יישום עיקרון הבחירה הכפולה בחלוקת מזון לנזקקים

המאמר The Power of Two Choices for Dynamic and Fair Food Allocation עוסק באוטומציה של הליכי חלוקת מזון שהוצל (מזון שלא נמכר ולולי נתרם היה נזרק לפח) לנזקקים. החוקרים שיתפו פעולה עם ארגון ענק בשם Feeding America העוסק בהצלת מזון בארה"ב והעברתו לעשרות מיליוני נזקקים (דמיינו לקט ישראל ותכפילו ב100+) הארגון מפעיל בין היתר תוכנית בשם "Food Drop" שמטרתה להעביר עודפי מזון מוצל לעמותות שמחלקות מזון לנזקקים (אם תרצו "בנקי מזון" – השם המקובל בארה"ב). בעבר טרם המחקר, תהליך הקישור בין נהגים מתנדבים שמובילים את תרומות המזון לבין העמותות השונות שמעבירות לנזקקים מתבצע תוך כדי וכחלק משגרת הנסיעה הרגילה שלהם ובאופן ידני כמקובל פה בעמותות בישראל וכצפוי גוזל זמן רב, ולעיתים מוטה ולא הוגן כלפי כלל הנתמכים כך שמעט עמותות מקבלות את רוב התרומות שמשם מועברות לחלק קטן יחסית מסך הנזקקים. מטרת החוקרים הייתה לבצע אוטומציה מלאה של התהליך. לשם כך, הם פיתחו אלגוריתם שיקשר בזמן אמת ויאזן בין הוגנות וצדק כלפי כלל עמותות המזון לבין יעילות עבור הנהגים המתנדבים שמובילים את המזון תוך כדי יום העבודה שלהם. המאמר מציג את ההוכחות התיאורטיות והניסויים שהובילו לבחירת האלגוריתם הסופי, אשר יושם והוטמע בפלטפורמה שנבנתה עבור הארגון.

שיטת המחקר

החוקרים פיתחו מערכת ממוחשבת ואלגוריתם לקישור דינמי כדי להחליף את התהליך הידני הקיים. הם בנו פלטפורמה דיגיטלית (שכבר פועלת והוטמעה בארגון החל מאפריל 2024) שמנהלת את כל התהליך:

1. הנהג המתנדב עם עודפי המזון שנתרמו ממלא טופס מקוון עם פרטי המזון, מיקום המזון כרגע והיעד שלו עצמו (כלומר לאן הנהג אמור להמשיך בסדר יומו לולי התנדב).
2. המערכת (Backend) מריצה את האלגוריתם המקשר כדי למצוא את העמותה המתאימה ביותר לקבלת התרומה.
3. נציג עמותת הצלת המזון מקבל התראת SMS עם פרטי התרומה ויכול לאשר או לדחות אותה. במקרה של אישור הנהג מקבל את פרטי הקשר של אותה עמותה ונוסע לשם.
4. במקרה של דחייה, המערכת מזהה אוטומטית את הנמען הבא בתור.

עד כאן זה רק תיאור הצעדים ללא הפתרון. ליבת הפתרון הוא אלגוריתם פשוט אך יעיל ביותר, שנועד כאמור לאזן בין שני צרכים מנוגדים: הגינות כלפי העמותות ויעילות כלפי הנהגים המתנדבים. לכן בעת שהנהג ממלא את פרטי תרומת המזון (שלב 1), מיקומו והיעד אליו אמור להמשיך הנהג, בשלב 2 לעיל – האלגוריתם נעזר ב"כוחה של הבחירה הכפולה" (Power of Two Choices) ומבצע את הפעולות הבאות:

• בחירה 1: מזהה את העמותה הקרובה ביותר למקור של הנהג (היכן שהמזון כרגע)
• בחירה 2: מזהה את העמותה הקרובה ביותר ליעד של הנהג.
• החלטה: מבין שתי האפשרויות הללו, האלגוריתם משדך את התרומה לבנק המזון שקיבל את השווי המצטבר הנמוך ביותר של תרומות עד לאותו רגע.

המסגרת התיאורטית ומדדי ההערכה:

כדי לנתח את ביצועי האלגוריתם, החוקרים התיחסו לבעיה בין הוגנות ליעילות כבעיה קלאסית במדעי המחשב בשם "כדורים וסלסלות" (balls-into-bins).

• התרומות הן "כדורים" עם משקל (שווי התרומה).
• העמותות הם "סלסלות" עם משקל (כמות האוכלוסייה נזקקת המזון שהם משרתים).

הוגדרו שני מדדי הצלחה מרכזיים:

1. יעילות כלפי הנהג: מבטיח שהמרחק הנוסף שהנהג נדרש לנסוע לא יעלה על פי d מהמסלול האופטימלי עבורו (שכולל עצירה בבנק מזון כלשהו).
2. הוגנות כלפי העמותה: מבטיח שבסופו של דבר השווי המצטבר של תרומות שמקבל אדם נזקק מעמותה מסויימת הוא לפחות 1 חלקי ε מהשווי שמקבל אדם נזקק מהעמותה שנהנית מהכי הרבה תרומות מזון.

תוצאות המחקר

האלגוריתם נבחן והראה תוצאות מעולות הן באופן תיאורטי והן באמצעות סימולציות על נתונים אמיתיים. נערכו ניסויים על נתונים ממדינות שונות בארה"ב, כמו אינדיאנה וקליפורניה, תוך שימוש בנתונים על מיקומי עמותות ואוכלוסיות נזקקות מ-Feeding America. דוגמה מאינדיאנה: האלגוריתם הציג רמת "אי הוגנות" זניחה בין העמותות שעמדה על קרוב ל-1, כלומר החלוקה לנזקקים בעזרת האלגוריתם הייתה כמעט שוויונית לחלוטין (!), ובמקביל דרש מהנהגים להאריך את דרכם ב-12% בלבד בממוצע.

סיכום הממצאים העיקריים

המאמר מציג פתרון מקצה לקצה מפיתוח תיאורטי ועד פלטפורמה פעילה לבעיית הלוגיסטיקה של הצלת מזון. הממצא המרכזי הוא שאלגוריתם פשוט המבוסס על "כוחה של הבחירה הכפולה" מצליח לאזן בצורה יוצאת דופן בין יעילות לנהגים/מתנדבים והוגנות בחלוקה לעמותות ונזקקים. התוצאות, המגובות בהוכחות מתמטיות וסימולציות מקיפות, מראות שהאלגוריתם חזק, יציב, ומספק ביצועים עקביים וטובים במגוון תרחישים גיאוגרפיים. בכך, המאמר מציע פתרון מעשי, מבוסס-נתונים ואוטומטי לבעיה חברתית וסביבתית משמעותית.

גולת הכותרת היא האוטומציה הנפלאה והקישור בין המוסר/התורם למקבל/היעד. דבר שיכול לסייע בעיצוב מערכת קישור חכמה שתפעל באפליקציה ייעודית בישראל כך שהמערכת תדע לזהות בזמן אמת למי כדאי להעביר את התרומות: על פי קרבה גיאוגרפית, זמינות, והיסטוריית קבלת סיוע. בכך תשתפר ההוגנות בחלוקה צודקת יותר של המזון בהתאם לערכי העמותה תוך תיעדוף נזקקים שלא קיבלו תרומה לאחרונה.

שילוב האלגוריתם ישפר גם את יעילות חלוקת המזון דבר שיביא בין הייתר לחסכון במשאבים כמו שעות מתנדבים, צמצום הצורך בהתערבות ידנית של מתנדבים, ייעול תהליכי איסוף תרומות, ביצוע אופטימלי של חלוקת בסיוע על ידי אלגוריתם תוך פיקוח אנושי, דבר שייצור שקיפות בחלוקה, יגביר את האמון של המשתמשים (דבר שהוכח כמסייע משמעותי בשיתוף פעולה ועל כך במחקר הבא) מאחר וכל החלטה על העברת תרומה מיושמת לפי כללים ברורים לכולם ואינה תלויה בהיכרות אישית, לחצים או הטיות אנושיות.

שיפור בערכי קיימות, קהילה ושמירה על הסביבה – תכנון המסלולים בהתאם לקרבה שבין מקור התרומה ליעדה יתרון לניצול נכון של משאבים: הפחתת כפילויות, מניעת  נסיעות מיותרות וייעול שרשרת האספקה. תהליך זה יתרום לצמצום פליטת מזהמים ולחיסכון באנרגיה, ובכך יישם הלכה למעשה את ערכי הקיימות של הארגון. בנוסף, המערכת תגדיל את החוסן החברתי, תיצור שיתופי פעולה מקומיים חדשים כתוצאה מהקצאת תרומות מזון לאלו שהיו "נופלים בין הכיסאות" ולא היו זוכים לתרומות מזון בשיטה הידנית.

ניתן לראות סרטון יו טיוב על המחקר https://youtu.be/8G5AS-6q_2o?si=8hHCF6SuYIrgxKtp

נשמח לדעתכם, שיתוף פעולה בקידום מיזמים טכנולוגיים לטובת המגזר השלישי, הצלת מזון ועוד.. אנא צרו קשר או רשמו לנו למייל: kerenpedantim@gmail.com