«رشد نمایی» توسط حلقههای بازخوردی مثبت و زمانی به وجود میآید که افزایش مقدار متغیرهای حالت، باعث افزایش خالص نرخهای ورود آنها شود.
به عبارت دیگر زمانی که انباشت حاصل از اقدامهایی که انجام میدهیم، منجر به تشدید آن اقدامها شود، رشد نمایی به وجود میآید.
مثال از رشد نمایی:
وقتی درآمد حاصل از سرمایه، مجددا سرمایه گذاری شود، سرمایه را افزایش میدهد و در نتیجه در مرحله بعد، سرمایه بیشتر درآمد بیشتری ایجاد میکند.
رشد نمایی توسط حلقه بازخوردی مثبت شکل میگیرد
- فرض کنیم یک متغیر حالت وجود دارد که توسط یک نرخ ورودی در آن انباشت ایجاد میشود.
- فرض کنیم که این متغیر حالت، بر متغیر نرخ خود اثر افزایشی دارد.
- نتیجه این ساختار این است که «روند» رشد نمایی در متغیر حالت به وجود میآید.
رشد نمایی در مقابل رشد خطی
رشد خطی در صورتی است که بازخورد وجود نداشته باشد.
در دنیای واقع معمولا با چنین شرایطی مواجه نیستیم.
چیزی که رشد خطی به نظر میرسد، معمولا در بلندمدت ماهیت نمایی خود را نشان میدهد.
زمان دو برابر شدن در رشد نمایی
رشد نمایی در بازههای زمانی یکسان «دو برابر» میشود.
مثلا رشد جمعیت سه و نیم درصدی، هر ۲۰ سال جمعیت را دو برابر میکند.
یک جمعیت ۱ میلیون نفره، ۲۰ سال طول میکشد تا ۲ میلیون نفر شود.
پس از ۱۰۰ سال این جمعیت به ۳۲ میلیون نفر خواهد رسید.
در ۱۰۰ سال بعد، رشد جمعیت ۹۹۲ میلیون نفر خواهد بود و به بیش از یک میلیارد نفر خواهد رسید.
پس از ۴۰۰ سال جمعیت به بیش از ۱۰۰۰ میلیارد نفر میرسد.
و پس از ۱۰۰۰ سال چنین رشدی جمعیت را به بیش از ۱۰۰۰ میلیارد میلیارد نفر خواهد رساند که معادل تراکم بیش از ۲ میلیون نفر بر هر متر مربع از سطح کره زمین است.
فهم رشد نمایی برای ذهن انسان سخت است
ذهن انسان رشد را به صورت خطی درک میکند. به این ترتیب فهم رشد نمایی برای ذهن سخت است و بدون محاسبات ریاضی، ذهن خطای زیادی در تخمینهای سرانگشتی رشد نمایی خواهد داشت.
نتیجه این خطا این است که وقتی افراد با یک رشد نمایی مواجه هستند، تصورشان این میشود که در بازههای زمانی پایانی، ساختار متفاوتی از گذشته در سیستم شکل گرفته است که مقدار متغیر را تا این حد رشد داده است.
رشد نمایی تا کجا میتواند ادامه پیدا کند؟
در دنیای محدود، دیر یا زود محدودیتی مانع از تداوم رشد نمایی خواهد شد.
چنین محدودیتی به صورت یک حلقه بازخوردی منفی عمل میکند.
رشد نمایی در تا کردن کاغذ
یک برگه کاغذ با ضخامت یک دهم میلیمتر را در نظر بگیرید.
یک بار تا کردن، ضخامت آن را به چقدر میرساند؟ ده بار تا کردن چطور؟ تای بیستم؟ تای چهلم؟ تای صدم چطور؟
پاسخ:
- ضخامت کاغذ یک دهم میلیمتر
- یک بار تا کردن: دو دهم میلیمتر
- ده بار تا کردن: 10 سانتی متر
- تای بیستم: 105 متر
- تای چهلم: 110 هزار کیلومتر
- تای صدم: 13 میلیارد سال نوری
رشد نمایی در داستان نیلوفرهای آبی
بر سطح یک مرداب نیلوفرهای آبی در حال گسترش هستند. نیلوفرهای آبی جلوی تابش نور خورشید را میگیرند و اگر کل سطح مرداب را بگیرند، ماهیهای مرداب از بین خواهند رفت. هر روز سطح نیلوفرهای آبی دوبرابر میشود.
29 روز طول میکشد تا نصف سطح مرداب از نیلوفرهای آبی پوشیده شود.
- چقدر برای نجات ماهیهای مرداب وقت باقیست؟
- روز بیستم چه مقدار از سطح مرداب توسط نیلوفرهای آبی پوشیده شده بوده؟
رشد نمایی در افسانه دانه گندم و صفحه شطرنج
مخترع شطرنج به عنوان جایزه از پادشاه درخواست کرد تا یک صفحه شطرنج بیاورند و به ازای خانه اول ۱ گندم، به ازای خانه دوم ۲ گندم، به ازای خانه سوم ۴ گندم و بدین ترتیب به ازای هر خانه دو برابر قبلی گندم به او پاداش داده شود.
پادشاه که فکر میکرد درخواست او ناچیز است، فرمان داد به جای گندم، سکههای طلا در خانهها بگذارند. اما در واقع با محاسبه معلوم شد تهیه آن از عهده هیچ کسی بر نمیآید.
امروزه تولید گندم کل دنیا نزدیک به ۶۰۰ میلیون تن در سال است در حالی که در مساله قبل، برای پر کردن خانه ۶۴ شطرنج به ۱۰ میلیارد تن گندم نیاز خواهد بود.
- خانه اول: یک دانه گندم
- خانه یازدهم: 1024 دانه گندم
- خانه بیست و یکم: 1،048،576
- خانه سی و یکم: 1،073،741،824 دانه گندم
- خانه چهل و یکم: 1،099،511،627،776 دانه گندم
- خانه پنجاه و یکم: 1،125،899،906،842،624 دانه گندم
- خانه شصت و چهارم: 9،223،372،036،854،775،808 دانه گندم
- مجموع دانههای گندم: 18،446،744،073،709،551،615 دانه گندم
«نظریه ساختمان سیستم» در دینامیک سیستمها
«نظریه ساختمان سیستم» در دینامیک سیستمها، روشی موثر برای فهم ساختار سیستمها و ارتباط برقرار کردن بین «ساختار سیستم» و «رفتار سیستم» ارایه میکند.
- «سیستم بسته» که در آن متغیرهای درون «مرز سیستم»، بدون وابستگی به «عوامل خارجی»، «رفتار سیستم» را ایجاد میکنند.
- «حلقه بسته» به عنوان المان اصلی شکل دهنده سیستم.
- «متغیرهای حالت» که مبنای شکل گیری «حلقه بسته» هستند.
- «متغیرهای نرخ» که «حلقه بسته» را کامل میکنند و شامل چهار بخش هستند:
- «هدف» به عنوان یکی از اجزای تشکیل دهنده «نرخ»
- «وضع موجود» که «هدف» با آن مقایسه میشود
- «اختلاف» بین «هدف» و «وضع موجود»
- «اقدام» ناشی از این «اختلاف»
- «حلقه بسته» به عنوان المان اصلی شکل دهنده سیستم.