פטנטים בתחום הבקרה – מוואט ועד היום
וואט חיבר בקר צנטריפוגלי מבוסס מטוטלת קונית לשסתום וויסות קיטור: בסיבוב מהיר של המנוע מתרחקות משקולות המטוטלת זו מזו, ומזיזות זרוע הסוגרת את שסתום הקיטור כך שקצב יציאת הקיטור מואט והמנוע חוזר למהירותו הנומינלית. באמצעות ויסות מהירות המנוע במהלך פעולתו, צריכת האנרגיה של מנועי הקיטור התייעלה עד פי חמישה.
עד עצם היום הזה, משוב שלילי כפי שתואר במערכת של וואט הוא הבסיס למערכות בקרה רבות. אלה מתבססות לרוב על חיישנים המספקים אינדיקציות על אופן פעולתו של המנגנון המבוקר, יחידת בקרה המבצעת בזמן אמיתי אלגוריתם בקרה, ואמצעים לשליטה על המנגנון המבוקר. דוגמאות קלאסיות בתחום הן מערכות בקרת שיוט ברכבים (cruise control) ומערכות בקרת הגאים במטוסי סילון. במקרים אלה ורבים אחרים, החיישנים והמנגנון המבוקר קיימים וידועים. החידוש במערכת הבקרה מתבטא רק בתוכנה המממשת אלגוריתם בקרה, שמטרתו לאזן בין תגובה מהירה לשינויים באופן פעולת המנגנון המבוקר מחד, לבין מניעת תנודתיות יתר בו מאידך.
מערכות מבוקרות עברו שינויים מפליגים מאז ימיו של וואט. יחידות הבקרה התפתחו ממערכות מכאניות למערכות אלקטרוניות אנלוגיות, ולבסוף למערכות דיגיטליות. עליית קצב עיבוד הנתונים איפשרה שימוש במחשבים (PC) ולא רק במעבדי נתונים ייעודיים (Digital Signal Processors, DSP) לצרכי בקרה. המשוב השלילי הפשוט הוחלף באלגוריתמיקה מתוחכמת המסוגלת להביא לדיוק, מהירות, ויציבות משופרים. מערכות הבקרה הדיגיטליות שמפותחות מאז שנות ה-80 מריצות תוכנה שייעודה החלת אלגוריתמים המבטאים מודלים מתמטיים של המערכת המבוקרת ותגובתה לאותות הבקרה.
אלגוריתמים כשלעצמם וכן המודלים בהם נעשה שימוש על מנת לחזות את פעילות המנגנון המבוקר נחשבים למופשטים. ככאלה, הם אינם כשירים להגנה פטנטית גם אם הם חדשניים והמצאתיים. עם זאת, שילוב המצאתי של אלגוריתם בקרה חדש במנגנון מבוקר בד"כ יעמוד בדרישות הכשירות לפטנט, מאחר והאלגוריתם ישפיע באופן ישיר על אופן פעולתו של המנגנון הספציפי ואולי אף על צריכת האנרגיה שלו.
שילוב כזה עשוי להתגלם במערכות שפעולתן אינה אפשרית ללא מערכת בקרה אלגוריתמית אקטיבית. מטוס ה- F16 תוכנן לאי-יציבות אווירודינמית ומסוגל לטוס אך ורק תודות למערכת הבקרה: התיכנון הלא יציב מאפשר למטוס לתמרן בגמישות רבה יותר ממטוס שתוכנן ליציבות. מאידך, תקלה במחשב המטוס תגרום להתרסקות מיידית. מערכת בקרה כזו, שכמובן תוכננה עם יתירות ואמינות (redundancy and reliability) משפיעה באופן ישיר על פעולת המטוס, ולכן ניתנת להגנה פטנטית.
בהקשר של הספק ובקרה כדאי לציין גם את האספקט הירוק: במדינת ישראל נרשם בקיץ 2010 שיא חדש בביקוש לחשמל, שעמד על 11,530 מגוואט. כפי שכתבנו במוסף "אנרגיה ירוקה" (גיליון אוקטובר 2010) – לאור צריכת האנרגייה המואצת בעולם, מדינות רבות ובהן ישראל מעודדות קידום יוזמות בתחום האנרגיה הירוקה באמצעות פטנטים. תקנות חדשות מאפשרות זירוז בחינות של בקשות לפטנט בהן מתוארות המצאות שיביאו לחיסכון באנרגיה, ירידה בהספק הנצרך ע"י רכיבים אלקטרוניים, הארכת חיי בטריות וכיו"ב. תאריך קבלה מוקדם של הגנה פטנטית מקנה יתרון משפטי משמעותי במקרים של הפרת הפטנט.
בשל הפוטנציאל בתחום דאז, אימפריית מנועי הקיטור של וואט ובולטון הייתה הצלחה כלכלית כבירה. חקיינים רבים קמו להם, אך מהרגע בו חבר המושבעים פסק לטובתם לראשונה – יישבו החקיינים את התביעות מחוץ לכתלי בית המשפט. בימינו אנו, כדי להגיע למיסחור מוצלח של המצאות בתחום ההספק והבקרה, כדאי לעבוד עם עורך פטנטים מורשה על עריכת הבקשה לפטנט באופן שיתחשב במגבלות המשפטיות בתחום התוכנתי.
בדבר שאלות בנושא זה פנו מיד לנגציגי משרד גולד פטנטים בע"מ וקבלו שיחת יעוץ ראשונית ללא תשלום, שוחחו עם ד"ר מרגנית גולדרייך, עורכת פטנטים מורשית ומנכ"לית גולד פטנטים בע"מ או עם פרליגלית איילת אמיגה, בטלפון : 04-8110007.
_________________________________
שם המלא של המאמר: פטנטים בתחום הבקרה – מוואט ועד היום
כתבו: דר' ירון חפץ, עורך פטנטים ויועץ מדעי בגולד פטנטים בע"מ, ודפנה לוי, מתמחה בגולד פטנטים בע"מ
פורסם בטכנולוגיות ישראל, מרץ 2011. לדף פרסומים נוספים של גולד פטנטים בע"מ כאן.