דמיינו לעצמכם טכנולוגיה ביתית, מצלמה קטנה, שמתיישבת על הטלפון הסלולרי של אדם ומאפשרת לו לדעת הכל - מזיהוי אלכוהול מזויף ועד אבחון סרטן. ההמצאה הזאת, שנשמעת עתידנית, נמצאת כבר בימים אלה בפיתוח במרכז למחקרים מתקדמים באופטיקה חישובית ב-SCE המכללה האקדמית להנדסה ע"ש סמי שמעון, שבראשו עומד ד"ר יצחק אוגוסט.
ד"ר אוגוסט, יליד באר שבע שגם רכש בעיר את כל השכלתו, עוסק באופטיקה כבר מהתואר הראשון. בעקבות שיחה עם ידידה שלמדה אמנות, אוגוסט נכנס לתחום החדשני והמסקרן שהוא הדימות ההיפר-ספקטראלי. "'היפר' מלשון 'הרבה', ו'ספקטראלי' מלשון 'ספקטרום'", הוא מסביר. "אני למדתי לתואר שני, סיימתי, והייתה לי ידידה שלמדה אמנות פה בבן גוריון. היא אמרה לי 'איציק, אתה מתעסק עם מצלמות, אני רוצה לדעת - יש המון יצירות אמנות שמזייפים אותן, וגם - יש יצירות אמנות אחרות שאני רוצה לדעת אם האמן, לפני שהוא הגיע לשלב האחרון של הציור, עשה סקיצות, מחק... האם אפשר לראות מתחת לתמונה הסופית את הסקיצות שהוא עשה? כלומר, היא באה אליי עם שתי שאלות, ומשם הדברים האלה התחילו".
הטכנולוגיה בה אוגוסט עוסק מצלמת בלפחות 50 אורכי גל, בעוד שהעין האנושית רואה רק בשלושה. כך, יכולה המערכת החדשנית לזהות גווני צבע שהעין האנושית לא רואה, ומכך לספק מידע רב על האוביקט המצולם. במרכז שבראשו עומד ד"ר אוגוסט מתמקדים בשימושים של הטכנולוגיה הזאת בתחומי החקלאות והרפואה, או "דברים שתורמים גם מבחינה ערכית, בעיניי", כפי שהוא אומר.
"חקלאות היום היא לא חקלאות כמו שהייתה לפני 200 שנה, היום חקלאות היא דבר מורכב, והחקלאים מנסים לייעל את תהליכי החקלאות", הוא אומר. "מה שקורה בהמון מקרים, היכולת של אותו חקלאי לבחון האם יש מחלות מסוימות בקרב היבולים שלו, או האם יש מקומות שבהם ההשקיה היא חסרה, או מקומות שחומרי ההדברה אולי לא מפוזרים בצורה הומוגנית על כל תא השטח - היא מוגבלת.
וזה יכול להיות דבר שהוא מאוד בעייתי".
את הבעייתיות הזאת מנסה ד"ר אוגוסט לפתור באמצעים היפר-ספקטראליים. "אלה בעצם מערכות, מצלמות, שמוצבות על רחפנים או על כלי טיס, והן יודעות לצלם בהמון אורכי גל, כך שניתן להפריד מבחינת צבעים בצורה כל כך מדויקת, ולהבין מה קורה בצומח. צמח מסוים, אם יש לו חוסר במים או עודף במים, גוונים מסוימים בצבע קצת משתנים. העין יודעת לקלוט רק שלושה צבעים, RGB - אדום, ירוק וכחול, כלומר כל הקשת שאתה מתבונן בה אתה רואה שלושה צבעים, ומתוך היחסים ביניהם המוח בעצם אומר 'אה, זה כתום, זה חום'. אבל בעצם אפשר לעבוד על העין. על המצלמות הללו אי אפשר לעבוד - הן יכולות לזהות כל מיני תתי גוונים מאוד עדינים, ושם מתחבאת המון אינפורמציה: לגבי הצמח, לגבי מצב הבריאות שלו, לגבי הגיל שלו, לגבי כמות החומר הפעיל בו - זה יכול להיות שדה שמגדלים בו איזשהו צמח ומחכים שהוא יגיע להבשלה מסוימת, ורק אז כמות החומר הפעיל היא מתאימה, אז בעצם בעזרת המערכות הללו ניתן להגיע להרבה תובנות שעד היום אי אפשר היה".
בשום אמצעי או במצלמות?
"במצלמות. כלומר, אתה יכול לגזור עלה ולקחת למעבדה ולסרוק אותו, אבל זה יספק לך מידע רק לגבי השיח שממנו לקחת, הוא לא מאפשר לך לעבוד במסות גדולות, לקחת את כל השדה, לעבוד על כולו... צריך כל פעם לקחת עלה למעבדה, ומקבלים מידע מדויק, אבל התהליך הוא מסורבל ואיטי ולא תמיד מייצג את כל השדה החקלאי".
תהליך דומה קורה גם ברפואה. "מה שקורה נכון לתקופה שלנו, אם אדם חושד שאיזשהו אזור ברקמה נגוע בסרטן, הוא צריך לעשות תהליך רפואי, ביופסיה וכדומה, והם יכולים לומר מה קורה. אבל לא תמיד המערכות זמינות לציבור - אדם לא יכול מהפלאפון לצלם את האזור ושהפלאפון יגיד לו 'שמע, ההסתברות פה גבוהה שיש משהו, לך תעשה בדיקה'. אין היום מכשירים כאלה. אחת הטכנולוגיות שאנחנו מפתחים זה שאותו אדם יוכל להיתמך על ידי מערכת שתספק לו מידע נוסף לגבי התאים. עד היום, אדם מסתכל במיקרוסקופ, והוא יודע אם התא סרטני או לא בדרך כלל לפי הצורה. הטכנולוגיה שאנחנו מפתחים באה להחליף את המיקרוסקופים הרגילים, ואז יכולת ההפרדה של התאים תהיה גם לפי הצורה שלהם, אבל גם לפי הגוונים שלהם. וזה כלי מאוד חזק, כי יהיה ניתן לקבל ודאות יותר גבוהה, כך שלא יהיו מקרים של זיהויי שווא שזה דבר מאוד קשה, ולא יהיו מקרים איומים עוד יותר של פספוס. הדבר הזה נהיה קריטי בשלבים הראשונים של מחלת הסרטן, כשכמות התאים הסרטניים היא קטנה וקשה לזהות אותם. ולכן ברגע שאנחנו מכניסים את זה למערכת היפר-ספקטראלית, ומבוססת בינה מלאכותית, אנחנו יכולים לקבל יכולות זיהוי הרבה יותר אמינות".
מה הקשר לבינה מלאכותית?
"המידע ההיפר-ספקטראלי הוא מידע שאנחנו לא יכולים להראות לאדם, בגלל המגבלה האנושית. אין כאלה מסכים, ואין בני אדם שיודעים לראות את זה. אז המידע עצמו, מחשב מטפל בו".
ד"ר אוגוסט ואנשיו שואפים לפתח מערכות שיהיו יותר ניידות וזמינות, שיהפכו את הטלפון למערכת היפר-ספקטראלית, בה ניתן יהיה להשתמש גם בתחומים רבים בחיי היומיום. "יש איזושהי בדיקה שאנחנו מעורבים בה, של איכות שמן זית. יש בעיות של שמן זית שהוא לא איכותי, או שחס וחלילה אנשים ניסו למהול, ואז תחשוב שאם היה לך פלאפון ואז היית מצלם את שמן הזית והוא אומר לך 'שמן הזית הזה טרי, ישן, מהול עם שמן אחר' - מערכות הדימות האלה, יש להן כוח עצום, קשה לעבוד עליהן".
"דוגמה נוספת, שאני נותן לסטודנטים: אם אני אפזר על השולחן מלח וסוכר, לא תדע מה זה מה אם לא תטעם. והרי ברור לכל אדם שסוכר ומלח זה מבנה כימי אחר, יש להם תכונות אחרות, זה חומרים שונים. לנו שניהם נראים גרגרים לבנים, אבל כמובן שבמצלמה היפר-ספקטראלית זה מאוד מובהק. אז את כל גרגירי המלח הוא יצבע באדום וירשום לידם מלח, והאחרים הוא יצבע במשהו אחר. עושים את זה עם תרופות, כדי לזהות תרופות מזויפות, שמגיעות מכל מיני מדינות. אם זה מגיע לאותו צרכן, זה יכול לעשות נזק ותסבוכת רצינית".
בטח גם עם אלכוהול מזויף
"כן כן. אז כל הדברים הללו, ברגע שיש לך איזשהו מכשיר שאתה יכול לצלם את אותן תרופות או את אותו אלכוהול או שמן זית, אז בעצם זה יכול לתת לך אינדיקציה שבעין אתה לא רגיש לזה. אנחנו סוג של עיוורים ביחס לדברים הללו".
אותה טכנולוגיה יכולה גם לסייע עם האתגר שהציבה לו ידידתו בתום התואר השני. "מי שהיום עוסק בציור, מתעסק בצבעים מסוימים. לפני 50 או 100 או 200 שנה השתמשו בצבעים שנותנים גוונים דומים, אבל ההרכב הכימי הוא אחר, הפיגמנטים הם שונים. ובעצם אם היום אתה תרצה לזייף תמונה, בשביל להגיע למצב הזה תצטרך את אותם פיגמנטים שהשתמשו לפני 200 שנה, ואת הקצב שבו הם מתחמצנים במגע עם האוויר וכו', זאת אומרת יהיה מאוד קשה להגיע למצב של ציור, שאפילו אם הוא ייראה אותו דבר, המצלמה ההיפר-ספקטראלית תגלה שהוא שונה".
ואיפה עומד הפיתוח הביתי?
"אנחנו פרסמנו לפני מספר חודשים מחקר משמעותי מאוד עם ביה"ח שיבא, והראנו את היכולת לפתח את הטכנולוגיה הזאת, שתאפשר לנו להסתכל על תאים ולזהות אם הם סרטניים או לא. מעבר לכך, המערכות ההיפר-ספקטראליות אוספות המון נתונים, אז אנחנו מפתחים גם מערכות שיהיו יותר 'רזות' מבחינת כמו הנתונים, כדי שיהיה אפשר לעבוד איתם. לגבי דברים יותר יישומיים, ברמת הזיהוי של שמן זית וכדומה, אנחנו עושים מחקרים אבל כרגע עוד לא התחלנו להדפיס את זה במדפסת תלת ממד ולחבר את זה לפלאפון. אבל אני חושב שאנחנו בדרך לשם".
אז כל אחד יוכל לדעת הכל בתחומים שונים - זה לא קצת מייתר את אנשי המקצוע?
"אלה מערכות תומכות החלטה, הן לא מקבלות החלטות לבד. כמובן שגם אם הרכיב שלנו יהיה פנטסטי, עדיין יש מגבלות שקשורות לטלפון - אולי הוא חטף מכה, אולי הוא קצת מלוכלך. אם תתקין מצלמה היפר ספקטרלית על רכב אוטונומי, זה לא יחליף את הנהג, רק ייתן לך עוד מידע. יגדיל את האמינות ויקטין את הסיכון לתאונות, אבל אני לא חושב שזה יחליף את אותו אדם שצריך לקבל את ההחלטה".
למרות שכבר היום יש אנשים שסומכים יותר מכל על המילה של ד"ר גוגל
"מלחיץ מאוד", הוא צוחק, אך דבק בשלו. "בתקופת הקורונה אחד הדברים שעשו, שמו מצלמות - לא היפר-ספקטראליות, מצלמות תרמיות - ובדקו בשדות תעופה טמפרטורות של אנשים, ובדיוק די טוב ידעו להגיד מי חולה. זה לא אומר שמי שלא תפסו אותו לא חולה, אבל כשמדברים על מספר אנשים גדול, הדבר הזה הביא תועלת. זה אומר שאנחנו כן יכולים לתת מבט גדול, אני לא חושב שזה יחליף את מי שמקבל את ההחלטות. לגבי זה שאנשים יגידו 'אנחנו יודעים לבד', אני לא יודע לצפות".
בעידן הפייק ניוז והדיפ פייק - הסתמכות על יכולות ראייה זה לא דבר מפחיד?
"בהרבה דברים אנחנו יכולים לזהות אמינות. אם אתה תיקח תמונה שלי, תשים על הפנים ותיכנס למשרד שיש שם מצלמה שמכירה אותי וברגע שהיא רואה אותך, מבחינתה הייתי במקום. כמו בסרטים של משימה בלתי אפשרית, ששמים מסיכת גומי, נכנסים ובורחים. מהבחינה הזו, ברגע שמשתמשים במצלמות היפר-ספקטראליות, המצלמה לא מתבססת רק על צורת הפנים של אותו אדם, אלא גם על הגוונים בצבע: איזה פיגמנטים יש על העור, בדיוק את הצבע, ברמה שאנחנו כבני אדם לא יכולים לזהות. ואז בעצם המצלמה יודעת אם זו מסיכת גומי או העור האמיתי, היא יודעת להגיד את כמות השומן שיש בעור. המערכת היא יותר מתבססת על אותה רקמה ולא רק על התיאור המרחבי".