מדען אורח פרופ' מירי בן חן

עיבוד תמונות תלת-ממדיות טומן אפשרויות עתידיות המציתות את הדמיון, כמו הדמיה תלת-ממדית של מקום בהסתמך על תמונות שגולשים מעלים בזמן אמת, מדידת בגדים וירטואליים, השוואה גיאומטרית מדויקת בין מוחות ועוד
X זמן קריאה משוער: 4 דקות

מהי, לדעתך, פריצת הדרך המשמעותית או המסקרנת ביותר שנעשתה בתחום המחקר שלך בשנים האחרונות?

פריצת דרך משמעותית בתחום החישוב הגיאומטרי, שתוצאותיה כבר חורגות מהעולם המדעי ומגיעות לבתיהם של צרכנים, היא טכנולוגיית מדפסות התלת-ממד. לאחרונה אתרי חדשות וטכנולוגיה מדווחים בהתרגשות על היכולת של מדפסת ביתית כזו לייצר אקדח שמיש אבל זה רק קוריוז. חזון השימוש הביתי הקונקרטי בטכנולוגיה הזו, הוא שניתן יהיה להוריד מודלים תלת-ממדיים באינטרנט, או אף לסרוק כאלה בעצמך באמצעות סורק תלת-ממדי, ואז להדפיס מוצרים לבית, צעצועים, כלים, חלקי חילוף ועוד. כיום ישנן אפילו מדפסות שיודעות להדפיס את חלקי הפלסטיק הדרושים להרכבת מדפסת תלת-ממד נוספת.

בינתיים אחד החסמים לשימוש ביתי ותפוצה נרחבת של הטכנולוגיה הוא, שאין הרבה תמונות תלת ממדיות שניתן להזין למדפסות; המגוון באינטרנט הוא מצומצם יחסית וסורקי התלת-ממד הקטנים עולים בסביבות ה-3,000 דולר. אבל אני חושבת שעם הזמן גם המחסום הזה ייפרץ. מחיר הסורקים ירד ואנשים יתחילו להעלות לאינטרנט יותר ויותר תמונות תלת-ממד. דוגמה לניסיון להנגיש את התחום הזה ניתן לראות בפיתוח סורק תלת ממדי קומפקטי שמתחבר לאייפד. במקביל, כל הזמן מתקדם המחקר שמטרתו לאפשר לאנשים שהם לא מומחים, לעצב מודלים תלת ממדיים בעצמם. למשל, לאחרונה פורסם שחוקרים ישראלים פיתחו תוכנה שמשמשת ככלי עזר ליצירה מהירה של אובייקטים תלת-ממדיים מתוך תמונות רגילות.

מהם המחקרים שמעסיקים אותך בתקופה זו?

התחום אותו אני חוקרת הוא כיצד ניתן להביע משטחים וצורות גיאומטריות תלת-ממדיות בצורה מתמטית כך שיהיה ניתן לעבדם במחשב. זהו תחום שמשמש, בין השאר, את עולם הרפואה, האנימציה ומשחקי הווידאו. למשל היכולת של Kinect (הבקר של קונסולת המשחקים של מיקרוסופט) להבחין בצורה מסוימת (השחקן) ובתנועותיה בחלל, מבוססת על טכנולוגיה של עיבוד מתקדם של תמונה תלת-ממדית. מטרתו של אחד המחקרים שמעסיקים אותי, הוא לעצב אלגוריתמים שמאפשרים למשתמש לבצע מניפולציות על תמונות ומודלים תלת-ממדיים תוך התערבות מינימאלית מצדו. למשל, בסימון נקודה על כף רגל של חיה וגרירתה, התוכנה תחשב כיצד כל המכלול צריך לזוז באופן שיראה טבעי.

מטרתו של מחקר נוסף היא להגיע להשוואה אופטימלית ויעילה בין צורות ומשטחים, השוואה שעשויה לסייע, למשל, בתחום הדמיית מוחות. כי ברמה הגיאומטרית, מוחות הם שונים מאוד אחד מהשני, כולל כאלה של אותו בעל חיים. הטבע יצר מגוון עצום של צורות עם עקמומיות מאוד מורכבת. זוהי מורכבות שמציבה אתגר גדול לנתח ולהבין אותה באמצעות מחשב. אלגוריתם שיצליח לעשות זאת יאפשר, בין השאר, לעשות השוואה בין ממוצע של מוחות בריאים ונורמליים, לבין בין מוח שיש איתו בעיה מסוימת.

כיצד את רואה את העתיד של תחום המחקר שלך?

בהיבטים רבים, עתיד המחקר יושפע מאוד מתחום הביג-דאטה, שיאפשר לעבד נפחים גדולים של נתונים תלת-ממדיים ממקורות שונים ובמהירות גבוהה. הבעיה כיום, היא שכמות הנתונים שיש בידינו מוגבלת ולכן, כדי לאפשר למחשב לעבד צורות גיאומטריות מורכבות, המודלים שאנחנו מפתחים נסמכים על הנחות מסוימות, לא תמיד מדויקות. כמות גדולה של נתונים מאפשרת פיתוח של למידת מכונה שתחשוף הבנה משוכללת ומדויקת יותר של הגיאומטריה.

האפשרויות הפרקטיות של כל זה מעוררות השראה, במיוחד בתחום המציאות הרבודה, שהיא שילוב אלמנטים וירטואליים בסביבה ממשית בזמן אמת ובאופן אינטראקטיבי. אפשר לדמיין מגוון של יישומים, כמו תוכנה שתיצור הדמיה של מקום מסוים בהסתמך על תמונות תלת-ממדיות שגולשים מעלים בזמן אמת; מדידת בגדים וירטואליים באופן שייראה מוחשי; יציאה לקניות עם סריקה ממוחשבת של הבית על מנת לבדוק בחנות איך זה ייראה, או להפך, לנסות למקם מוצרים וריטואליים בתלת ממד ברחבי הבית לפני שקונים אותם פיסית. אלה רעיונות שנשמעים עתידניים אבל שימוש באלגוריתמים של ביג-דאטה במסגרת עיבוד נתונים תלת-ממדיים סולל מגוון דרכים יצירתיות בכיוון הזה.

מהו ההסבר האלגנטי, העמוק או היפה ביותר בעיניך לתופעה כלשהי?

חלק מהסיבה לכך שבחרתי בתחום הגיאומטריה, הוא שניתן לקבל פידבק ויזואלי לאלגוריתמים, כלומר, אפשר ממש לראות בעיניים את התוצאות של המחקר. לכן יש לי פינה חמה בלב להסברים של תופעות שניתן להמחיש באמצאות גיאומטריה. באמצעות עקמומיות של משטח, למשל, ניתן להמחיש הסברים לכל מני תופעות מורכבות יחסית, כמו את מושג הכבידה בתורת היחסות הכללית. לפי תורה זו, המרחב-זמן שאנחנו חיים בו אינו שווה ומאוזן כפי שנדמה אלא הוא "מתעקם" בסמוך למסות גדולות, כמו שמשות וכוכבי לכת. קשה לתפוס כיצד מרחב יכול להתעקם אבל באמצעות משטח דו-ממדי, ניתן להדגים זאת בפשטות. העיקום שאובייקט בעל מסה (כמו כוכב או חור שחור) יוצר בתרשים הזה, למשל, ישפיע על מסלולים של עצמים שייקַלעו לגומה ו"יפלו" לתוכה.

לגבי מה את אופטימית?

נדמה שההתלהבות מהחידושים הטכנולוגיים בתחום המחשוב מלווה תמיד בחשש לגבי השפעתם, ובעיקר על ילדים. הרבה פעמים אפשר לשמוע תלונות על "הדור הצעיר" ש"לא זז מהמחשב" או "כל היום בטבלט". למרות שאני מסכימה שיש להגביל את זמן השימוש, ולמרות שברור שחשוב לאזן את השימוש בטכנולוגיה עם משחקים בחוץ ומפגש עם חברים, אני אופטימית שבסך הכל שימוש אקטיבי וחקרני במדיום הזה לא יעצור את ההתפתחות של ילדים, אלא דווקא להיפך.

לפני מספר שבועות שמעתי סיפור על ילד קטן שבזמן טיסה התקרב לחלון המטוס ובמתיחת שתי אצבעות ניסה להגדיל את תמונת הנוף בחוץ. ייתכן שלא מעט הורים נחרדים מהסיפור הזה, משום שזו התנהגות לכאורה בלתי טבעית וזרה לאופן בו הם זוכרים את עצמם כשהם היו קטנים. החשש מובן, אך הוא לאו דווקא רציונלי. זה אמנם נראה משעשע כאשר ילדים משליכים את השימוש במסך מגע על האינטראקציה שלהם עם דברים בעולם הממשי, אבל יכול מאוד להיות שזה העתיד עבור כולנו: מציאות רבודה שאותה נפעיל באופן אינטראקטיבי באמצעות שפה ומחוות-גוף (ולא רק באמצעות מספר אצבעות וכמות מוגבלת של פקודות קוליות). סרטי מדע בדיוני בדרך כלל מנסים להציג מציאות מעין זו בתור דיסטופיה, אבל זה לאו דווקא צריך להיות כך. האדם הוא ייצור חברתי שנועד להשתמש בגופו ולא להיות כבול למסך ומקלדת כל היום. אני אופטימית שנמצא את דרך המלך בה הטכנולוגיה תאפשר לנו אופטימיזציה של יכולותינו בלי לוותר על אנושיותנו.

מחשבה זו התפרסמה באלכסון ב


תגובות פייסבוק