Sie kennen den unangenehmen Moment, wenn Sie in einem Hotel im Ausland duschen wollen und verzweifelt versuchen, die Wassertemperatur einzustellen. Sie schalten das Wasser an, und es ist kalt. Dann schieben Sie den Regler auf heiss, aber die Wassertemperatur bleibt kalt. Sie drehen noch heisser. Plötzlich ist es – klar – zu heiss.
Das technische Prinzip dahinter heisst Rückkopplungssteuerung und wurde 1788 vom britischen Ingenieur James Watt erfunden, um die Geschwindigkeit einer Dampfmaschine zu steuern. Ein Messgerät soll bei zu schneller Fahrt Dampf ablassen und so das Ausbüxen der Dampfmaschine verhindern. Mit seiner Erfindung leitete Watt die erste industrielle Revolution ein. Die Rückkopplungssteuerung funktioniert so, dass der Unterschied zwischen dem idealen Zielzustand – in unserem Beispiel die gewünschte Wassertemperatur – und der aktuellen Temperatur gemessen wird. Auf Basis dieses Unterschieds beschliesst das System, zu wärmerer oder kälterer Temperatur zu wechseln. Ist der Zielzustand erreicht, liegt der Unterschied bei null, und es ist keine Korrektur mehr nötig. Nimmt der Unterschied jedoch wieder zu, korrigiert das System automatisch.
Das Wichtigste für eine Rückkopplungssteuerung ist eine ausreichend schnelle Antwortzeit des Systems. Noch einmal das Dusch-Beispiel: Das Wassersystem reagiert vielleicht langsam auf unsere Betätigung der Wasserhähne, zum Beispiel weil der Warmwasserbereiter weit entfernt ist und heisses Wasser durch ein langes Rohr fliessen muss, bevor es den Duschkopf erreicht. So braucht es länger für die richtige Temperatur. Übrigens, das Messgerät in diesem Beispiel sind wir, die Menschen, aber vielleicht haben Sie auch einen Thermostat, der die richtige Temperatur ansteuert.
Beim Menschen passiert es unbewusst
Die Rückkopplungssteuerung ist ein Prozess, der beim Menschen natürlich und unbewusst auftritt. Wir machen es die ganze Zeit. Anderes Beispiel: Stellen Sie sich vor, Sie versuchen, mit geschlossenen Augen über ein Fussballfeld von Ecke zu Ecke zu gehen. Dabei werden Sie höchstwahrscheinlich Ihr Ziel verfehlen. Aber mit offenen Augen würden Sie das Ziel sicher erreichen. Mit den Augen überprüfen und korrigieren Sie Ihren Weg. Anders ausgedrückt, die Augen lesen die Umgebung und geben Rückmeldung an Ihr Gehirn, das Ihre Beine steuert.
Technische Rückkopplungssteuerungen sind für die Bedienung vieler Dinge wichtig, etwa für Flugzeuge oder selbstfahrende Autos. Das sind Autopiloten, die dafür sorgen, dass das Flugzeug auf Kurs bleibt oder dass die selbstfahrenden Autos auf der Strasse bleiben und Hindernissen ausweichen. Ein selbstfahrendes Auto ist vollgepackt mit Sensoren, die ständig Rückmeldung geben. Deshalb manövriert sich das Auto durch unbekannte Gebiete, wie ein menschlicher Fahrer.
Wo es noch schlimmer ist
Apropos Rückmeldungen, die zu langsam sind, wie beim Duschen: Es gibt auch den Fall von CO2-Emissionen, die in die Atmosphäre gehen. Wenn sie sich ansammeln, führt das Treibhausgas zu einer langsamen, aber stetigen Erwärmung der Atmosphäre. Wenn sich die Menschheit endlich dieser Bedrohung bewusst wird und reagiert, könnte es bereits viel zu spät sein. Ein typischer Fall von verzögerter Rückkopplungssteuerung, mit schlimmen Folgen, viel schlimmer als eine zu heisse Dusche.