ردود فعل سلبية

تحدث التغذية الراجعة السلبية (أو التغذية الراجعة المتوازنة ) عندما يتم إرجاع بعض وظائف مخرجات نظام أو عملية أو آلية بطريقة تميل إلى تقليل التقلبات في المخرجات، سواء كانت ناجمة عن تغييرات في المدخلات أو عن اضطرابات أخرى. ومن الأمثلة الكلاسيكية للتغذية الراجعة السلبية منظم حرارة نظام التدفئة - عندما ترتفع درجة الحرارة بدرجة كافية، يتم إيقاف تشغيل السخان. وعندما تنخفض درجة الحرارة كثيرًا، يتم تشغيل التدفئة مرة أخرى. وفي كل حالة، "التغذية الراجعة" التي يولدها منظم الحرارة "تنفي" الاتجاه.

الاتجاه المعاكس - يسمى التغذية الراجعة الإيجابية - يحدث عندما يتم تعزيز الاتجاه بشكل إيجابي، مما يخلق تضخيمًا، مثل حلقة "التغذية الراجعة" الصارخة التي يمكن أن تحدث عندما يتم تقريب الميكروفون كثيرًا من مكبر الصوت الذي يعمل على تضخيم الأصوات التي يلتقطها الميكروفون، أو التسخين الجامح والانصهار النهائي لمفاعل نووي له معامل درجة حرارة تفاعلية إيجابي .

في حين أن التغذية الراجعة الإيجابية تميل إلى التسبب في عدم الاستقرار من خلال النمو الأسي أو التذبذب أو السلوك الفوضوي ، فإن التغذية الراجعة السلبية تعمل عمومًا على تعزيز الاستقرار. تميل التغذية الراجعة السلبية إلى تعزيز الاستقرار إلى التوازن ، وتقلل من آثار الاضطرابات. يمكن أن تكون حلقات التغذية الراجعة السلبية التي يتم فيها تطبيق المقدار المناسب من التصحيح في التوقيت الأمثل، مستقرة للغاية ودقيقة وسريعة الاستجابة.

تُستخدم التغذية الراجعة السلبية على نطاق واسع في الهندسة الميكانيكية والإلكترونية ، وأيضًا داخل الكائنات الحية، ^{[1] [2]} ويمكن رؤيتها في العديد من المجالات الأخرى من الكيمياء والاقتصاد إلى الأنظمة الفيزيائية مثل المناخ. تتم دراسة أنظمة التغذية الراجعة السلبية العامة في هندسة أنظمة التحكم .

تلعب حلقات التغذية الراجعة السلبية أيضًا دورًا لا يتجزأ في الحفاظ على التوازن الجوي في أنظمة مختلفة على الأرض. أحد أنظمة التغذية الراجعة هذه هو التفاعل بين الإشعاع الشمسي والغطاء السحابي ودرجة حرارة الكوكب.

في العديد من الأنظمة الفيزيائية والبيولوجية، يمكن أن تتعارض التأثيرات المختلفة نوعيًا مع بعضها البعض. على سبيل المثال، في الكيمياء الحيوية، تعمل مجموعة واحدة من المواد الكيميائية على دفع النظام في اتجاه معين، في حين تعمل مجموعة أخرى من المواد الكيميائية على دفعه في اتجاه معاكس. إذا كان أحد هذين التأثيرين المتعارضين أو كلاهما غير خطي، فستكون النتيجة نقطة (نقاط) توازن.

في علم الأحياء ، غالبًا ما يشار إلى هذه العملية (بشكل عام، الكيميائية الحيوية ) باسم التوازن الداخلي ؛ بينما في الميكانيكا ، المصطلح الأكثر شيوعًا هو التوازن .

في الهندسة والرياضيات والعلوم الفيزيائية والبيولوجية، تتضمن المصطلحات الشائعة للنقاط التي ينجذب إليها النظام ما يلي: الجاذبات، والحالات المستقرة ، والحالات الذاتية/الدوال الذاتية، ونقاط التوازن، ونقاط الضبط .

في نظرية التحكم ، يشير السالب إلى علامة المضاعف في النماذج الرياضية للتغذية الراجعة. في تدوين دلتا، تتم إضافة −Δoutput إلى المدخلات أو خلطها بها. في الأنظمة المتعددة المتغيرات، تساعد المتجهات في توضيح كيف يمكن للعديد من التأثيرات أن تكمل بعضها البعض جزئيًا وتعارض بعضها البعض جزئيًا. ^[3]

يستخدم بعض المؤلفين، وخاصة فيما يتعلق بنمذجة أنظمة الأعمال ، كلمة سلبية للإشارة إلى الانخفاض في الاختلاف بين السلوك المطلوب والسلوك الفعلي للنظام. ^{[4] [5]} من ناحية أخرى، في سياق علم النفس، يشير السلبية إلى قيمة ردود الفعل - الجذابة مقابل المنفرة، أو الثناء مقابل النقد. ^[6]

وعلى النقيض من ذلك، فإن التغذية الراجعة الإيجابية هي التغذية الراجعة التي يستجيب بها النظام بحيث يزيد من حجم أي اضطراب معين، مما يؤدي إلى تضخيم الإشارة الأصلية بدلاً من تثبيتها. وأي نظام يحتوي على تغذية راجعة إيجابية مع مكسب أكبر من واحد سوف يؤدي إلى حالة من الفرار. وتتطلب التغذية الراجعة الإيجابية والسلبية حلقة تغذية راجعة للعمل.

ومع ذلك، لا تزال أنظمة التغذية الراجعة السلبية عرضة للتذبذبات . ويحدث هذا بسبب تحول الطور حول أي حلقة. وبسبب تحولات الطور هذه، يمكن أن تصبح إشارة التغذية الراجعة لبعض الترددات في النهاية في طور مع إشارة الإدخال وبالتالي تتحول إلى تغذية راجعة إيجابية، مما يخلق حالة هروب. وحتى قبل النقطة التي يصبح فيها تحول الطور 180 درجة، فإن استقرار حلقة التغذية الراجعة السلبية سوف يصبح معرضًا للخطر، مما يؤدي إلى زيادة النقص والتجاوز بعد الاضطراب. غالبًا ما يتم التعامل مع هذه المشكلة عن طريق تخفيف أو تغيير طور الترددات الإشكالية في خطوة تصميم تسمى التعويض. ما لم يكن النظام يحتوي بشكل طبيعي على تخميد كافٍ، فإن العديد من أنظمة التغذية الراجعة السلبية تحتوي على مرشحات أو مخمدات تمرير منخفضة مثبتة.

• تم استخدام منظمات الحرارة الزئبقية (حوالي عام 1600) التي تستخدم تمدد وانكماش أعمدة الزئبق استجابة لتغيرات درجات الحرارة في أنظمة التغذية الراجعة السلبية للتحكم في فتحات التهوية في الأفران، والحفاظ على درجة حرارة داخلية ثابتة.
• في استعارة اليد الخفية للسوق في النظرية الاقتصادية (1776)، توفر ردود الفعل على تحركات الأسعار آلية تغذية مرتدة لمطابقة العرض والطلب .
• في منظمات الطرد المركزي (1788)، يتم استخدام التغذية الراجعة السلبية للحفاظ على سرعة ثابتة تقريبًا للمحرك، بغض النظر عن ظروف الحمل أو إمداد الوقود.
• في محرك التوجيه (1866)، يتم تطبيق مساعدة الطاقة على الدفة باستخدام حلقة تغذية مرتدة، للحفاظ على الاتجاه الذي حدده قائد الدفة.
• في آليات التحكم ، تتم مقارنة سرعة أو موضع الإخراج، كما يتم تحديده بواسطة المستشعر ، بقيمة محددة، ويتم تقليل أي خطأ من خلال ردود الفعل السلبية إلى الإدخال.
• في مكبرات الصوت ، تعمل التغذية الراجعة السلبية على تسطيح استجابة التردد ، وتقليل التشوه ، وتقليل تأثير الاختلافات التصنيعية في معلمات المكونات، وتعويض التغييرات في الخصائص بسبب تغير درجة الحرارة.
• في الحوسبة التناظرية ، يتم استخدام التغذية الراجعة حول مكبرات التشغيل لتوليد وظائف رياضية مثل الجمع والطرح والتكامل والتفاضل واللوغاريتم والوظائف المضادة للوغاريتم .
• في المحولات التناظرية إلى الرقمية والرقمية إلى التناظرية دلتا سيجما (خاصة للصوت عالي الجودة )، يتم استخدام حلقة تغذية مرتدة سلبية لتصحيح خطأ التكميم المتراكم بشكل متكرر أثناء التحويل.
• في حلقة مقفلة الطور (1932)، يتم استخدام التغذية الراجعة للحفاظ على شكل موجة متناوبة متولدة في طور ثابت لإشارة مرجعية. في العديد من التطبيقات، يكون الشكل الموجي المتولد هو الخرج، ولكن عند استخدامه كمزيل للتشويش في جهاز استقبال راديو FM ، يعمل جهد التغذية الراجعة للخطأ كإشارة خرج منزوعة التشويش. إذا كان هناك مقسم تردد بين الشكل الموجي المتولد ومقارن الطور، يعمل الجهاز كمضاعف تردد .
• في الكائنات الحية ، تمكن التغذية الراجعة من الحفاظ على مقاييس مختلفة (مثل درجة حرارة الجسم، أو مستوى السكر في الدم ) ضمن النطاق المرغوب من خلال العمليات التوازنية .

أحد استخدامات التغذية الراجعة هو جعل نظام (مثل T ) ينظم نفسه لتقليل تأثير الاضطراب (مثل D ). باستخدام حلقة التغذية الراجعة السلبية، يتم طرح قياس بعض المتغيرات (على سبيل المثال، متغير العملية ، مثل E ) من القيمة المطلوبة ( نقطة الضبط ) لتقدير خطأ تشغيلي في حالة النظام، والذي يستخدمه بعد ذلك منظم (مثل R ) لتقليل الفجوة بين القياس والقيمة المطلوبة. ^{[8] [9]} يعدل المنظم المدخلات إلى النظام T وفقًا لتفسيره للخطأ في حالة النظام. قد يتم إدخال هذا الخطأ من خلال مجموعة متنوعة من الاضطرابات أو "الاضطرابات" المحتملة، بعضها بطيء وبعضها سريع. ^{[10] يمكن} أن يتراوح التنظيم في مثل هذه الأنظمة من عنصر تحكم "تشغيل وإيقاف" بسيط إلى معالجة أكثر تعقيدًا لإشارة الخطأ. ^[11]

في هذا الإطار، قد يخضع الشكل المادي للإشارة لتحولات متعددة. على سبيل المثال، قد يتسبب تغير الطقس في حدوث اضطراب في مدخلات الحرارة إلى المنزل (كمثال للنظام T ) الذي يتم مراقبته بواسطة مقياس حرارة كتغير في درجة الحرارة (كمثال على "متغير أساسي" E ). ثم يتم تحويل هذه الكمية بواسطة منظم الحرارة ("المقارن") إلى خطأ كهربائي في الحالة مقارنة بـ "نقطة الضبط" S ، ثم يستخدمها المنظم (الذي يحتوي على "وحدة تحكم" تتحكم في صمامات التحكم في الغاز ومشعل) في النهاية لتغيير الحرارة التي يوفرها الفرن ("المُشغل") لمواجهة الاضطراب الأولي المرتبط بالطقس في مدخلات الحرارة إلى المنزل. ^[12]

يتم إجراء التنظيم المتحكم في الخطأ عادةً باستخدام وحدة تحكم متناسبة تكاملية مشتقة ( وحدة تحكم PID ). يتم اشتقاق إشارة المنظم من مجموع مرجح لإشارة الخطأ، وتكامل إشارة الخطأ، ومشتق إشارة الخطأ. تعتمد أوزان المكونات المعنية على التطبيق. ^[13]

رياضيا، يتم إعطاء إشارة المنظم بواسطة:

${\displaystyle \mathrm {MV(t)} =K_{p}\left(\,{e(t)}+{\frac {1}{T_{i}}}\int _{0}^{t}{e(\tau )}\,{d\tau }+T_{d}{\frac {d}{dt}}e(t)\right)}$

أين

${\displaystyle T_{i}}$ هو الزمن المتكامل

${\displaystyle T_{d}}$ هو الوقت المشتق

تم اختراع مكبر التغذية الراجعة السلبية بواسطة هارولد ستيفن بلاك في مختبرات بيل في عام 1927، وحصل على براءة اختراع في عام 1937 (براءة اختراع الولايات المتحدة 2,102,671) ^[14] "استمرارًا للطلب التسلسلي رقم 298,155، المقدم في 8 أغسطس 1928 ..."). ^{[15] [16]}

"تبلغ براءة الاختراع 52 صفحة بالإضافة إلى 35 صفحة من الأشكال. وتبلغ الصفحات الـ 43 الأولى أطروحة صغيرة عن مكبرات التغذية الراجعة!" ^[16]

هناك العديد من المزايا للتغذية الراجعة في مكبرات الصوت. ^[17] في التصميم، يتم اختيار نوع التغذية الراجعة وكميتها بعناية لوزن هذه الفوائد المختلفة وتحسينها.

مزايا التغذية الراجعة السلبية للجهد في مكبرات الصوت

1. يقلل التشوه غير الخطي، أي أنه يتمتع بدقة أعلى.
2. يزيد من استقرار الدائرة: أي أن المكسب يظل مستقرًا على الرغم من وجود اختلافات في درجة الحرارة المحيطة والتردد وسعة الإشارة.
3. يزيد النطاق الترددي قليلاً.
4. يقوم بتعديل معاوقة الإدخال والإخراج.
5. يتم تقليل التشوهات التوافقية والطورية والسعة والترددية بشكل كبير.
6. تم تقليل الضوضاء بشكل كبير.

على الرغم من أن التغذية الراجعة السلبية لها العديد من المزايا، إلا أن مكبرات الصوت ذات التغذية الراجعة يمكن أن تتذبذب . راجع المقال حول الاستجابة التدريجية . وقد تظهر أيضًا عدم الاستقرار . اقترح هاري نيكويست من مختبرات بيل معيار استقرار نيكويست ورسم نيكويست الذي يحدد أنظمة التغذية الراجعة المستقرة، بما في ذلك مكبرات الصوت وأنظمة التحكم.

يوضح الشكل مخططًا كتليًا مبسطًا لمضخم التغذية الراجعة السلبية .

يضبط التغذية الراجعة مكسب مكبر الصوت (الحلقة المغلقة) الإجمالي عند القيمة التالية:

${\displaystyle {\frac {O}{I}}={\frac {A}{1+\beta A}}\approx {\frac {1}{\beta }}\ ,}$

حيث تفترض القيمة التقريبية أن β A >> 1. يوضح هذا التعبير أن المكسب الأكبر من واحد يتطلب β < 1. ولأن المكسب التقريبي 1/β مستقل عن مكسب الحلقة المفتوحة A ، يقال إن التغذية الراجعة "تزيل حساسية" مكسب الحلقة المغلقة للاختلافات في A (على سبيل المثال، بسبب الاختلافات في التصنيع بين الوحدات، أو تأثيرات درجة الحرارة على المكونات)، بشرط أن يكون المكسب A كبيرًا بدرجة كافية. ^[19] في هذا السياق، غالبًا ما يُطلق على العامل (1+β A ) اسم "عامل إزالة الحساسية"، ^{[20] [21]} وفي السياق الأوسع لتأثيرات التغذية الراجعة التي تشمل أمورًا أخرى مثل المعاوقة الكهربائية وعرض النطاق الترددي ، يُطلق عليه اسم "عامل التحسين". ^[22]

إذا تم تضمين الاضطراب D ، يصبح خرج مكبر الصوت:

${\displaystyle O={\frac {AI}{1+\beta A}}+{\frac {D}{1+\beta A}}\ ,}$

الذي يوضح أن التغذية الراجعة تقلل من تأثير الاضطراب بواسطة "عامل التحسين" (1+β A ). قد ينشأ الاضطراب D من التقلبات في خرج مكبر الصوت بسبب الضوضاء وعدم الخطية (التشويه) داخل هذا مكبر الصوت، أو من مصادر ضوضاء أخرى مثل مصادر الطاقة. ^{[23] [24]}

يُطلق أحيانًا على إشارة الفرق I –β O عند مدخل مكبر الصوت اسم "إشارة الخطأ". ^[25] ووفقًا للرسم التخطيطي، فإن إشارة الخطأ هي:

${\displaystyle {\text{إشارة الخطأ}}=I-\beta O=I\left(1-\beta {\frac {O}{I}}\right)={\frac {I}{1+\beta A}}-{\frac {\beta D}{1+\beta A}}\ .}$

ومن هذا التعبير، يمكن ملاحظة أن "عامل التحسين" الكبير (أو مكسب الحلقة الكبير β A ) يميل إلى إبقاء إشارة الخطأ هذه صغيرة.

على الرغم من أن الرسم البياني يوضح مبادئ مكبر التغذية الراجعة السلبية، فإن نمذجة مكبر حقيقي ككتلة تضخيم أمامية أحادية الجانب وكتلة تغذية راجعة أحادية الجانب لها قيود كبيرة. ^[26] بالنسبة لطرق التحليل التي لا تقوم بهذه المثالية، راجع المقال مكبر التغذية الراجعة السلبية .

تم تطوير مكبر التشغيل في الأصل باعتباره حجر الأساس لبناء أجهزة الكمبيوتر التناظرية ، ولكنه الآن يستخدم بشكل شبه عالمي في جميع أنواع التطبيقات بما في ذلك معدات الصوت وأنظمة التحكم .

تستخدم دوائر مكبر التشغيل عادةً التغذية الراجعة السلبية للحصول على دالة نقل يمكن التنبؤ بها. ونظرًا لأن مكسب الحلقة المفتوحة لمكبر التشغيل كبير للغاية، فإن إشارة الإدخال التفاضلية الصغيرة ستدفع خرج مكبر التشغيل إلى سكة واحدة أو أخرى في غياب التغذية الراجعة السلبية. ومن الأمثلة البسيطة لاستخدام التغذية الراجعة مكبر جهد مكبر التشغيل الموضح في الشكل.

يفترض النموذج المثالي لمضخم التشغيل أن المكسب لا نهائي، ومقاومة الدخل لا نهائية، ومقاومة الخرج تساوي صفرًا، وتيارات وجهد الإزاحة المدخلة تساوي صفرًا. لا يسحب مثل هذا المضخم المثالي أي تيار من مقسم المقاومة. ^[28] وبتجاهل الديناميكيات (التأثيرات العابرة وتأخير الانتشار )، فإن المكسب اللانهائي لمضخم التشغيل المثالي يعني أن دائرة التغذية الراجعة هذه تدفع فرق الجهد بين مدخلي مضخم التشغيل إلى الصفر. ^[28] وبالتالي، فإن مكسب الجهد للدائرة في الرسم التخطيطي، بافتراض مضخم تشغيلي مثالي، هو مقلوب نسبة تقسيم جهد التغذية الراجعة β:

${\displaystyle V_{\text{out}}={\frac {R_{\text{1}}+R_{\text{2}}}{R_{\text{1}}}}V_{\text{in}}\!={\frac {1}{\beta }}V_{\text{in}}\,}$.

يتمتع مكبر التشغيل الحقيقي بمكسب عالٍ ولكنه محدود A عند الترددات المنخفضة، ويتناقص تدريجيًا عند الترددات الأعلى. بالإضافة إلى ذلك، فإنه يُظهِر معاوقة إدخال محدودة ومعاوقة إخراج غير صفرية. على الرغم من أن مكبرات التشغيل العملية ليست مثالية، إلا أن نموذج مكبر التشغيل المثالي غالبًا ما يكفي لفهم تشغيل الدائرة عند ترددات منخفضة بدرجة كافية. وكما تمت مناقشته في القسم السابق، تعمل دائرة التغذية الراجعة على تثبيت مكسب الحلقة المغلقة وإزالة حساسية الإخراج للتقلبات الناتجة داخل مكبر الصوت نفسه. ^[29]

ومن الأمثلة على استخدام التحكم بالتغذية الراجعة السلبية التحكم في مستوى الماء بواسطة صمام الكرة (انظر الرسم التخطيطي)، أو منظم الضغط. وفي الهندسة الحديثة، توجد حلقات التغذية الراجعة السلبية في منظمات المحرك وأنظمة حقن الوقود والمكربنات . وتُستخدم آليات تحكم مماثلة في أنظمة التدفئة والتبريد، مثل تلك التي تشتمل على مكيفات الهواء أو الثلاجات أو المجمدات .

تظهر بعض الأنظمة البيولوجية ردود فعل سلبية مثل المنعكسات البارويّة في تنظيم ضغط الدم وتكوين كريات الدم الحمراء . تستخدم العديد من العمليات البيولوجية (على سبيل المثال، في علم التشريح البشري ) ردود الفعل السلبية. الأمثلة على ذلك عديدة، من تنظيم درجة حرارة الجسم، إلى تنظيم مستويات الجلوكوز في الدم . يمكن أن يؤدي تعطيل حلقات ردود الفعل إلى نتائج غير مرغوب فيها: في حالة مستويات الجلوكوز في الدم ، إذا فشلت ردود الفعل السلبية، فقد تبدأ مستويات الجلوكوز في الدم في الارتفاع بشكل كبير، مما يؤدي بالتالي إلى مرض السكري .

بالنسبة لإفراز الهرمون المنظم بواسطة حلقة التغذية الراجعة السلبية: عندما تطلق الغدة X هرمون X، فإن هذا يحفز الخلايا المستهدفة على إطلاق هرمون Y. عندما يكون هناك فائض من هرمون Y، "تستشعر" الغدة X هذا وتمنع إطلاقها للهرمون X. كما هو موضح في الشكل، يتم التحكم في معظم الهرمونات الصماء بواسطة حلقة تثبيط التغذية الراجعة السلبية الفسيولوجية ، مثل الجلوكوكورتيكويدات التي تفرزها قشرة الغدة الكظرية . يفرز الوطاء هرمون تحرير الكورتيكوتروبين (CRH) ، الذي يوجه الغدة النخامية الأمامية لإفراز هرمون قشر الكظر (ACTH) . في المقابل، يوجه ACTH قشرة الغدة الكظرية لإفراز الجلوكوكورتيكويدات، مثل الكورتيزول . لا تقوم الجلوكوكورتيكويدات بأداء وظائفها الخاصة في جميع أنحاء الجسم فحسب، بل تؤثر أيضًا سلبًا على إطلاق المزيد من الإفرازات المحفزة لكل من منطقة تحت المهاد والغدة النخامية، مما يقلل بشكل فعال من إنتاج الجلوكوكورتيكويدات بمجرد إطلاق كمية كافية. ^[30]

يمكن للأنظمة المغلقة التي تحتوي على مواد تخضع لتفاعل كيميائي عكسي أن تظهر أيضًا ردود فعل سلبية وفقًا لمبدأ لوشاتيليه الذي يحول التوازن الكيميائي إلى الجانب المعاكس للتفاعل من أجل تقليل الإجهاد. على سبيل المثال، في التفاعل

N ₂ + 3 H ₂ ⇌ 2 NH ₃ + 92 كيلوجول/مول

إذا كان خليط من المتفاعلات والنواتج موجودًا في حالة توازن في حاوية محكمة الغلق وتم إضافة غاز النيتروجين إلى هذا النظام، فإن التوازن سيتحول نحو جانب الناتج استجابةً لذلك. إذا ارتفعت درجة الحرارة، فإن التوازن سيتحول نحو جانب المتفاعل، والذي نظرًا لأن التفاعل العكسي ماص للحرارة، فسيؤدي إلى خفض درجة الحرارة جزئيًا.

التنظيم الذاتي هو قدرة أنظمة معينة على "تنظيم سلوكها أو بنيتها". ^[31] هناك العديد من العوامل المحتملة التي تساهم في هذه القدرة، وغالبًا ما يتم تحديد ردود الفعل الإيجابية كمساهم محتمل. ومع ذلك، يمكن أن تلعب ردود الفعل السلبية أيضًا دورًا. ^[32]

في الاقتصاد، المثبتات التلقائية هي برامج حكومية تهدف إلى العمل كردود فعل سلبية لتخفيف التقلبات في الناتج المحلي الإجمالي الحقيقي .

يؤكد علم الاقتصاد السائد أن آلية تسعير السوق تعمل على التوفيق بين العرض والطلب ، لأن عدم التطابق بينهما ينعكس على عملية اتخاذ القرار من جانب الموردين والطالبين للسلع، مما يؤدي إلى تغيير الأسعار وبالتالي الحد من أي تباين. ومع ذلك، كتب نوربرت وينر في عام 1948:

"هناك اعتقاد سائد في العديد من البلدان، وقد ارتفع إلى مرتبة العقيدة الرسمية في الولايات المتحدة، مفاده أن المنافسة الحرة هي في حد ذاتها عملية توازنية... ومن المؤسف أن الأدلة، على ما هي عليه الآن، تتعارض مع هذه النظرية الساذجة." ^[33]

وقد تم التشكيك في فكرة الحفاظ على التوازن الاقتصادي بهذه الطريقة من خلال قوى السوق من قبل العديد من الاقتصاديين غير التقليديين مثل الممول جورج سوروس ^[34] والاقتصادي البيئي الرائد ومنظر الحالة الثابتة هيرمان دالي ، الذي كان يعمل مع البنك الدولي في الفترة 1988-1994. ^[35]

من الأمثلة الأساسية والشائعة لنظام التغذية الراجعة السلبية في البيئة التفاعل بين الغطاء السحابي ونمو النباتات والإشعاع الشمسي ودرجة حرارة الكوكب. ^[38] مع زيادة الإشعاع الشمسي الوارد، ترتفع درجة حرارة الكوكب. ومع زيادة درجة الحرارة، تزداد كمية الحياة النباتية التي يمكن أن تنمو. يمكن لهذه الحياة النباتية بعد ذلك أن تصنع منتجات مثل الكبريت الذي ينتج المزيد من الغطاء السحابي. تؤدي الزيادة في الغطاء السحابي إلى ارتفاع البياض أو انعكاسية السطح للأرض. ومع ذلك، مع زيادة البياض، تقل كمية الإشعاع الشمسي. ^[39] وهذا بدوره يؤثر على بقية الدورة.

يتأثر الغطاء السحابي، وبالتالي انعكاس الكوكب ودرجة حرارته، بالدورة الهيدرولوجية . ^[40] مع ارتفاع درجة حرارة الكوكب، يتم إنتاج المزيد من بخار الماء، مما يؤدي إلى إنشاء المزيد من السحب. ^[41] ثم تحجب السحب الإشعاع الشمسي الوارد، مما يؤدي إلى خفض درجة حرارة الكوكب. ينتج عن هذا التفاعل بخار ماء أقل وبالتالي غطاء سحابي أقل. ثم تتكرر الدورة في حلقة تغذية مرتدة سلبية. وبهذه الطريقة، يكون لحلقات التغذية المرتدة السلبية في البيئة تأثير استقرار. ^[42]

يمكن رؤية التغذية الراجعة السلبية كتقنية تحكم في التحسينات التي أدخلها كتسيبيوس الإسكندري على الساعة المائية في القرن الثالث قبل الميلاد. كانت آليات التنظيم الذاتي موجودة منذ العصور القديمة، وكانت تستخدم للحفاظ على مستوى ثابت في خزانات الساعات المائية منذ عام 200 قبل الميلاد. ^[43]

تم تطبيق التغذية الراجعة السلبية في القرن السابع عشر. قام كورنيليوس دريبل ببناء حاضنات وأفران يتم التحكم فيها حراريًا في أوائل القرن السابع عشر، ^[44] وتم استخدام منظمات الطرد المركزي لتنظيم المسافة والضغط بين أحجار الرحى في طواحين الهواء . ^{[45] حصل} جيمس وات على براءة اختراع لشكل من أشكال المنظمات في عام 1788 للتحكم في سرعة محرك البخار الخاص به ، ووصف جيمس كليرك ماكسويل في عام 1868 "حركات المكونات" المرتبطة بهذه المنظمات والتي تؤدي إلى انخفاض في الاضطراب أو سعة التذبذب. ^[46]

كان مصطلح " التغذية الراجعة " راسخًا بحلول عشرينيات القرن العشرين، في إشارة إلى وسيلة لتعزيز مكسب مكبر الصوت الإلكتروني. ^[3] وصف فريس وجينسن هذا الإجراء بأنه "تغذية راجعة إيجابية" وذكروا بشكل عابر "إجراء تغذية راجعة سلبية" متناقض في عام 1924. ^[47] توصل هارولد ستيفن بلاك إلى فكرة استخدام التغذية الراجعة السلبية في مكبرات الصوت الإلكترونية في عام 1927، وقدم طلب براءة اختراع في عام 1928، ^[15] وفصل استخدامها في ورقته البحثية لعام 1934، حيث عرّف التغذية الراجعة السلبية على أنها نوع من الاقتران الذي يقلل من مكسب مكبر الصوت، مما يؤدي في هذه العملية إلى زيادة استقراره وعرض النطاق الترددي بشكل كبير. ^{[48] [49]}

نشر كارل كوبفمولر أوراقًا حول نظام التحكم في المكسب التلقائي القائم على التغذية الراجعة السلبية ومعيار استقرار نظام التغذية الراجعة في عام 1928. ^[50]

اعتمد نيكويست وبودي على عمل بلاك لتطوير نظرية استقرار مكبر الصوت. ^[49]

قام الباحثون الأوائل في مجال السيبرنيتيكا بعد ذلك بتعميم فكرة التغذية الراجعة السلبية لتغطية أي سلوك يسعى إلى تحقيق هدف أو سلوك هادف. ^[51]

يمكن اعتبار كل سلوك هادف يتطلب ردود فعل سلبية. وإذا أردنا تحقيق هدف ما، فمن الضروري أن تأتي بعض الإشارات من الهدف في وقت ما لتوجيه السلوك.

ساعد رائد علم التحكم الآلي نوربرت وينر في صياغة مفاهيم التحكم بالتغذية الراجعة رسميًا، حيث عرف التغذية الراجعة بشكل عام بأنها "سلسلة نقل المعلومات وإعادتها"، ^[52] والتغذية الراجعة السلبية كما هي الحال عندما:

تميل المعلومات التي يتم إرجاعها إلى مركز التحكم إلى معارضة انحراف الكمية الخاضعة للتحكم عن الكمية المسيطر عليها... ^{: 97}

في حين أن النظر إلى التغذية الراجعة باعتبارها أي "دورة عمل" ساعد في الحفاظ على النظرية بسيطة ومتسقة، فقد أشار آشبي إلى أنه على الرغم من أنها قد تتعارض مع التعريفات التي تتطلب اتصالاً "واضحًا ماديًا"، فإن "التعريف الدقيق للتغذية الراجعة ليس مهمًا في أي مكان". ^[1] وأشار آشبي إلى حدود مفهوم "التغذية الراجعة":

إن مفهوم "التغذية الراجعة"، الذي يبدو بسيطاً وطبيعياً في بعض الحالات الأولية، يصبح مصطنعاً ولا فائدة منه عندما تصبح الترابطات بين الأجزاء أكثر تعقيداً... ولا يمكن التعامل مع مثل هذه الأنظمة المعقدة باعتبارها مجموعة متشابكة من دوائر التغذية الراجعة المستقلة إلى حد ما، بل يمكن التعامل معها ككل. وبالتالي فإن مفهوم التغذية الراجعة غير كافٍ في حد ذاته لفهم المبادئ العامة للأنظمة الديناميكية. والأمر المهم هنا هو أن الأنظمة المعقدة، المترابطة داخلياً بشكل غني، تتسم بسلوكيات معقدة، وأن هذه السلوكيات يمكن أن تكون موجهة نحو تحقيق أهداف في أنماط معقدة. ^{: 54}

لتقليل الارتباك، اقترح المؤلفون اللاحقون مصطلحات بديلة مثل التنكسية ^[53] ، والتصحيح الذاتي ^[54] ، والموازنة ^[55]، أو تقليل التناقض ^[56] بدلاً من "سلبي".

• "التوازن الفسيولوجي". علم الأحياء على الإنترنت: إجابات لأسئلتك في علم الأحياء . Biology-Online.org. 30 يناير 2020.