להרגיש את תל אביב מלמטה

תל אביב היא עיר עם כחצי מיליון תושבים ועוד כמה מאות אלפים שמגיעים אליה כל יום לעבודה, בילויים ומסחר. כך שאפשר לומר שהאספלט אצלנו צפוף רוב הזמן. אבל מה קורה מתחת למדרכות, לשבילי האופניים ולכבישים? ולמה אנחנו חייבים להתעניין בזה? זה בדיוק מה שצוות חוקרים מבית הספר לסביבה ולמדעי כדור הארץ ע"ש פורטר ומבית הספר להנדסת חשמל בפקולטה להנדסה ע"ש איבי ואלדר פליישמן הגיעו כדי להסביר לנו.

WAZE סיסמי

ד"ר אריאל ללוש מהחוג לגיאופיזיקה בבית הספר לסביבה ולמדעי כדור הארץ, עוסק בדרך כלל בחקר רעידות אדמה ובהדמיה של תת הקרקע. במחקרים שלו בארץ ובעולם הוא מאזין לרעידות שמקורן עמוק מתחת לפני הקרקע, דרך גלים סיסמיים שמתפשטים בתווך התת-קרקעי ונקלטים בחיישנים מיוחדים. אבל במחקר שהוביל ביחד עם חן כהן, דוקטורנט להנדסת חשמל מהפקולטה להנדסה, שמתמחה בעולמות האופטיקה ובלמידת מכונה, ורועי מזוז ועוז מתוקי, סטודנטים לתואר ראשון בהנדסת חשמל ופיזיקה, הוא ביקש דווקא לבדוק כיצד ניתן לקבל נתונים מדויקים על מה שקורה בכבישים ובמדרכות של תל אביב באופן פשוט וזול, כדי לשפר את האופן שבו מתוכננת העיר ואולי אפילו למנוע תאונות ולצמצם פגיעות אפשריות מרעידות אדמה. המחקר מסתמך על למידת מכונה וחישה סיסמית באמצעות סיבים אופטיים שמוטמנים מתחת לאדמה וקולטים, בין השאר, גם את תנועת הרכבים והולכי הרגל מעליהם. מסתבר שזה אפשרי ואפילו מאפשר לעקוב אחרי תנועת רכבים בכל העיר ולנטר את האזורים שמועדים לפורענות במקרה של רעידת אדמה.

ביחד עם שותפיו לפרויקט, יצר אריאל קשר עם מנהל מחלקת ההטמעה במערכות מיחשוב בעיריית תל אביב, מר אבי חדד, והסביר לו מה הוא רוצה לעשות: לתת לעירייה כלי לתכנון עירוני חכם. בעירייה נדלקו כל הפנסים. הפיילוט אושר עם בקשה: צרו לנו בבקשה WAZE סיסמי שיעזור לנו, עד כמה שאפשר, לקבל תמונה מלאה של מצב הפקקים בעיר.

^{חוקרים את תל אביב מלמטה. מימין: עוז מתוקי, חן כהן, ד"ר אריאל ללוש ורועי מזוז}

מידע אנונימי וזול

דרך חדר התקשורת של העירייה התחברו החוקרים לסיב באורך של כקילומטר, שהוטמן בעומק של כמטר מתחת לפני הקרקע. למזלם, הם לא היו צריכים להתלכלך ולהניח את הסיבים בעצמם - הם 'תפסו טרמפ' על סיבים שקיימים בשטח ולא נמצאים בינתיים בשימוש. "כשאנחנו אומרים 'להתחבר לסיב', אנחנו בסך הכול צריכים את הקצה שלו, כלומר שאם יש חדר בקרה שממנו יוצאים כל הסיבים - מספיק לנו להיות שם", מסביר עוז.

באמצעות דוגם אופטי מיוחד, שאותו חיברו לארון התקשורת, נשלחים פולסים של לייזר בצורה מתוכננת לתוך הסיב. הדוגם יודע לנתח את ההחזרים של הלייזר ולתרגם אותם לאופן שבו הסיב רועד.

אבל למה בכלל צריך את זה? הרי יש מצלמות ו-Waze. "התשובה מורכבת", אומר ד"ר ללוש. "החשיבות הגדולה ביותר של השימוש בנתונים שלנו היא שהסיב נותן מידע שלם ואנונימי. כלומר, לא צריך מצלמה שחושפת את לוחית הזיהוי של הרכב ופני הנהג, ולא צריך לשתף את המיקום שלנו עם גוגל ו-Waze. מצד שני, תמיד אפשר לראות את המיקום של הרכב. אם אסע למשל בלי להדליק את ה-Waze - אף אחד לא יידע שנסעתי, ואז יכול להיות שיש מידע שמתעלמים ממנו, בעוד שהשימוש בסיב מאפשר לי להגיע לשלמות המידע. נוכל לדעת שעכשיו נסעו רכב פרטי ומשאית ואופנוע אבל לא נצטרך לחשוף בדרך את המידע האישי של הנהגים שחלפו עכשיו ליד הדליקטסן באבן גבירול".

^{מי חלף ובאיזו מהירות ליד הדליקטסן? הקלטה של כ-8 דקות על הציר בין עיריית תל אביב ומגדל המאה בשעה שקטה יחסית. הציר האנכי הוא מיקום, הציר הרוחבי - זמן. כל כלי רכב שנוסע הוא קו משופע, כאשר מהירות הנסיעה נתונה על ידי השיפוע עצמו. האלכסונים עם שיפוע שיורד משמאל לימין הם רכבים שנוסעים דרומה ולהיפך.}

"אנחנו רוצים להוציא מידע סטטיסטי על דברים פשוטים שהעירייה מתעניינת בהם, כמו כמה פעמים רכבים נוסעים במהירות מופרזת או באיזה נתיבים", מוסיף רועי.

בנוסף, ד"ר ללוש מדבר על הנושא הכספי. "עלות הצבת המצלמות ברחבי העיר מגיעה למאות אלפי שקלים למצלמה. לרוב שמים אותן בעיקר היכן שיש הצדקה כלכלית, ובגלל זה כמות המצלמות היא מוגבלת ולא מכסה את כל העיר. אני חושב שבעולם שבו יש כבר כל כך הרבה סיבים אפשר לעשות מיפוי שלם יותר של התנועה, אולי גם של רחובות קטנים בתל אביב, שדווקא בהם יש תמיד פקקים בגלל פנייה או רמזור, אבל הם לא מצולמים".

החיישן שרואה מעבר לפינה

עם המידע העצום שמתקבל אפשר לעשות לא מעט. "ברמת התכנון העירוני אפשר לקבל תובנות שלמות יותר. למשל, כיצד אפשר לפזר בצורה נכונה יותר צפיפות בכבישים, היכן לסלול עוד נתיבי אופניים או מדרחובים להנאת הציבור ועוד. ויש גם את נושא רעידות האדמה", אומר ד"ר ללוש. "אולי זה לא קשור באופן ישיר לרכבים, אבל אפשר לזהות אזורים שבגלל מבנה הקרקע הספציפי בהם יש סיכון מוגבר במקרה של רעידת אדמה. כלומר, אם כבר מגיעה אנרגיה סיסמית, היא פחות מרוסנת או אפילו מוגברת, ולכן יכול להיות שאזור או רחוב או אפילו בניין ספציפי יהיו יותר מועדים לפורענות".

לדבריו, נכון להיום, המפות שמגדירות מהו התקן של בנייה במדינת ישראל מחלקות אותה למספר אזורים בודדים לפי מידת הסכנה מרעידות אדמה, שמתחשבת בעיקר בקרבה לאזורים סיסמוגניים לאורך העתק (שבר) ים המלח. עם זאת, לא קיימת חלוקה ברמת רזולוציה גבוהה כמו זו שהמידע מהסיבים האופטיים יכול להציע.

ד"ר ללוש מציג פן נוסף של חשיבות המידע החדש שיוכל לעזור לנו בעתיד הרחוק יותר: "אני מאמין שבעידן הרכב האוטונומי, מידע מסיבים אופטיים יוכל להגיד לרכב 'תיזהר, מישהו עומד להיכנס לך לצומת והמצלמה שלך עדיין לא רואה את זה'. האתגרים שלנו גדולים מאוד - עיבוד כמות מידע עצומה ושידורה. אבל ברמת העיקרון אם אתה רכב שנוסע על הכביש אין לך דרך לברוח מהעובדה שיש לך משקל, וכן, אתה מעוות את הקרקע ולכן הסיב האופטי 'ישמע' את זה".

^{'תיזהר, מישהו עומד להיכנס לך לצומת והמצלמה שלך עדיין לא רואה את זה'}

ג'ונגל של הפרעות

הניסוי נמשך כשבוע, ובמהלכו נאסף מידע באופן רציף. הצוות בנה מודל שלומד את התבניות הסיסמיות שנקלטות על ידי הסיב ויודע לספר מה קורה מבחינת תנועת הרכבים ואפילו של הולכי הרגל, ולקבל סיווג ראשוני בהתאם לסוג הרכב. ישנן גם תוצאות ראשוניות בהקשרים של זיהוי נתיב הנסיעה, מה שרלוונטי במיוחד לניטור תנועה לא רצויה בנתיבי תחבורה ציבורית. כעת עובדים החוקרים על "ניקוי וסינון" המידע על מנת לטייב את ביצועי המודל.

"כשעושים ניסוי בפעם הראשונה אוספים את המידע הכי צפוף וברזולוציה הכי גבוהה שאפשר. עכשיו אנחנו מבינים שהחתימה של הרכבים ושל הולכי הרגל פשוטה יחסית, ובעתיד נוכל לשנות את זה כדי להוריד את העומס באיסוף ועיבוד המידע, אומר ד"ר ללוש. "האתגר הגדול הוא ללמד את המחשב לנתח ולהפריד את הדברים, וזה הולך ומשתפר", מוסיף חן.

^{גם הם משדרים גלים סיסמיים. רוכבות ורוכבי כלי רכב דו-גלגליים בשביל אופניים תל אביבי}

פתרון אקסקלוסיבי

במידה והפיילוט ימשיך, העירייה תוכל בעתיד לבדוק השפעות רבות ושונות בהקשר של תכנון עירוני. למשל, לדעת האם מסלולי האופניים הרבים שנסללו ברחבי העיר אכן משמשים את התושבות והתושבים, באילו רחובות מעדיפים הולכי הרגל לצעוד ובהמשך לפתח מסלולי הליכה פתוחים נוספים כדי להמשיך ולהפוך את העיר למזמינה יותר לתנועה רגלית או בלתי ממונעת.

"אם נראה שהתוצאות הראשוניות של המחקר הזה מוצלחות, ויש לי הרגשה שכן, בעתיד נתכנן מסלול סיב שעובר ברחובות שלעירייה חשוב לקבל עליהם יותר מידע", מסכם ד"ר ללוש. כעת מחפש הצוות סטודנטים ודוקטורנטים נוספים שמעוניינים לקחת חלק בהמשך הפרויקט. אם אתם.ן מחפשים.ות נושא לעבודת מאסטר או דוקטורנט צרו קשר עם אריאל.