מחשבות ומחשבים

קלט, עיבוד, פלט – זהו העקרון העומד בבסיס פעולת המחשב וגם התשתית לתפקודו של המוח. בעזרת דמיון זה, מקווים החוקרים לפתח מערכות ממוחשבות שיחליפו מערכות פגומות בגוף האדם.

 

החוקר מאחורי המחקר

מדעי החישוב

"השם 'מדעי המחשב' הוא שם מטעה", מסביר פרופ' ישורון. "ייתכן שצריך היה לקרוא לתחום 'מדעי החישוב'. כי אנחנו, אנשי מדעי המחשב, איננו מתעניינים למעשה במחשב עצמו, אלא בעקרונות החישוביים שעליהם מושתתת פעולתו. המחשב הוא בעיקרו מערכת חישובית, שקולטת מידע, מעבדת אותו באמצעות חישובים מתמטיים, ופולטת את מסקנותיה. על-פי תפיסת המדע המודרני, אותם עקרונות בדיוק מאפיינים את המוח החי. כמו המחשב, כך גם המוח – יצירת הפאר של הטבע - פועל כמערכת חישובית: בכל רגע ורגע, לאורך כל שנות חיינו, קולט מוחנו גירויים, מעבד אותם בתהליכי חישוב וקידוד שעדיין אינם נהירים למדע, והופך אותם לתמונות וצלילים, תחושות ורגשות, מחשבות ותנועות מוטוריות. אנו, אנשי מדעי המחשב, מתעניינים במהות, ביכולות ובמגבלות של התהליך החישובי, המשותף למחשב ולמוח. שוב ושוב אנו שואלים: מה בכלל ניתן לחישוב, ובאיזה אופן? והתשובות מלמדות אותנו רבות על המערכת המלאכותית ועל המערכת הטבעית גם יחד."   

 

המוח האלגוריתמי

באמצעות שיטות מתמטיות המפותחות במעבדתו, בוחן צוותו של פרופ' ישורון את הדמיון בין השיטות החישוביות של המחשב לבין אלו של המוח. אחד ממחקריו עוסק בחידת ההסוואה: כיצד יכולה מערכת לראייה מלאכותית להבחין בגוף תלת-ממדי על רקע דו-ממדי, וכיצד עושה זאת העין הטבעית? האם מיומנות זו עשויה לסייע למערכת תצפית ממוחשבת להבחין בחייל אויב שהסווה את עצמו בשטח? מצד שני, האם וכיצד היא מאפשרת לטורף לאתר את טרפו, שצויד על-ידי האבולוציה בצבעי הסוואה? 

 

פרופ' ישורון וצוותו פיתחו שיטה חישובית לזיהוי עצם תלת-ממדי בתוך תמונה, וגילו כי האלגוריתם המתמטי שפיתחו דומה דמיון מרתק למנגנון החישוב המוחי הקיים בטבע. ויותר מכך, מתברר שיצורים רבים בטבע אף פיתחו מנגנוני הסוואת-נגד, כדי להתגבר על יכולת ההבחנה של הטורף, ואותה הסוואת-נגד בדיוק מצליחה לגבור גם על השיטה החישובית שפותחה במעבדה.

 

במחקר אחר, חברו מדעני המחשב לצוות ממדעי המוח, ויישמו שיטות ניתוח חישוביות על ניסוי שבחן את מוח האדם. במסגרת המחקר, התבקשו שתי קבוצות של נבדקים לבצע שתי פעולות שונות. לדוגמה: קבוצה אחת קיבלה הנחיה לקחת ארנק המונח על שולחן, והקבוצה השנייה התבקשה להוציא את אותו ארנק מכיס של מעיל. שעה לאחר מכן נבחנה הפעילות המוחית של כל נבדק בהדמייתfMRI , במטרה לברר האם אפשר בדרך זו להבחין בין שתי הקבוצות, או במילים אחרות: האם הפעילות המוחית ברגע מסוים מעידה על פעולה מוטורית שבוצעה זמן-מה קודם לכן? ממצאי בדיקת ה-fMRI נותחו באמצעות אלגוריתמים מתמטיים שפותחו על-ידי פרופ' ישורון וצוותו - והחישוב הצליח לתת תשובה נכונה ביותר מ-90% מהמקרים.

 

החוקרים מקווים להיעזר בעתיד בדמיון התפקודי שבין המוח למחשב, כדי לפתח מערכות ממוחשבות שימלאו את מקומן של מערכות טבעיות פגועות, כמו למשל מערכות ראייה מלאכותית, שיחליפו את העין, יתחברו ישירות למוח ויפקחו עיני עיוורים.

 

מתוך חוברת "מצב המוח" בעריכת דוברת האוניברסיטה >>

אוניברסיטת תל-אביב, רחוב חיים לבנון 30, 6997801.
UI/UX Basch_Interactive