זיהוי ודאי
בחממה טכנולוגית, אי שם בדימונה הרחוקה, מפתחת חברה ישראלית בשם Magna B.S.P מערכת אופטית המסוגלת לחקות את מערכת הראייה האנושית. לוי צוריה, המדען הראשי של החברה, מסביר איך מזהים אובייקטים במרחב - כמעט בלי התרעות שווא
עמי רוחקס דומבה
| 19/05/2011
(shutterstock.com)
לוי צוריה הוא המדען הראשי של חברת Magna B.S.P ובעברו איש תעשייה אווירית שהיה שותף לפיתוח מספר פרויקטים גדולים. לאחר ששבע מחברות גדולות, החליט להקים יחד עם היזם חיים סיבוני חברת הזנק שמפתחת מערכות אופטיות לגילוי וזיהוי אובייקטים במרחב.
הסיפור של החברה התחיל עם טיפול בבעיית הציפורים במסלולי המראה, בעיה שמטרידה לא מעט טייסים. צוריה החליט להשתמש בידע שלו באלקטרו-אופטיקה כדי לנסות ולפתור אותה. "לקח לנו שנתיים להוכיח למדען הראשי שהפיתוח עובד", אומר צוריה. "ככה קיבלנו את המימון הראשוני לחברה והחלטנו ללכת לחממה טכנולוגית בדימונה. אחרי שנה וכמה חודשים כבר היה אב טיפוס עובד".
כמו עיניים אנושיות
הטכנולוגיה שהתבססו עליה בחברת Magna B.S.P היא גילוי סטריאו-סקופי. מדובר על מערכת אופטית קבועה המורכבת משתי מצלמות המסוגלת לדמות את הראייה האנושית, בצורה כזו שהיא מעניקה למכונה מבט עומק. היתרון הזה מאפשר למערכת לגלות אובייקטים ממרחק ברמת ודאות גבוהה ביחס למערכות אחרות בשוק. "גילוי הוא תהליך סטטיסטי ויש לו שני פרמטרים עיקריים - הסתברות גילוי והתרעות שווא. ככל שאתה משדרג פרמטר אחד, אתה פוגע בשני. חשבנו איך אפשר לעקוף את הבעיה הזו ועלה פתרון הדומה ליכולת הראייה האנושית", מסביר צוריה.
"אם אתה לוקח למשל מצלמה עם חיישן רגיל ואתה רוצה להבדיל בין מטוס רחוק לציפור קרובה, על הגלאי זה נראה אותו דבר. אותו שטח ואותה צורה והמכונה לא תדע להבדיל. האדם יכול להבדיל בגלל תחושת העומק שמקנות לו שתי העיניים, אז חשבנו להעניק למכונה את היכולת הזו".
הרעיון הוא להסתכל על אותה נקודה עם שתי מצלמות (כמו שתי עיניים) ובעזרת עיבוד חכם של שתי התמונות, אפשר לתת לתמונה תחושת עומק. זה מאפשר למערכת לדעת את הטווח של כל אובייקט במרחב. "אתה יודע ממדים פיזיים, מהירות , כיוון והאם הוא מעל או מתחת לקרקע. עם שתי מצלמות אתה יכול לאפיין כל דבר שאתה רואה. העמדנו אב טיפוס ראשון בשנות התשעים", אומר צוריה. "המבחן הראשון של המערכת לגילוי ציפורים היה בבסיס תל נוף והוכחנו יכולת. אחריו פנו אלינו על מנת שנראה אם המערכת מסוגלת לזהות גם בני אדם ולא רק ציפורים וככה התחיל הפיתוח של המערכות שאנו משווקים היום".
גילוי וזיהוי בכל מצב
צריך לזכור כי כאשר מדובר על גילוי אובייקטים, השמיים מספקים רקע מאד נוח לגילוי. אבל כאשר מנסים לגלות אובייקטים על הקרקע, זה עניין אחר. יש שיחים, עצים , ענפים והכל זז. כמו כן, יש להוסיף לכל האתגרים הללו גם את העובדה שביישומים ביטחוניים צריך גם להתמודד עם מצב בו הצד השני משתמש באמצעי הסוואה. "איך תבדיל בין תנועה של ענף, אדם או כלב?", אומר צוריה. "לקח לנו שבע שנים לפתח אלגוריתמיקה שתדע להתמודד עם כל האתגרים הללו והגענו למערכת עובדת. עברנו את הניסויים של הצבא כולל כאלו בשטח מבצעי בכרם שלום ואשכולות והגענו לאישור דגם. אחד האתגרים שהיו לנו במקומות שהצבא התקין את המערכת היה שדה חיטה. הגבעולים של הצמח גדלים עם הזמן והם זזים כל הזמן, כך שמדובר על מציאות דינאמית וצריך עדיין לזהות אם מישהו נמצא שם. המערכת שלנו התגברה גם על האתגר הזה.
"תקופת הבחינה לקחה כשבעה חודשים ובוצעו במהלכה 2000 ניסיונות חדירה בכל גרסה אפשרית. ריצה, הליכה, הסוואה ומה שאתה רוצה. כל החדירות התגלו. הסתברות הגילוי של המערכות שלנו גבוהה מאד. אם במערכות מתחרות הקיימות היום, אפילו בבסיסי צבא, מדובר על התרעות שווא כל 10-15 דקות, במערכות שלנו מדובר על אחת עד שתיים ביממה". מי שהקדים את הצבא זה השב"ס, שהתקין את המערכות של Magna B.S.P בבית כלא רגיש בדרום הארץ.
"אמרו לנו בשב"ס: יש לנו יחידת עילית. אם תגלו אותם, אנחנו קונים. ובכן, מה הם לא עשו? חפרו שוחה, שמו כיסויים תרמיים מעליהם ועל הכיסויים פזרו עלים וענפים והתחילו לזחול בשוחה בקצב של ס"מ לדקה בערך. אלו אנשים מאד מיומנים ואתה לא רואה כלום בעין אנושית. אבל המערכות שלנו גילו אותם. זו הייתה המכירה הראשונה שלנו.
"בהמשך הדרך, הותקנו המערכות שלנו גם בנתב"ג להגנה היקפית. הם ניסו מגוון מערכות ובחרו בשלנו. לאחר מכן, גם הצבא התחיל גם להצטייד במספר מקומות בארץ בדרום הר חברון ובעוד מקומות. גם במשטרה מתעניינים להתקין את המערכת בעיר העתיקה בירושלים. יתרון נוסף של המערכת, לעומת מערכות מכ"ם, היא העובדה שמדובר על גילוי פאסיבי ללא חתימה".
מערכת גילוי רבגונית
בנוסף להגנה היקפית, יכולה המערכת גם לספק מענה לבעיית ה- FOD - Foreign Object Debris. אלו חלקים פלסטיים, אבנים וכל מיני חלקי מתכת הנמצאים על מסלול ההמראה או הנחיתה אותם יכול לשאוב מנוע המטוס ולגרום לאסון. "אנחנו מסוגלים להגיע לרזולוציות מאד קטנות, כמו למשל מברג על מסלול הטיסה", מוסיף צוריה.
תחום נוסף של פעילות המערכת הוא זיהוי ציפורים בסביבות שדות תעופה הנמצא כרגע בהמתנה להתעוררות ביקוש מסחרי. תחומים נוספים כוללים זיהוי וגילוי תוך כדי תנועה. "לפתח מערכת כזו שתתאים לזיהוי תוך כדי תנועה זה אפשרי פיסיקלית, אבל דורש פיתוח מצידנו. ניסינו להיכנס לפיתוח כזה בעבר וזה לא עלה יפה ולכן הפסקנו", מספר צוריה. "פיתחנו גם מערכת למניעת תאונות אויר-אויר או אויר-קרקע. לפני מספר שנים היו מספר פעמים שכמעט ארעו תאונות אויריות בארץ. תאונה כזו יכולה להתרחש בגלל חוסר תשומת לב של הפקח או מסיבות אחרות. אנחנו יודעים להתקין שתי מערכות, אחת שצופה לשמיים ואחת שצופה למסלול והן מדברות ביניהן. ברגע שהמטוס רוצה לנחות, המערכת מוודאת שהמסלול נקי ואם יש בעיה מגדל הפיקוח מקבל התרעה. המערכת מסוגלת לגלות מטוס מטווח של 10 ק"מ וזה משאיר הרבה זמן למנוע אסונות".
יישום נוסף של מערכות Magna B.S.P הוא הגנת גבולות וירטואלית. המערכת מותקנת לדוגמא בגזרת הגבול עם ירדן, במקומות שבהם אי אפשר להתקין גדר פיזית ובכל פעם שמזוהה אובייקט נשלחת התרעה. יש גם מערכות ניידות שהחייל יכול לשאת על הגב וברגע שנפרס מארב או מחנה ארעי מתקינים מספר מערכות להגנת המתחם. לוקח להן 7 דקות מרגע ההתקנה ללמוד את הסביבה והן מספקות קו התרעה של 360 מעלות מסביב לחיילים. כל מערכת יודעת לשמור אחת על השנייה על ידי כיסוי 'השטח המת' אחת של השנייה ואפשר להפעיל את כולן באמצעות מחשב נייד סטנדרטי.
"תחום חדש שנכנסו אליו הוא הגנה היקפית על יישובים. היום יש גדרות מתריעות, אבל יש להם הרבה התרעות שווא ואז כאשר מפסיקים לקפוץ, האויב תוקף. המערכת שלנו אמורה לתת מענה לאתגר הזה", אומר צוריה.
מוכרים אופטיקה ליפנים
"לפני שנתיים הגיעו לארץ נציגים של הGNSS, זו רשות להגנת כורים גרעיניים ביפן והצגנו בפניהם את המערכת. בסוף ההצגה פנה אלי בחור אחד מחברה יפנית המייעצת לרשות וביקש שנבוא לעשות הוכחת יכולת אצלם באחד הכורים. זה היה לפני האסון. למכור ציוד צילום ליפני, זה כמו למכור קרח לאסקימוסים", מספר צוריה.
"המערכת הותקנה במספר כורים כחודש וחצי לפני האסון והיא פעלה לשביעות רצונם של היפנים. הם אפילו הגיעו לארץ ללמוד עליה. ואז קרה האסון וכל הפרוייקט הוקפא. צריך לזכור כי ליפן יש כ-60 כורים גרעיניים ומבחינת Magna B.S.P מדובר על שוק פוטנציאלי גדול מאד. הם מעסיקים היום מאות אנשים לצרכי הגנה ובמקום זאת הם רוצים להצטייד במערכות שלנו. חלק מהצונאמי גם צולם במערכת שלנו, אבל אי אפשר לגשת לעמוד של הציוד. היה במערכת מנגנון של שליטה מרחוק אבל הם ביקשו מטעמי אבטחת מידע לנטרל אותו. "סיבה נוספת שהיפנים בחרו בנו היא הקושי של המערכות הקיימות להתמודד עם הגלים וכל ההפרעות . איפה שכל האחרים קרסו, אנחנו הצלחנו".
מבחינתו של צוריה מדובר על הישג גדול. "מדובר על טכנולוגיה ישראלית שמקורה בדימונה. את כל החלקים אנחנו משתדלים לרכוש מחברות ישראליות, כאשר ההתקנות מתבצעות אצלנו. בנוסף ליפן, עשינו פיילוטים גם בסינגפור למערכת שמטרתה שיפור בטיחות הטיסה. גם אסיה ואפריקה הם שווקי יעד מבחינתנו להתפתחות עתידית".
לוי צוריה הוא המדען הראשי של חברת Magna B.S.P ובעברו איש תעשייה אווירית שהיה שותף לפיתוח מספר פרויקטים גדולים. לאחר ששבע מחברות גדולות, החליט להקים יחד עם היזם חיים סיבוני חברת הזנק שמפתחת מערכות אופטיות לגילוי וזיהוי אובייקטים במרחב.
הסיפור של החברה התחיל עם טיפול בבעיית הציפורים במסלולי המראה, בעיה שמטרידה לא מעט טייסים. צוריה החליט להשתמש בידע שלו באלקטרו-אופטיקה כדי לנסות ולפתור אותה. "לקח לנו שנתיים להוכיח למדען הראשי שהפיתוח עובד", אומר צוריה. "ככה קיבלנו את המימון הראשוני לחברה והחלטנו ללכת לחממה טכנולוגית בדימונה. אחרי שנה וכמה חודשים כבר היה אב טיפוס עובד".
כמו עיניים אנושיות
הטכנולוגיה שהתבססו עליה בחברת Magna B.S.P היא גילוי סטריאו-סקופי. מדובר על מערכת אופטית קבועה המורכבת משתי מצלמות המסוגלת לדמות את הראייה האנושית, בצורה כזו שהיא מעניקה למכונה מבט עומק. היתרון הזה מאפשר למערכת לגלות אובייקטים ממרחק ברמת ודאות גבוהה ביחס למערכות אחרות בשוק. "גילוי הוא תהליך סטטיסטי ויש לו שני פרמטרים עיקריים - הסתברות גילוי והתרעות שווא. ככל שאתה משדרג פרמטר אחד, אתה פוגע בשני. חשבנו איך אפשר לעקוף את הבעיה הזו ועלה פתרון הדומה ליכולת הראייה האנושית", מסביר צוריה.
"אם אתה לוקח למשל מצלמה עם חיישן רגיל ואתה רוצה להבדיל בין מטוס רחוק לציפור קרובה, על הגלאי זה נראה אותו דבר. אותו שטח ואותה צורה והמכונה לא תדע להבדיל. האדם יכול להבדיל בגלל תחושת העומק שמקנות לו שתי העיניים, אז חשבנו להעניק למכונה את היכולת הזו".
הרעיון הוא להסתכל על אותה נקודה עם שתי מצלמות (כמו שתי עיניים) ובעזרת עיבוד חכם של שתי התמונות, אפשר לתת לתמונה תחושת עומק. זה מאפשר למערכת לדעת את הטווח של כל אובייקט במרחב. "אתה יודע ממדים פיזיים, מהירות , כיוון והאם הוא מעל או מתחת לקרקע. עם שתי מצלמות אתה יכול לאפיין כל דבר שאתה רואה. העמדנו אב טיפוס ראשון בשנות התשעים", אומר צוריה. "המבחן הראשון של המערכת לגילוי ציפורים היה בבסיס תל נוף והוכחנו יכולת. אחריו פנו אלינו על מנת שנראה אם המערכת מסוגלת לזהות גם בני אדם ולא רק ציפורים וככה התחיל הפיתוח של המערכות שאנו משווקים היום".
גילוי וזיהוי בכל מצב
צריך לזכור כי כאשר מדובר על גילוי אובייקטים, השמיים מספקים רקע מאד נוח לגילוי. אבל כאשר מנסים לגלות אובייקטים על הקרקע, זה עניין אחר. יש שיחים, עצים , ענפים והכל זז. כמו כן, יש להוסיף לכל האתגרים הללו גם את העובדה שביישומים ביטחוניים צריך גם להתמודד עם מצב בו הצד השני משתמש באמצעי הסוואה. "איך תבדיל בין תנועה של ענף, אדם או כלב?", אומר צוריה. "לקח לנו שבע שנים לפתח אלגוריתמיקה שתדע להתמודד עם כל האתגרים הללו והגענו למערכת עובדת. עברנו את הניסויים של הצבא כולל כאלו בשטח מבצעי בכרם שלום ואשכולות והגענו לאישור דגם. אחד האתגרים שהיו לנו במקומות שהצבא התקין את המערכת היה שדה חיטה. הגבעולים של הצמח גדלים עם הזמן והם זזים כל הזמן, כך שמדובר על מציאות דינאמית וצריך עדיין לזהות אם מישהו נמצא שם. המערכת שלנו התגברה גם על האתגר הזה.
"תקופת הבחינה לקחה כשבעה חודשים ובוצעו במהלכה 2000 ניסיונות חדירה בכל גרסה אפשרית. ריצה, הליכה, הסוואה ומה שאתה רוצה. כל החדירות התגלו. הסתברות הגילוי של המערכות שלנו גבוהה מאד. אם במערכות מתחרות הקיימות היום, אפילו בבסיסי צבא, מדובר על התרעות שווא כל 10-15 דקות, במערכות שלנו מדובר על אחת עד שתיים ביממה". מי שהקדים את הצבא זה השב"ס, שהתקין את המערכות של Magna B.S.P בבית כלא רגיש בדרום הארץ.
"אמרו לנו בשב"ס: יש לנו יחידת עילית. אם תגלו אותם, אנחנו קונים. ובכן, מה הם לא עשו? חפרו שוחה, שמו כיסויים תרמיים מעליהם ועל הכיסויים פזרו עלים וענפים והתחילו לזחול בשוחה בקצב של ס"מ לדקה בערך. אלו אנשים מאד מיומנים ואתה לא רואה כלום בעין אנושית. אבל המערכות שלנו גילו אותם. זו הייתה המכירה הראשונה שלנו.
"בהמשך הדרך, הותקנו המערכות שלנו גם בנתב"ג להגנה היקפית. הם ניסו מגוון מערכות ובחרו בשלנו. לאחר מכן, גם הצבא התחיל גם להצטייד במספר מקומות בארץ בדרום הר חברון ובעוד מקומות. גם במשטרה מתעניינים להתקין את המערכת בעיר העתיקה בירושלים. יתרון נוסף של המערכת, לעומת מערכות מכ"ם, היא העובדה שמדובר על גילוי פאסיבי ללא חתימה".
מערכת גילוי רבגונית
בנוסף להגנה היקפית, יכולה המערכת גם לספק מענה לבעיית ה- FOD - Foreign Object Debris. אלו חלקים פלסטיים, אבנים וכל מיני חלקי מתכת הנמצאים על מסלול ההמראה או הנחיתה אותם יכול לשאוב מנוע המטוס ולגרום לאסון. "אנחנו מסוגלים להגיע לרזולוציות מאד קטנות, כמו למשל מברג על מסלול הטיסה", מוסיף צוריה.
תחום נוסף של פעילות המערכת הוא זיהוי ציפורים בסביבות שדות תעופה הנמצא כרגע בהמתנה להתעוררות ביקוש מסחרי. תחומים נוספים כוללים זיהוי וגילוי תוך כדי תנועה. "לפתח מערכת כזו שתתאים לזיהוי תוך כדי תנועה זה אפשרי פיסיקלית, אבל דורש פיתוח מצידנו. ניסינו להיכנס לפיתוח כזה בעבר וזה לא עלה יפה ולכן הפסקנו", מספר צוריה. "פיתחנו גם מערכת למניעת תאונות אויר-אויר או אויר-קרקע. לפני מספר שנים היו מספר פעמים שכמעט ארעו תאונות אויריות בארץ. תאונה כזו יכולה להתרחש בגלל חוסר תשומת לב של הפקח או מסיבות אחרות. אנחנו יודעים להתקין שתי מערכות, אחת שצופה לשמיים ואחת שצופה למסלול והן מדברות ביניהן. ברגע שהמטוס רוצה לנחות, המערכת מוודאת שהמסלול נקי ואם יש בעיה מגדל הפיקוח מקבל התרעה. המערכת מסוגלת לגלות מטוס מטווח של 10 ק"מ וזה משאיר הרבה זמן למנוע אסונות".
יישום נוסף של מערכות Magna B.S.P הוא הגנת גבולות וירטואלית. המערכת מותקנת לדוגמא בגזרת הגבול עם ירדן, במקומות שבהם אי אפשר להתקין גדר פיזית ובכל פעם שמזוהה אובייקט נשלחת התרעה. יש גם מערכות ניידות שהחייל יכול לשאת על הגב וברגע שנפרס מארב או מחנה ארעי מתקינים מספר מערכות להגנת המתחם. לוקח להן 7 דקות מרגע ההתקנה ללמוד את הסביבה והן מספקות קו התרעה של 360 מעלות מסביב לחיילים. כל מערכת יודעת לשמור אחת על השנייה על ידי כיסוי 'השטח המת' אחת של השנייה ואפשר להפעיל את כולן באמצעות מחשב נייד סטנדרטי.
"תחום חדש שנכנסו אליו הוא הגנה היקפית על יישובים. היום יש גדרות מתריעות, אבל יש להם הרבה התרעות שווא ואז כאשר מפסיקים לקפוץ, האויב תוקף. המערכת שלנו אמורה לתת מענה לאתגר הזה", אומר צוריה.
מוכרים אופטיקה ליפנים
"לפני שנתיים הגיעו לארץ נציגים של הGNSS, זו רשות להגנת כורים גרעיניים ביפן והצגנו בפניהם את המערכת. בסוף ההצגה פנה אלי בחור אחד מחברה יפנית המייעצת לרשות וביקש שנבוא לעשות הוכחת יכולת אצלם באחד הכורים. זה היה לפני האסון. למכור ציוד צילום ליפני, זה כמו למכור קרח לאסקימוסים", מספר צוריה.
"המערכת הותקנה במספר כורים כחודש וחצי לפני האסון והיא פעלה לשביעות רצונם של היפנים. הם אפילו הגיעו לארץ ללמוד עליה. ואז קרה האסון וכל הפרוייקט הוקפא. צריך לזכור כי ליפן יש כ-60 כורים גרעיניים ומבחינת Magna B.S.P מדובר על שוק פוטנציאלי גדול מאד. הם מעסיקים היום מאות אנשים לצרכי הגנה ובמקום זאת הם רוצים להצטייד במערכות שלנו. חלק מהצונאמי גם צולם במערכת שלנו, אבל אי אפשר לגשת לעמוד של הציוד. היה במערכת מנגנון של שליטה מרחוק אבל הם ביקשו מטעמי אבטחת מידע לנטרל אותו. "סיבה נוספת שהיפנים בחרו בנו היא הקושי של המערכות הקיימות להתמודד עם הגלים וכל ההפרעות . איפה שכל האחרים קרסו, אנחנו הצלחנו".
מבחינתו של צוריה מדובר על הישג גדול. "מדובר על טכנולוגיה ישראלית שמקורה בדימונה. את כל החלקים אנחנו משתדלים לרכוש מחברות ישראליות, כאשר ההתקנות מתבצעות אצלנו. בנוסף ליפן, עשינו פיילוטים גם בסינגפור למערכת שמטרתה שיפור בטיחות הטיסה. גם אסיה ואפריקה הם שווקי יעד מבחינתנו להתפתחות עתידית".
