שקלול תמורות

שקלול תמורות (באנגלית: Trade-off או Tradeoff) הוא מצב הגורם להפסד באיכויות מסוימות, בכמויות מסוימות או בהיבטים מסוימים, אך בתמורה, גורם לרווח באיכויות, בכמויות או בהיבטים אחרים. שקלול תמורות יכול להתרחש בנסיבות רבות, ואפילו בהקשר הפיזיקלי הפשוט: לחלל בעל נפח מוגדר ניתן להכניס כמות גדולה של עצמים קטנים או כמות קטנה של עצמים גדולים. לתופעה זו ניתן להביא דוגמה נוספת מחיי היומיום: אישה האורזת את מזוודתה לפני טיסה, מתוך הנחה שחברת התעופה מאפשרת לכל נוסע להעלות עמו מזוודה אחת בלבד במשקל מרבי מוגדר, נדרשת לבצע שקלול תמורות לגבי הפריטים שאותם היא אורזת. אם בניסיון האריזה הראשון שלה, נתמלאה כל מכסת המשקל המרבית אך ורק מאריזת הביגוד, כל פריט טואלטיקה שתרצה האורזת להוסיף למזוודתה יעלה בשקלול תמורות של הוצאת ביגוד ממנה. ממושג זה של שקלול תמורות, משתמע באופן מרומז, כי לפני כל החלטה המערבת יתרונות מסוימים יחד עם חסרונות אחרים, יש צורך בהבנה ובהכרה מלאה של צדדי היתרון והחיסרון הכרוכים בה, ושל משקלם היחסי בהקשר הרלוונטי. לדוגמה, כאשר אדם מחליט להשקיע את כספו, ידיעת היתרונות והחסרונות הגלומים בהשקעה במניות (סיכון רב, אך פוטנציאל לתשואה גבוהה) לעומת היתרונות והחסרונות הגלומים בהשקעה באיגרות חוב (סיכון מתון, אך פוטנציאל לתשואה מתונה), תסייע לו במינון חלוקת השקעותיו בצורה אופטימלית התואמת את אישיותו, את גילו, את סכום ההשקעה, את הסכום הנדרש בסופה ואת אורך תקופת ההשקעה. נניח שלפנינו משקיע צעיר בעל משאבים מצומצמים, המעוניין לחסוך כסף לקניית דירה. כיוון שמדובר במשקיע צעיר ש"כל החיים עוד לפניו" וכיוון שמדובר בהשקעה לטווח ארוך, גם אם יפסיד המשקיע באופן חד פעמי סכום קטן מהשקעתו, לא יקרה דבר, כיוון שיהיו לו עוד הזדמנויות רבות לכסות הפסדים אלו עד תום השקעתו. לכן, משקלו של הסיכון יורד. מצד שני, כיוון שנדרשים סכומי כסף גדולים לרכישת הדירה, כיוון שהסכום המושקע הוא קטן יחסית, וכיוון שהמשקיע מעוניין לקצר את הזמן שיידרש לו כדי להגיע אל הדירה הנכספת, הוא נדרש לתשואה משמעותית, כלומר, משקלה של התשואה עולה. בשל כך, יעדיף משקיע זה להגדיל את שיעור המניות ולהקטין את שיעור איגרות החוב בתמהיל השקעותיו, משום שהעלאת הסיכון שבאה בשל כך תופסת בעיניו פחות משקל מהעלאת התשואה שבאה מכך. לא ניתן בעת ובעונה אחת להגדיל את התשואה ולהקטין את הסיכון. לכן, שקלול התמורות "דורש" מן המשקיע לתת משקל לכל אחד מן הצדדים הללו, לוותר עד לסף סביר על הצד הפחות חשוב ולדרוש במקביל את הצד החשוב יותר. מושג שקלול התמורות משמש רבות בהקשר האבולוציוני. בהקשר זה, "מקבלי ההחלטה" הנדרשים לבצע את השקלול הם הברירה הטבעית והברירה הזוויגית. בביולוגיה, מושג שקלול התמורות ומושג אילוצי הטבע כרוכים זה בזה בדרך כלל. בכלכלה, מקובל לבטא את שקלול התמורות במושגים של עלות אלטרנטיבית. במושג שקלול התמורות נעשה שימוש רב בהקשרים של מצבים מחיי היומיום. הפתגם העתיק "אל תשים את כל הביצים בסל אחד" מרמז לעיקרון של פיזור סיכונים (אנ'). עיקרון זה מממש את מושג שקלול התמורות כאשר הוא נותן עדיפות (לדוגמה), להשתתפות בקרן נאמנות המורכבת מאיגרות חוב רבות, על פני רכישה של איגרות חוב בודדות אף אם הן מבטיחות תשואה גבוהה. פחי האשפה הביתיים המשמשים אותנו, מצויים במספר גדלים. אם אדם יבחר פח אשפה גדול במיוחד, הוא לא יצטרך לרוקנו אל מכלית האשפה שברחוב אלא לעיתים רחוקות, אך מצד שני, כשכבר יצטרך לרוקן פח אשפה שכזה, הוא ימצא אותו כבד, בלתי בטיחותי ובלתי נוח לנשיאה. במילים אחרות, גודל פח האשפה הביתי הוא גורם הדורש שקלול תמורות בין תדירות הצורך לפנות את האשפה מן הבית לבין הקלות, הנוחות והבטיחות של פינוי כזה. בנוסף, כאשר בפח נמצאת פסולת מזון, פינוי תדיר של פח קטן יחסוך מן הבית ריחות לא נעימים, וריקבון של אוכל המושך מזיקים וחרקים, בעוד שפינוי פחות תדיר של פח גדול יביא לאותו ריקבון, ולאותם ריחות, מזיקים וחרקים שתוארו לעיל. מובן שבעליו של פח אשפה גדול מסוגל לפנותו באותה תדירות שבה מפנה אדם אחר את פח האשפה הקטן שלו, אלא שאז הוא גם הוסיף תשלום על תוספת בנפח הפח שאינה משמשת אותו, גם לא הרוויח תדירות פינוי מופחתת, וגם נאלץ לפנות בכל פעם פח כבד יותר מאשר חברו, בעל הפח הקטן. בנוסף, בעוד שבעלי הפח הקטן או הפח הגדול, המפנים אותם כל אימת שהם מלאים, אינם נדרשים למחשבה יתרה, בעל הפח הגדול המפנה אותו לפני מילויו, נדרש לסגל לעצמו לוח זמני דקדקני של פינוי אחת למספר קבוע של ימים. מדוע איפוא הוא קנה פח גדול יותר ומה הרוויח בכך? ניתן לסווג כפפות שנועדו להגנה מתנאי אקלים קרים לשלושה טיפוסים עיקריים: (א) כפפה שבה אין כיסוי לאצבעות; מעטפת הכפפה מכסה את כף היד ואת גב היד בלבד, ואילו כל אחת מן האצבעות 'פורצת' החוצה, מחור המותאם לה במעטפת הכפפה (ב) הכפפה הרגילה שבה מותאם כיסוי ייעודי לכל אחת מן האצבעות; מעטפת הכפפה מכסה את כף היד ואת גב היד כולל את שטחן של האצבעות, אלא שלכל אצבע מותאם בכפפה 'שרוול' ייעודי סגור משל עצמה (ג) כפפה שבה יש כיסוי לאצבעות, אלא שכיסוי זה אינו מתאים 'שרוול' נפרד לכל אצבע; כפפה זו בנויה כמעין גרב לכף היד, ובה כל ארבע האצבעות למעט האגודל עטופות יחדיו, ורק האגודל עטופה בנפרד, בשרוול סגור משל עצמה, שרוול המתפצל מגופה העיקרי של הכפפה. כפפה מטיפוס (ג) היא המגנה בצורה המיטבית מן הקור, מפני שהיא מכסה את כל אצבעות היד, בשונה מכפפה מטיפוס (א), ומפני שהיא מקטינה עד למינימום את שטח פניה החשוף לקור שבחוץ, בשונה מכפפה מטיפוס (ב). בנוסף, חלל האצבעות בכפפה מטיפוס (ג), 'אוגר' בתוכו אוויר חם המבודד בצורה טובה את פנים הכפפה מן הקור שבחוץ, והאצבעות, הנמצאות במגע זו עם זו בחלל זה, מסייעות זו לזו בשמירת החום ובחימום הדדי תוך כדי תנועתן. מצד שני, כפפה מטיפוס (א) היא המשמרת בצורה מיטבית את יכולת התנועה והתפקוד של אצבעות היד, ואף מאפשרת לאצבעות יכולות חישה ומישוש מיטביות, כך שהמוטוריקה העדינה של היד אינה נפגעת. נמצא, שהבחירה בכפפה מטיפוס מסוים, כרוכה בשקלול תמורות של בידוד הכפפה על חשבון חופש תפקוד ותנועת האצבעות בה. ככל ששמירת החום בכפפה תהיה טובה יותר כך תפקוד האצבעות בה יהיה גרוע יותר, ולהפך. בעת העתקה של יצירה מוזיקלית מתקליטור למחשב, שמירתה במחשב כקובץ מתצורה דחוסה מאבדת נתונים, כדוגמת פורמט MP3, תחסוך שטח זיכרון בדיסק הקשיח, אך תגרום לאיבוד מידע ולנזק באיכות הקול (אנ'). לעומת זאת, שימוש בסכימת דחיסה שאינה מאבדת נתונים, כדוגמת FLAC או ALAC (אנ'), תדרוש זיכרון רב יותר מן הדיסק הקשיח, אך כמעט שלא תזיק לאיכות הקול המקורית של היצירה. מכוניות משפחתיות הן מכוניות גדולות המסוגלות להכיל כמות גדולה של נוסעים (חמישה ומעלה). כיוון שמכוניות אלו הן גדולות ממילא, נעשים פחות מאמצים בזמן ייצורן לצמצם בנפחן, והן מכילות חללים גדולים יותר הניתנים למעיכה שסופגת את מכת ההתנגשות בזמן תאונה (Crumple Zones, "אזורי מעיכה", כגון הפגוש, תא המנוע ותא המטען). ספיגת מכת ההתנגשות, מפחיתה ומשככת את הנזק שנגרם לנוסעים ברכב: במקום שהרכב יימעך באזור שבו יושב נוסע, הוא נמעך במקום שבו אין נוסעים. מכאן נובע, שמכוניות משפחתיות אשר אזורי המעיכה שלהן מוגדלים ביחס לאזורי המעיכה במכוניות המיני ובוודאי ביחס לאזורי המעיכה במכונית מיקרו (אנ'), הן מכוניות בטוחות יותר. אולם, בשל גודלן, מכוניות משפחתיות נוטות להיות גם כבדות יותר, ואף בעלות מבנה שאינו אווירודינמי ביותר, מה שגורם להן להיות בעלות צריכת דלק (אנ') בזבנית. גם החנייה באזורים עירוניים קשה למכוניות אלו, משום שלשם חנייה הן דורשות שטח פנוי גדול. מן הצד השני ניצבות מכוניות המיקרו. הן מסוגלות להכיל שני נוסעים בלבד ואינן בטיחותיות ביותר, מכיוון שאזורי המעיכה שלהן מצומצמים, אך מצד שני, קלותן ועיצובן האווירודינמי מאפשרת להן צריכת דלק יעילה, ורוחבן הצר מעניק להן שפע של הזדמנויות חנייה. עדיפות נוספת לנפח מכונית קטן נובעת מן המחיר. ככל שהמכונית קטֵנה, קטֵן גם מחירה, ואף קטֵן ערך הנזק שנגרם לה בעת תאונה: לדוגמה, במקרה של תאונה ששברה את הפגוש, החלפת פגוש גדול תעלה יותר מהחלפת פגוש קטן. נמצא, שגודל המכונית מעמת בשקלול תמורות את כמות הנוסעים שהמכונית מסוגלת לשאת ואת בטיחותה, מול קלותה של המכונית, צריכת הדלק שלה, הזדמנויות החנייה שלה בשטחים עירוניים צפופים, עלותה ועלות תיקוניה. בכלכלה, שקלול תמורות מתואר במונחי עלות אלטרנטיבית של דרך פעולה מסוימת. עלות אלטרנטיבית היא הרווח שהיה מתקבל אילולא ננקטה דרך הפעולה שנבחרה, ובמקומה הייתה ננקטת דרך פעולה אחרת, "הבאה בתור" במדרג עדיפויות כלשהו. במילים אחרות, שקלול התמורות דורש "קרבן" שצריך להיות מוקרב או ויתור שצריך להינקט, על מנת להשיג מוצר, שירות או חוויה מסוימים, העדיפים על פני המוצר, השירות או החוויה שהיו מושגים ללא "קרבן" או ויתור זה. לדוגמה, אדם שהולך למגרש על מנת לצפות במשחק כדורסל שמתקיים בו. אם הדבר נעשה בשעות העבודה של אותו אדם, העלות האלטרנטיבית היא שעות העבודה שאותן הוא מאבד בזמן הליכתו ובזמן צפייתו במשחק. אם הדבר נעשה בזמנו הפנוי של אותו אדם, העלות האלטרנטיבית תהיה, למשל, תוכנית הטלוויזיה שבה היה יכול לצפות בזמן זה. גורמים רבים משפיעים על "אווירת" שקלול התמורות במדינה מסוימת, וביניהם זמינותם של חומרי גלם, קיומם של כוח עבודה מיומן ומוכשר ושל מיכון המותאם לייצור המוצר, זמינותם של טכנולוגיות והון ומדדי שוק המאפשרים את ייצור המוצר, בסקלת זמן סבירה ורווחית. לעיתים קרובות, שקלול התמורות הכלכלי מומחש באופן גרפי, באמצעות גרפים של יעילות פארטו (מושג כלכלי שנקרא על שמו של ממציאו, הכלכלן וילפרדו פארטו), המראים את הכמות המרבית (או המזערית) המושגת עבור גורם מסוים, תוך שינוי כמותם של מגוון גורמים נתונים אחרים. לדוגמה, בתאוריית הייצור, שקלול התמורות שבין ייצור של טוּבין מסוג אחד לבין ייצור של טובין מסוג אחר, מומחש באמצעות גרפים של עקומת התמורה, גרפים המהווים מקרה פרטי של גרפי יעילות פארטו. יעילות פארטו באה לידי ביטוי גם באופטימיזציה וקטורית (אנ'). בענף המימון, ה-CAPM כולל התייחסות לגבול היעילות (אנ'): גרף גבול היעילות מראה את רמת ההחזר המרבית הצפויה בכל תיק השקעות כתלות ברמת הסיכון שיש בו, הנמדדת באמצעות שונות ההחזר. בענפי הביולוגיה והמיקרוביולוגיה, שקלול תמורות מתרחש כאשר שינוי אבולוציוני מועיל בתכונה מסוימת כרוך בשינוי מזיק בתכונה אחרת (ראו שקלול תמורות אבולוציוני). שקלול תמורות הוא מושג חשוב בהנדסה. לדוגמה, בהנדסת חשמל, משתמשים במשוב שלילי על מנת "להרוויח" מספר תכונות נחשקות, כגון רוחב סרט משופר, יציבות BIBO, חסינות מפני רעשי רקע וצמצום של עיוות לא ליניארי. בדומה לכך, נעשה שימוש בשקלול תמורות כדי להגדיל למרב את נצילות ההספק החשמלי בהתקני מדידה רפואיים, מבלי לאבד את איכות המדידה הנדרשת. בענף הדמוגרפיה באים מושגים מסוימים זה על חשבון זה, במחול מורכב של שקלול תמורות. הזדקנות של אוכלוסייה באה על חשבון פוריותה (אנ'), ופוריות של אוכלוסייה עשויה לבוא על חשבון זוגיות ההורים ועל חשבון הדאגה ההורית המוענקת לכל אחד מן הצאצאים. לגבי הנושא האחרון ניתן לומר בצורה מפורשת יותר (אך מעט פשטנית), כי ככל שתגדל הפוריות, כלומר, ככל שלכל זוג הורים יהיו יותר צאצאים, כך תקטן הדאגה ההורית המוענקת לכל אחד מהם, כך שאם ישורטט גרף המתאר את התלות של הדאגה ההורית בפוריות, יתקבל גרף ליניארי בעל שיפוע שלילי. בחירת בני זוג מושפעת בין היתר משקלולם של גורמים אלו שהוזכרו כאן. תופעה נוספת, המוכרת כ"תמורה דמוגרפית", באה לידי ביטוי כאשר מרכיבי מחזור החיים של מין מסוים (כדוגמת שרידות, גדילה ורבייה) מראים מתאם משתנה עם האזור שבו הוא נמצא בתוך טווח האנדמיות שלו. לדוגמה, יכולת השרידות של המין גדלה ככל שמתקדמים צפונה באזור שבו הוא אנדמי, בעוד שיכולתו לגדול או להתרבות גדלה דווקא עם ההתקדמות דרומה, מה שגורם למין זה להתקיים במין גרדיאנט סביבתי. מגמות מנוגדות במרכיבי מחזור החיים, כמו אלו שתוארו לעיל, יכולות לנבוע ממצב של שקלול תמורות הקשור להקצאת משאבים (אנ') או מתנאי אקלים משתנים. במדעי המחשב שקלול תמורות בא לידי ביטוי בעת בחירת הכלי או האלגוריתם לביצוע התוכנית. תוכנית תוכל לרוץ מהר יותר אם היא תשתמש ביותר שטח זיכרון, תופעה המוכרת בשמה הלועזי "Space–time tradeoff". לתופעה זו בפרט, ולשקלולי תמורות במדעי המחשב בכלל, מספר דוגמאות: דחיסתה של תמונה יכולה לצמצם את העלויות ואת הזמן הנדרשים לשם שליחתה, על חשבון הגדלת זמן המעבד הנדרש לביצוע הדחיסה ולביצוע הפריסה. גם איכות התמונה עשויה להיפגע בתלות בשיטה המשמשת לשם דחיסתה. שימוש ב-Lookup table (אנ') יצמצם את זמן המעבד הנדרש לשם חישוב ולשם הפקת הנתונים הנמצאים בה (למעט זמן המעבד שנדרש באופן חד פעמי בעת בנייתה של הטבלה), אך ידרוש שטח בזיכרון לצורך אחסנתה. במספר מצבים, כגון טיפול במחרוזות, המהדר יכול להשתמש בקוד פנימי כדי להאיץ את ריצת התוכנית, או ברוטינה של זמן ריצה כדי לצמצם את הזיכרון הנדרש לאחסון קודים פנימיים. המהדר עשוי לברור בעצמו את דרך הפעולה המתאימה, או שהמשתמש הוא שייקבע למהדר האם הזמן חשוב לו יותר מן המקום בזיכרון או להפך. למוסד להנדסת תוכנה (אנ') ישנו תקן מסוים לשם ניתוח וייעול של שקלולי תמורות תכנותיים. התקן נקרא "ארכיטקטורת ניתוח לשקלולי תמורות" (אנ'). במשחקי לוח אסטרטגיים ישנם, לעיתים קרובות, שקלולי תמורות. בשחמט לדוגמה, ניתן להקריב רגלי על מנת להשיג עמדה משופרת, לצורך איום על היריב או לצורך השגת שח או מט. במקרים קיצוניים עשוי שחקן להקריב כלים חשובים יותר, ואף את המלכה על מנת להגן על המלך. בגו קיים שקלול תמורות בין גודל הטריטוריה שהשחקן יכול להשיג במספר מהלכים נתון, לבין מידת ההשפעה שתהיה לטריטוריה הזו: ככל שהטריטוריה קרובה למרכז היא בעלת השפעה גדולה יותר, אך קטנה יותר בשטחה; לעומת זאת, ככל שהטריטוריה שהושגה סמוכה ליותר פינות, היא גדולה יותר בשטחה, אך בעלת השפעה קטנה יותר. בפילוסופיה של המוסר נידונים לעיתים קרובות שקלולי תמורות הקשורים לאינטרסים מנוגדים המעומתים זה מול זה, כדוגמת עימותים בין מספר אנשים בעלי אינטרסים מנוגדים או כדוגמת בעיות שפתרונן חייב להעדיף עקרונות או ערכים מסוימים על פני עיקרונות או ערכים אחרים. כדוגמה ניתן להביא את השאלות האתיות, האם נכון להשתמש במידע רפואי שהושג בניסויים בלתי אתיים או בלתי חוקיים, על מנת לטפל במחלות והאם נכון להשתמש במשפטו של אדם בראיה שהושגה שלא כדין. בענף הרפואה, מטופלים ורופאים נאלצים, לעיתים קרובות, להחליט החלטות קשות, הכרוכות בשקלול תמורות. לדוגמה, חולי סרטן הערמונית נדרשים להכריע בין מספר שיטות טיפול אפשריות; טיפול אחד הוא בעל סיכויי הצלחה גבוהים יותר אך תופעות הלוואי האפשריות שלו חמורות או בלתי נעימות או סבירות יותר; טיפול אחד יאריך את תוחלת החיים של המטופל אך יגרום לו בסבירות מסוימת לאין-אונות. דילמות מטופלים כדוגמת זאת שתוארה, נקראות בעגה המקצועית הרפואית "Patient trade-off" (אנ') או "The trade-off dilemma". שקלולי תמורות פוליטיים מציבים בעיות חברתיות ומדיניות שהן מן הסבוכות והשנויות במחלוקת ביותר בכל הזמנים. כל המערכת הפוליטית העולמית יכולה להיות מוצגת כמסע ממושך של הכרעות בין ערכי ליבה ובין אינטרסים מנוגדים של אזרחים, של מנהיגים ושל בעלי השפעה. גם תעמולות בחירות מעורבות בשקלולי תמורות: לדוגמה, טקטיקה של הכפשת היריב עשויה לעודד את הבסיס הפוליטי (אנ') של הצד המכפיש אך להרחיק את הקולות הצפים (אנ'). בעת טיפול בלוחות זמנים, מעסיקים ייקלעו לשקלול תמורות הנקרא "tradeoff of 9/80", על שם דוגמה קלאסית שלו: מעסיק הנדרש לפרויקט הדורש 80 שעות עבודה יצטרך להכריע בין חלוקתו לקבוצה של תשעה עובדים, שישקיעו עבודה של כמעט תשע שעות לכל אחד מהם, לבין חלוקתו לקבוצה יותר מורחבת של עשרה עובדים, שישקיעו עבודה מאומצת פחות, של כשמונה שעות לכל אחד. עקומת התמורה משאב טבע משא ומתן פרדוקס יעילות פארטו התקפת איזון זמן/זיכרון