פרס מיוחד לגל פרלמן על אופטימיזציה של מערכות מים


כחלק מסדרת האתגרים הבינלאומיתBattle of the Networks  המתקיימת מאז 1987 ועוסקת בבעיות אופטימיזציה
מורכבות במערכות אספקת מים, נערכה בחודש מאי תחרות במסגרת כנס WDSA-CCWI 2026.
ד"ר גל פרלמן, שסיים לפני כחצי שנה את לימודי הדוקטורט בהנחיית פרופ' אבי אוסטפלד ביחידה להנדסת הסביבה,
הוביל צוות בינלאומי שכלל דוקטורנטים ופוסט-דוקטורנטים ממספר מוסדות מובילים וזכה במקום הראשון בתחרות.
השנה האתגר היה פיתוח תוכנית אב לאספקת מים להולנד ל-75 השנים הבאות תחת אי וודאות עמוקה (Deep Uncertainty). תוכנית הפיתוח הייתה תלת-שלבית עם אופק של 25 שנים לכל שלב.
בתום כל שלב נחשפים נתונים על המצב "בפועל" במהלך 25 השנים הקודמות,
כך שאת השלב הבא יוכלו הצוותים לתכנן בהתאם להתפתחויות.
המטרה הייתה למטב (to optimize) מספר מטרות משנה מתחרות: אמינות אספקת המים, מחיר המים,
יציבות פיננסית של חברות אספקת המים, ופליטות גזי חממה.
כמו בחיים האמיתיים, רב נתוני הבעיה לא היו ידועים בוודאות בכל שלב.
לדוגמא: גידול האוכלוסייה, מחירי החשמל, מחיר המים לצרכן, עלויות ומשך ההקמה של תשתית חדשה, אינפלציה, מזג אויר ועוד.
את האתגר התחילו 18 צוותים. 11 צוותים בלבד הגישו פתרון מלא לכל אחד משלושת השלבים, והפתרון שהגיש הצוות של גל דורג במקום הראשון. הפתרון של הצוות הסתמך על מודל אופטימיזציה מקורב לבעיה האמיתית, המאופיין בזמן התכנסות מהיר לפתרון האופטימלי תוך שימוש בקומבינציה של בעיות לינאריות ובעיות לינאריות בשלמים.
זמני הריצה הקצרים עד להגעה לפתרון האופטימלי אפשרו לבחון מספר רב של תרחישים
ומציאת פתרון חסין כנגד אי הוודאות העמוקה של הבעיה.
גל: "בגלל המורכבות המתמטית של הבעיה, הפתרון הסתמך על בניית מודל אופטימיזציה מקורב לבעיה האמיתית,
אך כזה שמתכנס לפתרון אופטימלי בזמני ריצה סבירים (Tractable). בפרט, הסתמכנו על רצף של בעיות לינאריות (LP)
ובעיות לינאריות בשלמים (MILP) בהם זמני הריצה קצרים ומובטחת התכנסות לפתרון אופטימלי.
בצורה כזאת יכולנו לבחון מספר רב של תרחישים שונים כדי למצוא פתרון שיהיה חסין (Robust)
כנגד אי הוודאות העמוקה של הבעיה.
האתגר היה להצליח למדל את הבעיה כך שהמודל המתמטי יתאר את המאפיינים המרכזיים
ועדיין ישמור על התכונות המתמטיות המאפשרות את ההתכנסות המהירה."

ברכות לגל!