie, y se añade polvo seco a la atmósfera, que absorbe agua. Menos vapor de agua significa temperaturas de punto de rocío más bajas y un calentamiento diurno más eficiente, lo que disminuye las posibilidades de que la humedad en la atmósfera provoque la formación de nubes. Por último, sin nubes no puede llover y el bucle está completo. [57]

En climatología

Los forzamientos climáticos pueden empujar un sistema climático hacia el calentamiento o el enfriamiento; [61] por ejemplo, el aumento de las concentraciones atmosféricas de gases de efecto invernadero provocan el calentamiento en la superficie. Los forzamientos son externos al sistema climático y las retroalimentaciones son procesos internos del sistema. Algunos mecanismos de retroalimentación actúan de forma relativamente aislada del resto del sistema climático, mientras que otros están estrechamente acoplados. [62] Los forzamientos, las retroalimentaciones y la dinámica del sistema climático determinan cuánto y con qué rapidez cambia el clima. La principal retroalimentación positiva del calentamiento global es la tendencia del calentamiento a aumentar la cantidad de vapor de agua en la atmósfera, lo que a su vez conduce a un mayor calentamiento. [63] La principal retroalimentación negativa proviene de la ley de Stefan-Boltzmann , la cantidad de calor irradiado desde la Tierra al espacio es proporcional a la cuarta potencia de la temperatura de la superficie y la atmósfera de la Tierra.

Otros ejemplos de subsistemas de retroalimentación positiva en climatología incluyen:

El Cuarto Informe de Evaluación del Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC) afirma que "el calentamiento antropogénico podría provocar algunos efectos que son abruptos o irreversibles, dependiendo del ritmo y la magnitud del cambio climático". [64]

En sociología

Una profecía autocumplida es un circuito de retroalimentación social positiva entre creencias y comportamiento: si suficientes personas creen que algo es cierto, su comportamiento puede convertirlo en verdad, y las observaciones de su comportamiento pueden, a su vez, aumentar la creencia. Un ejemplo clásico es una corrida bancaria .

Otro ejemplo sociológico de retroalimentación positiva es el efecto red . Cuando se anima a más personas a unirse a una red, aumenta el alcance de la red, por lo que la red se expande cada vez más rápidamente. Un vídeo viral es un ejemplo del efecto de red en el que los enlaces a un vídeo popular se comparten y redistribuyen, asegurando que más personas vean el vídeo y luego vuelvan a publicar los enlaces. Esta es la base de muchos fenómenos sociales, incluidos los esquemas Ponzi y las cartas en cadena . En muchos casos el tamaño de la población es el factor limitante del efecto de retroalimentación.

En Quimica

Si una reacción química provoca la liberación de calor y la reacción en sí ocurre más rápido a temperaturas más altas, entonces existe una alta probabilidad de retroalimentación positiva. Si el calor producido no se elimina de los reactivos con la suficiente rapidez, puede producirse una fuga térmica que muy rápidamente conducirá a una explosión química .

En conservación

Muchos animales salvajes se cazan por sus partes, que pueden ser muy valiosas. Cuanto más cerca de la extinción estén las especies objetivo, mayor será el precio de sus partes. Este es un ejemplo de retroalimentación positiva. [sesenta y cinco]

Ver también

Referencias

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Otras lecturas

enlaces externos