עיתון אוניברסיטת בן-גוריון בנגב

גיליון המאה

רועי נגר ונדב אראל, הראשון סטודנט במחלקה להנדסת חשמל והשני סטודנט לתואר כפול במחלקות להנדסת חשמל ומדעי המחשב, פיתחו במעבדה לראייה חישובית במדעי המחשב מערכת לפתרון פאזלים על- ידי זרוע רובוטית באופן אוטומטי לחלוטין

אינדיאנה ג'ונס לא חשב על זה

הפרויקט מהווה עדות נוספת להתקדמות הרבה שחלה ביכולותיהם של מחשבים ורובוטים לבצע משימות שעד לא מזמן רק בני-אדם היו יכולים לבצען. בעוד שמחשבים מסוגלים לבצע חישובים מתמטיים סבוכים במהירות העולה אלפי מונים על זו של בני- אדם, בכל הקשור לראייה ידם של בני-האדם עדיין על העליונה, ובפער גדול. עובדה זו בולטת במיוחד על רקע הקושי במעבר מן העולם הדיגיטלי לעולם האמיתי: כאשר אנחנו, בני-האדם, פותרים פאזל, מוחנו מפצה באופן לא-מודע על העיוותים השונים שתוארו קודם ומצליח להתאים את חלקי הפאזל. ללמד את המחשב לעשות זאת, כך שיתקרב לביצועים האופטימאליים שהפגין כשעבד עם חלקים דיגיטליים שיצר המחשב, זהו אתגר מורכב במיוחד. “חדשנותו של הפרויקט מתבטאת בכך שהוא פותר פאזל בעולם האמיתי ללא מידע מוקדם וללא התערבות אדם", מסכמים רועי ונדב. “מי יודע, אולי בעוד מספר שנים נראה רובוטים שפותרים ביעילות פאזלים בני אלפי חלקים, ובכך מתעלים גם בתחום זה על היכולת האנושית". גם פרופ' בן-שחר מרוצה: “אני מאמין שכבר בעתיד הקרוב נראה פתרונות מעשיים במספר תחומים, ואוניברסיטת בן-גוריון, שבה נמצאת המעבדה שלנו לראייה חישובית, עתידה לתרום תרומה משמעותית להשגת מטרה זו".

דמיינו נא את הסיטואציה הבאה: צוות ארכיאולוגים פועל שבועות רבים באתר ארכיאולוגי חשוב וחושף אלפים רבים של שברי כלים, ציורי-קיר, קרעי תעודות ופריטים אחרים שצירופם לכדי עצמים שלמים יפתור חידה ארכיאולוגית-היסטורית חשובה. אילו הייתה קבוצת המחקר ככל הקבוצות, בסיום התקופה היו כל החלקים מועברים למעבדה וצוותי מומחים היו מתחילים לחבר חלק לחלק בקבוצות המשקפות על-פי אבחנתם עצמים נפרדים. בעבר הייתה פעולה זו ארוכה הרבה יותר מפעולת חילוץ הממצאים: חודשים, לעיתים שנים, ובמקרים מסוימים גם עשורים. אבל קבוצת המחקר שלנו מחוזקת בכלי מיוחד – מעבדה רובוטית ממוחשבת המסוגלת לבצע את פעולת ההרכבה בצורה אוטונומית. וכך מרוכזים כל החלקים על פני שולחן-העבודה וכפתור ההפעלה מודלק - ולמחרת בבוקר מוצא הצוות על השולחן כדים, ציורי-קיר ותעודות, כולם מורכבים ככל האפשר כעצמים שלמים. שנים של פעולה סיזיפית נחסכת והחוקרים יכולים לגשת מיד לניתוח ההיסטורי והארכיאולוגי ובעקבותיו להסיק מסקנות. דמיוני? אכן כן. אבל במחלקה למדעי המחשב מאמינים שלא ירחק היום ותסריט דמיוני זה יהפוך למציאות. וכמו כל מחקר מדעי, גם הארכיאולוגיה החישובית שלנו מתחילה בהפשטה. זו שלנו פשוטה במיוחד, שכן הרכבת כדים וציורי-קיר משברים כמוה כפתרון פאזל. המטרה - ליצור עצם או תמונה קוהרנטיים מאוסף חלקים נעדרי סדר וארגון. לרובנו מוכרת פעולה זו לא בהקשר יישומי

ספציפי אלא כמשחק-ילדים המספק שעות רבות של הנאה ואתגר בחיק המשפחה. אבל ) iCVL במעבדה הבינתחומית לראייה חישובית ( במחלקה למדעי המחשב מתייחסים לפתרון פאזלים כבעיה חישובית והנדסית מרתקת בעלת יישומים רבים ומגוונים. רועי נגר ונדב אראל, הראשון סטודנט במחלקה להנדסת חשמל והשני סטודנט לתואר כפול בהנדסת חשמל ובמדעי המחשב, פיתחו במסגרת פרויקט-הגמר שלהם מערכת לפתרון פאזלים על-ידי זרוע רובוטית באופן אוטומטי לחלוטין! הפרויקט מהווה שלב שני במחקר שהתחיל לפני כשלוש שנים במעבדה ובמסגרתו פותח אלגוריתם חדשני לפתרון פאזלים, שדווח עליו לראשונה בעיתון ‘אבג'. מחקר זה, שבוצע על- ידי צוות חוקרים בראשותו של פרופ' אהד בן- שחר, היה פורץ דרך בתחום של פתרון פאזלים והצליח לפתור פאזלים בני אלפי חלקים. בשנה האחרונה עמלו רועי ונדב בהנחיית פרופ' בן-שחר על הוצאת האלגוריתם מן המחשב אל העולם האמיתי על-ידי שימוש במצלמה ובזרוע רובוטית. המערכת שבנו מזהה את חלקי הפאזל על שולחן-העבודה באמצעות מצלמת- רשת רגילה, משתמשת באלגוריתם לפתרון הפאזל, ומנחה את הזרוע הרובוטית כיצד להזיז את החלקים למקומם עד לפתרון הפאזל כולו. “הצלחנו להגיע לפתרון מושלם של פאזל בן עשרות חלקים, ולפתרונות חלקיים עבור פאזלים גדולים יותר", מספרים רועי ונדב, “וזוהי רק ההתחלה. יש לנו כמה רעיונות כיצד לשפר את ביצועי המערכת ולהגדיל את מספר החלקים שאיתם אנחנו מסוגלים להתמודד".

5 | אבג