Jah, muidugi, pealkiri on parafraseering Norbert Wieneri kuulsa raamatu pealkirjast “Küberneetika ehk juhtimine ja side loomas ning masinas”. See raamat (ilmus 1948) tõi inimeste ette nii küberneetika sõna kui ka andis otsustava tõuke selliste teaduste ja rakenduste arengule, millest vaid osa tänapäeval selle termini alla mahutatakse. Tolles raamatus on üks keskseid teemasid tagasiside, kus Wiener kirjeldab tagasiside toimimise nähtuste identsust nii elusas kui ka tehisobjektis. Tagasiside kasutamise efektiivsus hästi toimivate seadmete loomisel oli selleks ajaks inseneridele juba päris hästi teada ning tagasiside teooria põhimõttedki selged.
Kuigi küberneetika sobilikkuse üle kõige erinevamate protsesside käsitlusel on palju arutatud ja vaieldud, kehtivad teatud põhimõtted ikka ja alati. Tagasiside pole mitte ainult tahtlikult korraldatud, vaid ümbritseb meid kõikjal, küll hoides asjad paigal või ka vastupidi, pannes neid soovitud või soovimata viisil liikuma.
Tagasiside inseneerias ja elus
Oma lihtsaimas vormis koosneb tagasisidestatud süsteem (olgu siin tehislikuna kirjeldatud) järgmistest osadest:
- Võrdlusorgan, mis võrdleb soovitut sellega, mis tegelikult saadud, ning annab tulemuse (tavaliselt võrreldavate erinevuse) edasi kontrollerile; seda suurust nimetatakse veaks;
- Kontroller, mis püüab vea, tema ajaloo ning muu info põhjal välja töötada juhtsignaale (mõjutusi), millega juhtida objekti käitumist; selle tegevuse eesmärk on saavutada objektilt soovitud käitumine;
- Mõõtur, mis mõõdab objekti toodetut ning annab tulemuse võrdlusorganile, niimoodi moodustades suletud süsteemi (ingl keeles closed-loop).
Tagaside puudumisel on tegemist avatud süsteemiga (open-loop), kus objektile antud käskude täitmise vastu huvi ei tunta, kuna loodetakse, et ta täidab käsud täpselt ning segavad faktorid ei ole ülemäära mõjusad. Nii talitab suurtükimeeskond, kes laseb välja mürsud selles suunas, mis ette kirjutatud, ega tunne huvi, kas need ka vaenlasele pihta said. Inimene on siiski kogu oma ajaloo kestel püüdnud avatud süsteeme täiendada tagasisidega, et saavutada seda, mida suletud süsteem võimaldab. Ja võimaldab ta nii mõndagi. Näiteks pandi ametisse tulejuhtijad (korrigeerijad), kellelt saadud info põhjal kahuri laskeparameetreid muudeti. Nüüd on tagasiside ehitatud juba intelligentse mürsu sisse.
Soovitu ja saavutatu vahekord määratud vaid mõõturiga
See on tagasiside rakendamise üks põhilisi motiive, sest võimaldab korraliku mõõteseadme korral kindla seose soovitu ja saadu vahel. Selleks on vaja, et kõik kolm komponenti kokku (mõõtur, kontroller ja objekt) võimendaksid piisavalt palju, mida tavaliselt on võimalik saavutada just kontrolleri disaini või häälestamisega. Nimelt tagasiside kindlustab siis mõõdetud ja etteantud signaalide võrdsuse, mis tähendabki seda, et väljund erineb etteantust täpselt nii mitu korda, kui seda määrab mõõtur. Siit ka põhjus, miks esitatakse sedavõrd rangeid tingimusi mõõteseadmetele (seadusteni välja) ja miks mõõtmisega tegelevate isikute vastutus on nii suur (nt raamatupidaja).
Tagasiside lineariseerib
Kui objekt käitub tihti mittelineaarselt, siis tagasiside reeglina lineariseerib. Seegi on sageli üks eesmärk, miks tehnoloogias tagasisidet kasutatakse. Kuna ka näiteks ühiskonnas toimib tagasiside isegi siis, kui seda pole tahtlikult korraldatud, on nii mõnedki ettevõtmised tagasiside toimimise tõttu asjatud või petlikud. Näitena võib tuua valdkonna, kus püütakse mittelineaarsust sisse viia, põhjendades seda just selle omaduse otstarbekusega, nagu näiteks (tulu)maks. Paraku, suurendades tulumaksu määra suuremate tulude korral, saadakse “rikkamatelt” rohkem raha vaid siirdeprotsessi käigus. Kui tagasiside olukorra stabiliseerib, on seos ikka lineaarne, ning tulukamate suurema tulumaksu toodavad ikka vaesemad, kelle sissetulek pole kasvanud just lisandunud mittelineaarsuse tõttu. Seega jääb vaid psühholoogiline efekt: need, kes parastavad suurema tulu saajaid, unustavad, et just nemad selle kõrgema maksuraha kokku kannavad. Selles mõttes pole isegi tulumaksuvabal osal mõtet, välja arvatud see, et lihtsustab maksukogumist.
Süsteemi komponendi roll
Vähem tuntud on tagasiside teooriast tulenev asjaolu, et osalise roll süsteemis on suurim, kui tagasiside on paras, mis numbriliselt tähendab väärtust F=2. Lihtne objekt tunnetab ümbritsevat just nii lihtsana, nagu ta ise on. Ning sel puhul selle objekti “enesetunne” parim siis, kui ümbrus on parajasti samasugune kui tema ise. Sel juhul on tema mõju tervele süsteemile suurim, ehk ta tunneb end tähtsana. Sellest erinevalt klassikalise juhtimise korral püütaksegi nt objekti mõju viia minimaalseks (tema roll on raske töö ära teha, aga tulemused määrab keegi teine, s.o mõõtur).
Siirded ehk dünaamika
Eelnev kehtib ikka väljakujunenud olukorras. Liikumapanevad jõud (viga) tulenevad just sellest, et nt võrdlusorganile tulevad erinevad signaalid (asi ei ole paigas). Paraku häiringu mõju vähendamine ehk soovitud stabiilse olukorra tekkimine võtab aega ja selle jooksul toimuvat nimetatakse siirdeprotsessiks. Viimasel võib olla väga erinev iseloom ning mida paremat tulemust tahame tagasisidestatud süsteemilt, seda pikemaks kujuneb siirdeprotsess. Asi võib minna aga päris hulluks, sest siirdeprotsess võib üldse mitte vaibuda: sel puhul öeldakse, et süsteem on mittestabiilne, mis enamasti on äärmiselt ebamugav või talumatu, aga mõnel juhul lausa soov (näiteks kella ehitamisel).
Hilistumine on kurja juur
Üks olulisi järeldusi tagasiside teooriast on see, et kõige hullem, mis juhtimist raskendab, on hilistumine. Näiteks võiks lugeja ette kujutada sellise auto juhtimist, mille rattad rooli pööramisele reageerivad 1,3-sekundilise hilistumisega ning juht näeb auto liikumise tulemust samuti sellise hilistumisega (kuu-auto juhtimine). Võib isegi väita, et juhtimise üks põhiülesandeid on ennustamine eesmärgiga kompenseerida hilistumine. Paraku on see neetult raske ülesanne ning on enam kui soovitav hoiduda hilistumise omapoolsest tekitamisest.
Elu võngub
Tegelikult samuti lihtne tagasisidestatud süsteem moodustub rohusööjate ning kiskjate (nt hirved ja hundid) koloonias. Umbes samal ajal, kui tagasiside hakkas elektroonikas olulist rolli mängima, leiti hoopis teises valdkonnas, et eelmainitud süsteem on alati võnkuv, st nimetatud kahe liigi arvukused on perioodiliselt võnkuvad. Väline mõjutamine võib muuta võnkumiste iseloomu, kiirust ja muud, kuid ei pane protsesse seisma mingi kindla arvukuse peale. Seda kummalisem on närveerimine selle pärast, et meie ümbrus kogu aeg võngub, tahame seda või mitte. Tegelikult kaks stabiliseerimise varianti on: hävitada hirved, seejärel surevad hundid nälga, või hävitada hundid, seepeale surevad hirved toidupuudusesse.
Pool sajandit hiljem selgus, et kui nähtust kirjeldavate võrrandite arv suureneb kahelt kolmele, siis võime saada hoopis uued nähtused, näiteks võngete ebapüsivus, mis ilmneb ka selles, et täiesti ettearvamatul hetkel muutub võngete iseloom. Nähtus sai tuntuks kaose nime all ning sellest ajast peale on sellega väga palju tegeletud, sealhulgas võimalike tehnoloogiarakendustega. Oluline on siingi see, et paljud nähtused meie ümber (nt ilm) ongi kaootilised ning kaose juhtimine on mõnevõrra võimalik, aga ainult mõnevõrra.
Negatiivne ja positiivne tagasiside
Tagasiside on negatiivne, kui signaal oma ringi ära teinuna naaseb teise märgiga, kui tal teele minnes oli. Just negatiivne tagasiside on vajalik stabiliseerimiseks, lineariseerimiseks, tundlikkuse vähendamiseks jne. Positiivne tagasiside kutsub esile vastupidised nähtused ning seepärast näiteks kella ehitamisel on vaja just positiivne tagasiside appi võtta. Üldjuhtumil kehtib aga ikka see, et negatiivne tagasiside – hea, positiivne tagasiside – paha.
Tagasiside ja õppimine
Ei ole mingit põhjust kahelda, et ka õppimine ehk protsess, mille käigus õppur hakkab käituma viisil, mida ta kas ise või keskkond soovivad näha, allub ikka samadele seadustele, millele teisedki nähtused. Sellest annab tunnistust ka see, kui palju tähelepanu leiavad mõõtmise aktid – kontrolltööd, eksamid, tunnikontrollid jmt. Paraku nii kummaline kui see ka pole, need seostuvad pigem millegi ebameeldivaga – neid kardetakse, nendega hirmutatakse jne. Sealjuures peaks ju olema tegemist rõõmupäevaga – õppur saab ennast mõõta korralike mõõteriistade ja -protseduuridega.
Tagasiside korraldajad
Millest selline vastuolu, millel on päris pikad traditsioonid? See on seda kummalisem, et inimene on juba väga varasest noorusest tegelikult väga huvitatud enese võimetest, võimekusest, teadmistest. Miks siis mõõtmise akt kutsub esile sellised negatiivsed reaktsioonid ja seda kõigi asjaosaliste juures?
Üks võimalik vastus peitub just selles, et need mõõtmised ei ole mitte õppeprotsessis vajaliku tagasiside teenistuses, vaid teenivad hoopis teisi eesmärke (hinnang inimesele?). Sealjuures on ikkagi tegemist tagasisidega, aga umbmäärase, aeglase, mitteregulaarse, mittelineaarsega, mis ei tööta teps mitte õppimise hüvanguks.
Samal ajal on inimene juba uskumatult noorest east äärmiselt aktiivne õppija, ja nagu viimaste aastate kogemus näitab, elu lõpuni välja. Üks väljendusvorme, kus inimene üritab korraliku tagasiside korraldada, on kahtlemata mängud, mille puhul ilmnevad selgesti kõik eelnimetatud aspektid. Märgime siin eelkõige korrektset ja konkreetset mõõtmist ning hilistumise minimeerimist (kaoski ei tundu seal ebaloomulikuna).
Just need kaks omadust kipuvad olema hariduskeskkonnas tõsiseks probleemiks. Ajalooliselt on see mõistetav, kuid mitte enam 21. sajandil, mil meie reageerimisaeg ning infotöötluse võime on totaalselt kasvanud: ilmselt peaks kordajaid mõõtma miljarditega.
Mõõtmine
Mõõtmine tähendab ikka võrdlust millegagi ning võimalust mööda ka seda väljendada (soovitavalt) järjestusega, nagu näiteks spordivõistlusel. Sport on üks hea näide, kuidas tehnoloogia võimaldab mõõtmisi parandada, näiteks elektroonne järelkontroll tennises, tuule tugevuse ja stardiplatvormi arvestamine suusahüpetes jpm.
Umbes pool sajandit tagasi sai ka inimkeelne mõõtmine selge matemaatilise põhja, kui Lotfi Zadeh sõnastas hägusa loogika (fuzzy logics), millest hiljem kujunesid muud hägusad mõisted ja tehnoloogiad, sealhulgas hägus juhtimine. Zadeh ise on hiljem nimetanud seda “arvutamiseks sõnadega”, mis ongi vist parim määratlus tema vallapäästetud džinnile.
Ka tavalised koolides kasutatavad hinded kuuluvad sellesse klassi ning nende juurde kuuluvad hindamismudelid (suhteliselt uue mõistena) peaks määrama hägusa mõiste kuuluvusfunktsiooni. Paraku juhtimise seisukohast ei ole üldse mõistlik mõõtmise erinevad komponendid kokku segada üldiseks hägusaks hindeks, vaid kasutada tagasiside(de) realiseerimiseks. Isegi kui mõõtmistulemus on vaid binaarne (nt õige-vale), on selle põhjal võimalik palju täpsemalt oskust-teadmist määrata. Insener kasutab selliseid (relee-)süsteeme palju, kus tänu tagasisidele vahelduvad need kaks võrdlustulemust erinevates järjestustes väga kiiresti.
Mingi integraalne hinne ei oma õppeprotsessi seisukohalt suuremat tähtsust, õigemini on seda isegi raske kasutada. Omades aga korralikult mõõdetud elementide kogumit, on alati võimalik toota selliseid “hindeid”, kui on mingi vajadus või põhjus seda teha. Loomulikult on võimalik neid pidevalt, kogu protsessi käigus nähtavaks teha ja nagu kogemus näitab, kasutada lisamotivaatorina. Kahjuks võib täheldada mingi aine (kursuse) sooritamise (s.o hinde saamise) soovi omaette eesmärgina. Kui see on tingitud formaalse süsteemi survest, võib seda mõista, kuid on ka võimalus, et õppuri jaoks pole õpitul sisulist tähendust ning see on tõsine signaal õppe korraldaja(te)le.
Miks üldse on tarvis selliseid hägusaid hindeid, mis reeglina moodustatakse täpsemast infost ja sealjuures täiesti ebaloomulike kuuluvusfunktsioonidega? Näiteks jahe-soe mõistete puhul võib 18 kraadi kuuluvus olla määratud kui 60%, et jahe, ja 40%, et soe. Hinde produtseerimisel on aga iga kuuluvus 100%, mis seab lausa absurdselt jäigad piirid. See paneb ka õppurid tihti rumalasse (mõttetusse) olukorda, kus mingi mikroasi võib hinnet muuta terve taseme võrra.
Õppevorm ja tagasiside
Nüüdseks on lausa ära mõõdetud, et loengute efektiivsus õppimise seisukohalt kipub jääma alla 10% (emotsioonide allikana on see number teine). Tagasiside seletab ka seda, miks ta põhimõtteliselt peabki kujunema väikeseks. On ju loengul küsimise võimalus, mis võiks sulgeda tagasiside, enamasti olemas. Kuid neid potentsiaalseid ringe palju ning ühes küsimuses peituv mõõtmine ei pruugi sobida teistele. Kui nüüd lektor (kontrollerina) reageerib sellele ühele küsimusele, läheb tööle üks (võib olla mõni ring), aga tõenäoselt enamik mitte ning nüüd jõuda selleni, kus kõigi kuulajate tagasisided tööle hakkavad, polegi enam võimalik. Teine (ja sagedasem) juhtum on see, et küsimusi üldse ei esitata. Nii sulguvad kuulajatel hoopis teised ringid, mida edukalt toetavad läptop ja internet.
Kellel on aga kogemusi tänapäeva õpperuumis töötamisega (mida vanast harjumusest ikka arvutiklassiks kutsutakse), on kindlasti tunda saanud, kuidas praktiliselt kõigi õppijate tagasisided sulguvad, mis avaldub uskumatult suures hulgas küsimustes. Need on üldjuhul erinevad, sest puudub ühtse tunni pidamisega seotud kitsendus.
Hilistumine
Praegusaja tehnoloogia lubab jagu saada ka juhtimise jaoks nii kriitilisest hädast nagu hilistumine. Kui reaktsiooni peab ootama päevi või isegi nädalaid, siis tagasiside kindlasti ei tööta ning tegemist on jälle huupi tulistamisega. Kurb muidugi tunnistada, et enamik kodutöid satub just sellisesse olukorda, kui neid just väga palju pole ja väga kohustundlik õpetaja neid ei töötle. Aga mida see maksab ja kas ikka on aega sama tööd mitmeid kordi keerutada (et tagasiside tööle saaks)? Õnneks on infotöötluse võimsus nüüdsel ajal selline, et enamik mõõtmisi on võimalik automaatselt teha – tõsi, seda tuleb ette valmistada, kusjuures töömaht on tohutu, aga seesama tehnoloogia võimaldab väga edukat kooperatsiooni.
Dünaamika
Kuna siirdeprotsessid on pahatihti võnkuva iseloomuga, siis on üsna kindel, et hetkemõõtmine näiteks eksami kujul võib anda tegelikest teadmistest-oskustest ebaadekvaatse pildi. Näiteks võib “eksam” sattuda just siirdeprotsessi nn ülereguleerimise kohale, mis annab tulemuseks kas ühele või teisele poole tugevalt kallutatud tulemuse. Sealjuures on terviklikust õppeprotsessist ju võimalik tuletada selge pilt õppuri olekust ning sealjuures erinevates projektsioonides, vastavalt eesmärgile. Teiste sõnadega, korraldada nt riigieksamit selleks, et teada saada õppuri olekut teadmiste-oskuste ruumis pärast seda, kui ta on 12 aastat õppinud, tundub lausa absurdne, eriti 21. sajandil. Mida siis need 12 aastat on tehtud, kui eelkõige õppur ise ega ka organid, kes selle vastu huvi tunnevad, seda ei tea?
Enesetunne
Muidugi ei tasu unustada, et üks koolis käimise eesmärke (ja mitte vähe oluline) on teatud tagasisides F=2 saavutamine ehk teatud seltskonna, grupeeringu, sõpruskonna, maffia vmt liikmeks saamise. Teatavasti võib see edaspidises elus omada palju olulisemat rolli kui omandatud teadmised-oskused või vähemalt enamik neist.
Vello Kukk
