המעבדה הקטנה שמאיימת לעקוף את גוגל וטסלה

מתלבטים לגבי חיית מחמד? תנו לנו להמליץ לכם על הידרו-גמל, יצור ארוך-גוף וקצר-גפיים, שקצת דומה לכלב ים. השוחים בבריכת אוניברסיטת בן גוריון ודאי ראו אותו קופץ דרך חישוק ומקיף מצופים במסגרת אימוני הכושר שלו. האמת היא שהוא לא ממש חיית מחמד אלא צוללת רובוטית אוטונומית עם בינה מלאכותית. הוא תוכנן בידי בני אדם, אבל במסעותיו בעומק הים הוא אמור לקבל החלטות לבד, בהתאם לתנאי השטח.

הידרו-גמל (Hydro-Camel) הוא אחד הפיתוחים המובילים של מעבדת הרובוטיקה האוטונומית (LAR) של פרופ' הוגו גוטרמן, הפועלת בתוך קרוואן בקצה קמפוס האוניברסיטה. במעבדה הקטנה עובדים על פיתוחים שהם בחזית העולמית של רובוטים עם בינה מלאכותית, ונראה שלמפתחי המכוניות האוטונומיות של גוגל, טסלה מוטורס ומרצדס יש סיבה קטנה לחשוש.

המערכות האוטונומיות של LAR פועלות באוויר, בים וביבשה ויכולות גם לתקשר זו עם זו. כך, רחפן אוטונומי המזהה שריפה ביער יכול לשלוח מסרים לצי של כלי רכב זעירים, הנכנסים לתוך היער, ממפים את אזורי השריפה ומזהים מי תקוע בפנים. אלה קוראים לכלי רכב אוטונומיים שיכולים לחלץ נפגעים. במקביל, הצוללת האוטונומית יכולה לצלול לעומקים שבני אדם לא יכולים להגיע אליהם לצורכי מחקר אבל גם כדי להתריע על דליפה בצינור גז, ולקרוא לקיאק אוטונומי שיביא למקום ציוד תיקון.

"רובוטיקה אוטונומית פירושו מערכת שיכולה לעבוד לבד ולהתמודד עם הבלתי נודע", אומר פרופ' גוטרמן. "במקומות ובנסיבות שבהם אין לך אפשרות לתקשר עם המערכת ולחזות בעצמך בבעיות שבהן היא נתקלת, אתה חייב לדאוג שהיא לא תשתולל. רוב המערכות הרובוטיות היום הן למעשה מכונות שמקבלות החלטות בהתאם לקריטריונים מוגדרים. המערכות שלנו מסוגלות להתמודד בזמן אמת עם סיטואציות מורכבות ולא צפויות, לאתר תקלות בעצמן ולתקן אותן. אני מקווה שביל גייטס לא שומע אותי עכשיו, אבל אם יש לך רכב אוטומטי, לא יכול להיות שהוא ייכנס למצב של 'מסך כחול', שבו הוא מפסיק לעבוד וצריך לאתחל אותו ידנית".

המעבדה התחילה לפעול בתחום הרובוטיקה האוטונומית הרבה לפני שמונחים כמו "למידת מכונה" ו"למידה עמוקה" היו נפוצים, אומר פרופ' גוטרמן. "החסם הגדול בפני מערכות לומדות הוא בני האדם", הוא מבהיר, "הם חוששים שהמערכת הלומדת תחליף אותם. אבל כבר היום אתם משתמשים במערכות לומדות, אלא שלא תמיד אתם יודעים שהן כאלה. עוטפים את הטכנולוגיה כך שבני אדם לא ירגישו בה, כי הם חוששים מטכנולוגיה עצמאית מדי. בעולם המערבי יש לנו יש הפחד מהגולם, פרנקנשטיין, מהמכונה שקמה על יוצרה. במזרח, למשל ביפן או בקוריאה, אוהבים אותם אולי יותר מדי. הטכנולוגיות שלנו עוד לא בהכרח מושלמות כולן, אבל הן כבר יכולות לשפר את המצב הקיים.

ביקור במעבדה המרוחקת מלמד עד כמה היא נמצאת למעשה בחזית.

בים: גמל עם חושים מחודדים

שמו של ההידרו-גמל התחיל כבדיחה, מספר פרופ' גוטרמן. "אנחנו קוראים לו כך כמעין בדיחה על כך שאומרים לנו 'איך זה שאתם מתעסקים בים? הרי אתם באמצע המדבר. אבל אוניברסטת באר שבע דווקא חזקה בתחום חקר הים. בכלל, באר שבע היא בו בזמן החוף של הכינרת, הים התיכון וים סוף. במונחים אמריקאיים אנחנו קרובים מאוד לכל אחד מהימים האלה", הוא אומר.

הדור החדש של הידרו-כאמל יכול לרדת עד 500 ק"מ בעומק הים. רק כדי לסבר את אוזן, צוללן ספורטאי יורד לרוב ל-30 מטר, והשיא נע בין 100 ל-200 מטר לאדם. כיום ניתן להגיע לעומק הים באמצעות כלי רכב לא מאוישים המונחים מלמעלה. אותם כלי רכב משדרים מסרים למפעיליהם, ועליהם להבין את המתרחש בזמן אמת ולהגיב בהתאם. לעומתם, מערכת אוטונומית כמו זו שמפתחים במעבדה בבאר שבע יכולה לטייל בים גם לאזורים שקשה לתקשר איתם באופן קבוע, לצלם, לנתח את הצילום, להעביר התראות רק בעת הצורך או לחזור לקרקעית הים עם המידע הרצוי. לשם כך יש להידרו-כאמל לא רק מערכת קבלת החלטות (מוח) אלא גם חושים - מורכבים עליו חיישנים ויש לו מערכת ראיה ממוחשבת שמאפשרת לו לזהות עצמים בים ולהבין אם הם יעד או מכשול, האם מצבם תקין ביחס להגדרות שניתנו לו או לא תקין.

"למשל צינור הגז. מה אם יקרה לו משהו, בכוונה או בטעות? בבית שלך את פשוט סוגרת את ברז הגז המרכזי, אבל מה עושים בים?", מדגים פרופ' גוטרמן. "עד שמגיעים הנזק יכול להיות די גדול. המטרה היא שהמערכות הללו יהיו בפרישה רחבה סביב צינור הגז. העלות של כל אחת מהן נמוכה בהשוואה לעלות התיקון של דליפת גז ימית, והן ממש יתקנו את הדליפה אם תתרחש.

מבחינת המחקר המדעי, הוא מוסיף, הרובוט יכול לעקוב אחרי אלמוגים, לסמן אותם ולראות את ההתפתחות שלהם. היום צוללנים עושים זאת, אבל מערכת כזו יכולה לשוטט בים כל היום, בלי לילות ובלי חופש. הדבר הנדיר ברובוט הזה הוא היכולת שלו לעמוד במקום בים בלי לזוז ולהתעורר בעת הצורך. הוא יכול לאבטח נמלים. הוא יכול לדגום את המים בכל שעה, ופעם ביום לעלות ולהעביר את המידע לקיאק הרובוטי, שיודע לעקוב אחריו. הקיאק משמש תחנת ממסר למידע".

באוויר: רחפן מולטי-טאסק

בארה"ב מסתובבים היום מיליוני רחפנים, שרובם מונחים בשלט רחוק על ידי בני אדם. רחפן אוטונומי הוא הדבר הבא, ובמעבדת LAR כבר יש כזה, ומהמתוחכמים שבהם. "זה לא צעצוע", אומר פרופ' גוטרמן, "אלה מערכות גדולות שיכולות להישאר הרבה זמן באוויר, בתנאים של שלג, גשם ורוחות חזקות. הרחפנים הללו יכולים להמריא מכלי טיס אחרים ולנחות עליהם, כך שאם יש לרחפן כזה אנרגיה המספיקה לטיסה של שעה בכל כיוון, מטוס יכול להביא ולאסוף אותו מזירת אירוע, והוא יכול לשמור את האנרגיה שלו למסע בזירה עצמה. בזכות היותם אוטונומיים, כל אחד יכול להפעיל אותם ולא רק מומחה".

היישומים של הרחפן הזה מגוונים. "ניתן למשל לצייד את הרחפנים במצלמה מולטי-ספקטראלית כדי לבדוק את מצב הקרקע במדבר ולהשוותו עם תמונות של לוויינים. הוא יכול גם לזהות בעצמו דליפות בצינורות בקרקע. השאלנו אותו פעם למשטרה, כי כשיש תאונה ופקקים, הרחפן יכול להגיע לפני השוטרים ולדווח מה קורה. הם מיד שאלו אותנו אם הרחפן יכול גם לתת דוחות על מהירות, ולמעשה כן, כי הוא יכול לכסות שטח גדול מאוד, בעלות לא גבוהה, וניתן גם ליצור רשת של רחפנים שישתפו תמונות אלה עם אלה. ניסיתי להציע רחפן לרכבת ישראל, שירחף לפני הרכבת ויתריע על סכנות ובעיות, אבל גופים כאלה תמיד שואלים, 'אבל איך נעשה? לא ראיתי עוד אצל השכן'. וזה חבל, כי יש לנו כבר יכולת אמיתית לעשות דברים. זה לא חייב עדיין להיות אוטונומי לגמרי".

בינתיים בגרמניה, מכבי האש רכשו רחפן. "צחקו עליהם שהם זורקים כסף אבל הם צודקים לגמרי. שריפות רואים קודם כול מהאוויר".

בארה"ב, ממשיך פרופ' גוטרמן, השמים מתמלאים ברחפנים והטכנולוגיה מקדימה את הרגולציה באופן משמעותי. "אם בישראל טכנולוגיה מכניסה את הרגולטור לשיתוק, בארה"ב המצב הפוך ולחץ ציבורי יכול לגרום לרגולטורים לקבל החלטות למרות חששות. לרוב זה מוביל לקדמה, אבל בתחום הרחפנים זה כבר נהיה די מסוכן, בגלל מספר המערכות שמופעלות על ידי חובבנים ללא הבנת המגבלות. העיר מלאה במכשולים - קווי חשמל, עמודי תאורה - שרוב המערכות לא מסוגלות לנווט, וכשפלטפורמה של קילו נופלת עליך מגובה של 100 מטר, זה לא נעים. שלא לדבר על זה שאם הוא נכנס לטורבינה של מטוס, הוא יכול להוריד את המטוס. פשוט לרסק אותו".

בגוף: החדרה מדויקת של מחטי עירוי

"במעבדה שלנו פועלים חוקרים מתחומים רבים - הנדסת חשמל ואלגוריתמיקה אך גם ביולוגיה, נוירופיזיולוגיה ורפואה", מתאר פרופ' גוטרמן את אופן העבודה. "כל אחד עובד על הפרויקט שלו אבל כולנו יושבים ומדברים. לפעמים אחד מצית באחר רעיון לטכנולוגיה שלא ברור מה יהיה היישום שלה. לפעמים טכנולוגיה שהתחלנו בתחום אחד פתאום מתאימה הרבה יותר לתחום אחר. ולפעמים מישהו מבחוץ מגיע ומציג לנו צורך או בעיה". כך היה כשנציגים מבית החולים לילדים בסינסינטי, אחד הגדולים בארה"ב, הגיעו אל המעבדה. הם הציגו רשימה של בעיות. "יש היום פער גדול בין רפואת ילדים לרפואת מבוגרים, כי מי שכותב את הצ'קים קרוב יותר להתקף לב מאשר ללידה", אומר פרופ' גוטרמן. לרוב הבעיות שהוצגו לא הייתה למעבדה פתרון, אך לאחת מהן דווקא כן - החדרת מחטי עירוי לוורידים עמוקים וקטנים אצל ילדים, בלי לפספס. "30% מההחדרות לא מצליחות בפעם הראשונה", אומר פרופ' גוטרמן, "ו-300 איש בארה"ב בלבד מתים מזה בכל שנה. אחרים עוברים תהליך חפירה של 45 דקות". יש היום מערכות למיקום אוטומטי של המחטים הללו, אך הן גדולות ויקרות, ולדברי גוטרמן לא כל כך טובות.

המערכת של LAR מבוססת על אולטרסאונד ויכולות זיהוי תמונה שפותחו במעבדה, כך שהיא מאתרת את הווריד באופן עצמאי. כשהמערכת מצפצפת, לוחצים על כפתור והמחט נכנסת למקום. "היינו יכולים גם לוותר על לחיצת הכפתור, אך בני אדם עדיין לא מוכנים לכך", אומר פרופ' גוטרמן. "המוצר מיועד בעיקר להחדרת מחטים במקומות שלא רואים בעין, ואנחנו גם יכולים לאפשר כניסה במהירויות גבוהות וכך להפחית את הכאב. כנראה תקום בקרוב חברה באוהיו, אבל לפתח ולאשר מוצר רפואי זה לא כל כך קל". בהמשך הדרך המוצר עשוי להתאים גם לביצוע ביופסיה מהירה ומדויקת יותר.

זו לא החברה הראשונה שמוקמת על בסיס טכנולוגיה שפותחה במעבדה של גוטרמן. סטודנטים שהוא הנחה פיתחו את הטכנולוגיה שעומדת היום בבסיס של חברת דיא קרדיו. "החברה ותיקה, אבל עכשיו מתחילים להתעניין בה", הוא אומר, "זה לא שהם השתנו או שהטכנולוגיה השתנתה, אלא שפעם למידת מכונה הייתה מילה גסה והיום זו אופנה".

בסלפי: להיראות תמיד אותו דבר

כדי לראות היטב מתחת למים, לזהות שריפה ביער או למנוע התנגשות עם מכונית מתקרבת, צריך להצטייד במערכות ראייה ממוחשבות וזיהוי עצמים מצוינות, ול-LAR פריצות דרך רבות בתחומים הללו. אחת מהן היא טכנולוגיה מאחדת תאורה. לכאורה לא מדובר בטכנולוגיה המתוחכמת ביותר בין פיתוחי המעבדה, אך היא בולטת משום המשמעות הרבה שלה.

אמיר קולמן, דוקטורנט במעבדה, מסביר: "זוכרים את הוויכוח על השמלה השחורה-כחולה או הלבנה-זהובה שרץ ברשתות החברתיות לפני כמה חודשים? זו דוגמה להשפעת התאורה על התפיסה שלנו. ככל הנראה, חלק מהאנשים חשבו שהם רואים את השמלה באור בהיר וחלק חשבו שהם רואים אותה באור כהה, והמוח מתקן בהתאם. גם ביומיום, כשמצלמים חפצים ואנשים בתנאי אור שונים, הם נראים אחרת, דבר שמקשה מאוד על מצלמות לזהות חפצים ואנשים.

"המוצר שלנו הוא מנורה חזקה המפזרת אור שפועם בתדר מסוים. מצלמה שמוזן בה האלגוריתם שלנו יודעת שעליה לקבל את האור רק ממקור האור הפועם, ולא להתייחס למקורות האור האחרים. כלומר, כשמצלמים אותך במדבר שטוף שמש או בדיסקוטק אפל ומפעילים את התאורה שלנו, תיראי אותו דבר. המצלמה כלל לא קלטה את אור המדבר או את אורות הדיסקוטק. רק את האור שלנו".

הטכנולוגיה מתאימה גם לזיהוי פנים במצלמות אבטחה, לטכנולוגיות בית חכם שעליהן לזהות באופן אוטומטי בני אדם וחפצים בבית כדי לחזות את התנהגותם, ואפילו להבטיח צילום מוצלח תמיד של סלפי. "העור נראה תמיד אחיד ובאותו צבע", אומר קולמן.

בדרכים: "אנשים לא בוטחים ברובוט עם פרצוף"

הפיתוח שהוא אולי הכי מפתיע במעבדה של פרופ' גוטרמן הוא הנהג האוטומטי. "המערכות שפותחו עד היום הן יקרות, מערכות של 1-3 מיליון דולר, שנותנות מענה לכלי רכב ספציפי. אנחנו רוצים לבנות לא את הרכב האוטומטי אלא את הנהג האוטומטי", הוא אומר.

ומיהו הנהג האוטומטי? הוא נראה תחילה כמו מזוודת טרולי שעוצבה בהשראת עכבר של מחשב, אך כשפותחים את המזוודה מתגלה רובוט עם רגליים וראש. בתוך חמש דקות ניתן לחבר אותו לכלי הרכב, כך שרגליו על הדוושות וראשו שמוט על ההגה, וכן, הוא נוהג במכונית. החזון הוא שאיש עסקים יצרף את הרובוטריק הזה בגרסתו הארוזה למזוודותיו, וכשיגיע למחוז חפצו יפתח אותו, יתקין אותו במהירות בכל כלי רכב שכור, וינמנם בדרכו ליעד היבשתי שלו. "כמו שאת נכנסת לתוך רכב חדש ומהר מאוד לומדת את הייחוד של הרכב, כך גם המערכת שלנו לומדת את הרכב, ולא רק את הדרך", אומר פרופ' גוטרמן. "בעתיד הוא גם יספר בדיחות גרועות וידבר על פוליטיקה".

מצחיק, אבל מתברר שהפיתוח דווקא הולך בכיוון הפוך, כי אנשים לא סומכים על רובוטים שנראים אנושיים. אם בתחילת הדרך היה לו פרצוף, כעת המטרה היא שלא ייראה כמו יצור עם ראש ורגליים. "כשיש לו פרצוף, אנשים פחות בוטחים בו", אומר פרופ' גוטרמן, "ויש להם פחד לא מוסבר מעצם נוכחותו לידם". לתובנה הזאת הגיעו ב-LAR מתוך שיתוף פעולה מיוחד עם צוות של נשים חרדיות מהמכללה לעיצוב תעשייתי "מבחר" בבני ברק. "אנחנו משתפים איתן פעולה בכמה בתחומים", הוא מספר, "הן עיצבו את הפלסטיקה של הרובוט הנוכחי ןעיצבו את המזוודה".

עלות הייצור של רובוט כזה, אומר פרופ' גוטרמן, היא 5,000 עד 10,000 דולר.

- גוגל העריכה בעבר את הרכיב האוטונומי במכוניות ללא נהג שלה ב-70 אלף דולר לפחות. אתם שוברים את השוק.

"כן. החיסרון שלנו הוא שהרובוט תופס מקום ישיבה. אנשים אומרים לי, מה, תלך עכשיו להתחרות בגוגל? אבל יש כלי רכב, נניח של חקלאים או של בניין, שהם מאוד יקרים ואתה לא תזרוק אותם עכשיו כדי לייצר טרקטור אוטומטי אבל מאוד מפתה אותך לחסוך בכוח אדם. גם יותר בטוח לנסות רכב כזה בשטח חקלאי מאשר בכביש. פגשתי חקלאי שאמר לי כך: 'אני רוצה לשלם לך לא סכום ראשוני, אלא שעת עבודה של נהג, ונראה אם זה כדאי לי'. עדיין הוא חוסך בזכויות סוציאליות והפועל שלו עובד מסביב לשעון".

- אז המוצר הזה כבר היום יכול להביא תועלת.

"אם יאפשרו לו".

- אתה מרגיש בנוח לשלוח את הנהג האוטומטי לכביש ממשי כבר היום?

"ואת הנהג הישראלי את מרגישה בנוח להעלות על הכביש?"

התשובה הקצרה יותר היא "כן". פרופ' גוטרמן סבור שהנהג האוטומטי יכול כבר היום לנהוג טוב יותר מנהג רגיל.

"יש לפעמים הפתעות. לדוגמה, המערכות שלנו התחרו ב-'DARPA Urban Challenge', התחרות המובילה לרובוטים אוטונומיים שאמורים לפעול בסביבה עירונית. כשהגענו לשם, גילינו שכל המערכות של כל המתחרים לא עובדות, כי הן מפריעות זו לזו ברמת התקשורת. אף אחד לא ידע זאת כי לאף אחד אין יותר ממערכת אחת או שתיים. זה דבר טבעי שעומד לקרות. לנו כבר יש הרבה ניסיון, עברנו תאונות, במקומות מאוד דומים למציאות. התאונות הן אלה שמגיעות לחדשות אבל ההסתברות שלהן לא גבוהה".

- אז אתם מכוונים למסחור?

"אין לנו משאבים בכלל, אבל לא תמיד המשאבים הרבים מובילים דווקא לכיוון הנכון. הדבר הפחדני אבל הנכון מבחינתו לעשות כרגע הוא כנראה לקחת הון-סיכון".

בינתיים, הבעיה היא בחקיקה, וכמו במקרה של הרחפנים, ארה"ב מתקדמת יותר מהבחינה הזאת. בכמה מדינות בארה"ב כבר מותר לנסוע ברכב ללא נהג, אף שמוצר כזה עדיין לא זמין מסחרית. בישראל החלו לאחרונה להיערך לפיילוט על כבישי הארץ, שאמור להתקיים עד 2020. מבחינת הטכנולוגיה, ישראל כלל לא חלשה בתחום. מערכת בטיחות הנהיגה של מובילאיי היא הבסיס לחלק מהמכוניות האוטונומיות הגדולות שמנסות להיכנס לשוק, ובישראל פותח גם רכב פיטרול אוטומטי בשם G-NIUS במיזם משותף של אינטל והתעשייה האווירית, אך הפרויקט הופסק בגלל חוסר ביקוש.