במערכות הכאוטיות טמון הפיתרון לבעיות עולמנו

פרויקט מדעי-חברתי ענק בתקצוב של מיליארדי יורו קורם עור וגידים באירופה. הפרויקט עתיד לפתח מדע חדש ויביא לפיתוח כלים חדשים להבין, להתמודד ולתכנן את החברה המודרנית
המאמר פורסם לראשונה ב-04.05.2012 באתר ערוץ המדע של אוניברסיטת בר-אילן

שיתוק 200 מיליון טלפונים סלולאריים בארה”ב מתפשט ללא שליטה. על מסך הטלפון מופיע משדר של הצבא האדום, מה שמרמז שהפיגוע מקורו ברוסיה. האינטרנט בערים המרכזיות במזרח ארה”ב קורס והמשבר הולך ומתפשט. לממשלה אין סמכות לסגור את הטלפונים, והפחד הוא שהקריסה תעמיק לרשויות הממשלה, לצבא, למערכות הפיננסים, לחברות ועוד. את התרחיש הזה יזמה רשת ה-CNN ובו השתתפו אנשי המפתח של הממשל, הכספים והצבא, שניתחו את המצב וחיפשו פיתרונות, מתוך הידיעה שמתקפת סייבר מסיבית יכולה לפרוץ בכל רגע. תשובה לא הייתה בידם.

דוגמאות אלה הציג האלוף במילואים פרופסור יצחק בן ישראל, ראש המועצה הלאומית למחקר ופיתוח וראש תוכנית הסייבר הלאומית, בהרצאת הפתיחה של כנס ייחודי שנערך בראשות אוניברסיטאות בר אילן ותל אביב, בנושא עתיד טכנולוגיות מידע ותקשורת. בן ישראל הדגיש כי שדה הקרב העתידי הוא מלחמת הסייבר, ולכן ישנה חשיבות לאומית להיותה של ישראל בין שלושת המדינות המובילות בעולם בתחום הסייבר. בכנס, שהתקיים ביום שני, ואורגן על ידי פרופ’ שלמה הבלין מאוניברסיטת בר אילן, פרופ’ אשל בן-יעקב מאוניברסיטת תל-אביב ותלמיד המחקר שלו דרור קנת, השתתפו אנשי אקדמיה מתחומי מדעי המחשב, הנדסה, כלכלה, מדעי החברה, פסיכולוגיה, פיסיקה, מתמטיקה, טכנולוגיה, ביטחון ורפואה.

“לישראל יש האנשים הטובים ביותר בתחומים האלה. היא יכולה להפוך למעצמת סייבר. אנחנו צריכים רק משאב אנושי”, אומר בן יעקב. “טכנולוגית המידע והתקשורת היא קריטית לישראל לשמירה על הביטחון הלאומי. אפשר בקלות להשבית את המערכות, לכן אנחנו חייבים להיות המובילים בתחום”.

“זהו רק אחד התרחישים שכדי למנוע אותם חייבים לפתח מדע חדש שיעסוק במערכות מורכבות”, אומר הבלין”. “התמוטטות מערכות גלובליות יכולה לקרות גם בתחומים אחרים. בתחום הכלכלה – כבר ראינו, בתחום הבריאות – התפשטות עולמית של מגפות, אסונות טבע שמתפשטים למחוזות בלתי צפויים, כפי שראינו באסון ביפן ותרחישים רבים אחרים. קהילת המדע בעולם החלה לאחרונה בחיפוש דרכים להתמודד עם בעיות מסוג זה”.

בשנת 2009 הכריז האיחוד האירופי על תוכנית שנקראת “פרויקט ספינות הדגל”. מדובר בשאיפה לפתח בתוך עשר שנים שני פרויקטים מדעיים חדשניים שיביאו לפריצות דרך ענקיות, במימון מיליארד יורו לפרויקט לעשר שנים. פרויקט מסוג זה נכנס לקטגוריה של “מגה מדע”, בדומה, למשל, לפיתוח מאיץ החלקיקים בג’נבה, ובו ישתתפו קבוצות מחקר מצטיינות ממדינות רבות, כל אחת תתרום בתחומה. השלב הראשון של התחרות הסתיים בתחילת 2011 ומתוך 26 הצעות נבחרו שש קבוצות להגיש הצעות מלאות. במקום הראשון בדירוג המדעי זכה הפרויקט בנושא עתיד טכנולוגיות מידע ותקשורת (FuturICT). מתוך ששת ההצעות יבחרו בתחילת 2013 שתי הצעות למימון. הפרויקטים שייבחרו עתידים לשנות את פני המדע והחברה בעולם. כדי להבין את גודל הפרויקט, ניתן לחשוב על תוכנית החלל האמריקאית עליה הכריז הנשיא קנדי.

“מדובר בפרויקט ענק בהשתתפות כ-500 מדענים משלושים ארצות ממגוון תחומים מדעיים, מהמדעים המדויקים ועד מדעי החברה, שיפתחו מדע חדש שישלב את שתי הדיסציפלינות האלה ויביא לפיתוח כלים חדשים להבין, להתמודד ולתכנן את החברה המודרנית”, אומר קנת. “לדוגמה, בשווקים הפיננסיים יש זרימת מידע שלא הייתה בעבר. דברים קורים במצבים שלא ניתנים לחיזוי. יש המון מידע שמשתנה כל הזמן ואין מספיק כלים להתמודד עם זה. ככל שהשווקים והמסחר יותר מתוחכמים, ההתנהגות שלהם מתרחקת יותר מהמודלים והתיאוריות בכלכלה. זה מחייב פיתוח כלים חדשים. זו המטרה של FuturICT – לשפר את התשתיות החברתיות, לתכנן תשתיות מתקדמות שיהיו יעילות יותר, לתת למקבלי ההחלטות כלים להתמודד עם המצב ולמנוע משברים וקריסות”.

הרעיון לפתח כלים חדשים שיאפשרו לנתח בזמן אמת כמויות גדולות של מידע בתחומים שונים חשוב לאין ערוך. היום יש קשר בין כל סוגי המידע והאחד משפיע על השני, לכן כל פיתרון חייב להיות רב תחומי. לדוגמה, היכולת לחזות שהערה בפייסבוק תתפתח למחאה גורפת מצריכה מומחים מתחומי זרימת מידע ברשת, סוציולוגים ומומחים ממדעי החברה והמדינה. דוגמה אחרת, חיסון אוכלוסיות בצורה אופטימלית נגד מחלה שצפויה להתפשט דורשת מומחים מתורת הרשתות, אימונולוגיה, רופאים, ועוד. האם זה אפשרי? האם נוכל למנוע אסונות שגורמים למפולות של כשלים, דוגמת קריסת הסמארטפונים, או קריסת הבורסה, או התקפת סייבר, שישפיעו, אם יקרו, על כל תחום מתחומי חיינו?

“בעידן הטכנולוגי שבו אנו חיים המערכות השונות הופכות יותר ויותר תלויות זו בזו. לדוגמה מערכת החשמל תלויה בתקשורת האמורה לווסת את החשמל ומאידך התקשורת תלויה בחשמל. גם התחבורה, הבנקאות והרפואה תלויים בתקשורת ובחשמל”, אומר הבלין. “במערכות המורכבות האלה כשלון של מרכיב אחד יכול לגרום לכשלים במערכות אחרות ולקריסה רב מערכתית. אנחנו מתכננים לפתח שיטות איך לצמצם או למנוע במידת האפשר כשלים כאלה”.

אחד הכלים הטובים ביותר לחקור בעיות של מערכות מורכבות הוא להבין התנהגות של רשתות. “רוב התופעות בחיינו מתנהגות בצורת רשתות – האינטרנט, החשמל, התחבורה, החברה, התפשטות מחלות ועוד. אנחנו צריכים לדעת לאפיין טוב את הרשתות ולהבין בעזרתן את הדינמיקה של התופעות והיציבות שלהן”, אומר הבלין. “עד לאחרונה העיסוק היה בעיקר ברשת אחת, אבל היום אנחנו יודעים שהן מחוברות ותלויות האחת בשנייה וככל שהטכנולוגיה מתקדמת נוצרים יותר קשרים בין הרשתות. במחלקה לפיסיקה בבר אילן, פיתחנו מסגרת מתמטית שמתארת איך לטפל ברשתות כאלה. גילינו תופעה חדשה שלא הייתה קיימת ברשת בודדת. בגלל התלות בין הרשתות, נפילה ברשת אחת גוררת נפילה באחרות ושוב ברשת הראשונה, ובסופו של דבר מתרחשת שרשרת מפולות שיכולה להוביל לקריסה ספונטנית של כל הרשתות. ההבנה הזאת מסמנת תחום חדש שהחל להתפתח בישראל ומהווה מרכיב חשוב ב-FuturICT. פרצנו אמנם את דרך אבל עדיין הבעיה רחוקה מפתרון”.

“לפרויקט FuturICT נודעת חשיבות ממדרגה עליונה. זה בעצם הפרויקט המרתק ביותר שניתן לחשוב עליו בעולם המדעי, שמאחד את חוכמת המדע שהצטברה בכל התחומים ומוציא מכולם את הידע והתובנות איך ניתן לפתור בעיות בעולם הגלובלי בתחומים שכולנו תלויים בהם. בכולם נמצאים האלמנטים שמאפשרים לפתור בעיות שבעבר לא חלמנו שניתנות לפיתרון”, אמר פרופ’ משה קווה, נשיא אוניברסיטת בר אילן, שפתח את הכנס. “ברפואה אנחנו עומדים בפני טכנולוגיות מדהימות בננו-טכנולוגיה. מזעור התקנים והקשרים ביניהם יביא בעתיד להארכת תוחלת החיים ושיפור איכות החיים. אסונות טבע יינתנו לחיזוי. הטכנולוגיה שבידנו תשמש כלי אדיר בפתרון בעיות הביטחון של ישראל, בכך שהיא תאפשר להעריך סיכונים ולקבל החלטות. כך גם משברים בפוליטיקה ובעיות דמוגרפיות – כולם נכנסים לאותה קטגוריה. המודלים המתמטיים יאפשרו לנבא בהסתברות מסוימת מה עומד להתרחש. המפתח להתקדמות בפתרון בעיות מערכתיות הוא היציאה מהמיקוד במערכת הבודדת והכניסה להבנה הרב תחומית של המערכות השונות. זהו סוג של אנליזות מעולם המחשבים והמתמטיקה בעולם של מערכות מורכבות וכיאוטיות. ה-FuturICT חייב להיות פרויקט לאומי. אני רואה בסיפוק רב את חשיבות עשיית הסדר באי הסדר, כי שם, במערכות הכאוטיות טמון הפיתרון לבעיות עולמנו”.