חיישנים – כתבת פתיחה

עולם המחשוב שלנו (ויש שיגידו שכל העולם) עובד על העיקרון של פעולה תגובה. אנחנו מתכנתים את כל מכשירי האלקטרוניקה שלנו להגיב בצורה קבועה בהנתן פעולה מסויימת. לדוגמה, בתגובה לפעולה פיזית של הפעלת מתג, הנורה תדלק. בתגובה ללחיצה על כפתורים מסויימים, מכונת הכביסה תפעל בצורה מסויימת. ברוב המקרים, הפעולה שמתבצעת היא פעולה יזומה שתוכננה על ידנו ולכן גם התגובה צפויה. אם ניקח מחשב גינה כדוגמה, אני מתכנת אותו לפי שעות מסויימות וימים מסויימים ולכן התגובה שלו צפויה.

 בשנים האחרונות אנחנו בקצב הולך וגדל לסוג חדש של הפעלת מכשירים שמבוסס על חיישנים. חיישנים הם לא דבר חדש, אבל קצב הגידול במגוון החיישנים, השילוב שלהם, והתחכום שבפתרונות מבוססי חיישנים מביאים לחיינו סוגי פתרונות שישנו את חיינו בעשור הקרוב. במאמר זה אנסה לגעת על קצה הקרחון במספר דוגמאות קונקרטיות לחיי היום יום שלנו. אני מאמין שמאוד ייתכן שהעשור הקרוב יהיה עשור החיישנים כשם ששנות ה- 90 היו עשור האינטרנט.

 מה כ"כ מיוחד בחיישנים

המח שלנו מגיב לגירויים. המוח הוא למעשה מחשב על בעל יכולת קליטה של מאות מיליוני נתונים בשניה מכל אחד מהחושים שלנו, וכן יכולות עיבוד וזכרון בסדרי גודל אדירים מעל מחשבי העל של היום (ובכל זאת, ישנן פעולות שכל מחשב בסיסי מסוגל לעשות והמח לא). המחשבים היו עד לא מזמן מערכות סגורות בהן הקלט ניתן ע"י אנשים בדר"כ בעזרת מקלדת. אם לחשוב על זה במונחים של חושים, למחשב היה חוש מישוש מאוד מנוון שהתבטא ביכולת שלו לחוש איזה כפתור נלחץ. עולם החיישנים, נותן למחשב שלנו יכולת חושית ומאפשר לנו לתכנת את המחשבים להגיב בצורה מסויימת לכל סוג של גירוי. כדי להגיע ליום (ואני לא נכנס פה לשאלה אם זה באמת מה שאנחנו רוצים) שבו נוכל לפתח רובוטים אנושיים יותר או מכשירים לומדים שמגיבים לסביבה, אנחנו חייבים לפתח את יכולת הקלט של המחשבים.

נתחיל בחיישנים המוכרים לנו ביותר על פי חושי האדם:

חוש המישוש – החל מהדברים הבסיסיים ביותר שבאים בצורת כפתור (מקלדת רגילה, ג'ויסטיק, כפתור על השלט או על המיקרו), ועד המהפיכה האחרונה שכ"כ הרשימה אותנו, מסכי המגע. היכולת שלנו ללטף מכשיר ולקבל הרגשה שהמחשב (או טלפון) שלנו ממש מרגיש את מה שאנחנו עושים. אם ניקח את הסגווי או מכשירים חדשים אחרים שמבוססים על יכולות דומות, נראה שהשימוש בחיישני מישוש או אוריינטציה קיימים בהמון תחומים בחיינו.

 

חוש ראיה – זה התחיל ממצלמות אבטחה או מצלמות בייתיות שנועדו לשיחות פנים אל פנים (יכולות פסיביות של המחשב) אבל משם עבר ליכולות עיבוד תמונה מה שנתן למחשב את היכולת להחליט על פעולה בהינתן טריגר מסויים שמופיע במצלמה. זה יכול להיות אותו חיישן במצלמה שמחליט על רגע הצילום עפ"י החיוך של האדם בתמונה, או מערכת הקינקט של מיקרוסופט (או המון מערכות דומות אחרות) שמופעלת ע"ס זיהוי התמונה של האדם שמולה. ועוד דוגמה שכבר כתבתי עליה לגבי מצלמות ברכבים שמאפשרים נסיעה אוטומטית של רכבים ללא נהג. דוגמה מעולם הסמארטפונים הוא חיישן התאורה שמכוון את עוצמת הבהירות ביחס לעוצמת האור שהוא קולט מהסביבה.

חוש שמיעה – מערכות שמופעלות עפ"י קול קיימות גם הן שנים רבות אבל גם כאן ההבדל הוא במורכבות ובשימושים שנעשים לאחרונה. הדוגמה אולי הקלאסית הישנה היא מנורת החדר שנדלקת ונכבת ע"י מחיאת כף (או כל צליל חזק אחר). היום ניתן ממש לדבר למחשבים ויכולות ההבנה שלהם מתפתחות בקצב מסחרר. כתבתי בעבר על ווטסון (מחשב העל החדש של IBM) וכן על הטלפונים שכבר מאפשרים (או יאפשרו בעתיד הקרוב) שיחה ותרגום סימולטני. ייתרון נוסף שחיישני שמיעה נותנים למחשב על האדם, הוא יכולת השמיעה שבבני אדם מוגבלת לספקטרום מסויים, ואילו במחשבים אינה מוגבלת.

חוש הריח – זהו החוש הכי פחות מפותח אצל רוב בני האדם. חיישני הריח אולי פחות נפוצים בשימוש היום-יומי הבייתי אבל בתעשיות, חיישני הריח נועדו כדי לזהות דליפות של חומרים מסוכנים בדומה לזה שנעשה ע"י כורים בקנריות ע"מ לזהות גזים מסוכנים. המערכות של היום פחות מתבססות על ריח ויותר על זיהוי הרכבים כימיים באויר, כך שהן מסוגלות לזהות חומרים שאין להם ריח (או ריח כזה שהאדם אינו מסוגל להריח), לפענח אותו, ולהעביר את המידע למחשב מרכזי ע"מ שזה יחליט על הצעדים בהן יש לנקוט. דוגמאות נוספות: זיהוי שכרות אצל נהגים ואפילו זיהוי סרטן ריאות לפי האויר הננשף ע"י החולה (ד"א מדובר בהמצאה ישראלית).

חוש הטעם – זהו חוש שדי קשה להגדיר אותו כיוון שהוא משתנה בין אדם לאדם. ובכל זאת, בדומה לחיישני הריח, חיישני הטעם מסוגלים לזהות את המרכיבים הדומיננטיים ולדווח עליהם. אם המוצר שהם בודקים, בעל הרכב מאוד מלוח או מאוד מתוק, הם מסוגלים לדווח על כך. הם לא מסוגלים לדווח האם זה טעים (אם כי אולי בעתיד נוכל להגדיר נוסחא עם טווחים שתחילט עבורנו מה נמצא בערכי הנורמה של טעים).

החוש השישי…  – אותו חוש חמקמק שאנחנו לא כ"כ יודעים להגדיר… אולי הדרך הטובה ביותר להגדיר את החוש הזה במחשבים היא בינה מלאכותית. לא חיישן, אבל בהחלט עושה שימוש בחיישנים השונים של המחשב.

 

לאן כל זה הולך

אם ניקח את מכשיר החשמל הבייתי הממוצע, נמצא שיש בו חיישנים מסויימים שנועדו בעיקר להבטיח את תקינות פעולתו כגון חיישן חימום יתר של המעגלים הפנימיים. יותר ויותר מכשירים מכילים חיישנים שנותנים למכשיר ייתרון ע"פ המתחרים שלו. דוגמאות לכך הם חיישני ייבוש במייבשים (מפסיקים את פעולת המייבש כשכל הבגדים יבשים) או חיישני מניעת דליפות מים במדיחים. יש מכשירים שעיקר פעולתם מבוססת חיישנים (Wii, או Kinect), ויש כאלה שהשילוב של חיישנים לתוכם, פותח פתח ליכולות נוספות כגון כל החיישנים שנמצאים היום בכל סמארטפון וטאבלט.

ועדיין, מדובר במקרה הטוב ביותר על מספר מצומצם ביותר של חיישנים שניתן לדחוס למכשיר ביחס לכמות אמצעי החישה שיש לאדם. המערכות המתחוכמות ביותר כיום מכילות לא יותר מעשרות בודדות של חיישנים. אם נשווה את זה ליכולות של האדם לקלוט מידע ולהגיב, יש לרובוטים עוד דרך ארוכה לעשות.

ומה הלאה? כיוון ששוק החיישנים הוא שוק שרק מתחיל להתהוות, יש המון סטנדרטים שונים לגבי איך חיישן נראה ומתנהג. ע"מ שהשוק הזה באמת יתרומם, נדרשת עבודה רבה של תקינה וסטנדרטיזציה, וכן יכולות חישוביות גבוהות מאוד ובזמן אמת של אלפי חיישנים (ועד מליוני חיישנים בשלבים מאוחרים יותר).

מצרף וידאו חביב ביותר של משחק דמוי לגו שמראה איך ניתן לעבוד עם חיישנים שמדברים בינהם כך שלא צריך תכנות ולא חוטים. 

על אודות דוד קודיש

דוד קודיש הינו מומחה מערכות מידע, שימושי אינטרנט, וטכנולוגיה שעוסק בתחומי האינטרנט וההייטק מעל ל- 17 שנה. דוד שימש בתפקידי ניהול בכירים שונים בחברות טכנולוגיה שונות בהן אינטל ונומוניקס ומיקרון. כיום משמש כמרצה באוניברסיטת בן-גוריון שם הוא משלים לימודי דוקטורט בתחומי gamification. הבלוג עוסק בטכנולוגיות נוכחיות ועתידיות בניסיון לחזות ולהבין את העולם הטכנולוגי לתוכו אנו נכנסים, ואת המשמעויות על איך שהחיים שלנו ייראו. אני מאמין שחשוב לדעת לאן אנו הולכים כדי להיות מוכנים וכדי להיות הורים טובים יותר לילדינו שגדלים לתוך המציאות החדשה.
פורסם בקטגוריה sensors, חיישנים, מחשוב, מעבדים, רובוטים, עם התגים , , , , , , , , , , . אפשר להגיע לכאן עם קישור ישיר.

תגובה אחת על חיישנים – כתבת פתיחה

  1. פינגבאק: משתמש אנונימי (לא מזוהה)

כתיבת תגובה