ZOOM Seminar- Daniel Marima

02 באפריל 2020, 15:00 
ZOOM  

You are invited to attend a lecture On Thursday, 2 April 2020, 15:00

 

Zoom Meeting ID: 300-619-704

Topic: EE Seminar

Join Zoom Meeting

 

https://zoom.us/j/300619704

 

Retrieval of information carried by a

multimode fiber through Rayleigh side

scattering

 

By:

Daniel Marima

M.Sc. student under the supervision of Prof. Avishay Eyal and Dr. Alon Bahabad

 

Abstract

 

Optical fibers are widely used today for telecommunication, sensing, fiber lasers, and much more. The majority of the applications of optical fibers use either the input or the output facets of the fiber. For telecommunication, the transmitted light is fed into the input facet of the fiber by the transmitter and is collected from the output facet of the fiber by the receiver. Rayleigh backscattered light collected from the input facet of the fiber can be used, for example, for sensing. Very little research has been done in order to perform those tasks through the sides of the optical fiber, using light which is scattered radially. In my research I study methods intended to facilitate interfacing with optical fibers through their sides, rather than their input or output facets. To that end I use a Convolutional Neural Network, which is a type of Artificial Intelligence, that is able to learn the scattering properties of the fiber at specific locations along the fiber. The network is able to retrieve both amplitude and phase information that is carried by the light that is coupled to the fiber by learning only the intensity of the scattered light. This ability can be used for broadcasting or eavesdropping in optical communications applications, or for distributed sensing. In the future, the preliminary results of this study may be used also (via reciprocity) for coupling external light into the optical fiber through its sides. This will enable gathering information about the surrounding of the fiber, and can be used, for example, for endoscopy.

ד"ר רעות נוחם הראתה במחקרה לאחרונה כי במצבי חירום כגון אסון טבע, מגיפה או מלחמה, שיתוף פעולה מצד האוכלוסיה הוא המפתח ליישום מוצלח של כל תכנית פעולה

  • תגיות:

החוקר.ת מאחורי המחקר

מאז החל משבר הקורונה, מפרסמות הרשויות הנחיות והגבלות לאזרחים, אשר מטרתן לסייע בהאטת קצב התפשטות הנגיף. עם זאת, לא תמיד ממלאים האזרחים אחר ההנחיות ופועלים על סמך הבנתם ושיקול דעתם. כעס רב מופנה כלפי אותם אזרחים או קבוצות שלא משתפות פעולה עם ההנחיות, ובמקביל רשויות החוק נערכות לאכוף את ההנחיות ביד נוקשה.

 

מי בעצם אשם באי ציות האזרחים?

ברור לכולם שבהיעדר שיתוף פעולה רחב של הציבור, לא ניתן יהיה להשיג את התוצאה הרצויה מאותם צעדים קשים וקיצוניים. אך האם נכון להטיל את מלוא האחריות על כשלון זה או אחר של יישום מדיניות הסגר והריחוק החברתי על הציבור? בכדי לענות על השאלה צריך להבין ולקחת בחשבון את ההתנהגות האנושית בעתות חירום. שלא כמו בזמן שגרה, מצבים של לחץ, חרדה וחוסר וודאות יגרמו לאנשים לפעול דוקא בניגוד להנחיות, אם מבחירה, במידה וירגישו שזה הדבר הנכון ביותר עבורם או אם מחוסר ברירה. בכל חברה יהיו אנשים שמשתפים פעולה עם המדיניות ונשמעים להנחיות, אך גם כאלה שלא.

הפער בין התכנון והתחזיות לבין מה שקורה בפועל אכן נובע מחוסר שיתוף פעולה מלא של האוכלוסיה, אך התעלמות מאותם היבטים התנהגותיים וחברתיים בשלב קבלת ההחלטות והטלת האחריות במלואה על הציבור אינה הפתרון. במצבי חירום תפקידם של מקבלי ההחלטות הוא לא רק להיות צודקים אלא לנהוג בחכמה.

אז מה צריך לעשות? איך אפשר לשפר את תהליך קבלת ההחלטות?

ד"ר רעות נוחם, פוסט-דוקטורנטית באוניברסיטת Northwestern (במסגרת המלגה המשותפת לאוניברסיטת תל אביב ו- Northwestern), עשתה את הדוקטורט שלה במחלקה להנדסת תעשייה תחת הנחייתה של פרופ' מיכל צור, ראשת המחלקה להנדסת תעשייה. הדוקטורט שלה עסק בלוגיסטיקה וקבלת החלטות בשעת חירום והוא רלוונטי יותר מתמיד כעת במשבר הקורונה. "הראנו כי במצבי חירום כגון אסון טבע, מגיפה או מלחמה, כאשר שיתוף פעולה מצד האוכלוסיה הוא המפתח ליישום מוצלח של כל תכנית פעולה, שילוב ההיבטים ההתנהגותיים במודלי קבלת ההחלטות הוא קריטי והתעלמות מההיבט האנושי עלולה להוביל לפתרון גרוע בהרבה מהפתרון שיתקבל תחת הערכת מצב מציאותית וכנה. במילים אחרות, במקום לקוות שכל האוכלוסיה תישמע להנחיות, יש לשלב במודלים תרחישים בהם חלק מהאוכלוסיה לא משתפת פעולה ולעדכן את ההערכות של המודלים ואת ההחלטות שמשתמעות מכך בהתאם. עוד הראנו, כי ע"י זיהוי ממוקד של אוכלוסיות מפתח בהן ניתן למצוא קבוצות גדולות של "מפרי הנחיות" וע"י הקצאת תמריצים (כן, תמריצים ולאו דוקא אכיפה) לאותן אוכלוסיות ניתן לגשר על חלק גדול מהפער שקיים בין המצוי לרצוי" מסבירה ד"ר נוחם.

 

הערכות לאסון

המחקר התמקד בהערכות לאסון טבע כגון רעידת אדמה, ובהחלטות כגון מיקום מרכזי סיוע לאוכלוסיה והקצאת "ערכות הישרדות" לנפגעי האסון. המודלים המוצעים נבחנו באמצעות תרחישים שהתקבלו מועדת ההיגוי הארצי להערכות לרעידות אדמה והמכון הגיאופיזי לישראל. עם זאת, העקרונות המוצגים במחקר רלוונטים ביותר גם לתרחיש של מגיפה כמו מגיפת הקורונה. בעת קבלת החלטות אודות הגבלות תנועה, צמצום שוק העבודה וריחוק חברתי, יש לקחת בחשבון את מידת שיתוף הפעולה של האוכלוסיה עם הרשויות. חשוב לזהות אוכלוסיות "בעייתיות" אשר יתקשו לציית להנחיות כלשהן כבר בעת שגרה וכחלק מתכניות ההערכות לחירום, ולגבש אסטרטגיות פעולה מבעוד מועד. למשל בעדה החרדית כדאי היה לפנות לרבנים המנהיגים עוד בטרם התפרסמו ההנחיות, וביחד איתם למקד את מאמצי ההסברה והפרסום באופן שיהיה אפקטיבי עבור פלח אוכלוסיה זה. דוגמה נוספת היא סיוע בהכשרה והטמעה של פתרונות טכנולוגיים ללימוד תורה וקיום תפילות, ומתן פתרונות לאנשים שצריכים להיות בבידוד ולא יכולים לקיים את ההנחיה לאור תנאי המגורים הנוכחיים שלהם. עבור האוכלוסיה המבוגרת, הקמת מערך מסודר של נציגים שידאגו לספק את כל צרכיהם בזמן הסגר ועבור צעירים הנמצאים בסיכון נמוך ומתקשים לעצור את שגרת חייהם, אפשר להציע סיבסוד שירותים בהם יוכלו להשתמש בזמן או בתום המשבר כל עוד יוכיחו כי נשמעו להנחיות. כל הפתרונות הללו דורשים השקעה כספית וחשיבה מחוץ לקופסה אך סביר להניח כי התועלת מהשקעה זו תשתלם.

 

"ובנימה אישית – תישמעו להנחיות. ככל שאוכלוסית הצייתנים תהיה גדולה (כפי שראינו במדינות כמו קוריאה הדרומית וסינגפור), כך פחות משאבים יושקעו באותם אלו שלא נשמעים להנחיות והחברה כולה תרוויח מכך. זו אומנות הציות" מסכמת ד"ר רעות נוחם.

 

קישור למאמר

פרופ' חיית גרינשפן מהמחלקה להנדסה ביו-רפואית באוניברסיטת תל אביב שותפה לפיתוח מערכת בינה מלאכותית המאבחנת קורונה

COVID - 19 באמצעות בדיקת CT

  • תגיות:

החוקר.ת מאחורי המחקר

במעבדה לעיבוד תמונות רפואיות הממוקמת בפקולטה להנדסה אוניברסיטת תל אביב, תחת ניהולה של פרופ' חיית גרינשפן מפתחים פתרונות הנדסיים לסיוע בפענוח תמונות רפואיות אשר יעזרו לרופאים להשיג קריאת מקרים מהירה יותר ומדויקת יותר. מהמעבדה יצאו פיתוחים פורצי הדרך בנושא של אבחונים אוטומטים בתמונות MRI ואנליזת גידולים בכבד בבדיקות CT.

 

בעקבות משבר נגיף הקורונה, עובדת פרופ' גרינשפן על איבחון תוצאות רדיולוגיה של חולי הנגיף. המחקר נעשה בשיתוף עם מספר מרכזים בינלאומיים ובהתבסס על פלטפורמת AI של חברת RADLogics המסייעת לרדיולוגים בפיענוח תמונות של דימות רפואי כמו CT וצילומי רנטגן. פרופ' גרינשפן ושותפיה פיתחו שיטה לאיבחון השפעות נגיף הקורונה על פי בדיקת CT של הריאות במטרה להבדיל בין חולי וירוס קורונה לבין שאינם חולים. בנוסף פיתחה הקבוצה שיטת אפיון כמותי של חומרת המחלה אשר יכולה לשמש כמדד לניטור יעיל, מדויק ומהיר של מצב החולה. כלים אלה יכולים לסייע בזיהוי מגמות של החמרה ושיפור כבר בראשיתן.

 

בעזרת אמצעים אלה יוכלו רופאים לאתר במהירות חולים שמצבם מחמיר לעומת חולים בדרך להחלמה. איבחון מוקדם שכזה יאפשר לפנות מיטות חיוניות בבתי החולים בכלל ובטיפול נמרץ בפרט. חשוב לציין כי רבים מתלמידי ובוגרי המחלקה להנדסה ביו-רפואית בפקולטה להנדסה עובדים בחברה RADLogics ושותפים לפיתוח פורץ דרך זה.

בתמונות סריקות CT של ריאות בהקשר לתחלואה בנגיף ה Covid-19: מצד שמאל: ריאות של חולה בנגיף הקורונה / אמצע: ריאות של חולה בהחלמה / ימין: אדם בריא

*מקור התמונה: https://arxiv.org/abs/2003.05037

 

עד כה כלל המחקר מערך בדיקות על 157 חולים מסין וארה"ב והמסקנה הראשונית היא שניתוח AI של התמונה יכול להשיג דיוק גבוה בזיהוי פגיעה של נגיף ה Covid-19 כמו גם לאפשר כימות ומעקב אחר נטל המחלה.

 

כיום הקבוצה ממשיכה בפיתוח כלי שיאפשר לרשויות לבצע סקרי קורונה באוכלוסיות רחבות באמצעות CT ברמת קרינה נמוכה, בדומה לבדיקות הסקר הנערכות היום לאיתור חולי סרטן. סקר כזה יכול להאיץ את הבדיקות ולהגדיל משמעותית את מספרן, על מנת לאתר חולים במהירות, לבודד אותם ולהעניק להם מיד את הטיפול הנדרש ובמקביל לאפשר לשאר האוכלוסייה להמשיך בשגרת חייה.

עמודים

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 >>