האנשים שיוצרים עיניים למכוניות
תחום הרכבים האוטונומיים רותח, אך כדי שרכב אוטונומי ייסע ביעילות ובבטיחות עליו לדעת בדיוק מה קורה סביבו. חברות רבות ברחבי העולם מנסות לפתור את בעיית תפיסת המרחב של הרכב האוטונומי. שתיים מתוכן - אדאסקי ואוריקס ויז'ן הישראליות, נענו לאתגר בפיתוח טכנולוגיות פורצות דרך
"דמיינו שמדי יום, פעם בשעה, 24 פעמים ביום, ייפול מטוס ג'מבו מהשמיים ו-350 איש ייהרגו", אומר ירון תורן, איש השיווק של חברת אוריקס ויז'ן (Oryx Vision). "זאת האנלוגיה למספר ההרוגים היומי בתאונות דרכים שמתרחשות ברחבי העולם. 1.3 מיליון איש נהרגים מדי שנה בתאונות דרכים. יש פה גם מחיר ישיר של אובדן חיי אדם וגם עלויות כלכליות של מיליארדי דולרים. כששואלים מדוע נגרמות התאונות האלה, זה כמובן משתנה ממקרה למקרה - אבל 92 אחוז מהתאונות מתרחשות בגלל גורם אנושי: נהג עייף, שיכור או סתם לא שם לב".
לדברי תורן זאת הסיבה הראשונה והעיקרית שבגללה כלי רכב אוטונומיים הם העתיד, גם אם זה ייקח זמן. אבל יש לכך, כמובן, סיבות נוספות. הכבישים נעשים צפופים בכל העולם ושאנשים רוצים לחסוך את הזמן שמתבזבז בנהיגה. שלוש הקטגוריות האלה – הצלת חיי אדם, ניצול שטח וניצול זמן – הופכות את הרכב האוטונומי לעניין כלכלי מהותי".
"הקצב שבו העולם יעבור להשתמש בכלי רכב אוטונומיים נתון במחלוקת. יש שיגידו שתוך חודשיים, אבל בניגוד לתעשיות אחרות, תעשיית הרכב מתקדמת לאט ולא בנויה להתקדמות תזזיתית. אחרי הכל, מדובר כאן בחיים של מיליוני בני אדם. כל הפרעה ברמה המסחרית או הטכנולוגית גורמת לאי נוחות. בתחום הזה יש בדיקות של שנים לכל פרט קטן. לא פלא שכשמסתכלים מה קרה ברכב מאז המאה ה-19 רואים תהליך מאוד איטי.
"המעבר לרכב אוטונומי יהיה הדרגתי. בהתחלה יוגבלו למסלולים קבועים נתיבים מסוימים בכביש. אבל העולם הזה, שבו רוב המכוניות נהוגות על ידי רובוטים, עוד יתגשם. ובכל מקרה, גם כשמעלים רכב אוטונומי אחד ויחיד הוא צריך לעשות את העבודה כמו שצריך ולכן מבחינה מסחרית זה מעניין כבר עכשיו. יותר ממיליארד וחצי דולר כבר הושקעו בטכנולוגיות אוטונומיות שונות.
"כדי שרכב אוטונומי לחלוטין ייסע, צריך שיהיו לו שלוש יכולות. הראשונה היא היכולת להזיז פיזית את הרכב. את הפעולות הללו כבר הוכח שרובוטים עושים טוב יותר מאנשים. אך הרכב צריך גם יכולת שנייה: יכולת ההחלטה. את זה הנהג האנושי עושה בקלות, אך לרובוט יש קושי. 99 אחוז מהזמן זה די פשוט ואפשר להתגבר על זה באמצעות קבוצה של מהנדסי תוכנה סבירים. אבל רכב אוטונומי לא יכול לצאת לכביש עם פתרונות רק ל- 99 אחוז מהזמן. המשמעות תהיה המון הרוגים בשנה. לכן, כשבונים רכב אוטונומי ההחלטות צריכות להית נכונות באחוז כמעט אבסולוטי - וזה כבר דורש יכולת חשיבה מלאכותית מאוד משמעותית.
"אחד מתנאי המפתח מלבד האלגוריתמים הוא שלרכב תהיה תמונה מדויקת של מה שקורה סביבו. הראייה (vision) היא היכולת השלישית שצריך הרכב האוטונומי – הוא חייב לדעת מה קורה מסביב. הבעיה הגדולה היא בזיהוי של כל האובייקטים סביב הרכב כאשר חלקם זזים, חלקם אנושיים, ויש צורך לצפות מה הם מתכוונים לעשות. כאן נמצאת אחת מנקודות הקושי הגדולות ביותר בפיתוח רכב אוטונומי. כרגע אין עדיין מערכת המאפשרת ראייה מלאה בכל מהירות ובכל תנאי ראות ומזג אוויר.
"מדובר בתחום רותח שמושך הרבה מאוד מתחרים ברחבי העולם", מספר תורן. "כולם מציעים מגוון שיטות המנסות לתת מענה לדרישות הביצוע". שניים מהשחקנים האלה הם החברות הישראליות אוריקס ויז'ן ואדסקי.
כמו אנטנת רדיו – רק באור
מייסדי אוריקס ויז'ן, דודי בן בשט ורני ולינגשטין, הקימו את החברה במטרה לפתח טכנולוגיה של ראיית מכונה ייחודית עבור מכוניות אוטונומיות.
"יש דרכים שונות לתת לרכב עיניים", אומר תורן. "יש חברות שאומרות שהפתרון הוא מצלמה. אבל התמונה שלהן היא דו-ממדית ונדרש כוח חישוב עצום כדי לייצר מהן דימוי בשלושה ממדים. מלבד זאת, המצלמה לא רואה בחושך ומתבלבלת מצללים. כשמוסיפים למצלמה רדאר, דיוק הזיהוי עולה אבל עדיין לא מגיע לרמה הנדרשת.
"רוב השחקנים בתעשייה מניחים שהרכב זקוק למערכת ראייה אקטיבית, השולחת אלומת אור ומהאות החוזר מזהה את האובייקטים בסביבה ואת מרחקם מהרכב. המערכות האלה נקראות LiDAR (ראשי תיבות של Light Detection and Ranging) והן עושות עם אור מה שרדאר עושה עם גלי רדיו. רק שבעוד שהטכנולוגיה משמשת בהצלחה בתחומים אחרים, כשמיישמים אותה ברכב אוטונומי מתעוררות בעיות לא פשוטות ואוריקס מנסה לפתור אותן.
אוריקס, ייצור אנטנות קלטות אור במעבדת הננוטכנולוגיה, אוניברסיטת בר אילן
"רכב אוטונומי צריך לראות למרחק של למעלה מ-200 מטר כדי לאפשר עצירה בטוחה בכביש מהיר. צריך גם רזולוציה שמספיקה לזהות את האובייקטים השונים. בנוסף, המערכת עצמה צריכה להיות חזקה ויציבה גם כשמדובר ברכב שזז, רועד ומתלכלך. ואם זה לא מספיק, הרי שמערכות מורכבות עולות הרבה כסף. כדי להיות זמינות לתחבורה פרטית, צריך להוזיל את מחיר המערכת למאות דולרים. המערכות הקיימות המוכרות לנו עולות עשרות אלפים, כוללות התקנים מורכבים של מראות מסתובבות, והטווח שלהן הוא עשרות מטרים בלבד.
"במערכת לידר יש שני אלמנטים מרכזיים – לייזר שפולט את האור הנשלח וחיישן שמזהה את האור החוזר. קרן הלייזר פוגעת באובייקט והפולסים שמתקבלים ממפים תמונה שלמה של האובייקטים ומרחקם. יש שיטות שונות להזיז את קרני הלייזר, אבל כל מערכות הלידר מתבססות על סריקה וזאת אחת המגבלות הגדולות של השיטה.
"ההמצאה הגדולה של אוריקס היא שהצלחנו לייצר בתהליך תעשייתי רכיב חדש לחלוטין לקליטת אור. גל האור הוא חלק מהספקטרום האלקטרו-מגנטי שעליו נמצאים גם גלי רדיו. עקרונית אני יכול לקלוט ולשדר אור כמו ברדיו - באנטנות. הבעיה היא שלהבדיל מגלי רדיו, גלי האור הם קטנטנים ונעים במהירות עצומה. אין היום אלקטרוניקה שיודעת להתמודד עם מהירויות אלו - אבל אנחנו הצלחנו לייצר אנטנה מיקרוסקופית שיודעת לקלוט אור ולהפוך אותו לאות אלקטרוני זמין.
"המערכת שפיתחנו מאפשרת גילוי ביחס אות לרעש טוב פי מיליון מהמערכות האחרות. את היתרון הזה אנחנו מתרגמים למערכת פלאש. במקום לסרוק את הסצנה, אנחנו מפזרים כל פולס על כל שדה הראייה ומקבלים תמונה מלאה כמו במצלמה דיגיטלית. זה הופך את המערכת לפשוטה, זולה ועמידה מאוד. אנחנו בתהליכי פיתוח ומצפים שבשנה הבאה נציג מערכת שיכולה לשבת על רכב ולייצר output באיכות גבוהה.
"הטכנולוגיה רלוונטית לא רק לרכב אוטונומי ולראיית עומק, אלא גם לראיית לילה, תקשורת אופטית ובאופן עמוק יותר גם למחשוב. אנחנו לא נוגעים בזה כרגע, אבל הטכנולוגיה ישימה לתעשיות נוספות.
תורן מאמין מאוד בתעשייה הישראלית: "ראינו באוריקס וגם בחברות אחרות שרשות החדשנות וגורמים ממשלתיים וצבאיים אחרים בארץ מאוד תומכים בחדשנות – גם מעבר למענקים והשתתפות פיננסית - וזה חשוב לשימור תרבות היזמות הישראלית. אם היינו נכנסים לחברה בדנמרק ושואלים 'מי רוצה להקים חברה?' כולם היו שותקים. זה לא בתרבות. בחברת היי-טק ישראלית כולם רוצים"
החיישן שרואה בחשיכה
חברה נוספת שנעזרת במענקים כספיים ובתמיכה של רשות החדשנות היא הסטארט-אפ אדאסקי (Adasky). דרור מאירי, סמנכ"ל פיתוח עסקי בחברה מספר: "הקשר של אדאסקי עם רשות החדשנות קיים פחות משנתיים ובמהלך התקופה קיבלנו מענקים ועזרה. בנוסף אנחנו עובדים גם עם מנהלת תחליפי דלקים ומכון היצוא".
אדאסקי נוסדה בינואר 2016 כספין-אוף של חברה שפיתחה פתרונות ראייה תרמית לשוק הביטחון. מנכ"ל אדאסקי, אבי כץ, הוא אחד הבעלים של חברת האם והיה לו חזון שהטכנולוגיה שפיתחו תהיה רלוונטית גם למערכות הבטיחות ברכבים האוטונומיים.
"כלי הרכב האוטונומיים חייבים להיות מסוגלים לראות ולהבין בדיוק מלא את הכבישים ואת הסביבה בכל מזג אוויר ובכל תנאי תאורה", מסביר מאירי. "הטכנולוגיה שלנו נועדה לתת לכך מענה".
"אנחנו מציעים פתרונות רחבים של ראייה תרמית ובטיחות לרכב המאפשרים להבין בצורה די מדויקת מה קורה סביב הרכב בכל תנאי תאורה – כולל 'ראייה' בחשכה - גם במרחקים גדולים ובמהירות גבוהה וגם כשמדובר במכשולים בדרך עצמה כמו סלעים וחלקי צמיגים על הכביש. המערכת שפיתחנו מורכבת ממצלמת אינפרא-אדום בטכנולוגיית FIR (Far infrared) ומאלגוריתמים מתוחכמים של ראיית מכונה ובינה מלאכותית המעבדים את המידע הנחוץ ומספקים תמונה מלאה בזמן אמת.
"תחום החיישנים מאוד פעיל וחם בארץ ובעולם, אבל אנחנו בקו הראשון של החדשנות. צוות המפתחים שלנו הוא ככל הנראה היחיד בעולם שעושה עיבוד לתמונות תרמיות לשוק זה. הפתרונות האחרים הקיימים כיום הם מצוינים, אבל לא מאפשרים לרכב אוטונומי לעבוד בכל מזג אוויר ותנאי תאורה".
לאחרונה חשפה החברה את המוצר הראשון שלה, Viper, המוגדר כפתרון פורץ דרך המאפשר לרכבים אוטונומיים נהיגה בכל זמן ותנאי. "הפתרון שלנו לא מיועד רק לנהיגה אוטונומית, אלא גם לשוק הקיים כיום של מערכות בטיחות ברכב ולרכבים חכמים", אומר מאירי. "הוא מאפשר להשלים מערכות חישה אחרות במקרים בהם הן לא מתפקדות היטב – למשל במקרה של ערפל, אובך, זיהום אוויר, גשם ושלג, וגם במצבי שינוי של התנאים כמו במנהרה, סינוור, שמש ישירה, זריחה או שקיעה וכמובן בחשיכה.
"מה שקורה ברמה הפיזית זה שהמצלמה אוספת סיגנל תרמי הנפלט מאובייקטים באטמוספירה ומתרגמת אותו לסיגנל וידיאו ברזולוציה גבוהה. סיגנל זה כאמור מנותח ומעובד לצורך קבלת החלטות על תוואי וצורת הנהיגה. נעשה כאן שימוש בהרבה אלגוריתמים מתוחכמים ולא מדובר בסינגל רגיל, אלא בסיגנל המבטא את התפשטות החום מהאובייקט, אז רואים גם צורה וגם טמפרטורה. בזכות זה אפשר להבחין למשל בין אדם חי לבין פסל או תמונה של אדם וכו'. הטכנולוגיה יכולה לאפשר אפילו לדעת אם ברכב אחר שמסתכלים עליו המנוע פועל או לא.
"המוצר שלנו עונה על הסטנדרטים הגבוהים ביותר של בטיחות. אנחנו מדברים עם לקוחות על תחילת ייצור של המכוניות ב-2020, אבל למעשה נהיה מוכנים הרבה קודם", מבטיח מאירי. "אין לנו הרבה מתחרים כי הטכנולוגיה שלנו מאוד מורכבת ומחייבת מומחיות גבוהה במיוחד. אנשי חברת האם שלנו מתעסקים איתה כבר מהמאה הקודמת.
"החזון שלנו מורכב משני חלקים: להיות שחקן דומיננטי ומשפיע בשוק הרכבים ולהציל חיים. זה נשמע מתיימר אבל המוטו שמוביל אותנו הוא 'Driven to save lives' ואנחנו מתכוונים לכך. המערכת שלנו יכולה לתת עזרה משמעותית לניסיונות להפחית את כמות הנפגעים בתאונות דרכים. קורבנות רבים נפגעים במהלך נסיעה בלילה, כשהראות לא טובה. בעזרת המערכת שלנו אפשר לראות בחשיכה מוחלטת למרחק של מאות מטרים. זה שיפור משמעותי שתהיה לו השפעה ממשית".
גיל שאקי, מנהל ענף אנרגיה, קלינטק, תשתיות ותחבורה ברשות החדשנות: "רשות החדשנות פועלת ביחד עם שותפים ממשלתיים חשובים כמו משרד התחבורה ומינהלת תחליפי נפט ותחבורה חכמה, למיצוי הפוטנציאל של מהפכת הרכב והתחבורה. תפיסת הפעולה נשענת על שלושה נדבכים מרכזיים: הראשון – הקמת מרכז ניסויים שישרת בעיקר את חברות הסטארט-אפ הזקוקות לתשתיות ניסויים. השני – תוכנית תמיכה המיועדת לשלבי הפיילוטים והדגמת טכנולוגיות חדשניות בסביבת אמת. השלישי – קידום רגולציה תומכת חדשנות, המסדירה את התנאים בהם ניתן לבצע בחינה של טכנולוגיה חדשנית בסביבה בלתי מבוקרת. שלב זה הכרחי בתהליך ההבשלה של טכנולוגיה לפני הגעתה לשלב המסחור.