מאת: מאיה גבעון
בטבע יש שיווי משקל דינאמי. בבתי הגידול השונים חיים בעלי חיים בכמות פרופורציונית לכמות המזון הזמינה להם. האם בדומה למודל זה נוכל לווסת את מערכות בקרת הטמפרטורה במשרד ובבית, כך שמשאבי החימום/קירור יופנו תמיד למקום בו צריכים אותם, ובמקום לקרר משרד ריק תופנה האנרגיה באופן אוטומטי למשרד המאוכלס? מחקר בתחום האקולוגיה ההתנהגותית שופך אור על אפשרויות אלו.
אחד האתגרים החשובים בהנדסה הוא חלוקת משאבים דינאמית – אופטימיזציה של שימוש במשאבים. למשל, מערכות מורכבות, הכוללות רכיבים מחומרים שונים, צריכות לתפקד בטמפרטורה אחידה למרות צריכת אנרגיה משתנה ולמרות דינאמיקה מורכבת. מאמר שפורסם לאחרונה על ידי צוות חוקרים מדרום אמריקה ומצרפת בכתב העת Bioinspiration & Biomimetics, מנתח את האפשרות להשתמש במודלים אקולוגיים תיאורטיים לפתרון בעיות הנדסיות. מסתבר שרעיונות ביומימיטיים יכולים לסייע בחישוב כמות האנרגיה הנדרשת לכל חלק במערכות הנדסיות מורכבות, בחישוב כיצד תתחלק האנרגיה בין החלקים ליצירת טמפרטורה אחידה בין חלקי המערכת, וגם בתכנון כיצד לבצע בקרה אופטימאלית של המערכת.
התפלגות חופשית אידיאלית (Ideal free distribution – IFD), הוא כינוי לתופעה מתחום האקולוגיה ההתנהגותית, המתארת את האופן שבו בעלי חיים מתפזרים בין שטחים המספקים את מזונם. על פי התיאוריה, יתפזרו בעלי החיים באופן פרופורציונאלי לכמות המשאבים בשטח, כדי לנצל באופן מיטבי את האנרגיה שהם משקיעים בהשגת המזון. הפיזור יגרום להיווצרות שיווי משקל דינאמי, ולכל אחד מבעלי החיים תהיה גישה לכמות זהה של משאבים. כך למשל, אם שטחA מכיל כמות מזון כפולה מאשר בשטח B, תמצא בו כמות כפולה של בעלי חיים. כל זאת, בהנחה שבעלי החיים נעים בחופשיות בין השטחים, ומסוגלים לחוש ללא הפרעה את מקורות המזון שבהם.
מודל בסיסי זה, משמש כמודל לאופטימיזציה של שימוש במשאבים, בצירוף הנחות נוספות המשפרות את יכולתו לתאר מציאות מורכבת יותר בתהליך תרמי רב-אזורי (multi zone thermal process). במודל זה, מושווית המערכת לסביבה, וכל אזור נפרד במערכת מייצג בית גידול שונה, כאשר הטמפרטורה אנלוגית למשאבים הזמינים בבתי הגידול השונים. כמות האנרגיה הנדרשת לחימום התהליך כולו אמורה להתחלק באופן פרופורציונאלי בין האזורים השונים של המערכת ("בתי הגידול"), כך שתתפזר באופן אופטימאלי להשגת טמפרטורה אחידה בין כלל חלקיה. מתודולוגיה זו מנחה את בקרת המערכת להפעיל שיקולי כדאיות לניצול אופטימלי של מקור הכח המוגבל, כך שתישמר טמפרטורה אחידה ככל הניתן במערכת.
