31/12/15

You are invited to attend a lecture

By

 

Micha Feigin-Almon

 

MIT Media Lab
MIT Institute for medical engineering and science (IMES)

 

Time resolved computational imaging - from time-of-flight cameras to ultrasound tomography

 

Understanding the data formation models can allow us to extract meaningful scene information as well as correct for mistaken assumptions. In this talk I will look at two such cases, dealing with multi path interference and calibration issues with time-of-flight (ToF) cameras and sound speed recovery in ultrasound imaging.

Amplitude modulated continuous wave (AMCW) ToF range cameras operate by illuminating the scene with an amplitude modulated sinusoidal signal. Range is recovered by measuring the phase shift of the reflected signal, similar to a Michelson spectrograph. These types of cameras are sensitive to errors due to inter reflections in the scene (so called multi path) as well as errors in the illumination model. Using the non-linearity in the model along with frequency diversity, it is possible to deal with both these issues.

Similar to ToF, ultrasound imaging measures distance by measuring travel time. However, unlike the assumption of constant velocity of light when imaging in free space, the constant velocity assumption of sound fails when imaging inhomogeneous media such as the human body. Knowing background sound velocity is not only essential for being able to image by allowing focusing, research has shown that it also carries meaningful diagnostic information. Using synthetic aperture data, background scatterers along with scattering models allows us to correct for these errors and recover background sound velocity.

Thursday, December 31, 2015, at 15:00

Room 011, Kitot building

 

31 בדצמבר 2015, 15:00 
Room 011, Kitot building  
31/12/15

 

תכנית המצטיינים

הפקולטה להנדסה מעוניינת לטפח ולעודד את ערך המצוינות בקרב תלמידיה. תכנית המצטיינים נועדה לפתוח אפשרויות לימוד ומחקר נוספות לתלמידים מצטיינים כבר במהלך התואר הראשון ולעודד תלמידים אלה להמשיך את לימודיהם לתארים גבוהים בפקולטה.

התכנית מיועדת למצטייני הדקאן בשנים ב' ו-ג'. עבור כל שנת השתתפות יינתן מענק כספי (כ-5000 ₪).  על מנת להישאר בתכנית ולהימנות על מצטייני הדקאן יש לשמור על ממוצע גבוה (להיות ב-5% העליונים של הכיתה),ולהיות חלק ממצטייני הדקאן באותה שנה. לכל סטודנט בתכנית המצטיינים, ימונה חבר סגל בכיר כחונך אישי. סטודנטים אלה יוכלו ללמוד תכנית לימודים גמישה יותר, באישור, וישתתפו בפעילויות נוספות מעבר לתכנית הלימודים הרגילה כגון: סמינרים, מפגשים עם חברי סגל ודמויות בולטות בתעשייה, סיורים במעבדות ובחברות ובהשתתפות בפרויקט קיץ, בתום שנה שנייה, באחת ממעבדות המחקר בפקולטה.

בתום שנה ג' של הלימודים, יוכלו הסטודנטים המצטיינים לעבור למסלול הישיר לתואר שני.

סטודנטים בשנה ד' , שיהיו מצטייני דקאן, ולא ימשיכו למסלול הישיר, יוכלו לקחת חלק בפעילות התוכנית אך לא יקבלו מענק כספי.

EE Seminar: Towards Synthesis in Real Life

~~(The talk will be given in English)

Speaker:       Dr. Dana Fishman
                        Department of Computer and Information Science, University of Pennsylvania

Sunday, January 3rd, 2016
15:00 - 16:00
Room 011, Kitot Bldg., Faculty of Engineering

Towards Synthesis in Real Life

Abstract
System synthesis refers to the task of automatically generating an executable system from a high level specification of its behavior.  The basic idea is simple and appealing: instead of developing a system and then verifying that it adheres to its specification, we would like to have an automated procedure that, given a specification, constructs a system that is correct by construction. The first formulation of synthesis was given by Church back in the sixties, but the path to achieving it is strewn with difficulties. In this talk I will describe some of the challenges on the road to usable synthesis, a variety of current approaches for coping with them, and some success stories.

Short bio:
Dana Fisman is a research scientist at the University of Pennsylvania, the Associate Director of the NSF expedition ExCAPE about system synthesis, and a visiting fellow at Yale University. She did her PhD in Weizmann under the supervision of Amir Pnueli, and worked many years in the industry in IBM Haifa Research Labs, and in Synopsys Inc. Dana’s research interests are in the area of formal methods in system design. She is mostly known for her work on PSL, the IEEE standard for property specification language, on which she received numerous awards from IEEE, IBM and Synopsys.

03 בינואר 2016, 15:00 
חדר 011, בניין כיתות-חשמל  

Material Sciences and Engineering: Departmental Seminar

Inspirational multiscale biological structures

Prof. H. Daniel Wagner

 Department of Materials & Interfaces, Weizmann Institute of Science

13 בינואר 2016, 16:00 
Room 103, Engineering Class (Kitot) Building  

תארו לכם עולם שבו אנחנו חיים לצד רובוטים בעלי אישיות, רגשות ויכולות חשיבה. זה קורה בסרטי "מלחמת הכוכבים" וזו יכולה להיות המציאות בכוכב הלכת הקטן שלנו, בעתיד הלא כל-כך רחוק

  • תגיות:

החוקר.ת מאחורי המחקר

לפני כמעט 40 שנה הופיעה לראשונה על מסכי הקולנוע סדרת סרטי "מלחמת הכוכבים", שהזמינה את כולנו להצטרף למסע אל אותה "גלקסיה רחוקה, רחוקה". מדובר באחת מסדרות הסרטים המצליחות והרווחיות בהיסטוריה, עם השפעה תרבותית עצומה. לדוגמא, בשנת 2001  במפקד האוכלוסין הבריטי, ציינו 390,000 איש שהדת שלהם היא "ג'דיי" –הדת הרביעית בגודלה שצוינה בסקר, וכמות "המאמינים" שלה גדולה יותר ממאמיני דתות מבוססות כגון בודהיזם ויהדות. כל אחד מששת סרטי הסדרה (השביעי יוצא לאקרנים בימים אלו ממש) מתאר מלחמת "טובים" מול "רעים" שבה משתתפים בני אדם, מינים שונים של חייזרים וגם... רובוטים.

 

הרובוטים של מלחמת הכוכבים, בעיקר C-3PO  ו – R2-D2 הפכו לגיבורי תרבות. הם מתקשרים, יש להם אישיות, הם מקבלים החלטות ואפילו מרגישים ומבטאים את הרגשות שלהם. בסרט החדש, "הכוח מתעורר", מצטרף רובוט חדש לצוות. BB-8 היא רובוטית חמודה ועגולה, וכבר מהטריילרים הראשונים של הסרט ההתלהבות סביבה הייתה גדולה. היא כמעט גונבת את אור הזרקורים מהכוכבים האנושיים. חברת דיסני, שקנתה את הזכויות לסרטי "מלחמת הכוכבים" והפיקה את הסרט החדש, לא מגלה כמובן איך נבנתה  8-BB, אבל אנחנו יודעים שזו לא "בובת רובוט" שמפעיל שחקן אנושי, וזו גם לא אנימציה ממוחשבת. לצורך הסרט נבנה רובוט אמיתי, עובדה שכמובן תרמה להתלהבות מהדמות.

הרובוטית BB-8 בפעולה. תמונה מתוך הסרט "הכוח מתעורר". צילום: David James

 

רובוטיקה ותבונה מלאכותית הם שני מונחים חמים מאוד. אין טעם לשאול "האם רובוטים ישנו את חיינו" כיון שזה כבר קרה. הם כבר היום חלק גדול מחיינו – עובדים במפעלים, מנקים לנו את הבית ואפילו מדברים אתנו מתוך הטלפון הנייד (נסו לשאול את " are you a robot?" SIRI ותקבלו תשובה מפתיעה). רובוטים פה, וכנראה שהם פה כדי להישאר. השאלה היא – מה יקרה בעתיד ואיך זה ישפיע עלינו, בני האדם?

 

היזהרו לא להעליב את הרובוט שלכם

במעבדת הסקרנות של ד"ר גורן גורדון באוניברסיטת תל אביב, מפתחים את הדור החדש של רובוטים: רובוטים סקרניים שלומדים לבד כיצד להתנהג - התנהגות שמבוססת על הבנה ומידול מתמטי של מוח האדם. שאלנו את ד"ר גורדון, מתי יהיו לנו רובוטים עם אישיות, שיודעים להבין שפה מורכבת וגם שפת גוף, שמתקשרים, חושבים ואפילו מרגישים?

 

"כדי להבין מה צריך לקרות כדי שרובוטים כמו C-3PO, R2-D2  וגם התוספת החדשה BB-8 יהיו אפשריים בעולם שלנו, ולא רק בגלקסיה רחוקה מאוד, צריך להפריד בין שני מרכיבים: הפיסי והקוגניטיבי. מבחינה פיסית BB-8 זו דוגמה מעולה לכך שהעתיד כבר כאן: הרובוט אמיתי, זז ועושה באמת כל מה שהוא מציג בסרט. בתחרות  Darpa Robotics Challenge שהתקיימה השנה, ראינו רובוטים שעושים המון פעולות אנושיות, כמו לנהוג במכונית, לפתוח דלתות או להשתמש בכלים. למרות שהיו רובוטים שהצליחו לבצע את כל המשימות, התחרות גם הראתה עד כמה אנחנו רחוקים מרובוטים אנושיים עם יכולות פיסיות אנושיות מלאות."

 

המרכיב הקוגניטיבי הוא הנקודה המעניינת. האם רובוטים יוכלו לתקשר, להבין ואפילו להרגיש?  "תחום התקשורת הוא המתקדם ביותר", מסביר ד"ר גורדון. "ישנן התפתחויות ענקיות בתחום, כמו זיהוי דיבור וניתוח שפה טבעית, שכבר מגיע לרמות מאוד גבוהות. יש דוגמאות לרובוטים עכשוויים שמשתמשים בזה, כמו פיתוח נפלא שנקרא JIBO, שהוא מאין "עוזר אישי" שיודע להבין ולענות בשפה יומיומית, לזהות את המפעילים שלו ואת הקשר ביניהם וללמוד תוך כדי שימוש איך להיענות לצרכים שלהם. אבל חייבים לזכור שבתקשורת אנושית ישנם מרכיבים רבים לא-מילוליים, כמו שינוי הטון ותנוחת הגוף. גם שם יש התפתחויות גדולות, אבל הדרך לרובוטים שיידעו להבין ולהשתמש בהתנהגות אנושית אמיתית עדיין ארוכה."

 

מעבדת הסקרנות באוניברסיטת תל אביב

 

איך נרגיש אם לרובוטים יהיו רגשות?

ומה לגבי רגשות? הסיבה שמיליוני אנשים מתחברים לרובוטים של מלחמת הכוכבים היא שהם שמחים, מתלהבים או נעלבים בדיוק כמו הדמויות האנושיות. לדברי ד"ר גורדון, "יש כבר פיתוח של רובוטים שמראים רגשות על-ידי פרצופים שונים, ואפילו לומדים אילו פרצופים זוכים לתגובות מאנשים שמתקשרים עמם. לדוגמא, בנינו רובוט שמטרתו היתה ליצור אינטראקציה כמה שיותר ארוכה עם אנשים, בעזרת הבעות פנים שחיקו הבעות אנושיות. הרובוט גילה לבד, בלי שתכנתנו אותו ככה, שכשהוא בוכה או עושה פרצוף עצוב, אנשים נשארים לידו הכי הרבה זמן. למעשה ככה גם תינוק לומד – כשהוא בוכה מבוגרים מרימים אותו ומטפלים בו, והוא מתוגמל על צורת התקשורת הזאת.  אבל האם רובוטים שילמדו להביע רגשות באמת ירגישו משהו? כאן הדעות חלוקות לגבי האם זה חשוב, כלומר, אם אנחנו חושבים שהם מרגישים ואפילו מפתחים אמפתיה כלפיהם, האם זה חשוב אם הם באמת מרגישים?"

 

אחרי שהשתכנענו שרובוטים שנוהגים במכונית ושמזמינים עבורנו משלוח מהמסעדה האהובה עלינו הם רק עניין של זמן, הגיע זמן לשאלה הבאה. כבר יש אנשים שעושים את כל הפעולות האלה, והם גם עושים אותן לא רע. מדוע טובי החוקרים והמדענים משקיעים מאמץ גדול כל כך לייצר מכונות שיהיו כמונו? האם זה רק רצון לחיות את הפנטזיה שגדלנו עליה בסרטי מדע בדיוני, כמו מלחמת הכוכבים?

 

ד"ר כרמל וייסמן, חוקרת תרבות דיגיטלית מהתכנית הרב תחומית במדעי הרוח, מאמינה שהציפיות הגבוהות כל כך שהחברה שלנו משליכה על רובוטים עתידיים להיות עובדים, מטפלים ובני לוויה טובים, אף יותר מהמקור האנושי, נובעות ככל הנראה מהרגשות המורכבים שלנו כלפי בני האנוש האחרים שמקיפים אותנו. "מכונות הן צפויות, ניתנות לשליטה, ואפשר לנטרל אותן אם הן מאתגרות אותנו. זה משהו שקשה לומר על אנשים. הטכנולוגיה מטפחת בנו את אובססיית השליטה ונותנת לנו הרבה אפשרויות שליטה. יחסים עם רובוטים יכולים להציע לנו לחוות את הרגשות שנלוות לקשר עם מישהו אחר, אבל ללא האחריות והפגיעות שקשר עם אדם אחר תובע מאתנו."

 

עבור ד"ר וייסמן, האינטראקציות של אנשים עם רובוטים, אפילו בגרסאות הלא מפותחות יחסית שקיימות היום, הן הזדמנות להבין קצת יותר דווקא אותנו ואיך אנחנו פועלים. "מה שמעניין הוא שדווקא עבודות שאנחנו מתייחסים אליהן כפשוטות ואוטומטיות, כמו קיפול כביסה או הרמת כוס, התגלו כמשהו שקשה מאוד ללמד רובוט לעשות. אלו פעולות שמחייבות הפעלה בו זמנית של חושים רבים, ולא ידענו עד כמה הן מורכבות עד שניסינו ללמד רובוטים לעשות אותן. באופן מפתיע, דווקא תחומים בהם חשבנו שהבסיס להצלחתם הוא אינטראקציה אנושית, כגון טיפול ותמיכה נפשית, יש לרובוטים הצלחות מפתיעות – פשוט מעצם העובדה שהרובוט מבצע מחוות של אדם מקשיב."

 

"אני מתבוננת בתחום הרובוטיקה כשיקוף של מצב החברה האנושית. ההתפתחויות בתחום הזה מצביעות על הצרכים, החולשות והחזקות שלנו. אנו מאד רחוקים מיצירה של תודעה רובוטית עצמאית פשוט כי אין לאף אחד מושג מהי תודעה. בינתיים ישתעשעו הרובוטים בפנינו על המסך ההוליוודי."

 

אני, רובוט

פרופ' מתי מינץ מבית הספר למדעי הפסיכולוגיה ובית הספר סגול למדעי המוח, מעודד אותנו לאתגר את הדמיון שלנו אפילו יותר. במקום בני אדם שחיים לצד רובוטים, הוא מציג מציאות עתידית שבה נחיה בתוך רובוטים, כאשר הגבולות ביננו ובינם יהיו מטושטשים. "בפרויקט שלקחתי בו חלק יחד עם קבוצת חוקרים מ ETH-Zurich, יצרנו מבנה אינטראקטיבי שאנשים נכנסים לתוכו. המבנה הוא הרובוט, שמתקשר, צופה ומגיב לאנשים המאכלסים אותו. הצגנו את הפרויקט, שכונה ADA (על שם עדה לאבלייס, מתמטיקאית וסופרת מהמאה ה-19 הידועה בתור המתכנתת הראשונה) ביריד EXPO השוויצרי ב2002. (לצפייה בסרטון).

 

ADA הצליחה לתקשר, לצפות וליצר אינטראקציות שונות עם האנשים שנכנסו אליה. היא גם ידעה להתייחס אחרת למבקרים שהביעו נכונות גדולה יותר לתקשר איתה והתנהגו אליה באופן חיובי. אלו הוזמנו לשחק משחקים שונים וזכו גם לברכת שלום אישית כשעזבו את המבנה. מה שהיה מעניין לגלות הוא שהמבקרים באופן טבעי מאוד תקשרו עם ADA בצורה אנושית ופשוטה. זה לא היה להם יותר מדי מוזר "לדבר" עם החדר שבו הם נמצאים. הסיבה היא כנראה שזו פשוט שיטת התקשורת היחידה שאנחנו מכירים."

 

"מעבר לכך, אני צופה שבעתיד לא יהיו שתי אוכלוסיות מובחנות – אנושית ורובוטית, שיחיו זו לצד זו, אלא אוכלוסייה אחת שבה לכל פרט יהיה הרכב אחר של איברים אנושיים וסינטטיים. כבר היום מסתובבים ביננו אנשים רבים עם קוצבי לב, מוסתים המושתלים במוח (לחולי פרקינסון) ושתלים חושיים שעוזרים לעיוורים, למשל. בעתיד הרחוק יותר, שתלים במוחנו שיגדילו את נפח הזיכרון שלנו או אפילו את היצירתיות שלנו הם לא בלתי נתפסים."

 

העתיד שהחוקרים שלנו תיארו פה עדיין רחוק. יש לנו שאלות טכנולוגיות ומוסריות רבות לפתור לפני שהוא יהפוך למציאות. מה שבטוח הוא, שעיסוק ברובוטים ובאינטראקציה שלהם אתנו גורם לנו ללמוד דברים חדשים דווקא על עצמנו. 

 

מבט אל עולם התעופה לכבוד ה-17 בדצמבר: יום השנה לטיסתם הממונעת הראשונה של האחים רייט

  • תגיות:

החוקר.ת מאחורי המחקר

הכל התחיל משני אחים בחנות אופניים

הסיפור של האחים וילבור ואורוויל רייט מתחיל בחנות אופניים באוהיו, ארה"ב. החלום של האחים רייט היה לעוף והם המציאו ובנו מכונות משונות מחלקי אופניים ישנים וחלקים נוספים שיצרו בעצמם.

 

ההצלחות הראשונות שלהם היו עם דאונים – הם אמנם הצליחו לדאות, אך דאיה תלויה בחסדי הרוח ומזג האוויר, ולאחים זה לא הספיק. הם חלמו על כלי טיס שהם יוכלו לשלוט בו, לכוון אותו באוויר ולעבור מרחקים גדולים. האתגר הבא שלהם היה כלי תעופה ממונע, אך הם לא מצאו מנוע מתאים – אף יצרן מנועים באותה תקופה לא ידע לייצר מנוע חזק מספיק וקל דיו. לאחים לא נותרה ברירה, אלא לבנות מנוע כזה בעצמם.

 

ב-17 בדצמבר 1903 המריא אורוויל רייט בפעם הראשונה באוויר במכונה מוזרה שאנחנו היום קוראים לה מטוס. הטיסה הראשונה נמשכה 59 שניות בלבד למרחק של 260 מ' ונרשמה בהיסטוריה כטיסה הראשונה במטוס מאויש וממונע.

 

בשנים שלאחר מכן, המשיכו האחים רייט לפתח דורות חדשים ומתקדמים יותר של מטוסים. הם לא פרסמו את הצלחותיהם עד שעלה בידם לרשום פטנטים ולהשיג חוזים מסחריים. בשנת 1908 האחים נסעו לצרפת לחשוף את ההמצאה שלהם וזו יצרה התרגשות כבירה ברחבי העולם. שנה לאחר מכן, פנה אליהם הצבא האמריקאי כדי שייצרו עבורו מטוסים מיוחדים, ו"האחים המעופפים" הקימו את חברת רייט לייצור ולשיווק כלי תעופה. השאר, כמו שאומרים, הוא היסטוריה.

 

מאז ועד היום, מגיעים בכל שנה ב-17 בדצמבר חובבי תעופה לחוף הים בעיירת kitty Hawk שבצפון קרולינה בארה"ב, ממנו המריאו האחים רייט בטיסתם הראשונה, כדי לציין את יום השנה לאותה טיסה היסטורית. השנה מציינים בעולם 112 שנים לתחילת עידן התעופה המודרנית, אז ניצלנו את ההזדמנות לשוחח עם פרופ' אבי זייפרט, ראש המעבדה לאווירודינמיקה מבית הספר להנדסה מכנית של אוניברסיטת תל אביב.

 

מציאת שיטות להקטנת צריכת הדלק

פרופ' זייפרט עומד בראש קבוצת מחקר המנסה לפתח שיטות לבקרת זרימה פעילה active flow control)) המשתמשות במפעלי זרימה חדשניים, אשר יחד עם מערך חיישנים ומערכות בקרה מסוגלים לשנות את מאפייני שדה הזרימה - שכבתית (תנועה בשכבות מקבילות ללא הפרעה בין השכבות) וערבולית (זרימת נוזל באופן לא מסודר). לכל השיטות האלו מטרה משותפת  - לשפר את האווירודינמיקה של זרימת הנוזל סביב ובתוך גופים, וכך לשפר את היעילות ולהקטין את התצרוכת האנרגטית (הדלק הנצרך להנעה) של כלי רכב שונים.

 

אז מה השתנה בעולם התעופה מאז טיסתם הראשונה של האחים רייט?

"אין ספק שהיום תעופה זה משהו יומיומי. המטוסים היום מהירים וגדולים יותר, נוחים, שקטים ובעיקר ממוכשרים, חשמליים וממוחשבים יותר," אומר פרופ' זייפרט. " יעילות מערכות ההנעה גדלה באופן משמעותי וזיהום האוויר הנפלט ממערכות ההנעה הופחת גם הוא – החלקיקי, הכימי והאקוסטי."

 

האם נכון לומר שהיתה התקדמות הדרגתית, אך לא מהפכות בתחום?

"זה בהחלט נכון. התקדמות התעופה הינה הדרגתית, והיא נובעת מכך שמדובר בתחום בו תלויים חיי אדם," משיב פרופ' זייפרט. "התעשייה הינה מאוד שמרנית גם בגלל העלות הגדולה של פיתוח וייצור של מטוסים. יש סיבה שהיום בעולם יש רק שתי חברות המייצרות מטוסי נוסעים גדולים – איירבאס ובואינג. פרק הזמן שעובר בין תחילת תכנון של מטוס חדש ועד שהוא יוצא לשוק יכול להגיע ל-20-10 שנה. ההשקעה הכלכלית היא עצומה ואין תמריצים בשוק כזה להימורים גדולים. את הטכנולוגיות החדשות והניסיוניות יותר אפשר לראות בכלי טיס צבאיים (שם הצורך בחדשנות מאוד גדול) או במזל"טים ובכלים לא מאוישים אחרים, שבהם טעויות לא עולות בדרך כלל בחיי אדם".

 

"אך חשוב להבין שבתחום הזה כל שינוי קטן הוא מאוד משמעותי. הפחתה של צריכת הדלק של מטוסים, אפילו באחוזים בודדים, יכולה להוות חסכון של מיליארדים בצריכת הדלק וגם הפחתה משמעותית בזיהום האוויר שיוצר המטוס. הדבר נכון גם לגבי מערכות תחבורה קרקעיות מהירות, כדוגמת כלי רכב כבדים בכביש המהיר וטורבינות רוח גדולות."

 

צפו בפרופ' אברהם זייפרט מספר על הפטנט הייחודי שפיתח בהנדסת מטוסים ועל יתרונותיו

 

האתגרים בדרך לכלי רכב פרטי מעופף

ומה האתגרים שנשארו בתחום? "החסם הטכנולוגי המשמעותי ביותר כיום נובע מהתקרבות מהירות הטיסה למהירות הקול. כשטסים במהירויות כאלו נוצרים גלי הלם על כלי הטיס, המגדילים באופן משמעותי ביותר את תצרוכת הדלק. גם אם קיימת טכנולוגיה שיכולה לאפשר טיסה מסחרית מהירה יותר, אין בה הגיון כלכלי. כדי שישתלם לחברות התעופה להשקיע במטוסים מהירים קצת יותר, הן תצטרכנה להכפיל או לשלש את מחיר כרטיסי הטיסה, וברור שזה אינו תמחור ריאלי, גם תמורת הקטנה משמעותית של זמן הטיסה, במיוחד עקב הצורך בבדיקות ביטחוניות ובטיחותיות ממושכות לפני ואחרי כל טיסה."

 

"אני סבור שבעתיד נראה התפתחויות בתחום של כלי הטיס האישיים – כלי רכב פרטי מעופף, חשמלי ואוטונומי לחלוטין, שיוכל להמריא מגג או חצר הבית שלנו עד ליעד אליו נרצה להגיע. אך הדרך לכלי טיס כאלה עדיין ארוכה. העלות של נסיעה כזאת יקרה בהשתמש בטכנולוגיות נוכחיות בפקטור של עשרות מונים לעומת נסיעה לאותו יעד במכונית, בגלל תצרוכת האנרגיה הגבוהה ועלות הייצור של כלי הטיס עצמו. מעבר לעלות, יש את עניין הבטיחות – איך נמנע תאונות במצב תיאורטי של אלפי כלי רכב מעופפים בנפח אוויר מוגבל? הניהול האוטומטי של המרחב האווירי הינה אחת הבעיות העיקריות."

 

"הפתרון של בעיות אלו נמצא במחקר אינטנסיבי במרכזים רבים בעולם וגם באוניברסיטת תל אביב, עם ההתפתחות בתחום הבינה המלאכותית וכלי הרכב האוטונומיים. גם עלות הייצור תרד משמעותית. מחויבת ההתקדמות גם בתחום הדפסה תלת-מימדית איכותית וזולה, שימוש בחומרים מרוכבים והמצאת חומרים חדשים וקלים יותר ושיטות מתקדמות של בקרת טיסה וזרימה."

 

עד שיגיעו המכוניות המעופפות שיחסכו לכולנו את זמן העמידה בפקקים, אפשר להגיד תודה לאחים רייט שהחלום שלהם להגיע לשמיים שינה את העולם שכולנו חיים בו.

ומה אם חלום התעופה שהתחיל בתחילת המאה העשרים בצפון קרולינה יסתיים בגג הבית שלך?

24 דצמבר 2015

הכל התחיל משני אחים בחנות אופניים

הסיפור של האחים וילבור ואורוויל רייט מתחיל בחנות אופניים באוהיו, ארה"ב. החלום של האחים רייט היה לעוף והם המציאו ובנו מכונות משונות מחלקי אופניים ישנים וחלקים נוספים שיצרו בעצמם.

 

ההצלחות הראשונות שלהם היו עם דאונים – הם אמנם הצליחו לדאות, אך דאיה תלויה בחסדי הרוח ומזג האוויר, ולאחים זה לא הספיק. הם חלמו על כלי טיס שהם יוכלו לשלוט בו, לכוון אותו באוויר ולעבור מרחקים גדולים. האתגר הבא שלהם היה כלי תעופה ממונע, אך הם לא מצאו מנוע מתאים – אף יצרן מנועים באותה תקופה לא ידע לייצר מנוע חזק מספיק וקל דיו. לאחים לא נותרה ברירה, אלא לבנות מנוע כזה בעצמם.

 

ב-17 בדצמבר 1903 המריא אורוויל רייט בפעם הראשונה באוויר במכונה מוזרה שאנחנו היום קוראים לה מטוס. הטיסה הראשונה נמשכה 59 שניות בלבד למרחק של 260 מ' ונרשמה בהיסטוריה כטיסה הראשונה במטוס מאויש וממונע.

 

בשנים שלאחר מכן, המשיכו האחים רייט לפתח דורות חדשים ומתקדמים יותר של מטוסים. הם לא פרסמו את הצלחותיהם עד שעלה בידם לרשום פטנטים ולהשיג חוזים מסחריים. בשנת 1908 האחים נסעו לצרפת לחשוף את ההמצאה שלהם וזו יצרה התרגשות כבירה ברחבי העולם. שנה לאחר מכן, פנה אליהם הצבא האמריקאי כדי שייצרו עבורו מטוסים מיוחדים, ו"האחים המעופפים" הקימו את חברת רייט לייצור ולשיווק כלי תעופה. השאר, כמו שאומרים, הוא היסטוריה.

 

מאז ועד היום, מגיעים בכל שנה ב-17 בדצמבר חובבי תעופה לחוף הים בעיירת kitty Hawk שבצפון קרולינה בארה"ב, ממנו המריאו האחים רייט בטיסתם הראשונה, כדי לציין את יום השנה לאותה טיסה היסטורית. השנה מציינים בעולם 112 שנים לתחילת עידן התעופה המודרנית, אז ניצלנו את ההזדמנות לשוחח עם פרופ' אבי זייפרט, ראש המעבדה לאווירודינמיקה מבית הספר להנדסה מכנית של אוניברסיטת תל אביב.

 

מציאת שיטות להקטנת צריכת הדלק

פרופ' זייפרט עומד בראש קבוצת מחקר המנסה לפתח שיטות לבקרת זרימה פעילה active flow control)) המשתמשות במפעלי זרימה חדשניים, אשר יחד עם מערך חיישנים ומערכות בקרה מסוגלים לשנות את מאפייני שדה הזרימה - שכבתית (תנועה בשכבות מקבילות ללא הפרעה בין השכבות) וערבולית (זרימת נוזל באופן לא מסודר). לכל השיטות האלו מטרה משותפת  - לשפר את האווירודינמיקה של זרימת הנוזל סביב ובתוך גופים, וכך לשפר את היעילות ולהקטין את התצרוכת האנרגטית (הדלק הנצרך להנעה) של כלי רכב שונים.

 

אז מה השתנה בעולם התעופה מאז טיסתם הראשונה של האחים רייט?

"אין ספק שהיום תעופה זה משהו יומיומי. המטוסים היום מהירים וגדולים יותר, נוחים, שקטים ובעיקר ממוכשרים, חשמליים וממוחשבים יותר," אומר פרופ' זייפרט. " יעילות מערכות ההנעה גדלה באופן משמעותי וזיהום האוויר הנפלט ממערכות ההנעה הופחת גם הוא – החלקיקי, הכימי והאקוסטי."

 

האם נכון לומר שהיתה התקדמות הדרגתית, אך לא מהפכות בתחום?

"זה בהחלט נכון. התקדמות התעופה הינה הדרגתית, והיא נובעת מכך שמדובר בתחום בו תלויים חיי אדם," משיב פרופ' זייפרט. "התעשייה הינה מאוד שמרנית גם בגלל העלות הגדולה של פיתוח וייצור של מטוסים. יש סיבה שהיום בעולם יש רק שתי חברות המייצרות מטוסי נוסעים גדולים – איירבאס ובואינג. פרק הזמן שעובר בין תחילת תכנון של מטוס חדש ועד שהוא יוצא לשוק יכול להגיע ל-20-10 שנה. ההשקעה הכלכלית היא עצומה ואין תמריצים בשוק כזה להימורים גדולים. את הטכנולוגיות החדשות והניסיוניות יותר אפשר לראות בכלי טיס צבאיים (שם הצורך בחדשנות מאוד גדול) או במזל"טים ובכלים לא מאוישים אחרים, שבהם טעויות לא עולות בדרך כלל בחיי אדם".

 

"אך חשוב להבין שבתחום הזה כל שינוי קטן הוא מאוד משמעותי. הפחתה של צריכת הדלק של מטוסים, אפילו באחוזים בודדים, יכולה להוות חסכון של מיליארדים בצריכת הדלק וגם הפחתה משמעותית בזיהום האוויר שיוצר המטוס. הדבר נכון גם לגבי מערכות תחבורה קרקעיות מהירות, כדוגמת כלי רכב כבדים בכביש המהיר וטורבינות רוח גדולות."

 

 

צפו בפרופ' אברהם זייפרט מספר על הפטנט הייחודי שפיתח בהנדסת מטוסים ועל יתרונותיו

 

האתגרים בדרך לכלי רכב פרטי מעופף

ומה האתגרים שנשארו בתחום? "החסם הטכנולוגי המשמעותי ביותר כיום נובע מהתקרבות מהירות הטיסה למהירות הקול. כשטסים במהירויות כאלו נוצרים גלי הלם על כלי הטיס, המגדילים באופן משמעותי ביותר את תצרוכת הדלק. גם אם קיימת טכנולוגיה שיכולה לאפשר טיסה מסחרית מהירה יותר, אין בה הגיון כלכלי. כדי שישתלם לחברות התעופה להשקיע במטוסים מהירים קצת יותר, הן תצטרכנה להכפיל או לשלש את מחיר כרטיסי הטיסה, וברור שזה אינו תמחור ריאלי, גם תמורת הקטנה משמעותית של זמן הטיסה, במיוחד עקב הצורך בבדיקות ביטחוניות ובטיחותיות ממושכות לפני ואחרי כל טיסה."

 

"אני סבור שבעתיד נראה התפתחויות בתחום של כלי הטיס האישיים – כלי רכב פרטי מעופף, חשמלי ואוטונומי לחלוטין, שיוכל להמריא מגג או חצר הבית שלנו עד ליעד אליו נרצה להגיע. אך הדרך לכלי טיס כאלה עדיין ארוכה. העלות של נסיעה כזאת יקרה בהשתמש בטכנולוגיות נוכחיות בפקטור של עשרות מונים לעומת נסיעה לאותו יעד במכונית, בגלל תצרוכת האנרגיה הגבוהה ועלות הייצור של כלי הטיס עצמו. מעבר לעלות, יש את עניין הבטיחות – איך נמנע תאונות במצב תיאורטי של אלפי כלי רכב מעופפים בנפח אוויר מוגבל? הניהול האוטומטי של המרחב האווירי הינה אחת הבעיות העיקריות."

 

"הפתרון של בעיות אלו נמצא במחקר אינטנסיבי במרכזים רבים בעולם וגם באוניברסיטת תל אביב, עם ההתפתחות בתחום הבינה המלאכותית וכלי הרכב האוטונומיים. גם עלות הייצור תרד משמעותית. מחויבת ההתקדמות גם בתחום הדפסה תלת-מימדית איכותית וזולה, שימוש בחומרים מרוכבים והמצאת חומרים חדשים וקלים יותר ושיטות מתקדמות של בקרת טיסה וזרימה."

 

עד שיגיעו המכוניות המעופפות שיחסכו לכולנו את זמן העמידה בפקקים, אפשר להגיד תודה לאחים רייט שהחלום שלהם להגיע לשמיים שינה את העולם שכולנו חיים בו.

 

30/12/15 Ron Peleg

 

You are invited to attend a lecture

By

 

Ron Peleg

(Msc.  student under supervision of Prof. Raphael Kastner,

School of Electrical Engineering, Tel-Aviv University, Tel-Aviv 69978, Israel)

 

On the subject:

 

Side Lobe Level Reduction for a Thinned Array and Aperture Sharing

In many applications, real estate allocated for antennas is constrained. Several different systems may need to co-exist within the same area, implying overlapping apertures and interlacing arrays.

 

In this study, we aim to optimize the usage of area by thinning the elements in one array in order to free up area for a different array. Our optimization approach ensures control of side lobe level, and aspires to minimize gain loss.

An algorithm that implements the optimization is presented and includes the combination of several methods that were developed to handle the increased side lobe level of the massively thinned array. The method was tested for the 1-D and 2-D cases.

 

Using these techniques, several arrays can be placed in a given aperture and work simultaneously. Development of such multi-functional arrays is explored and implemented. The results confirm that this procedure can save substantial amount of elements from the aperture with well controlled side lobe level and sets the ground for new designs of antennas arrays.

 

 

Wednesday, 30 December 2015 at 12:00

Room 011, Kitot Bldg., Faculty of Engineering

30 בדצמבר 2015, 12:00 
Room 011, Kitot Bldg., Faculty of Engineering  
30/12/15 Ron Peleg

 

30/12/15

 

You are invited to attend a lecture

By

 

Tom Heller

 

 

M.Sc. student of Professor Eran Socher

Co-adviser: Professor Emanuel Cohen, Technion

Electrical Engineering, Physical Electronics Department

Tel Aviv University

 

 

An F-Band IQ Receiver Front-end in 28 nm CMOS

 

Abstract

 

This talk will discuss the design of a millimeter-wave F-band zero-IF receiver front-end for wireless chip-to-chip communication in 28-nm CMOS. The talk will focus on the design of the LNA chain and the quadrature splitter, but will also discuss the passive ring mixer and zero-IF buffers.

The LNA consists of a chain of four capacitively neutralized differential pairs. Dissipative losses, a major cause of noise figure degradation, are minimized by choosing appropriate LNA device dimensions and neutralization capacitors. The effect of capacitive neutralization on the minimum noise figure and noise sensitivity of a differential pair will also be discussed.

The quadrature splitter, which provides the I and Q carrier signals, can be tuned over a wide LO bandwidth. The splitter is implemented as a transformer-based directional coupler with an isolation port terminated by a tunable load impedance.

The receiver front-end consumes 18 mW from a 1 V supply and is driven by a -4 dBm F-band LO signal power. The zero-IF chain, used for testing purposes, consumes 33 mW from a 1.5 V supply.

 

 

Wednesday, 30 December 2015, at 9:30

Room 206, Wolfson Mechanical Engineering Building

 

30 בדצמבר 2015, 9:30 
Room 206, Wolfson Mechanical Engineering Building  
30/12/15

 
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 >>