2022-03-10 调节回路
有一种常见的反馈回路,其作用是使存量的水平保持稳定,就像我们在前面提到的活期存款账户的例子一样。当然,我们所说的“使存量的水平保持稳定”,并不是说存量的水平要完全精确的保持在某一个固定的数值上,而是说保持在一个可接受的范围之内。接下来,我会列举一些为大家所熟直的例子,它们都包含一个能使存量保持相对稳定的反馈回路。这些例子可以让我们更为深入的了解反馈回路。
如果你习惯喝咖啡(或茶),当你感觉有些疲倦时,你可能会煮上一杯浓浓的黑咖啡,当自己重新振作起来。你,作为喝咖啡的人,在头脑中有一个期望的精神状态;当你察觉到实际精神状态与期望状态之间存在差异时,你会通过喝咖啡这一系统,摄入咖啡中的咖啡因,从而调整自身能量的新陈代谢,使自己的实际精神状态(存量)接近或达成期望的水平。当然,你喝咖啡可能还有其他目的,比如喜欢咖啡的味道或者使一项社交活动等,在此不展开讨论。
请大家注意图1-9中名词短语的标签,和本书中其他所有图表中的标签一样,它们都是无方向性的。比如说“身体内储存的能量”而不是“能量水平低”; “咖啡摄入量”而不是“喝更多的咖啡”。我这样做的原因是,反馈回路通常可以往两个方向运转。在上面这个案例中,该反馈回路既可以起到为你补充能量的作用,也可能导致能量供应过量。如果你喝了过多的咖啡,发现自己能量过剩,过于亢奋,你不得不活动一会儿,让过多的咖啡因代谢掉。与期望的能量水平,过高的能量会产生一种差异感,告诉你的身体太多了,这样会让你减少咖啡摄入量,知道身体的能量水平降至合适的范围。因此,使用无方向的标签可以提示我们,影响你身体的能量水平的反馈回路可以往不同的方向运转。
在我们刚才的 讨论中,我把身体能量的流入量来源做了简化处理,忽略不计。现在 ,让我们更详细的探究一下这个问题,把系统图变得稍微充实,复杂一些。但是,请记住:所有系统图,不管其繁简程度如何,都是对现实世界的简化;我们每个人都在以不同的复杂或简化程度来看待这个世界。
在本例中,我标出了另外一个存量--身体内储存的能量,它可以被咖啡因激活。我之所以这么做,是想告诉大家,在我们现在讨论的系统之外还有更多的东西,不只是一个回路这样简单。每一个喝咖啡的人都知道,咖啡因只是一种短期内起效的刺激物,它能让你的“马达”更高速的运转,但缺不能为你的邮箱补足燃料。过了一定实践,咖啡因的加速作用消失了,而你的身体因为过快消耗了大量能量而比以往更为疲乏。这一落差可能再次集火一个反馈回路,让你再次跑到咖啡机前去煮咖啡(久而久之,这样就会产生一种“上瘾”结构,我们将在后面进行讨论);或者可能激活其他一些反馈活动,比如吃一些食物,散散步,睡睡觉等,这比喝咖啡更为长期而健康一些。
这一类反馈回路具有保持存量稳定,趋向一个目标进行调节或校正的作用,我们称之为“调节回路”。在图中,我在该回路的内部标了一个字母“B”,以示区别。当系统中存在调节回路时,面对各种变化,它都会采取措施,消除这些变化对系统的影响,时存量保持在某一个目标值或可接受的范围内,系统行为会因此表现出“寻的”或“动态平衡”的 特征。无论你是想让存量水平升高或降低,调节回路都会想法设法,将其拉回到预期状态或设定的范围之内。
关于咖啡,我这里还有另外一调节回路的例子,但它时通过物理法则来起作用的,而不是依靠人的决策。大家都知道,煮完咖啡以后,如果你没有及时把它喝掉,咖啡会逐渐冷却到室温状态,而它冷却的速度取决于咖啡的温度和室温之间的差距;二者的差距越大,咖啡凉的就越快。与上面的案例类似,这一回路的作用方向也有两种---另外一种情况是,如果你在夏天做了一杯冷咖啡,它将逐渐变热,直到达到室内温度为止。该系统的功能是缩小咖啡的温度和室温之间的差距,直到差距为零,不管二者的差距是正还是负。
开始时,咖啡有不同的温度,可能是仅低于沸点或者仅高于冰点一点点,如果你没有把它们喝掉,经过一段时间之后,它们的温度变化情况如图1-11所示。在这里,你可以看到调节回路自动寻的的行为特征。不管系统存量的初始值怎样,也不管他是高于或低于目标状态,调节回路都会将其引导至目标状态。一开始变化很快,后来逐渐趋缓,直到存量和目标之间的差距消失。
调节回路的这一行为模式---逐渐接近系统设定的目标,在大自然中是很常见的。例如,放射性物质逐渐衰变,导弹的自动制导,固定资产的折旧,水库的蓄水或放水,你的身体对血糖浓度的调节,以及你在停车入位时,都会经历类似的行为模式。你还可以找出更多的例子,这个世界充满了自动复位的调节回路。
反馈机制的存在并不一定意味着它可以很好的起作用。有时候,相对于外部变化或影响而言,如果这些反馈机制不够强大,他就无法将存量水平引导至期望的状态,系统就会失效或被改变。反馈其实是系统中各种要素之间的相互联系,是构成系统的信息要件。因为种种原因,反馈有可能会失效。
例如,信息可能到达得太晚,或者没有传送到合适的地方;信息有可能不清晰,不完整,或者难以被解读;反馈触发的行动可能力度太弱,太滞后,受奥资源的限制,或者根本无效。
大千世界是纷繁复杂的,在实际中,一些调节回路的目标可能永远也无法达到,当然,我们上面举得例子很简单,咖啡的温度一定会逐渐与室温相同。