フィードバック
まず、入出力を持ち、入力に対してある操作を行ったものを出力とするシステム(系)を考える。このとき、その出力が入力や操作に影響を与えるしくみがあるとき、これをフィードバックという。ここで、ある瞬間の入力と出力の関係を増幅率と呼び、特に帰還を行っていない場合の系の増幅率を「裸の増幅率」と呼ぶ。また、帰還として戻ってきた値が、最初の入力に対して何倍になっているかをループ利得という。
出力が入力・操作へ与える影響によって以下の2つに分類される:
正のフィードバック(正帰還):出力増が入力や操作を促進。ループ利得が正。
負のフィードバック(負帰還):出力増が入力や操作を阻害。ループ利得が負。
「正」「負」という語は価値判断の意味を含まない。ゆえに「好循環」「悪循環」という意味とは異なる。
正のフィードバックが働いている場合、フィードバック系の増幅率は裸の増幅率より大きな値となる。ここで特に系のループ利得が1を越える場合には、何らかの破綻が起こるまで出力は増大しつづける。これを避けるには、出力の増大に従ってループ利得が1以下となるような仕組みを導入する必要がある。また、ループ利得が1以上の時の特徴的な振る舞いとして、入力が途切れても出力を続けることが出来る、ということが挙げられる。
一般的に、褒める、称賛するなど効果的に作用する働きかけを正のフィードバック、けなす、否定するなど反対の働きかけとなるのが負のフィードバックと表現するケースが多いが、これは本来「フィードバック」の機能として持っている円環性や回路の意がくまれていない。 よって、上記については、正のストロークと負のストロークと表現される方が実態に即している。
生命現象においてフィードバック(負のフィードバック)は恒常性の維持、学習等 において非常に重要な役割を果たしている。一例としてフィードバック阻害と呼ばれる現象がある。これは、蛋白質の作用が他の物質の影響を受けて変化する現象であるアロステリック効果のうち、代謝系のある反応を触媒する酵素の活性が、その代謝系の生産物によって抑制される場合のことである。
人間が不随意運動などを意識的にコントロールする手法としてバイオフィードバックがある。