Dit blog is verhuist: www.jellevandijk.org

dinsdag, juli 12, 2005

feedback

Norbert Wiener, grondlegger van de cybernetica, zei ooit over het woord feedback dat hij het een lelijk woord vond, dat hoogstens nog refereerde aan 'eating your own vomit'.

Feedback is een modewoord, eigenlijk al weer passee. Maar in de techniek heeft het een hele duidelijke betekenis. Houd een microfoon bij een speaker en je krijgt een ontzettende lelijke piep: feedback. Ook wel 'rondzingen' genoemd. Je moet natuurlijk iets weten van de overdracht van informatie en signaaltheorie om precies te verklaren wat feedback is.

Bestaat feedback alleen in continue systemen, zoals geluidsinstallaties? Of bestaat het ook in discrete systemen? Discrete systemen? Nou bijvoorbeeld email. Je stuurt een email, of je stuurt hem niet. De email is onderweg, of hij is niet onderweg. De email komt aan, of hij komt niet aan. 1/0 Aan of Uit. Emailcommunicatie is een discreet systeem. Emails zijn losse, afzonderlijk detecteerbare pakketjes informatie. Een experiment voor in de vakantie: spreek met uw collega het volgende af: Jij 'redirect' al je inkomende mail naar je collega. Je collega 'redirect' al je inkomende mail naar jou. De hypothese: Er ontstaat geen feedback, geen email-equivalent van de PIEEEEEEEEEEP in je geluidsboxen. Want email is discreet.

Wie durft het te proberen? Wat gebeurde er? Wat ging er mis? Was er 'iets' dat toch wel erg leek op 'feedback', maar dan met emails?

(PS Niet aan de ICT-dienst vertellen!)

Ben benieuwd naar de resultaten!
Jelle

3 opmerkingen:

Anoniem zei

Een echte systeemkenner ben ik niet, maar is het niet zo dat het bij de geluidsinstallatie misgaat omdat de speaker uitzendt, de microfoon dit opvangt, dit via de speaker weer uitzendt, de microfenzovoort. Welnu, hetzelfde heb ik met mijn werkmail als ik de buiten kantoor reply aanzet en mijzelf een mail stuur. Ik mail naar mij en krijg een mail dat ik buiten kantoor ben. Op deze mail van mij krijg ik het bericht dat ik buiten kantoor ben en ook op dit bericht krijg ik een mail dat ikenzovoort. Kortom, ik was even aan vakantie toe. Oja, de mailsoftware weet dat na 3 berichten gestopt moet worden. Helaas, want ik genoot vroeger op de Sinclair ZX Spectrum zo van "Information Overflow".

jelle zei

ha

volgens mij zit het wat ingewikkelder in elkaar. edgar is juist vwbt het begrip 'feedback', feedback kan dus met een emailsysteem, precies door dat te doen, wat ik voorstelde.

maar het 'rondzingen' (de PIIIIEEP) wordt eigenlijk 'hunting' genoemd en is een *gevolg* van feedback. (zie de 'feedback' link naar wikipedia). En daar doelde ik op.

Edgar's information overflow van al die emails is gewoon een residu van de activiteit van het systeem. Een berg materiaal. (overigens interessant dat er een regel is die na 3 emails de boel stopt. grappig).

Maar die PIEEP is wat anders, die is het gevolg (volgens wikipedia) van een combinatie van zowel positieve als negatieve feedback. Ik heb altijd begrepen dat, doordat het outputsignaal weer terug het systeem ingevoerd wordt (feedback) je kan krijgen dat door de opeenhoping van signalen er iets gaat 'resoneren', en dan krijg je boventonen. (PIEEP) Of, wat ik ook wel gehoord heb, is dat het zo is dat bepaalde frequenties die normaal horen bij de ruis, die normaal uitmiddelt, nu ineens wordt uitvergroot, door de feedback. (PIEP) Beide verklaringen komen wel ongeveer op hetzelfde neer.

Mijn vraag was of DAT ook kan met een systeem dat discrete pakketjes informatie rondstuurt.

Je zou je dan iets moeten voorstellen als: in het rondgaan van de emails komen ophopingen voor en die ophopingen, in de cirkel van informatie, vormen weer een soort eigenfrequentie, een soort "golven" van ophopingen van emails, en dat zou dan ook een soort meetbare 'output' moeten hebben (een PIEEEP). Die output zou je dan bijv meten als: elke 10 seconden heeft mijn computer weer 3 seconden vertraging, met een bepaald, stabiel, ritme. Zou het zo kunnen werken? Of onstaat er alleen een 'ritme' als het signaal analoog is en niet als het 'losse pakketjes' zijn? (Volgens mij kan dat inderdaad wel, en dan heeft iris gelijk dat discreet zijn er niets mee te maken heeft.

Sander zei

Jelle,

In de regeltechniek wordt gewoon over feedback gesproken. Digitale systemen, zoals CD spelers zijn behoorlijk discreet. Daarin zitten filters die gebruik maken van feedback. Die feedback is wel gedempt. Er staan geen oscillaties, maar bepaalde frequenties worden iets versterkt, of verzwakt. Dat laatste kan dus ook met feedback. Feedback hoeft niet tot rondzingen te leiden. Alleen als de versterking te groot is treden er oscillaties op. Een beetje geluidtechnicus hoort het op tijd wanneer een frequentie iets te veel feedback heeft. Er is eerst een zacht zoemen alsof iemand op een klein strak trommeltje speelt. Dat is het moment om het volume iets terug te draaien.

De apparatuur waarvan wij het rondzingen kennen is gelukkig begrensd. Dat is eenvoudig het gevolg van het beperkte vermogen van de installaties. Hierdoor blijft het bij een harde piep en gaat de versterking niet oneindig door, waardoor eerst de ramen en daarna de muren zouden worden weggeblazen. Door de begrenzing blijft het bij een harde piep.

Nu jouw vraag met betrekking tot discrete pakketjes zoiets als email. Ook daar is het feedback probleem bekend. In de begintijd van email heb ik het een paar keer meegemaakt dat iemand een autoreply ('ik ben even op vakantie') aanzetten. Vervolgens komt er een bericht van een mailing list binnen en de autoreply stuurt een antwoord naar de mailing list. Dat antwoord wordt weer over de lijst verstuurd. daarop komt een autoreply, enz. Het gevolg is dat de mailserver waar e.e.a. op draait vrij snel overbelast raakt. De harde schijf loopt vol en het is gebeurd. Vervolgens is een systeembeheerder een tijdje zoet om de mailserver weer aan de praat te krijgen. Maar gelukkig is dat met email allemaal verleden tijd. De systemen zijn instaat autoreply patronen te herkennen en stoppen de correspondentie.

Een vergelijkbaar fenomeen treedt op bij computer virussen. Die gaan sturen ook kopiƫn rond / terug. Dit kan soms heel snel gaan, waardoor hele netwerken plat gaan. Inmiddels zijn diverse beveiligingssystemen in staat de patronen te herkennen (aan de explosieve vermenigvuldiging van het data verkeer) en dan de data stromen te knijpen of er helemaal uit te filteren.



Waarom zien we bij de feedback van email geen eigenfrequentie? Als de feedback doorgaat lopen die systemen heel snel vast. De datastroom explodeert zo snel dat het over en uit is. Als een audio systeem lineair zo blijven versterken totdat de stoppen eruit vliegen, dan zou de PIEEP niet zo bekend zijn. Dan kenden we alleen de plop gevolgd door een diepe stilte. Hetgeen met de eerste domme mailservers het geval was. Als diezelfde domme mailserver een limiet had van maximaal 10 mailtjes per minuut doorsturen, dan zou het systeem het wel lang volhouden en komen er 10 mailtjes per minuut binnen. Een mooi patroon toch?

Dat een audiosysteem zo'n mooie PIEEP oplevert komt doordat de versterking niet lineair is. In het begin van de PIEEP komt het piepje steeds iets harder versterkt terug. De versterkingsfactor is iets groter dan 1. Maar naarmate de piep harder wordt kunnen microfoon, versterker en boxen hem niet evenredig harder weergeven. Het gevolg is dat de totale versterking van de keten op 1 uit komt en de PIEEP de op een bepaald volume blijft hangen. De meeste analoge systemen en ook in de natuur zijn niet helemaal lineair. Daardoor is exponentiele groei maar tot een zeker punt mogelijk, daarna gaat het systeem rond een 'stabiel' punt resoneren. In de natuur is dat voor de oplettende toeschouwer goed te zien. Zelfs onkruid in de tuin groeit niet exponentieel door.

Voor het ontstaan van de PIEEP is het dus nodig dat er eerst een versterking is die iets groter is dan 1, maar die door niet-lineariteit van het systeem uiteindelijk 1 wordt en er een stabiel patroon ontstaat. Probeer eens heel hard op een blokfluit te blazen. Daar komt toch nooit een hard geluid uit. Ook hier is sprake van een systeem met feedback en niet lineariteit. Deze feedback is overigens kleiner dan 1, anders zou er ook geluid uit komen als je stopt met blazen.

Discrete systemen voldoen vaak niet aan die voorwaarden. Als de feedback groter is dan 1 is hij vaak veel groter dan 1, bijvoorbeeld 2. De explosieve groei gaat dan heel snel. Bovendien gedragen de systemen zich vaak erg lang lineair. Hierdoor is het systeem vastgelopen voordat de stabiele situatie bereikt is. En vastlopen is dan meestal het einde van de feedback.

Het komt overigens wel voor dat vastlopen niet het einde is van de feedback, maar juist onderdeel van het patroon uitmaakt. De grote AT&T storing in 1990 waarbij het telefoonverkeer in de VS totaal plat ging is hier een voorbeeld van. http://www.dmine.com/phworld/history/attcrash.htm. Daar was het probleem dat een fout situatie in de ene foutcentrale bij het weer opstarten van die centrale een fout veroorzaakte in de volgende centrale. Die bij het opstarten weer een fout veroorzaakte bij de volgende, etc. De centrales kwamen in een cyclus van opstarten, fout veroorzaken bij de buurcentrales, een fout terugkrijgen van de buurcentrales en daardoor vastlopen en weer opstarten. Het is een ook vorm van feedback.