Wetenschappelijk principe / concept uit systeemdenken

Vlindereffect

Butterfly Effect

In complexe niet-lineaire systemen kunnen kleine beginverschillen uitgroeien tot grote verschillen in uitkomst, dus voorspellen vraagt om bescheidenheid, vooral over lange tijdshorizonten.

Populariteit

Nut

Aliassen

gevoelige afhankelijkheid van beginvoorwaarden / deterministische chaos / chaoseffect

Domeinen

Chaostheorie, wiskunde, meteorologie, natuurkunde, complexe systemen, ecologie, economie, besluitvorming

Definitie

Het vlindereffect is het idee dat een zeer kleine verandering in de beginvoorwaarden van een complex niet-lineair systeem na verloop van tijd tot sterk verschillende uitkomsten kan leiden. Het is de populaire naam voor gevoelige afhankelijkheid van beginvoorwaarden in de chaostheorie.

Kernidee

In sommige deterministische systemen liggen de regels vast, maar kan voorspellen op lange termijn toch extreem moeilijk worden omdat minuscule beginverschillen uitgroeien tot grote afwijkingen.
Het betekent niet dat elke kleine handeling altijd een enorm gevolg heeft; het betekent dat kleine verschillen in bepaalde complexe systemen uitkomsten sterk onvoorspelbaar kunnen maken.

Hoe het werkt

Een complex niet-lineair systeem start vanuit een begintoestand.
Er wordt een miniem verschil ingebracht, bijvoorbeeld een kleine afrondingsafwijking in de data.
Het systeem ontwikkelt zich volgens deterministische regels.
Na verloop van tijd lopen de twee paden sterk uiteen, waardoor langetermijnvoorspelling onbetrouwbaar wordt.
Weersystemen zijn een klassiek voorbeeld omdat veel op elkaar inwerkende variabelen nauwkeurige langetermijnvoorspellingen moeilijk maken.

Praktijkvoorbeeld

In projectplanning kan een kleine vroege aanname - bijvoorbeeld het onderschatten van API-latency - later gevolgen hebben voor architectuur, kosten, gebruikerservaring en releasedatum.
Dit is een praktische analogie, geen strikt wiskundig bewijs van het vlindereffect.

Bekend voorbeeld

Voorbeeld: Edward Lorenz voerde een weersimulatie opnieuw uit met een afgeronde waarde en veranderde daarbij naar verluidt 0.506127 in 0.506, waarna het gesimuleerde weerpatroon drastisch anders werd.
Waarom dit bij deze regel past: het voorbeeld laat zien hoe een heel klein verschil in beginwaarden tot een sterk afwijkend resultaat kan leiden in een weermodel.

Toepassingen / situaties waarin dit speelt

Weer- en klimaatmodellering.
Chaotische wiskundige systemen.
Vloeistofdynamica en turbulentie.
Ecosystemen met veel op elkaar inwerkende variabelen.
Complexe technische systemen waarin kleine invoerverschillen kunnen worden uitvergroot.
Risicoanalyse waarbij voorspellingen op lange termijn sterk afhangen van beginveronderstellingen.

Wanneer niet gebruiken of veelvoorkomend misbruik

Gebruik het niet om te beweren dat elke kleine handeling zeker een groot gevolg heeft.
Gebruik het niet als motiverende slogan in de trant van "kleine gewoonten veranderen altijd de wereld".
Gebruik het niet voor eenvoudige lineaire oorzaak-gevolgrelaties.
Gebruik het niet wanneer het systeem stabiel is, goed gecontroleerd wordt of niet gevoelig is voor beginvoorwaarden.
Behandel het beeld van een vlinder en een tornado niet als letterlijk bewezen gebeurtenis; het is een metafoor.

Oorsprong

Ontwikkeld door: niet als simpele "regel" uitgevonden. Het wetenschappelijke concept wordt het sterkst geassocieerd met de Amerikaanse wiskundige en meteoroloog Edward N. Lorenz.
Jaar van ontstaan: de wetenschappelijke basis werd gepubliceerd in 1963 in Lorenz' artikel "Deterministic Nonperiodic Flow"; de bekende vlindermetafoor kreeg brede aandacht na zijn AAAS-lezing uit 1972, "Predictability: Does the Flap of a Butterfly's Wings in Brazil Set Off a Tornado in Texas?"
Land / context van oorsprong: Verenigde Staten; meteorologie en wiskundige modellering aan het Massachusetts Institute of Technology.

Korte praktische les

In complexe niet-lineaire systemen kunnen kleine beginverschillen uitgroeien tot grote verschillen in uitkomst, dus voorspellen vraagt om bescheidenheid, vooral over lange tijdshorizonten.