סא"ל ש', בוגר התואר הראשון בהנדסת חשמל והתואר השני במערכות תבוניות באפקה, פיתח מערכת מבוססת בינה מלאכותית שמזהה אותות חשמליים מהמוח ומתרגמת אותם לפקודות טיסה של רחפן. הפרויקט, שנולד מתוך ניסיון מבצעי ואתגר אמיתי מהשטח, מציג חיבור מסקרן בין AI, ממשקי מוח מכונה והנדסה יישומית.

"דמיינתי איך אני עושה ימינה ושמאלה וראיתי את זה מתבצע בזמן אמת". כך תיאר סא"ל ש' ל"ישראל היום" את הרגע שבו מערכת שפיתח במסגרת לימודי התואר השני במערכות תבוניות באפקה הצליחה לתרגם את הפעילות החשמלית במוחו לפקודה ולגרום לרחפן לנוע בהתאם למחשבה שלו.

בלי ג'ויסטיק, בלי מקלדת ובלי לגעת ברחפן, אותות שנקלטו באמצעות אלקטרודות המונחות על הראש הועברו למחשב, שם מודל בינה מלאכותית ניסה לזהות את הדפוס המתאים. כאשר המערכת זיהתה את הפקודה, היא תורגמה לפעולה דיגיטלית ונשלחה לרחפן. בניסוי, שהתבסס על אותות המוח של ש', הצליחה המערכת לזהות את הפקודות בכ־80% מהמקרים.

כשהמחשבה הופכת לפקודה

הטכנולוגיה שעליה מבוסס הפרויקט משתייכת לתחום ממשקי מוח מכונה, Brain Computer Interface או BCI בניגוד למה שאולי נדמה, המערכת אינה "קוראת מחשבות". היא לומדת לזהות דפוסים של פעילות חשמלית שמופיעים כאשר אדם מבצע או מדמיין פעולה מסוימת, ומקשרת ביניהם לבין פקודה שהוגדרה מראש.במערכת שפיתח ש' נעשה שימוש בפתרון לא פולשני המבוסס על EEG, אלקטרודות המונחות על הקרקפת קולטות את הפעילות החשמלית של המוח, האותות עוברים עיבוד, ומודל AI מנסה לזהות בתוכם את הדפוס שאותו למד. לאחר הזיהוי ניתן להפוך אותו לפקודה שמחשב או מערכת אחרת יודעים לבצע. האתגר אינו פשוט. בניגוד ללחיצה על כפתור או להזזת ג'ויסטיק, האות החשמלי שמגיע מהמוח חלש ורגיש להפרעות. תנועות עיניים ושרירים, מצב פיזיולוגי ואפילו איכות החומרה יכולים להשפיע על המידע שמתקבל. לכן נדרש שילוב בין חומרה, עיבוד אותות, אלגוריתמיקה ולמידת מכונה כדי להבחין בין רעש לבין הדפוס שהמערכת מחפשת.

רעיון שנולד מתוך ניסיון מהשטח

מאחורי הפרויקט עומד גם סיפור אישי ומקצועי יוצא דופן.ש' שירת כמפקד בגבעתי ובמהלך מבצע צוק איתן, בעת ששימש מפקד פלוגה מסייעת, נפצע קשה מירי צלף בשתי רגליו. לאחר תהליך השיקום הוא חזר לשירות, למד הנדסת חשמל באפקה ובהמשך עבר לתפקידים טכנולוגיים בזרוע היבשה. כיום הוא סגן אלוף ומפקד בית תוכנה מבצעי בזרוע.את הרעיון לעבודת הגמר שלו בתואר השני במערכות תבוניות באפקה הוא חיבר ישירות לניסיון שצבר כמפקד. בשטח, ובמיוחד בסביבה שבה נדרש לנהל כמה מערכות במקביל, אחד המשאבים החשובים ביותר הוא תשומת הלב של המפעיל."אחד האתגרים בשדה הקרב הוא היכולת לנהל מערכת כמפקד עם המון החלטות שאתה צריך לקבל בזמן אמת", הסביר ש' בכתבה. האפשרות להעביר פקודות מבלי להפעיל ממשק פיזי נוסף עשויה בעתיד לאפשר לאדם להתמקד בהחלטה שהוא רוצה לקבל, בעוד המערכת עצמה מבצעת חלק גדול יותר מהפעולות הנדרשות.

לא רק לשלוט ברחפן, אלא לשנות את היחסים בין אדם למכונה

המשמעות הרחבה יותר של ממשקי מוח מכונה אינה דווקא להחליף ג'ויסטיק במחשבה. אם פעולה פשוטה דורשת ריכוז רב יותר מלחיצה על כפתור, היתרון מוגבל. האפשרות המעניינת יותר נוצרת כאשר מחברים BCI לעולמות הבינה המלאכותית והמערכות האוטונומיות. במקום שאדם יצטרך להגדיר למכונה כל פעולה בנפרד, בעתיד הוא יוכל להעביר את הכוונה או את המטרה, והמערכת החכמה תוכל לתרגם אותן לרצף הפעולות הנדרש. מחקרים בעולם כבר בוחנים ממשקי מוח לצורך הפעלת מערכות מורכבות ואף שליטה בנחילי רחפנים. היכולת הזאת רלוונטית הרבה מעבר לתחום הביטחוני. ממשקי מוח מכונה נחקרים גם עבור טכנולוגיות מסייעות לאנשים עם מוגבלויות, רובוטיקה, מערכות רפואיות, תחבורה חכמה ואינטראקציה חדשה בין בני אדם למחשבים.

כשהלימודים הופכים למעבדת פיתוח

עבודת הגמר היא מרכיב מרכזי בתואר השני במערכות תבוניות באפקה ומאפשרת לחבר בין שאלת מחקר לבין בעיה יישומית ופיתוח טכנולוגי. התוכנית עוסקת במערכות שמקבלות מידע, מנתחות אותו, מסיקות מסקנות ופועלות בסביבה מורכבת באמצעות כלים מעולמות הבינה המלאכותית. בין התחומים הנלמדים בה ניתן למצוא למידת מכונה, ראייה ממוחשבת, רובוטיקה, ניתוח נתונים, מערכות זמן אמת וממשקי אדם מכונה. הפרויקט של ש' הוא דוגמה לאופן שבו החיבור בין תחומי ידע שונים יכול להתחיל בשאלה מעשית מאוד: האם אפשר למצוא דרך חדשה ויעילה יותר לתקשר עם מערכת טכנולוגית? משם נפגשים הניסיון מהשטח, הידע בהנדסת חשמל, היכולות של AI והסקרנות לבדוק רעיון שעד לפני שנים לא רבות נשמע בעיקר כמו מדע בדיוני.

לקחת את הניסיון, להפעיל את הדמיון ולשנות את העולם - זה מה שעושים באפקה.