Rückkopplung
Der Begriff Rückkopplung (auch: Rückkoppelung) stammt aus der elektrischen Schaltungstechnik. 1927 entdeckte der Telephoningenieur Harold Stephen Black, dass man die Qualität eines Signalverstärkers erheblich verbessern kann, indem man einen Teil des Ausgangssignals vom Eingangssignal subtrahiert.
Von der Kybernetik und Systemtheorie wurde das Konzept der Rückkopplung auf beliebige Wirkzusammenhänge verallgemeinert. Rückkopplung wurde sowohl in älteren technischen Erfindungen (zum Beispiel der Fliehkraftregler von James Watt, 17??) als auch in biologischen und sozialen Systemen gefunden.
Inzwischen ist die Vorstellung zum Allgemeinplatz geworden, dass auch Vorgesetzte, Lehrer oder andere sozial Agierende die Qualität ihres Wirkens verbessern können, indem sie sich Rückkopplung von ihren Untergebenen, Schülern usf. einholen; zumeist wird dabei der englische Ausdruck Feedback verwandt. Die treffendste deutsche Bezeichnung ist Rückmeldung, da man institutionell nicht mehr als diese einführen kann; welche Konsequenzen ein menschlicher Akteur daraus zieht, lässt sich durch kein mechanistisches Rückkopplungs-Modell garantieren.
Negative und positive Rückkopplung
Je nach der Wirkungsbeziehung der verkoppelten Elemente hat ein solcher Wirkungskreislauf dann:
- selbstverstärkende Eigenschaften (positive Rückkopplung), wenn er eine Kette sich verstärkender Elemente enthält. Dies ist eine Gefahr, da dann die beteiligten Größen über alle Maßen anwachsen, und durch die Endlichkeit der Umwelt solche Wirkungskreisläufe nicht dauerhaft stabil sein können (umgangssprachlich auch Teufelskreis).
- Beispiele: Schuldenfalle, Explosionen, Resonanzkatastrophe
- selbstschwächende Eigenschaften (negative Rückkopplung, Gegenkopplung), wenn er eine Kette sich vermindernder Elemente enthält. Dieses führt zu einem Minimum bzw. Verschwinden von Aktivität.
- Beispiel: Kondensatorentladung über Widerstand
- selbstbegrenzende, aber auch selbstschwingende Eigenschaften, wenn er eine Mischung aus stärkenden und schwächenden Kopplungen enthält (und keiner der beiden überwiegt). Die Werte pendeln also zwischen bestimmten Minima und Maxima, je nach aktueller Wertlage. Dies ist natürlich die Standardsituation in einem System verkoppelter Elemente, die ja zum allergrößten Teil immer eine Mischung fördernder und hemmender Einflüsse darstellt.
- Beispiele: Räuber-Beute-Beziehung, Sinus-Oszillatoren, Warmwassererhitzer mit Thermostat
- regelnde Eigenschaften, wenn verstärkende und schwächende Kopplungen so zusammengebracht sind, dass sie gerade so ansprechen, dass sie die Abweichung eines Ist-Wertes von einem Soll-Wert messen und zu dieser Abweichung gegensteuern, also die Abweichung minimieren. Mit anderen Worten, sie stabilisieren den Soll-Wert.
- Beispiel: Käfigläufermotor
- Technische Anwendungen
- Positive Rückkopplung von elektrischen Systemen zur Erzeugung von hoch- oder niederfrequenten Schwingungen (Oszillator).
- Positive Rückkopplung von Schwingkreis-Systemen zur Entdämpfung und damit Steigerung des Resonanzwiderstandes (Audion, Q-Multiplier)
- Negative Rückkopplung (sog. Gegenkopplung) von elektrischen Systemen zur Linearisierung von Frequenz- und Phasengängen
- Rockmusik: durch ausreichend Lautstärke und Verzerrung entsteht eine Rückkopplung zwischen Gitarre und Verstärker, die für den typischen Pfeif- bzw. Summeffekt verantwortlich ist.
Beispiele
aus der Technik
- positive Rückkopplung, wenn man 2 Telefone oder Funkgeräte direkt nebeneinander hält oder bei Konzerten mit dem Mikrofon zu nahe an die Boxen kommt, wird letztendlich durch die Maximalleistung der Anlage begrenzt
- regelnde Rückkopplung: Fliehkraftregler für Dampfmaschinen: je stärker der Dampfdruck, desto schneller dreht sich ein System aus rotierenden Kugeln, das bei der Aufwärtsbewegung mit einem Ablassventil für den Dampf gekoppelt ist. Die Drehzahl der Maschine kann einen bestimmten Wert nicht übersteigen.
Siehe auch Regelkreis, Regelungstechnik, Endlosschleife, Audion