התיכוניסטים שתרים אחר "החלקיק האלוהי"

זכרו איפה קראתם עליו

נועם אטולנגי הוא כנראה בעל המיזם השאפתני ביותר בתחרות, והיחיד שמכריז על עצמו שהוא מתכוון לזכות יום אחד בפרס נובל. אוטולנגי פיתח אלגוריתם משופר לזיהוי חלקיק הבוזון היגס - אותו החלקיק "האלוהי" שמחפשים בהשקעה של מאות מיליוני דולרים במאיץ החלקיקים ב-CERN, ושאמור להכריע בין כמה תיאוריות לגבי בריאת העולם.

"המיזם שלי התחיל במסגרת מיזם 'חץ' לנוער של מכון ויצמן", מספר אוטולנגי. "פיתחתי עם המנחה שלי במכון, ד"ר אוהד סילברט, מודל מתמטי אשר בוחן את האופן שבו החלקיק דועך, כדי לדעת האם מדובר בבוזון היגס או לא. היינו צריכים להתגבר בדרך על כמה מכשולים, למשל בדעיכה נוצרים כמה חלקיקים אחרים שאנחנו לא יודעים לאתר, ואת המודל הסופי צריך לבנות בלי לדעת את המאפיינים שלהם. בעיה נוספת היא שיש עוד חלקיק שדועך בצורה דומה, וצריך לדעת להבדיל ביניהם.

"פיתחנו נוסחה הסתברותית שלוקחת את הסכומים של התוצרים ומחזירה התפלגות של כל האפשרויות של מהו החלקיק המקורי. לאחר מכן בוחרים את ההסתברות עם הסיכוי הגבוה ביותר. לא היה לנו זמן כדי לסיים את ניתוח הנתונים, כי שנתיים אינן מספיקות כדי לסיים מיזם כזה, אבל אני מאמין שאם נמשיך לפתח את המודל, הוא יעבוד טוב. קיבלנו פידבק חיובי ממומחים בתחום".

- לאחר מציאת הבוזון, להערכתך אנו קרובים יותר להבין משהו לגבי בריאת העולם?

"עוד לא. נצטרך ללמוד עוד המון כדי להגיד שהתקרבנו להבין. צריך לוודא שזה באמת החלקיק שחיפשנו, ולבחון אם הוא מתאים לתיאוריה, ואולי יש גם תיאוריות יותר טובות. אם הוא באמת מתאים באופן המוצלח ביותר לתיאוריה הקיימת, אז כן - אני מאמין שזה עוזר לנו להבין קצת יותר טוב את העולם סביבנו".

- איך מגיע נער להתעניין בפיזיקת חלקיקים?

"אני מתעניין בכך מגיל 12 או 13. תמיד רציתי לצלול לעומק ולהגיע לבסיס של הדברים, והגעתי עמוק ועוד יותר עמוק, עד שגיליתי את התחום הזה וידעתי שאני רוצה להתמחות בו".

אוטולנגי עומד להתגייס בקרוב לתפקיד סודי בחיל המודיעין. גיוסו אינו עניין טריוויאלי, מכיוון שהוא סובל מבעיות בריאות בעקבות מחלת הסרטן שבה לקה בילדותו. הוא ניצל מן המחלה בעקבות מנת דם טבורי שקיבל מאחיו הקטן, אך עדיין מתמודד עם תוצאות המחלה, ובין היתר רתוק לכיסא גלגלים. ייתכן שצפיתם בו מתמודד בתוכנית הטלוויזיה "אחד נגד מאה", יחד עם אביו.

חלק נכבד מילדותו בילה אוטולנגי בבתי חולים, אך לדבריו לא עברו זה הוא שהוביל אותו להתעניין איך העולם עובד ברמת החלקיקים. כילד דווקא התעניין קצת בביולוגיה וברפואה בגלל המחלה, ואולם עם הזמן ראה כי הוא נמשך למדע בסיסי עוד יותר.

אוטולונגי הגיש את המיזם שלו לתחרות באינטל ונסע לכנס באריזונה, שבה עמד בדרישות התחרות ככל הנערים. הוא הציג את המיזם שוב-ושוב מול השופטים בכנס, ואחר כך גם השתתף בפעולות החברתיות התוססות.

- העבודה שלך, ובכלל של כל הנערים במיזם, מרשימה מאוד. אני מניחה שעוד נשמע עליכם.

אוטלונגי: "אני מניח שכן".

דווקא לא רועדים

הרעיון של ניקולס מרונה ואביב רבינוביץ' החל מהמחשבה שהעולם מלא בטלפונים ניידים, ולכל נייד יש חיישני תנועה. האם ניתן להשתמש במידע שנאסף מכל החיישנים הללו לאיזה שהוא שימוש פרקטי? מרונה: "תחילה חשבנו להשתמש בניידים כדי להתריע על התרחשות רעידת אדמה, ולכוון את כוחות ההצלה למקום שבו הרעידה עוצמתית ביותר - אבל גילינו שכבר עשו את זה. אחר כך חשבנו על משהו בתחום ניתוב של כוחות הצלה לתאונות דרכים, אבל גילינו שעשו גם אותו".

אחרי שהתמודדו עם תסכולים ששוברים גם ממציאים מחושלים מהם, הגיעו השניים לרעיון שדווקא אינו מבוסס על סמארטפונים: התראה מראש על רעידות אדמה באמצעות מדידת שינויים ביונוספרה, השכבה העליונה של האטמוספירה. "לפני שרעידת האדמה מתרחשת מתחיל להיווצר לחץ בקרקע, והלחץ הזה גורם להיווצרות מטען חשמלי חיובי בקרקע. האלקטרונים שביונוספירה נמשכים לאותו המטען. יותר קל למדוד את שינויי המטען ביונוספרה, מאשר על פני האדמה", מסביר מרונה. את כל התחום הזה היו השניים צריכים ללמוד מאפס.

המדידה מבוצעת בעזרת מכשירי ג'י.פי.אס ייעודיים, והנתון שנמדד הוא למעשה ההפרעה לקליטת המידע בג'י.פי.אס. "למדנו איך לקרוא את הנתונים הללו, ופיתחנו אלגוריתם שמזהה את מהירות השינוי בהפרעה, תוך נטרול רעש". רבינוביץ': "בינתיים עבדנו על נתונים שנאספו בעבר, ובדקנו האם הם יכולים לחזות רעידות שהיו בעבר, וראינו שאכן אנחנו מוצאים סיגנל בר מדידה לכך שעומדת להתרחש רעידה, כ-20 דקות לפני התרחשותה. כיום מערכות ההתראה המתקדמות נותנות התראה של 1-2 דקות בלבד, על בסיס תנועת האדמה בפועל".

בעבר כבר נערכו ניסיונות לחזות רעידות אדמה באמצעות שינויים ביונוספירה, אך הם הצליחו לחזות רק רעידות חזקות מאוד. מרונה ורבינוביץ' הצליחו להראות כי האלגוריתם שלהם היה יכול לחזות גם רעידות בינוניות, ובצורה מדויקת יותר. השניים עבדו על המיזם במשך 5 חודשים מאומצים, בד בבד עם בחינות הבגרות. רבינוביץ': "היו כמה חודשים שבהם בכל שבוע בילינו שניים-שלושה ימים באינטל ולא בלימודים. זה היה קשה, אבל הכי כיף היה לראות את המוצר פועל - אחרי כל התקלות שהיו לנו בדרך. פתאום הצלחנו לייצר משהו שעובד".

- איך אתם מסבירים את זה שאתם, בני נוער ללא רקע בתחום, הגעתם לפתרון?

מרונה: "אני לא אוהב ששואלים 'איך הגעת ראשון. הרי מישהו צריך להגיע ראשון. אפשר לשאול כל חוקר או ממציא שאלה כזו. אולי אנחנו הצלחנו לחשוב בצורה רעננה, דווקא משום שלא הגענו מהתחום".

- איך הגעתם למיזם?

מרונה: "אני לומד במגמת המחשבים. בית הספר איתר אותי וכמה תלמידים נוספים על פי ציונים, ונשלחנו למבחני המיון באינטל בחיפה. לאחר שסיפרו לנו שנבחרנו, החלה תקופה של סדנאות בתחומים שונים - בפיתוח מיזמים, בשפות תכנות שונות, במבנה של מערכות שונות".

- איך הייתה החוויה ומה הפקתם ממנה?

מרונה: "יהיה קשה לומר במלים מה קיבלתי מהמיזם. לראשונה צללתי לתחום שאני לא מכיר, וקראתי חומר מקצועי ללא הדרכה, למדתי איך לפתח רעיונות, למדתי בדיוק איך ג'י.פי.אס עובד, יותר מכך - הבנתי לאן נער יכול להגיע. יש הרבה אנשים שמזלזלים בבני הנוער, כאילו אנחנו כל הזמן בחוץ עם שטויות, אבל בני נוער יכולים להגיע למקומות שאחרים אינם מגיעים, כי יש לנו הסתכלות אחרת על העולם.

"התחרות העולמית הייתה מדהימה - זה היה שבוע לחוץ מאוד, אבל גם מלא באירועים חברתיים, מסיבות ומשחקי בייסבול. אני לא אגיד לחברים ללכת דווקא למיזם הזה, אבל אני חושב שמפסיד מי שלא מטפח את התחום שהוא אוהב".

- מה תרצו לעשות הלאה?

מרונה: "אני חולם על תכנות משחקי מחשב. יש לתחום הזה המון לאן להתפתח, למשל למשחקים הרבה יותר מהירים". רבינוביץ': "המיזם הזה חשף אותי לראשונה לרעיון של ביצוע מחקר ופיתוח המצאתי בעקבותיו. זה דבר שאי אפשר ללמוד בבית הספר - חייבים לחוות אותו כדי להבין, ועכשיו אני יודע שאשמח להמשיך בכיוון הזה גם בעתיד".

מקיץ אל חלום

נדב רובינשטיין החליט לתקוף בעיה שקיימת בסביבתו הקרובה. "מערכת החינוך היא מערכת גדולה מאוד, ויש בה בעיה של תלמידים לא מרוכזים, שקשה להם ללמוד והם גם מפריעים לתלמידים אחרים. זו בעיה שכיחה מאוד, ולכן כשהוצע לי לתכנת מערכת שתיתן פתרון לבעיה, אימצתי את הרעיון".

רובינשטיין פיתח מערכת הבנויה משתי מצלמות - האחת מרוכזת במורה ועוקבת אחריו, והשנייה בתלמיד. שתי המצלמות מתקשרות זו עם זו בזמן אמת, כדי לראות האומנם התלמיד מסתכל על המורה. היכולת לתאם בזמן אמת את תנועת שתי המצלמות באופן יעיל וחסכוני דורשת תכנות ברמות לא פשוטות.

לשם מה? רובינשטיין: "המערכת מזהה מצבים שבהם התלמיד מסיט עיניו מהמורה לזמן של יותר משלוש שניות ונותנת התרעה. כך התלמיד מודע לכך ש'חלם', ויכול לחזור מיידית לריכוז. המורה לא צריכה להתייחס להתרעה בזמן אמת, כי זה יפריע לה לשיעור - אבל היא תוכל להביט אחר כך בדוח שבו תראה האם התלמיד הצליח להיות מרוכז בה במרבית השיעור, או לא". רובינשטיין מזכיר כי הכיתות כיום ממוחשבות בחלקן, ובקרוב יהיו כולן ממוחשבות, ובכל מחשב כזה ישנה מצלמה מובנית, כך שעם החומרה הדרושה למיזם - אין בעיה.

- קשר עין עם המורה הוא אכן השיטה הטובה לבדוק האם תלמיד מרוכז?

רובינשטיין: "ראיינתי פסיכולוגים שאמרו לי שזה מדד לא רע, ובר מימוש בטווח של עבודת גמר".

- איך הגעת למיזם?

"החלטתי לעבוד על המיזם באופן עצמאי. ציוותו אלי מנטור מאינטל, והפנו אותי לאנשים נוספים בתחומי דעת שונים, שיוכלו לעזור. מצאתי את עצמי נוסע בכל יום בכל המדינה, לפגוש עובדי אינטל בכל מיני תחומים. נפתחתי לעולם חדש של תכנות ומחשבים, שלא נחשפתי אליו עד עכשיו. היה מעניין מאוד לראות את המתכנתים של אינטל בעבודה, ואני רוצה לעשות עוד מיזם כזה בשנה הבאה".

צללו לתוך החומר

כ-15% מהתאונות בעת צלילה נובעות מטעות בוויסות מאזן הציפה - היחס בין המשקל המושך כלפי מטה לאוויר המושך כלפי מעלה. ויסות נכון של מאזן ציפה מאפשר לצוללן לצלול בנוחות רבה יותר, להישאר במקום אחד ללא תנועה בקלות רבה יותר (וכך להגדיל את הסיכוי לראות את יצורי הים מקרוב יותר) ולחסוך בכמות האוויר, כלומר - להאריך פוטנציאלית את זמן הצלילה.

הקושי שבוויסות מאזן הציפה, לא רק שגורם לתאונות כפי שהוזכר לעיל, הוא גם מונע את העיסוק בצלילה ממי שאינם מסוגלים להשתלט בעצמם על בקרת הציפה.

עומר גרנק ועידן שרון הם שני צוללנים שלמדו את תחום האוטומציה, והבינו במהירות עד כמה האוטומציה של מאזן הציפה יכולה להקל על החיים של הצוללנים ולפתוח את התחום הזה לקהל רחב יותר. מערכת כזו חייבת להיות מדויקת להפליא, כדי לא לגרום ליותר תאונות ממה שהיא פותרת, אבל גם פרקטית - היא לא יכולה להכביד מדי על המשקל והמחיר של ציוד הצלילה. השניים בנו בינתיים אבטיפוס, ובקרוב יתגייסו לצה"ל, אך הם בכל זאת מקווים להמשיך לפתח את המערכת.

גרנק: "למדנו את תחום האוטומציה לבגרות, ובחרנו את תחום בקרת הציפה כמיזם גמר. ניסינו לגשת לעניין עם הידע שהיה לנו מבית הספר, ומיד הבנו שהוא לא מספיק. התחלנו ללמוד את הספרים של תואר ראשון בהנדסת מכטרוניקה (תחום המשלב בין הנדסת מכונות, הנדסת אלקטרוניקה והנדסת תוכנה - ג.ו)". בשלב הזה, השניים לא היו עדיין בקשר עם המיזם של אינטל, ורק כשהשלימו את הפרויקט החליטו להגיש אותו לתחרות. "בשוק קיימים מכשירים שעוזרים בשמירה על עומק נתון, אבל עוד לא פותחה המערכת שנותנת לך הרגשה כאילו אתה ממש שוחה בבריכה", אומר גרנק.

- היית מופתע מכך שהצלחת לפתח משהו שמומחים התמודדו איתו ללא הצלחה עד עתה?

גרנק: "האמת שכן. אין לי הסבר מדוע דווקא אנחנו הצלחנו לפתח את המערכת; אולי מכיוון שקודם היינו צוללנים, ותוך כדי רכישת הידע במכטרוניקה, כבר חשבנו איך מיישמים אותו לבעיה".

- תרצה להמשיך בתחום?

גרנק: "עידן הוא המהנדס מבין שנינו. אני מתעניין יותר במדעים, במיוחד בפיזיקה. אני נמשך לדעת איך העולם עובד, ואולי גם למה הוא עובד".

"בני הנוער של היום יביאו את החידושים העתידיים"

בלה אברהמס, מנהלת קשרי החוץ באינטל ישראל, עמדה השנה בראש המשלחת הישראלית לתחרות הבינלאומית אינטל איסייף. "זהו רק אחד המיזמים החינוכיים שאינטל העולמית מובילה", מספרת אברהמס בשיחה עם "גלובס". "בני הנוער של היום הם אלה שיביאו את החידושים העתידיים, ולכן אנחנו רוצים להביא אליהם כלי חשיבה, מחקר ופיתוח".

הפעילות של אינטל בתחום נעשית לא רק מול הילדים המחוננים, אלא גם עם בוגרי תיכון 'רגילים', על רקע הירידה במספר תלמידי המדעים. "רק ל-6% ממסיימי התיכון כיום יש תעודת בגרות מדעים איכותית, כלומר 5 יחידות מתימטיקה ועוד שני מקצועות מדעיים ב-5 יחידות".

- מה גורם לירידה ברצון ללמוד מדע?

אברהמס: "זה תחום קשה ותובעני, ומנגד - אין מספיק מורים טובים. חלק משיטות ההוראה הן לא הכי מתקדמות שיש".

- הם לא רוצים להשפיע על העולם הטכנולוגי שאופף אותם?

"אכן, אחד הדברים שאנו אומרים להם הוא כי באמצעות ידע טכנולוגי, יוכלו להשפיע על אותו עולם מקוון שבו הם פועלים".

- איך אתם מסבירים את העובדה שבני נוער הגיעו בתחרות להישגים ממש פורצי דרך בתחומיהם?

"הם ילדים מוכשרים מאוד, ייחודיים מאוד ומצטיינים, שעבדו קשה מאוד, וגם קיבלו סיוע נרחב - הנדסי ואקדמי. הם טבולה ראסה, וזה מאפשר חדשנות והליכה קדימה. באירוע בחו"ל ראינו שהם גם בני נוער לכל דבר, שיודעים לבלות ולשחק".