במשך שנים מנסים מדענים ומהנדסים מסביב לעולם לפתח טכנולוגיות המבוססות על חיקוי יכולותיו של גוף האדם. סנסורים אופטיים, ובפרט מצלמות (דיגיטליות, אנאלוגיות, סטריאו וכיו”ב), מנסים לחקות את אחד החושים המרכזיים של האדם- חוש הראייה.
במסגרת מאמר זה, אתאר שימוש לא טריוויאלי של סנסורים אלו, מצלמות אופטיות בתחום הנראה וקצת מעבר, ושימושם בתעשיות שונות – מהתחום הרפואי, ענף הבנייה, דרך חקלאות וספורט ועד לשימוש בתעשייה הביטחונית. זאת, תוך מתן דוגמאות מסקרנות – החל ממצלמות בגלולות זעירות המשייטות ברחבי הגוף לצורך זיהוי פוליפים ואבחון סרטן, וכלה בטילים מיירטים המשייטים בחלל החיצון לשם יירוט לוויינים וטילים תוקפים.
השימוש בסנסורים אופטיים בתחום הרפואי החל כבר לפני למעלה מעשור, עם הפיתוח הישראלי של גלולת ” Given Imagine”” (כיום מדטרוניק). מדובר בגלולה לבליעה, המצוידת במצלמה זעירה, שמטרתה אבחון מחלות או בעיות בדרכי העיכול. טכנולוגיה חדשנית זו, עושה שימוש בכלים של עיבוד תמונה, וראיה ממוחשבת ולימוד מכונה. כיצד זה בעצם עובד? מצלמה זעירה מותקנת בתוך גלולה המיועדת לבליעה. בעוד הגלולה עושה את דרכה אל מחוץ לגוף בתוך מערכת העיכול , היא מצלמת תמונות בזמנים מתאימים של הרקמות השונות ועל ידי שיטות שונות של עיבוד תמונה ואלגוריתמיקה מתקדמת, מצליחה לזהות מידע רפואי חשוב ולהעביר אותו לרופא. מדובר בפיתוח מהפכני שמסייע בהפחתת הסיכון וחוסר הנעימות הכרוכים בבדיקות פולשניות דוגמת גסטרוסקופיה או קולונוסקופיה.
תמונה 1: מכשיר הגלוקומטר של חברת “סינוגה מדיקל” העושה שימוש בסנסור cmos
לביצוע בדיקת דם ללא דקירה. קרדיט צילום: לימור שחם
פיתוח דומה נוסף בתחום הרפואי, נעשה ע״י החברה הישראלית “סינוגה מדיקל”. מדובר במכשיר קטן המתלבש על אצבע המטופל או פרק כף היד, כשעון למדידת פרמטרים רפואיים. באמצעות הארת האזור ע״י לדים באורכי גל שונים, וקליטת האור הנפלט מרקמת הגוף לתוך סנסור מצלמה, מנתחת החברה את המידע ומפיקה פרמטרים רפואיים שונים כמו גזים בדם, רמת גלוקוז, חמצן בדם, לחץ דם ועוד. זאת בעזרת טכנולוגיה חדשנית של עיבוד אות, לימוד מכונה, ושילובם עם הבנת הפיזיולוגיה של הגוף.
פיתוחים אלו בתחום הרפואיים נועדו בעיקר להקל על המטופל ולייעל את עבודת הרופא. נמשיך לענף אחר – ענף הבנייה, שם עונה השימוש בסנסורים אופטיים על שני אתגרים מהותיים; ראשית, לאפשר יעילות ולחסוך בעלויות, ושנית- ולא פחות חשוב- להגדיל את הבטיחות באתרי בנייה, אשר מועדים מראש לתאונות עבודה וסיכונים רבים.
חברת “אינטסייט” הישראלית פיתחה מערכת עזר למפעילי כלים כבדים (עגורנים באתרי בניה, מנופים ימיים, טרקטורים, משאיות) לשם הגברת היעילות והבטיחות, ולהפעלה אוטונומית של הכלים הללו. הטכנולוגיה מתבססת על אלגוריתמים מתקדמים מעולמות האווירונאוטיקה ועיבוד תמונה מתקדם, זאת באמצעות התקנת מצלמות על גבי כלים כבדים, וניתוחם בזמן אמת.
מוצר נוסף, שנועד לבקרה על איכות העבודה באתרי בנייה, פותח ע״י חברת “אוקיבו”. מדובר בזרוע רובוטית ניידת המשמשת להתקנת לוחות, חיפויים, מריחת טיח ועוד. טכנולוגיה זו מתבססת על עיבוד תמונה קלאסי ורשתות עצביות.
תחום נוסף אליו נכנסו סנסורים אופטיים אלו בשנים האחרונות, הוא תחום החקלאות. הרובוט של חברת “אוטומטו רובוטיקס” הישראלית למשל, נועד לקטיף עגבניות ומתבסס על טכנולוגיית עיבוד תמונה ורובוטיקה. באמצעות התקנת זרוע רובוטית על גבי פלטפורמה ניידת, בעלת יכולת תנועה בתנאי שטח ושימוש במצלמה לזיהוי עגבניות בשלות – תחת תנאי ראות מוגבלים )הסתרות על ידי עלים, סנוור מאור השמש, תאורה נמוכה ועוד), מאפשרת הטכנולוגיה קטיפת פרי באופן שאינו פוגע בטיבו וכן מבצעת אנליזות על תפקוד החממה (תפוקות, מזיקים וכו’).
תמונה 2: גלולת given imaging
בתחום המזון אציין את חברת “SCiO“שפיתחה ספקטרומטר נייד המאפשר למשתמש לסרוק כל אובייקט, ולקבל מידע על הרכבו הכימי. מדובר בספקטרומטר זעיר המקרין אור על המוצר ומנתח את האור המתפזר ממנו. ניתוח הספקטרום מאפשר לדעת במדויק מהו ההרכב הכימי של אותו האובייקט בזמן אמת. טכנולוגיה זו מאפשרת למשל לבדוק איזה אבטיח הוא מתוק יותר או משמין יותר.
אפילו לתחומי הספורט, המהפכה האופטית כבר הגיעה מזמן. מעבר ל-VAR הידוע לשמצה (או שלא?) מערכת העוזרת לשופטי ספורט רבים במצבים בהם נדרשת התבוננות מעמיקה יותר, ול”עין-הנץ” – מערכת של 7 מצלמות תלת מימד על גבי השער, האמורה לעזור לשופטים לקבוע עם הכדור עבר את קו השער, קיימים פיתוחים נוספים מעניינים.
דוגמא מעניינת אחת, היא אפליקציה למעקב אחר ביצועי שחיינים, של חברת ״סנסווים״ הישראלית. הטכנולוגיה עושה שימוש בעיבוד תמונה וראייה ממוחשבת ומבוססת על מצלמות וידאו, שמצלמות את מסלולי השחייה – שלושה מסלולים לכל מצלמה. הווידאו עובר ניתוח בזמן אמת ע״י מערכת הלמידה העמוקה ופולט נתונים ברצף: מהירות, מספר תנועות, עליות וירידות למים, כל נתון רלוונטי למעקב אחר ביצועי הספורטאי. יש לציין כי לא מדובר בפתרון טכנולוגי טריוויאלי- עד כה ניסו חברות למדוד את ביצועי השחקנים באמצעות חיישנים על גוף השחיין אשר לא היו נוחים ופגעו בביצועיו האופטימליים. אפליקציה יוצאת דופן זו, מציעה לראשונה פתרון טכנולוגי המבוסס על ניתוח וידאו בלבד.
ולסיום, כמובן, כמו כל טכנולוגיה, סנסורים אופטיים תופסים תפקיד מרכזי במגזר הביטחוני. חברת ״אקסייט.קום״ הישראלית פיתחה סירה אוטונומית לסיור קרוב לחוף. הטכנולוגיה מבוססת על מספר מצלמות ברזולוציה גבוהה, ומצלמות תרמיות, מערכת שליטה להנעת הסירה בעזרת מנועי סרוו ואלגוריתם ניווט בעזרת GPS ו-LIDAR. באמצעות התקנת מערכת השליטה במנוע הסירה, ניתן לבצע ניתוח בזמן אמת של מיקום הסירה ומכשולים בדרך כדי לנווט במסלול המוגדר על פי נקודות ציון ושידור של כל המידע בחזרה למפעיל כולל הזרמת שידור וידאו.
דוגמא מעניינת מעבר לים, שנדמה כי לקוחה מסרטי מדע בדיוני, היא פרי פיתוחה של חברת הביטחון ריית’און האמריקאית, שפיתחה טיל מיירט חוץ-אטמוספירי. בעת הגעת ה-kill-vehicle לחלל (החלק שאחרי בפועל על הפגיעה באיום), נפתחת עין-הטיל, וביחד עם הכוונות ממכ”מ קרקעי, מאתרת את האיום, נועלת עליו בצורה אופטית, ומעבירה לאלגוריתמי ההטסה את מיקום האיום ביחס למיירט עד לפגיעה במטרה.
אין ספק שמדובר בטכנולוגיות פורצות דרך, אשר מצליחות להוות גורם מבדל וחיובי בתחומים מגוונים. כפי שראינו, חברות טכנולוגיות ישראליות אימצו שימוש בסנסורים אלו, ואני בטוח שבעתיד נהיה חשופים לעוד ועוד שכלולים בתחומים אלו לטובת פתרונות עבור עולמות תוכן שונים.
מור רם-און
צילום: אסף הבר
*הכותב, מור רם-און, מהנדס אוירונאוטיקה בוגר הטכניון. צבר ניסיון כמהנדס בחברת “רפאל״ , בעבודה (בין היתר) על טילים אלקטרו-אופטים ופלטפורמות אוויריות נוספות. בהמשך, התפתח בתחום האלגוריתמי בחברת סטארטפ ביו-רפואית, ״סינוגה מדיקל״. בשנים האחרונות, משמש כמייסד-שותף וסמנכ”ל טכנולוגיות בחברה הסטארטפ “אינטסייט”, אותה ייסד עם אחיו התאום.
