עבודת הדוקטורט של שלומי ליטמן, מבית הספר להנדסת חשמל, פורסמה בעיתון היוקרתי Optica

 

  • תגיות:

החודש פורסמה עבודת המחקר של שלומי ליטמן, סטודנט לדוקטורט בהנדסת חשמלבהנחייתם של פרופ' עדי אריה מאוניברסיטת תל אביב וד"ר רז גבישי מממ"ג שורק ובשיתוף עם ד"ר גלעד הורביץ, בעיתון המדעי היוקרתי OPTICA

 

שלומי, מהו הנושא המרכזי בעבודה שחקרתם?

"הטכנולוגיה שועטת לכיון שימוש באור ליישומים שונים. למשל העברת מידע ע"י אור. שימוש באור מעורבל מאפשר בין היתר להגביר את קצב המידע בכמה מונים. בעבודה זו פותחו רכיבים אופטיים מתוחכמים וממוזערים פי 100 מהקיים היום, אשר מפרידים את האור המעורבל לפי מידת  העירבול שלו (מספר העירבולים במרחק של אורך גל). הרכיבים שתוכננו על ידינו מאופיינים בצורות תלת ממד מורכבות. מה שמקשה מאד על ייצורם. בכדי להתגבר על אתגר זה , נעזרנו בהדפסה תלת ממדית לייצורם".

 

על הפרדה וחיבור של אלומות אור מעורבלות

כאשר מערבבים בתנועה סיבובית באמצעות כפית מים בכוס, נוצרת מערבולת של גלי המים. תופעה דומה קיימת גם בגלים אחרים ובפרט בגלי אור, היות והגל חוזר לצורתו המקורית לאחר התקדמות של אורך גל אחד, מספר הסיבובים של המערבולת בכל אורך גל חייב להיות מספר שלם. גל אור מעורבל נושא תנע זויתי, וניתן להשתמש בו להנעה ולסיבוב של חלקיקים קטנים. אפשר להשתמש בגלים אלה לתקשורת אופטית בקצב גבוה, כך שגלים בעלי תנע זוויתי שונה ינועו על אותו מסלול, וכל אחד מהם ישמש להעברת מידע.

 

שימושים אחרים של גלי אור

שימושים אחרים של גלים אלה הם בתחום ההצפנה הקוונטית ובתחום האסטרונומיה. כיוון שלאלומות אור מעורבלות יש ערכים קוונטים של מומנט תני זוויתי, ניתן  להיעזר בכך כדי להעביר מידע מוצפן, כאשר הערכים הקוונטים ידועים למצפין. היות והמידע נישא על ידי פוטון בודד, אם אדם כלשהו ירצה להאזין או "לגנוב מידע", הוא ישמיד בכך את המידע המשודר וההאזנה תתגלה.

 

לחבר או להפריד אלומות מעורבלות בצורה יעילה

על מנת לחבר או להפריד אלומות מעורבלות בצורה יעילה, יש צורך בזוג רכיבים אופטיים אשר מעצבים באופן מרחבי את האור העובר דרכם, כך שאלומות שונות ינותבו ויפוצלו לכיוונים שונים בהתאם לערכי התנע הזוויתי שלהן.

 

איך ניתן למזער את הרכיבים להפרדה או חיבור של אלומות מעורבלות

על ידי שימוש בהדפסת לייזר תלת ממדית ברזולוציה תת-מיקרונית, ניתן למזער את הרכיבים להפרדה או חיבור של אלומות מעורבלות, כך שיוכלו להיות חלק אינטגרלי במערכות אופטיות ממוזערות כדוגמת סיבים אופטיים. הדפסת לייזר תלת ממדית מאפשרת הדפסה של צורות גאומטריות תלת ממדיות שרירותיות. זאת, ע"י סריקה של אלומת לייזר בעלת משך פולס קצר מאד בתוך חומר נוזלי הרגיש לאור, אשר  יכול להפוך למוצק בגאומטריה שנקבעת בהתאם לאופן סריקת הלייזר בחומר.  במחקר זה, אשר פורסם בעיתון Optica, תוכננו ויוצרו בשיטת הדפסה זו התקנים אשר מסוגלים לזהות ולהפריד אלומות מעורבלות בעלות ערכי מומנט תנע זוויתי שונים. יתרה מכך, יוצר גם התקן כמקשה אחת, החוסך פעולות כיוונון מסובכות של שני הרכיבים. 

 

שלומי, מה התוצאה הסופית של המחקר שלך? איפה נוכל לראות את זה מיושם?

"התוצאה הסופית היא יצירת חיישן זיהוי לאלומות מעורבלות. יישום אפשרי הוא בהגברת קבצי מידע ברכיבים ממוזערים, ו\או תקשורת קוונטית חסינה לציתות. אלו יכולים להיות מיושמים ביישומים ביטחוניים, ובעולם התקשורת (טלקום), ואסטרונומיה".

לכתבה המלאה​

  • תגיות:

פרסום מחקר פורץ דרך במגזין PNAS

בעבודת מחקר פורצת דרך שפורסמה החודש בכתב העת של האקדמיה האמריקאית למדעים PNAS , מראים מרינה חייקין - תלמידה לתואר שני בהנדסת חשמל בהנחייתו של פרופ' רמי זמיר מבית הספר להנדסת חשמל באוניברסיטת תל אביב, יחד עם ד״ר מתן גביש מבית הספר להנדסה ומדעי המחשב באוניברסיטה העברית - שניתן לייצר בסיסים מוגדלים טובים על ידי וקטורי הזמן של תת-קבוצה לא רגולרית של תדרים מתוך מטריצת התמרת פורייה דיסקרטית (DFT).

 

האפליקציה – קידוד אנלוגי בתקשורת

מידע המשודר דרך תווך פיזיקלי סובל מתופעות של רעש, דעיכות, הפרעות ועיוותים שונים. בכדי לאפשר שיחזור של המידע במקלט נדרש להגן עליו מראש על ידי תוספת של יתירות (redundantre presentation). שיטת התקשורת הנפוצה בימינו היא ספרתית (digital communication), שאז היתירות נוצרת על ידי הוספה של ביטי בדיקת זוגייות (parity-check bits). למרות זאת, יש לזכור שבדרך כלל הן המידע והן התווך הם במהותם אנלוגיים; לדוגמא, שידור של אותות דיבור ותמונה דרך ערוץ אלחוטי. לכן טיבעי לבחון גם גישות להוספת "יתירות אנלוגית": הרחבה ספקטראלית של אות המידע, או באופן כללי - פרישה של מרחב האותות על ידי בסיס מוגדל. למעשה, לקידוד אנלוגי יש יתרונות נוספים, כמו עמידות טובה יותר בתנאים של אי וודאות, וסיבוכייות מופחתת.     

 

מה זה בעצם בסיס מוגדל?     

למדנו באלגברה שבסיס אורתוגונלי פורש את המרחב אם גודלו שווה למימד המרחב, או את מרחב האותות אם גודלו כמספר דרגות החופש. בסיס מוגדל(over-complete basis, frame)  לעומת זאת מכיל יותר וקטורים מממד המרחב.  עובדה זו מאפשרת מגוון של שימושים בעיבוד אותות ותקשורת, דוגמת ייצוג אותות "דליליםאו הוספת יתירות לצורך קידוד אנלוגי. כמובן שבסיס כזה לא יכול להיות אורתוגונלי, וההגדרה של מהו "בסיס מוגדל טוב" נתונה לפרשנות. על פי אחת ההגדרות, בסיס מוגדל טוב נבחן ביכולת שלו לשחזר את המקור (כלומר לפתור מערכת של משוואות לינאריות)  מתוך תת-קבוצה אקראית של היטלים רועשים. תכנון וניתוח של בסיסים כאלה בממד גבוה הוא אתגר לא פשוט, שלרוב נפתר על ידי הגרלה אקראית של הווקטורים ואנליזה סטוכסטית, למשל ביישומים נפוצים כמו חישה דחוסה (compressed sensing) ולמידה חישובית (machine learning).

 

איזה תכונה אוניברסלית חדשה ומפתיעה מצאתם?

בבסיס העבודה נמצאת תכונת אוניברסליות חדשה ומפתיעה שגילינו, לפיה לבסיס מוגדל "טוביש תכונות דומות לאלו של מטריצות MANOVA,  מבנה המוכר מהתורה של מטריצות אקראיות. דוגמא לתכונה כזו היא פילוג הערכים הסינגולריים של תת-קבוצה אקראית של בסיס מוגדל.

 

אלו השלכות מעניינות של התוצאה גיליתם?

השלכה מעניינת של תוצאה זו היא שבחירה פשוטה אך מושכלת של וקטורי הבסיס מבטיחה ביצועי שיחזור טובים יותר מאלה (של בסיס אקראי) שעבורו לערכים הסינגולריים יש פילוג אופייני מסוגMarcenko  Pasturהעבודה עוסקת במגוון רחב של בסיסים מפורסמים – דטרמיניסטיים ואקראיים, וכוללת ניתוח שחלקו סטטיסטי וחלקו אנליטי עבור מגוון של פרמטרים ומדדי טיב. התכונות הטובות של בסיסים דטרמיניסטיים מאפשרות, בנוסף לשיפור בביצועים, חסכון בסיבוכיות מקום של מערכות תקשורת שיכולות לייצר את מנגנון הקידוד באופן מהיר ומובנה, במקום לשמור מטריצות אקראיות גדולות.

 

קישור למאמר

מהנדסים צעירים חוצים יבשות כדי להציל חיים

11 ספטמבר 2017
מהנדסים ללא גבולות

מהנדסים ללא גבולות - פרוייקט טנזניה

פרויקט טנזניה החל בשנת 2007  לאחר שמטייל ישראלי טייל באזור הכפר מינג'ינגו שבצפון המדינה ונחשף לבעיות הרפואיות ולקשיים היומיומיים של אותם ילדים ותושבים רבים בכפר. באזור זה של טנזניה, רוויים מי השתייה בכמות גבוהה וחריגה של יסוד הפלואוריד. הפלואוריד במי השתייה גורם לבעיות התפתחותיות קשות, בעיקר אצל ילדים, אשר מתבטאות בעיוותי שלד, שפה שסועה, בעיות דנטליות ועוד.

עד שהוקם סניף 'מהנדסים ללא גבולות' באוניברסיטת תל אביב, בשנת 2011, הוחלט ליזום פרויקט לטיהור מים בכפר. במשך כשנתיים פעלו חברי הפרויקט השונים ליצירת קשר עם ארגונים מקומיים, במטרה , להכיר ככל הניתן את המורכבות החברתית בכפר, ואת הבעיה הספציפית במי השתייה. מטרה נוספת הייתה יצירת קשר עם גורמים מקצועיים בארץ ובחו"ל וגיוס כספים למען הפרויקט.

המשלחת יצאה לכפר במטרה לברר לעומק את העובדות בשטח וליצור קשרים מקומיים חזקים, כמיטב האידאולוגיה של הארגון. חברי המשלחת נפגשו עם אנשי קשר מקומיים, אנשים שעבדו עם הקהילה במשך שנים, אנשים בתפקידי מפתח בהנהגה המקומית ואנשי מקצוע בתחומים הרלוונטיים. במהלך שהיית המשלחת בכפר נסקרו מאגרי המים, התשתית החינוכית והרפואית וגובשה תכנית פעולה להמשך הפרויקט. 

 

עד כה, במסגרת הפרוייקט ​המשלחת הצליחה לספק מי שתייה נקיים לביה"ס התיכון Nkaiti. ביה"ס מונה כ-400 תלמידים ופועל באופן שוטף במהלך השנה. באמצעות שימוש נכון, שטח הגגות של בית הספר יכול לאגור מספיק מים כדי לספק את צורכי ילדי בית הספר לאורך כל העונה היבשה (כ-9 חודשים ~ 250 אלף ליטר!). בנוסף הצליחה המשלחת לספק חשמל מאנרגיה סולרית למרכז הרפואי Nkaiti. המרכז הרפואי נמצא בכפר מינג'ינגו ומשרת את קהילת הכפר המונה כ- 3000 איש. 

 

הארגון במשך השנה ימשיך לגייס כספים ואנשי מקצוע ומתנדבים נוספים על מנת שניתן יהיה להמשיך ולשפר את חיי הקהילה. קראו עוד על פרוייקט טנזניה

לראיון עם מיכל אליעזר, ראש 'פרויקט טנזניה' בסניף אוניברסיטת תל אביב של עמותת 'מהנדסים ללא גבולות', על מיזם של אנשים עם כח רצון חזק ואמונה בלתי מתפשרת בדרך:

http://www.ynet.co.il/articles/0,7340,L-4827623,00.html

כתבה ב- YNET

 

ארגון עמיתי התעשייה מלווה את הבוגרים שלנו כל הדרך לקריירה

11 ספטמבר 2017
מלווים אתכם גם אחרי התואר

נדב קהילה הוא בוגר הפקולטה להנדסה של בית הספר להנדסת חשמל,  ישבנו איתו אחד על אחד ושמענו ממנו על החיים אחרי התואר.

 

אז מי אתה?
אני נדב, בן 28 מגבעתיים. תחום העניין העיקרי שלי הוא טכנולוגיה חדשנית ומיזמים פורצי דרך. מתרגש מקריאה על אקזיטים וגיוסים של חברות ישראליות.
 
 

מה למדת  ומדוע דווקא בפקולטה להנדסה באוניברסיטת תל אביב?
הבחירה מה ללמוד באוניברסיטה התקבלה בזמן הטיול בדרום אמריקה. לא ברור איך הגעתי להנדסת חשמל. בכל אופן לפקולטה להנדסה בת״א יש מוניטין של פיתוח יזמות וסטארטאפים, ולכן זו נראתה הבחירה הטובה עבורי.

 

הקורס או המרצה האהוד עליך?
אני לא זוכר את הקורס, אבל מרצה שהשאיר עלי חותם הוא פרופ׳ דוד מנדלוביץ. דווקא מהדמות היזמית שלו ולא בדמות האוניברסיטאית ניתן ללמוד רבות ולקבל השראה.

ספר לנו על תכנית Innobit ואיך נולד הרעיון?

לא נעים לומר, אך הרעיון הראשוני צץ במוחי חצי שעה אחרי שהתעוררתי. כתבתי מייל לנשיא האוניברסיטה, אשר קישר אותי עם פרופ׳ דוד מנדלוביץ ומר אורן סימאניאן (startau).
לאחר וואריאציות שונות והכוונה, ויחד עם השותף שלי אור אייזן, בנינו את התכנית הנוכחית, אשר בסיועו של פרופ׳ דוד מנדלוביץ וחברת אלביט הפכה מחזון למציאות.

InnoBit היא תוכנית יזמות ייחודית המשולבת עם פרויקטי הגמר של תלמידי התואר הראשון שלנו. התכנית היא פרי שיתוף פעולה בין חברת "אלביט מערכות" לבין הפקולטה להנדסה באוניברסיטת ת"א. מטרתה לקדם את דור העתיד של מובילים טכנולוגיים ויזמים. התכנית מיועדת לסטודנטים בעלי אופי יזמי וחשיבה יצירתית פורצת דרך, אשר ברשותם רעיון חדשני ורצון עז להוציאו אל הפועל. התכנית נועדה לעזור לסטודנט להבין תהליכים של פיתוח טכנולוגי, לפתח אצלו הסתכלות עסקית ולהעניק לו כלים כדי להגשים את החלום המיזמי שלו. 

 

מה למדת מהתהליך, והאם אתה ממליץ לסטודנטים לקחת חלק בפרוייקט?
למדתי כל כך הרבה דברים שלא האמנתי שאגע בהם בפרויקט כמו פוליטיקה, ניצול יעיל של משאבים, יצירתיות של צוותים אחרים ועוד. ללא ספק מי שרוצה התנסות אמיתית ולא מסתפק בסימון ׳V׳ על פרויקט הגמר, חייב להירשם לתכנית.
  

היכן אתה עובד היום?
היום אני עובד באפלייד מטיריאלס בתפקיד של מהנדס אפליקציה. 
 
נדב קהילה
 
איך מצאת את העבודה?
איזו שאלה, דרך IAP כמובן!
 
איך ארגון IAP סייע לך בקידום הקריירה?
בדבר החשוב ביותר! עזרו לי להגיע לראיון, הרי משם והלאה זה כבר תלוי בי (ובמזל J). למי שפחות מכיר, IAP מקשרת אותנו הסטודנטים לתעשייה בדרכים שונות כמו הרצאות, ימי גיוס, פרויקטי גמר ועוד.
במקרה שלי, נחשפתי לאפלייד מטיריאלס דרך אירועי IAP בפקולטה. שם ידעתי שאני רוצה לעבוד באפלייד מטיריאלס, וIAP-  ליווה אותי לאורך כל תהליך הגיוס (ושמח איתי כשהתקבלתי לעבודה).
 
האם תרצה לתת חזרה לפקולטה?
ברור! אני מרגיש שיש לי הרבה מה לומר ולהסביר לסטודנטים המחפשים עבודה, ולשפוך אור על הצד השני של המתרס, ומה משמעות הממוצע והציונים. אם הייתי יודע את הדברים האלו לפני שהתחלתי בחיפוש העבודה, זה היה מקל עלי מאוד.
אולי אפשר להרצות בנושא, או באופן פחות פורמלי לארגן מפגשים של שיחות קבוצתיות עם סטודנטים. אני אשמח לקחת חלק במיזם כזה.
בכלל  יכול להיות מרתק אם אוכל לעשות לסטודנטים סיור באפלייד מטריאלס. יש כאן הרבה תחומי עשייה שלמדנו עליהם בתואר, וזה כיף גדול.
 

School of Mechanical Engineering Josef Meler

22 בנובמבר 2017, 14:00 - 15:00 
 
ללא תשלום

 

 

 

 

School of Mechanical Engineering Seminar
Wednesday, November 22, 2017 at 14:00
Wolfson Building of Mechanical Engineering, Room 206

 

 

Methodology for estimating forces on Particles in Turbulence based on Lagrangian experiments

 

Yosef Meller

Tel Aviv University, under supervision of Prof. Alex Liberzon

 

 

Prediction of dynamics of particles in turbulent flows is a diverse problem, which involves both the problem of turbulence, which is not fully solved in itself, and the problem of how the flow interacts with a particle. Existing irrotational theory requires measurement of small turbulent scales not easily accessible to measurement or to direct simulation. To overcome that, we hypothesize that applying the equation within certain error bounds is possible in turbulence, with a resolution-dependent decrease in accuracy.

 

To test the hypothesis, we measured Lagrangian trajectories of fluid flow tracers and inertial particles simultaneously moving in turbulent flows, and compare the estimated force to theoretical predictions. The measurements are performed using the 3D-PTV method, which tracks particles in flow using volumetric photogrammetry techniques. The method requires several critical post-processing steps. We applied those to different temporal and spatial resolution data, as well as different turbulent flow conditions. We developed a method of modeling the under-resolved flow field in a way that gradually adds detail to the measurements.

 

The key results show that by the developed modeling methods we are able to achieve the monotonous improvement of the equation of motion with resolution. We also discuss the limitations of this approach. 

School of Mechanical Engineering Gadi Tennbaum and Roi Chananel

07 במרץ 2018, 14:00 - 15:00 
 
ללא תשלום
School of Mechanical Engineering Gadi Tennbaum and Roi Chananel

 

 

 

School of Mechanical Engineering Seminar
Wednesday, March 7, 2018 at 14:00
Wolfson Building of Mechanical Engineering, Room 206

 

 

Co-evolving Rationalizable Strategies for a Multipayoff Cyber-security Game

 

Roi Chananel

MSc Student of Dr. Amiram Moshaiov

 

 

In many application areas, including engineering, biology and economy, conflicts between the involved players may occur. Such situations can often be modeled as non-cooperative Multi-Objective Games (ncMOGs) in a normal form. In such a multipayoff game, each player may have self-conflicting objectives. This study deals with finding the players' rationalizable strategies, assuming they are undecided about their self-objective preferences. Finding their rationalizable strategies, without a-priori decision on the objective preferences, allows the players to explore the performance tradeoffs before making a strategy selection decision.

To search for the rationalizable strategies, a generic co-evolutionary algorithm is suggested, which employs a Hall-of-Fame (HoF) for each of the players. The HoFs are historical memories of the evolutionary search that aim to support convergence. The proposed algorithm is studied using an attack-defense cyber-security ncMOG that was recently introduced. It is believed that the considered game is of a generic value to many defense related problems, e.g., adversarial robotics, in which the defender searches for optimal defense-resource allocation, under the uncertainties of the attacker actions.

The proposed algorithm is evaluated based on a reference set of solutions, which is obtained by sorting the entire decision spaces of the attacker and defender. The algorithm is also compared with a simpler version. The simpler algorithm employs elite populations, which are short memories of one generation, rather than long memories (HoFs). It is shown that both versions are able to find subsets of the rationalizable strategies for the considered game. Yet, as expected, the version with the HoFs is found to be superior. Finally, an analysis of the resulting subsets of the rationalizable strategies is carried out, which suggests that a modification is required when aiming at the entire set of the rationalizable strategies. 

 

 

 

 

 

Evolution potential of a system

 

 

Gadi Tennenbaum

Msc student Prof. Yoram Reich

 

The question “whether to invest the resources in improving existing technology or to try developing a new technology” is occurring in any big technology company, small technology company, and even new entrepreneur's mind. This work is about decision making tools that will help their user to answer that question. The decision making tools presented in this work are methods for estimating the evolution potential of a system, and using it to decide. System evolution potential is a value that indicates how much the technology of a certain system could be developed until it reaches its development limit. Two methods will be presented; the difference between them is the assumptions that each method employs. 

The methods are demonstrated on case studies to illustrate their potential. The two methods are presented with two different case studies – unmanned vehicle navigation system for the Subsystem method, and 3D metal printing for the Physical principles method.

The results suggest that:

  • System evolution potential is a good decision-making tool because it can be estimated without dependency on the user’s knowledge about the system. However, the accuracy of the development limit forecast decreases when the user has less knowledge. 
  • In order to assess and verify the methods accuracy, experiments on different systems need to be done in the future.

 

 

אוניברסיטת תל אביב עושה כל מאמץ לכבד זכויות יוצרים. אם בבעלותך זכויות יוצרים בתכנים שנמצאים פה ו/או השימוש שנעשה בתכנים אלה לדעתך מפר זכויות
שנעשה בתכנים אלה לדעתך מפר זכויות נא לפנות בהקדם לכתובת שכאן >>