生命システム、工学システム、社会システムにおいてフィードバック機構が利用されている具体的な例を教えてください

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A 回答 (3件)

 


  フィードバックは、ノーバート・ウィーナーが提唱したサイバネティックスに出てくる基本概念というか、機構です。或るシステムから状態を表現する出力があれば、この状態出力を、元のシステムに「戻して供給する feed back」するので、こう言います。システムは、状態出力を受け取って、それに応じて、内部の状態を再調整します。フィードバックというと、普通、定常性(恒常性)に向く形のフィードバックが考えられますが、反対の方向のフィードバックもあります。プラス・フィードバックとマイナス・フィードバックという風に区別します。
 
  生命システムでの具体例は:
 
  基本的には、生体ホメオスタシスの維持のためのフィードバック機構が、もっとも一般でしょうが、ウィーナーが最初に考えた時は、感覚運動系のフォードバックをモデルとしてあげていました。
 
  それはどういうものかというと、わたしたちは、手を伸ばし、指で、何か小さなもの、例えば、PCのキーボード上のキーを押すとか、または、小石を拾って掴むことができます。これは、視覚情報と、手や指を動かす筋肉、筋肉運動による感覚などの総合で、フィードバックを使って可能になります。つまり、キーに向け手を延ばし、指を伸ばし、これを視覚で見ている訳です。キーの位置とは違う方向に指が行っていると、視覚で認めて、指や手の筋肉に指令を脳が出して、正しい方向に指先の進行方向を調整するのです。こうして、正しい位置で、キーが押せたり、小石を的確に掴むことができるのです。しかし、脳に障害がある人で、この感覚運動系のフィードバック機構が損傷を受けた人は、キーをうまく押すことができませんし、小石を掴むことができません。場合によっては、キーの方に指を持っていこうと努力すればするほど、ますますキーから指先が外れるというようなことになります。
 
  ウィーナーは、この現象を知っていて、丁度、機械システムなどで、これと同じメカニズムのものがあるのを考え、色々なシステムにおいて共通する、制御の理論としてサイバネティックスを提唱したのです(もう少し複雑ですが)。
 
  生命システムのフォードバックの例としては、他に、体温の恒常性の機構や、睡眠の量の平均恒常性維持の機構などがあります。生命の場合、一杯例があるとも言えます。睡眠の量の恒常性維持は、大脳において、起きていた時間を記録している部位があり、長時間眠っていないと、一旦眠りにつくと、足りない分の睡眠量を補うため、通常の生物時計が決めている覚醒時刻を延長して、眠り続け、こうして、睡眠量を一定量確保するというようなシステムです。これもフィードバックなのです。つまり、「睡眠量が不足→大脳が記憶する→眠りにつくと、睡眠時間を延長させる」という形のフィードバック・システムなのです。
 
  工学システムでの具体例は:
 
  工学システムのフィードバックも一杯例があります。最近よく造られているロボットの場合、先に、人間が指で何かを押すとか、掴むのと同じ機構で、ロボットの運動がプログラムされています。歩くロボットの場合、非常に複雑になっていますが、人間の歩行の際のフィードバック機構と相似的な機構を造っています。重心の位置と、全体のバランスの問題で、足を上げ前に出す動きで、この重心やバランスが変化して来るので、倒れないように、また全体バランスが維持できるように、足を前に出すと同時に、ロボットの姿勢や、他の腕を後ろに少し動かしてバランスを取るなどします。これはフィードバック・システムです。
 
  製造工場などでも、このフィードバック・システムは一杯使われています。化学プロセスなら、反応炉のなかで、正しい反応が起こり、製品ができるように、炉の温度や圧力、できあがった生成物を監視していて、適正な反応が進行するように、温度や圧力や、その他のパラメーターを微調整します。またオートメーション製造で、製造段階が分かれていて、段階ごとで加工・製造の速さが違う場合、段階ごとでの製造進行状態を把握して、製造の速さを相互調整しないと、或る段階で製造し過ぎて、途中で加工中の製品があふれたり、反対に、機械が処理する製品が来ないので、空転したりと、混乱するので、これもフィードバックで、適切に製造を制御します。
 
  社会システムでの具体例は:
 
  社会システムにおけるフィードバック機構は、自然発生的な機構と、人為的に計画してフィードバックを行う場合の二つがあるでしょう。自然的なフィードバックとしては、商品の需要供給のバランスと呼ばれているものが、その例です。商品が需要を上回って市場に出回れば、商品の価格は下がり、供給者は損をすることになるので、供給量を調整するとか、反対に、供給に対し受容が大きいと商品の価格は上がり、そこで、別の業者が市場に参画して、商品供給を増やすというような過程で、商品の価格や供給量どが、適正に調整されているのは、フィードバックです(このフィードバックが、正常に働くように、フィードバックが働かなくなるような状況を回避するため、例えば、「独占禁止法」などがあるのです)。
 
  また、人為的なフィードバックとしては、金融市場において、日本銀行が円の買い支えをするとか、ドルの売却をするとかで、通貨レートを望ましい値へと誘導するのもフィードバック機構です。ただ、社会フィードバックは、関係する変数が多く、不可測の事態が起こったり、フィードバックが有効に働かない場合があります。また、政党制の選挙も、失政を行った政党が政権を取っていた場合、次回選挙で、その政党は政権の座から降り、別の政党が政権の座に就くという形で、国民が納得できる政治が行われるためのフィードバック機構としてあるのですが、ファクターが多すぎて、有効にフィードバックが機能しないようです。
 
  大体、こう言った処です。例は、その他にも、無数にあります。
 
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この回答へのお礼

大変丁寧に答えていただき、まことに感激です。フィードバック機構といってもこんなにも枠が大きく広い事を知りました。ありがとうございます。

お礼日時:2001/12/21 01:23

生命システムの場合には.


「恒常性」あたりの内容を見ればわかるでしょう。
糖恒常性.浸透圧恒常性.体温恒常性.ヘム恒常性.呼吸恒常性(現在使われている名称と異なる場合があります)
どこでどのように作用しているかは.それぞれのせいごうせい経路を追跡してください
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この回答へのお礼

ありがとうございました、調べてみます。

お礼日時:2001/12/21 01:17

たいていの工学システムはフォードバックを使っていますが、今一番有名どころは話題の「ジンジャー」こと「セグウェイ」でしょうか。



内部に仕掛けた”ジャイロ”という機構で今現在の車体の傾きを検出します。

車体が前に傾いているときは後ろに、後ろに傾いているときは前に車体を倒すように車輪のモータの回転方向と出力を決めます。

これを電気回路やコンピュータで常時行うようにすると、動作中は放っておいても車体は前にも後ろにも倒れません。
上手にモータの力を調節する回路を組み込むと、揺れを押さえて乗り心地を良くしたりもできるはずです。

他に分かりやすいところではロケットやミサイルでしょうか。
一応まっすぐ飛ぶように安定翼がついていることも多いですが、目標に向けて正確に飛ばすためにはロケットを噴かす向きや複数のエンジンの出力バランスを微妙に調節します。ロケットエンジンにフィードバックされる情報は、ジャイロ以外にもミサイルに積んだカメラの映像や、誘導電波や、GPSを使って測定した現在位置などいろいろです。
故障や設計ミスでフィードバックが止まると、あっというまにあさっての方向に飛んでいって”誤爆”の原因になったりします。

実際のシステム設計はかなり複雑ですが、イメージとしてはそんな感じです。
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この回答へのお礼

なるほどありがとうございました、大変興味深いことです。さらに勉強します。

お礼日時:2001/12/21 01:14

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Q身近で活用しているフィードバックの例

身近で活用しているフィードバックの例
を回答して下さい

例 コタツ、電気ポット、冷蔵庫 等…

Aベストアンサー

あらゆるシステムが正しく機能する為には正しいフィードバックが必要です。
オーディオのシステム、社会のシステム、企業のシステム、人間のシステム
その他色々なシステム全体に

例えば、今私がマウスを操作する時を考えると
目でポインターの位置を確認する。
そのポインターを目的の位置に移動する為に、手の筋肉に信号を送りマウスを動かす。
目的の位置を過ぎた場合修正する命令を送る。
このように目からの情報をフィードバックして正しい位置にポインターを動かすのです。

企業の場合、ある製品を生産販売して消費者からこの商品は不具合が有るのでないかという情報が戻ってきた場合
速やかにその情報を設計、生産現場にフィードバックして正しい商品を送り出すように機能しなければならないのです。
そのフィードバックループが正しく機能していないと、企業の存続にも影響する重大な結果が待っているわけです。

コンビニ、スーパーの商品を販売するという機能が正しく行われる為には
POS システムによって販売した量、種類をフィードバックして
常に正しい商品量、種類を店に用意するわけです。

このような事を知るには「システム工学」を勉強すれば良いですよ。

あらゆるシステムが正しく機能する為には正しいフィードバックが必要です。
オーディオのシステム、社会のシステム、企業のシステム、人間のシステム
その他色々なシステム全体に

例えば、今私がマウスを操作する時を考えると
目でポインターの位置を確認する。
そのポインターを目的の位置に移動する為に、手の筋肉に信号を送りマウスを動かす。
目的の位置を過ぎた場合修正する命令を送る。
このように目からの情報をフィードバックして正しい位置にポインターを動かすのです。

企業の場合、ある製...続きを読む

Qフィードバック制御の例(できれば早く

色々調べてみたのですがフィードバック制御による端子がどうたらこうたら・・・とかしかなく、どのようなものにフィードバック制御が使われているのかというのがわかりません。

3つほど教えていただければ助かります。

Aベストアンサー

安価なトースター 安価なホットカーペット(電気床暖房) 電気コタツ 昔のエアコン
バイメタルによる温度制御
設定温度より低いとON
設定温度より高いとOFF
これの繰り返しで結果的に設定温度に近い平均値を維持する。

Qフィードバック作用について

看護学生です。
国家試験の過去問の勉強をしているのですが、
どうしてもフィードバック作用について理解できません(涙)
正のフィードバックと負のフィードバックをうまく説明した本(出来れば何が正で何が負かすべてかかれているものがいいです)やサイトがあれば教えてください。
ここで答えを聞いたら簡単なんでしょうけど・・・自分で調べたいのでよろしくお願いします。

Aベストアンサー

結局、回答となってしまいますが、血液凝固が正解でしょう。
プレカリクレイン、高分子キニノーゲン、血液凝固因子が複合体を形成し、血液凝固因子と共に固相に吸着し、酵素前駆体の状態で弱い活性を有する血液凝固因子により、プレカリクレインが活性化され、この時に正のフィードバックにより活性化血液凝固因子(セリンプロテアーゼ)が生じ、固相上に濃縮された血液凝固因子を限定分解し、活性化血液凝固因子にすると共にカリクレインの生成を介して、キニン系をも活性化します。

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アナログコンピューターとデジタルコンピュータ、どっちが処理速度が速いでしょうか?


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デジタルコンピュータは現在ピンからキリまであります。計算速度は機種を指定しない限り大きく異なります。
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ナインティーンハンドレッドです。

年号以外でも4桁の場合は2桁ずつ読むことが多いようです。

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Qエクセルで計算すると2.43E-19などと表示される。Eとは何ですか?

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また、回帰分析の数字の意味が良く分からないのですが、
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どうすれば回帰分析が分かるようになるのでしょうか?
本を読んだのですがいまいち難しくて分かりません。
教えてください。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

★回答
・最初に『回帰分析』をここで説明するのは少し大変なので『E』のみ説明します。
・回答者 No.1 ~ No.3 さんと同じく『指数表記』の『Exponent』ですよ。
・『指数』って分かりますか?
・10→1.0E+1(1.0×10の1乗)→×10倍
・100→1.0E+2(1.0×10の2乗)→×100倍
・1000→1.0E+3(1.0×10の3乗)→×1000倍
・0.1→1.0E-1(1.0×1/10の1乗)→×1/10倍→÷10
・0.01→1.0E-2(1.0×1/10の2乗)→×1/100倍→÷100
・0.001→1.0E-3(1.0×1/10の3乗)→×1/1000倍→÷1000
・になります。ようするに 10 を n 乗すると元の数字になるための指数表記のことですよ。
・よって、『2.43E-19』とは?
 2.43×1/(10の19乗)で、
 2.43×1/10000000000000000000となり、
 2.43×0.0000000000000000001だから、
 0.000000000000000000243という数値を意味します。

補足:
・E+数値は 10、100、1000 という大きい数を表します。
・E-数値は 0.1、0.01、0.001 という小さい数を表します。
・数学では『2.43×10』の次に、小さい数字で上に『19』と表示します。→http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%8C%87%E6%95%B0%E8%A1%A8%E8%A8%98
・最後に『回帰分析』とは何?下の『参考URL』をどうぞ。→『数学』カテゴリで質問してみては?

参考URL:http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%9B%9E%E5%B8%B0%E5%88%86%E6%9E%90

★回答
・最初に『回帰分析』をここで説明するのは少し大変なので『E』のみ説明します。
・回答者 No.1 ~ No.3 さんと同じく『指数表記』の『Exponent』ですよ。
・『指数』って分かりますか?
・10→1.0E+1(1.0×10の1乗)→×10倍
・100→1.0E+2(1.0×10の2乗)→×100倍
・1000→1.0E+3(1.0×10の3乗)→×1000倍
・0.1→1.0E-1(1.0×1/10の1乗)→×1/10倍→÷10
・0.01→1.0E-2(1.0×1/10の2乗)→×1/100倍→÷100
・0.001→1.0E-3(1.0×1/10の3乗)→×1/1000倍→÷1000
・になります。ようするに 10 を n 乗すると元の数字になるた...続きを読む

Qレイノルズ数の具体的な値について

円管内流れにおける臨界レイノルズ数について教えてください。
調べても2000~4000などとあいまいにしか出てきません。。
できるだけ具体的な値を知りたいです!!

あと、なぜ臨界レイノルズ数の値ってこんなにばらつきが生じるのでしょうか?その理由についても教えて頂けると嬉しいです。

Aベストアンサー

臨界レイノルズ数に幅があるのは、この数値が計算ではなく
実験によるものだからということなのでしょう。

レイノルズ自身は円管の臨界レイノルズ数は「2300」と
実験で求めたそうですが、後の研究者の実験ではバラつき、
必ずしも2300ではない、との見解がこの幅のある表現に
なってるらしいです。

円管で無く飛行機の翼の実験では、レイノルズ数を増大させた
時と減少させた時とでは観測される臨界レイノルズ数が違い、
「数域」と呼べる幅が出来るそうで、この幅は「履歴現象
(ヒステリシス)」と呼ばれるそうです。
また翼型によっては、臨界レイノルズ数域自体が観測されない
(レイノルズ数の違いがポーラーカーブに差となって現れない)
ものもあるそうです。

Q片持ち梁の固有振動数

片持ち梁の振動を利用した実験を行いたいのですが,固有振動数の計算方法に関して不明な点があります.

まず,単純な片持ち梁の固有振動数については下記の式で算出できると思います.

f=(λ/2πL)√(Eg/γ) [Hz]

ただし,
・λ:境界条件,振動モードによって決まる係数
・L:梁の長さ
・E:ヤング率
・γ:梁の単位体積あたりの重さ

さらにこの片持ち梁の先端に質量Wの物体を付加した場合の系の固有振動数の計算方法がわかりません.

実際に実験を行い,固有振動数は計測できているのですが,計算によって理論的に予測したいので,よろしくお願いします.

Aベストアンサー

 「梁の質量を考慮した」単純な片持ち梁の場合、レーリー法を使って「梁の質量を無視した」片持ち梁の先端に等価質量33/144m(m:梁全体の質量)が付加されている状態とみなせます(この計算は機械振動学の本に載っていると思います)。
 さらにこの片持ち梁の先端に質量Wの物体を付加した場合は等価質量にWを足して最終的な固有振動数は計算すればいいと思います。
 ちなみに「梁の質量を無視した」片持ち梁の先端に質量mを付加した系の固有振動数はf=(1/2π)√(3EI/ml^3)です(I:弾性二次モーメント,l:梁の長さ)。

Qナトリウムポンプについて教えてください(解剖生理学)

今年から専門学校で勉強しているのですが、解剖生理学が高校の生物の知識を前提としているようで、選択していなかった私には正直ピンときません。
細胞の勉強をしているのですが、ナトリウムポンプの働きについて教科書だけではよく理解できませんでした。サイトでも探したのですが、説明の上手な方、是非教えてください。

Aベストアンサー

ナトリウムポンプというのはNa+-ATPaseというタンパクのことで、細胞膜を貫通しています。
その働きですが、細胞内にあるATPのリン酸結合のエネルギーを利用して、Na+を細胞外に汲み出し、同時にK+を細胞内に取り込みます。
神経の興奮伝達や、小腸での吸収、尿細管での再吸収など多くの場面で登場します。
このようにエネルギーを用いて積極的に行なわれる物質の輸送を「能動輸送」っていいます。逆に、濃度やイオンの勾配のような物理的化学的法則に従ってされるがままの輸送を「受動輸送」といいます。

分子生物学や細胞生物の入門的な教科書に詳しく載っていると思います。生理学の教科書だと、ある程度前提知識として扱われているようです。

Qべき乗

べき乗とは一体なんですか?
ウィキを見ても理解できませんでした。
2の2乗は2×2ですが、
2のマイナス2乗は一体どのような式なのですか?

Aベストアンサー

算数の延長線上だけの概念だけだといまいち理解出来ないですよね。
べき乗って要は指数なんですけど、
そういう難しい話を出来るだけ捨てて、算数の世界で説明出来る位まで掘り下げて説明します。

例えば 10の2乗は100、10の3乗は1000となります。
これを数字の動きに目を合わせてもう一度、書いてみます。
00010.00000 ←これを2乗すると↓
00100.00000 //10という値が左に1つずれた結果が答え

00010.00000 ←これを3乗すると↓
01000.00000 //10という値が左に2つずれた結果が答え

こういう風に表す事が出来ます。
じゃあ、10のマイナス2乗ってなった場合はどうなるのかというと、
00010.00000 ←これを-2乗する↓
00000.01000 //10という値が右に3つずれた結果が答え

という答えになります。
1を基準点として、右や左にいくつずれるか。
これがべき乗なのです。


で、2のべき乗を考えた時は、
全部2進数で考える必要があります。
00010.00000 ←2進数で表した数値の2
00100.00000 ←2乗した結果。数値で言うと4
00010.01000 //-2乗した結果。数値で言うと0.25


これで何となく分かっていただけたでしょうか?
ちなみに37のx乗を計算するみたいな時があったとしたら、
それは37進数で考えるという計算が必要になるのです。

算数の延長線上だけの概念だけだといまいち理解出来ないですよね。
べき乗って要は指数なんですけど、
そういう難しい話を出来るだけ捨てて、算数の世界で説明出来る位まで掘り下げて説明します。

例えば 10の2乗は100、10の3乗は1000となります。
これを数字の動きに目を合わせてもう一度、書いてみます。
00010.00000 ←これを2乗すると↓
00100.00000 //10という値が左に1つずれた結果が答え

00010.00000 ←これを3乗すると↓
01000.00000 //10という値が左に2つずれた結果が答え

こういう風...続きを読む


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