מיונים מסוממות לרובוטים עם מוח של עכבר

פעם, לפני שטילים צוידו במערכות ביות אלקטרוניות, הצבא האמריקני בחן ברצינות את האפשרות להכווין טילים למטרה באמצעות יונים שניקרו במסך. היום בוחנים שוב מדענים את השילוב בין מערכות ביולוגיות לבין פיתוח אמצעי לחימה

יונה אימפריאלית. מתוך ויקיפדיה
יונה אימפריאלית. מתוך ויקיפדיה

טיל ה-'חץ' הישראלי הוא אחד מטילי היירוט המשוכללים ביותר הקיימים כיום. החץ מיועד לפגוע בטילי אויב בליסטיים, ולשם כך הוא מונחה על-ידי מערכת היגוי ובקרה משוכללת, שמזהה את טיל האויב ומכוונת את החץ בעקבותיו. כאשר אנו רואים את רמת הטכנולוגיה העילאית המביאה את החץ למטרתו, קשה להאמין כי רק שבעים שנה עברו מאז הומצאה מערכת ביות הטילים הראשונה, שהתבססה על שלוש יונים מורעבות ומסוממות.

בשנת 1941 מצאה עצמה ארצות-הברית שרויה עמוק בבוץ מלחמת העולם השנייה. זו היתה אחת המלחמות הראשונות בהן שיחקו חילות האוויר תפקיד קריטי בשדה הקרב, בעיקר באמצעות מפציצים ששימשו להטלת פצצות וטילים על חילות הקרקע וערי האויב. חילות האוויר משני צידי המתרס הצליחו לזרוע פניקה המונית על הקרקע, אך הם נתקלו בקשיים גדולים ביירוט מכוון, בעיקר מכיוון שמערכות היגוי מרחוק יעילות עדיין לא היו קיימות באותם הימים.

הפתרון לבעיה הגיע דווקא מצידו של בורכוס פרדריק סקינר. הוא לא היה מהנדס, הוא לא היה מכונאי, ואפילו במתמטיקה הוא בקושי התמצא. אבל הוא היה אחד מהחשובים שבפסיכולוגים ההתנהגותיים באמריקה, וזה היה מספיק.

לאחר שהגרמנים הפציצו את ורשה ב-1939, מצא עצמו סקינר תוהה האם ניתן לתכנן טיל שיפגע במטרה ספציפית על הקרקע. רגע ההארה הגיע בזמן שנסע ברכבת וצפה בציפורים מתעופפות בלהקים גדולים מחוץ לחלונות הזכוכית. הוא נותר מרותק למראה הציפורים המתמרנות באוויר, משנות את מסלוליהן בקלילות וחגות במעגלים. גם מבלי הכשרה פורמלית באווירונאוטיקה, הבין סקינר כי ניתן לראות את בעלות הכנף כגופים אווירודינמיים, עם יכולות ראייה ותמרון עילאיות.

מהנדס רגיל היה בוודאי מתחקה אחר עקרונות התעופה של הציפורים ומנסה לחקות אותם. אבל סקינר היה פסיכולוג, ולכן השלב הבא היה כמעט בלתי-נמנע: הוא ניסה לאלף יונים לנווט טילים.

יונים, סמים ומלחמה אווירית

למרות הגיחוך המיידי שמעוררת המחשבה, סקינר הצליח להגיע לתוצאות מרשימות ולגייס תמיכה בפרויקט מצד הצבא האמריקני. היונים הוצבו מול מסך שעליו הוקרנה המטרה בתנועה, ואולפו לנקר בקביעות את המטרה בלבד. כל אימת שהצליחו במשימה, הן תוגמלו במנת זרעונים. לאחר שעברו היונים מספר סדרות אימונים שכאלו, הן היו ממשיכות לנקר במטרה שעל המסך גם מבלי לקבל תגמול.

המסך עצמו היה מלאכת פלא של הנדסה. הוא היה מחובר למערכת בקרה רגישה ומכוילת היטב בתוך הטיל. כל אימת שהמסך נע לכיוון מסוים, היתה גורמת התזוזה להזרמת אוויר בלחץ גבוה שהניע את כנפוני הטיל בכיוון המתאים. כאשר היתה המטרה מופיעה בצידו השמאלי של המסך, היונה היתה מנקרת את הצד השמאלי וגורמת לתזוזת המסך שמאלה, שתורגמה להסטת הטיל כולו שמאלה, לכיוון המטרה, עד שזו היתה מגיעה למרכז המסך – כלומר, בקו ישר לקודקוד הטיל.

רק כאשר המטרה היתה בדיוק במרכז המסך, וניקורי היונים פגעו במרכז המסך בדיוק, היה הטיל ממשיך לנוע בקו ישר אל המטרה. ומה אם היתה היונה מתעצלת, או מתה מהתקף לב בזמן שיגור הטיל? לשם כך תוכננו הטילים כשבראש כל טיל שלוש יונים, בתאים נפרדים, ותוצאות הניקורים שלהן שוקללו יחד להנעת הטיל.

המערכת עבדה היטב בסימולציות פשוטות, בהם הניע מפעיל מיומן תמונה צבעונית על המסך, ובאותו זמן וידא שהיונים מקבלות תגמול מדי שתי דקות. כל היונים הגיעו להישגים מעולים וניקרו במסך בקצב של ארבעה ניקורים לשנייה, תמיד במטרה. אך כיצד היו היונים מתפקדות כשהן לכודות בתוך ראש הטיל?

סקינר החליט להעמיד במבחן את חוסנן הנפשי של היונים. הוא ירה באקדחים במרחק של סנטימטרים בודדים מראשיהן, והן לא הפסיקו לנקר. הוא השמיע רעשים חזקים מסביבן, והן לא הפסיקו לנקר. הוא הציב אותן בתא לחץ שדימה את התנאים הקיימים בגובה 3,000 מטר, סחרר אותן בצנטריפוגה, הרווה אותן בחמצן טהור וחשף אותן להבזקי אור חזקים שדימו פיצוצים באוויר. והיונים המשיכו לנקר.

כיצד הצליחו היונים להשאר צמודות למסך באדיקות כה רבה? ההסבר הפשוט הוא שסקינר דאג להרעיב אותן לפני הניסוי, על-מנת שהצורך שלהן בזרעונים

יהיה חזק יותר מהפחד מהסביבה. סיבה אחרת, טובה לא פחות, עשויה להיות העובדה שבחלק מהניסויים ניתנו ליונים זרעוני קנבוס כתגמול. הקנבוס, כפי שניתן להבין משמו, הוא קרוב משפחה של הקנביס, ממנו מופקים מריחואנה וחשיש. הקנבוס אמנם אינו יעיל בתור סם פסיכואקטיבי בבני-אדם, אך סקינר גילה כי זרעוני הקנבוס היו יעילים יותר מהזרעונים הרגילים בסילוק כל שייר של פחד מלב הציפורים, ואיפשרו להן להתעלם מהסחות דעת ולהתרכז במשימה שלפניהן.

למרות שהיונים המאולפות של סקינר הצליחו למלא את תפקידיהן היטב בכל הסימולציות, הן מעולם לא הועמסו על גבי טילים ממשיים ושוגרו לכיוון מטרות אויב. למרות תמיכתה הראשונית של המדינה, סקינר התאכזב לקבל הודעה ב-1944 על סגירת הפרויקט. הצבא האמריקני החליט להתמקד בכיוונים אחרים בבקרה על טילים, אולי בעקבות הצלחתם של הגרמנים ב-1943 בהכוונת טילים באמצעות גלי רדיו ממטוסי האם.

אלא שהצבא האמריקני לחוד, והצי האמריקני לחוד, ולא תמיד האחד מקבל את החלטות השני. ארבע שנים לאחר חיסול הפרויקט המקורי, החליט הצי לבדוק מחדש את רעיון הניווט באמצעות יונים, והפרויקט זכה לחיים חדשים תחת השם 'אורקון' – בקרה אורגנית (Organic Control).

האלקטרוניקה הרגה את היונים

היונים של אורקון התאמנו בסימולאטור משוכלל שדימה טיל אמיתי, עם מסך עליו הוקרנו תמונות בצבע של ספינות המטרה. אלקטרודת מתכת חוברה למקור היונה, ומסך הזכוכית הוליך חשמל והיה יכול לעקוב אחר מיקומם של הניקורים. מערכת הבקרה היתה משנה את מסלול הטיל בהתאם לניקורים, היונה היתה מקבלת את הזרעונים, ושניות מועטות לאחר מכן היתה אמורה להתפוצץ ביחד איתם על סיפון ספינת המטרה. ניסויים חוזרים ונשנים הוכיחו שהיונים בהחלט מסוגלות להנחות את הטילים, על-אף שעננים, גלים וצלליות יכלו להקשות עליהן בזיהוי המטרה.

למרות הצלחת פרויקט אורקון, הוא נסגר ב-1953, כאשר מערכות בקרה ושליטה אלקטרוניות החלו להוכיח את עצמן בהנחיית טילים. כמזכרת נוסטלגית לניקורי היונים, הוא הותיר שריד טכנולוגי חשוב בדמותו של מסך הזכוכית מוליך החשמל, שהפך להיות מוטיב קבוע בחדרי המלחמה של ספינות מלחמה אמריקניות במשך שנים רבות.

במבט לאחור, ברור כי הצבא האמריקני עשה בחכמה כשהחליט להתמקד במערכות אלקטרוניות, מכיוון שמאז ועד היום לא נמצאו מערכות המסוגלות לנווט טילים באותה רמה של יעילות, מהירות ואמינות. לשיא יכולתה (הנוכחית) הגיעה האלקטרוניקה במלחמת המפרץ השנייה.

אם מלחמת העולם השנייה היתה אחת ממלחמות האוויר הראשונות, הרי שמלחמת המפרץ השנייה היתה אחת ממלחמות המידע הראשונות. המידע המודיעיני אודות מטרות חשודות הועבר מיידית למטוסים בשמי עיראק, ששיגרו טילים שיכלו להתביית על מטרה בדיוק של מטרים בודדים. בדרך זו, לא נשקפה סכנה לחייהם של חיילים אמריקנים, ומטרות רבות נוטרלו בלא כל סכנת חיים. אך לדיוק כזה יש מחיר, והוא מגיע בעלות הייצור של המערכות האלקטרוניות המשוכללות והעדינות שבראש הטיל. כדוגמא לכך, מחיר הייצור של טיל החץ, שנועד ליירוט טילים בליסטיים, עומד על כשלושה מליון דולר לטיל בודד. התעשיה האווירית אולי מרוויחה היטב מייצור החץ, אך סביר להניח שהמשקיעים היו מעדיפים פתרונות זולים יותר.

רובוט עם מוח ביולוגי

כיום, כאשר מחירי הטילים המתבייתים מרקיעים שחקים, מתחילים חלק מהמהנדסים – הצעירים, הנלהבים והמטורפים – לחזור לרעיון המקורי של שילוב הביולוגיה עם הטכנולוגיה. בתחום זה הגיעה אחת מפריצות הדרך המעניינות ביותר דווקא בדמותו של רובוט קטן בעל מוח ביולוגי.

רובוטים מסוג זה מיוצרים במספר מעבדות בעולם, ובמיוחד במעבדותיהם של קוין וורוויק מאוניברסיטת רידינג באנגליה וסטיב פוטר מהמכון הטכנולוגי של ג'ורג'יה באטלנטה. הרובוט הודגם לראשונה לפני שנה, כשהוא ניחן במערכת בקרה המורכבת משלוש-מאות אלף תאי עצב של חולדה. התאים גדלים בצלחת פטרי בתוך אינקובאטור ויוצרים רשת עצבית ענפה זה עם זה ועם שמונים אלקטרודות הנמצאות בתחתית הצלחת.

כאשר מתקדם הרובוט בחדר, החיישנים המשמשים לו כעיניים מסוגלים לזהות מכשולים מלפנים, ולהעביר את המידע בצורת זרם חשמלי לאלקטרודות הבאות במגע עם רשת התאים. האלקטרודות מעבירות לתאים מסרים חשמליים, אותם הם מעבדים ברשת העצבית, ומגיבים בשחרור מסרים חשמליים משלהם. מסרים אלו נקלטים על-ידי האלקטרודות שהופכות אותם לסיגנל חשמלי הנשלח לרובוט בפרוטוקול בלו-טות', ומכתיב באופן שרירותי האם עליו להתקדם ימינה או שמאלה.

לאחרונה הצליחו החוקרים בתחום 'לאלף' חלק מתרביות הרקמה העצבית, והראו שהם מסוגלים לגרום לרקמה העצבית להגיב באופן צפוי לאותו הגירוי, במשך מספר שעות. סביר להניח כי ככל שיתקדם התחום, כך תוכל הרשת העצבית לעבד מידע מסובך יותר ולהחזיר את ההוראות הנכונות – ימינה, שמאלה, מעלה, מטה. כאשר נגיע למצב זה, יסגר מעגל: את היונה משנות הארבעים, יחליפו תאי העצב בתוך הטיל.

המאמר המקורי התפרסם בבלוג של רועי צזנה

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

11 תגובות

  1. 3 מליון דולר זה הולך למשכורת של חוכמולוגים עם מלא ניירות ופטנטים.
    תקחו כמה חברה מIRC תתנו להם עשרה בוכטות מקלדת נוחה וחטיפים מיובאים ו..
    קיצר הם בונים לך את כל החרא הזה תוך כמה ימים ממוצרי צריכה.

    איך אתם חושבים הסובייטים החזיקו טכנולוגיה מתקדמת בלי להשקיע מחירי םמטורפים כמו האמריקאים?

  2. משה,

    לפי החברים האוירונאוטיים שלי, עיקר העלות של הטיל היא בראש הביות שכולל את האופטיקה ואת כוח החישוב האלקטרוני. אם יש לך נתונים אחרים, אשמח לקבל אותם.

    שבת שלום,

    רועי.

    ——————

    הבלוג החדש שלי – מדע אחר

  3. ל 5 -מערכות אטונומיות הן חשובות. דמיין שהאויב מפעיל לוחמה אלקטרונית ומשבש את הקשר בין המפעיל ל"נהג". אגב זה כלל לא דמיוני; לרוסים יש טילים בעלי יכולת ל"א. הטיל מנסה במגוון דרכים לשבש את הטיל המיירט. ניתן להניח שהטכנולוגיה נמצאת כבר באיראן. העובדה שהחץ מתביית ויזואלית על הטיל היא מדהימה. מעניין איך זה יעבוד בעתיד, כשטילים יבצעו הטעיות אופטיות.. החץ יצטרך ממש יכולת אנליטית בכדי להבין איפה נמצאת הבומבה…

  4. תודה אבי, פשוט חשבתי שאתה ורועי מתואמים בינכם בעניין פרסום מאמרים וברגע שרועי מפרסם מאמר ב YNet אתה מיד יודע מזה, ראיתי גם שמדי פעם מתפרסמים מאמרים שלך שם ולכן חשבתי שגם עם YNet אתה מתואם.

    בכל מקרה טוב שהמאמר פורסם.

  5. מדוע בעצם להשקיע כל כך הרבה בפיתוח מנגנון ביות משוכלל, כשאפשר להכניס לתוך הטיל את מנגנון הביות המשוכלל ביותר שקיים היום – המוח האנושי? הרי ברגע שמתקינים מצלמה בראש הטיל שמעבירה את התמונות באופן מיידי לקרון שליטה ובקרה שבתוכו יושב מפעיל אנושי שמנהג את הטיל, בעצם הפכנו את הטיל למשוכלל ביותר שיכול להיות – טיל שמתביית למטרתו באמצעות המוח האנושי, איזה מנגנון ביות משוכלל יותר מזה אנחנו צריכים?

  6. כוח החישוב (האלקטרוני) של הטיל מהווה חלק זניח ביותר במחיר הטיל, ולכן אין שום סיבה כלכלית לחשוב על החלפת מוח אלקטרוני במוח ביולוגי.

  7. 1:
    אתה צודק. גם במלחמת העולם השנייה הוא לא הוכיח את עצמו, שלא לדבר על מסעות הצלב שבהם הוא פשוט פישל.

  8. טיל החץ אומנם טיל מתקדם אך הוא לא הוכיח את יכולתו במלחמת המפרץ.
    משמע הוא לא שווה הרבה.

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן