כיצד נוצר החיבור בין הטכנולוגיה של ראייה ממוחשבת ובין ארכיאולוגיה?

טל: "בפגישות עם הארכיאולוגים אנחנו מדברים על אוסף הבעיות שיש להם. מתוך שלל הבעיות האלה, אנו מנסים לפתור את הבעיות המעניינות ביותר עבורנו, כאלו שהן אתגר בתחום של ראייה ממוחשבת. כך אנו עוסקים בבעיות שפתרונן יסייע לארכיאולוגים, אך גם יקדם את התחום של הראייה הממוחשבת. האתגר המחקרי שבחרנו היה מרתק עבורנו בגלל המורכבות והקושי שבו והמחקר המסוים הזה נגיש מאוד ולכן דווקא הוא זכה לתהודה ברחבי העולם. זה מחקר שכולל שיתופי פעולה עם חוקרים מאוניברסיטת חיפה, מהאוניברסיטה העברית, מהמוזאון הבריטי ומקפריסין. "המחקר עוסק ברפאות, מלשון 'מרפא'. הארכיאולוגים מוצאים לא אחת את הממצאים בחפירות שלהם, כשהם שבורים לחלוטין ומעורבבים זה בזה, כתוצאה מאירוע שהתרחש וגרם להרס הזה. ניתן, למשל, למצוא באתר החפירה, אסופת כדים שנשברו. בהינתן החלקים השבורים, היינו רוצים לאחות אותם, להרכיב את השלם, ו'להחיות' את ההיסטוריה על-ידי שחזור החפצים כך שייראו כפי שהם נראו לפני ההרס הגדול. למה הדבר דומה? למצב שבו יש לך אוסף חלקים שמהם את רוצה להרכיב תצרף. הרכבת תצרף במחשב היא מורכבת וקשה ומסוג הבעיות שמכונות NP-קשות, בעיות שמוכחות כבעיות שבמודלים העכשוויים, המחשב אינו יכול לבצע בשלמותם. במחקר שלנו, אנו מדברים על תצרף עם מורכבות גדולה משמעותית מתצרף רגיל, כי במקרה זה, את רוצה להרכיב, נניח, עשרה תצרפים כשכל החתיכות שבורות ומעורבבות זו בזו. בנוסף, הקצוות שלהם שחוקים, כך שאין התאמה מושלמת ביניהם וכמובן שיש גם חלקים חסרים".

מה היו השלבים לפתרון המורכבות הזאת?

טל: "בשלב הראשון, ניסינו לשכוח שמדובר בארכיאולוגיה. לקחנו תמונה טבעית, חתכנו אותה לחתיכות קטנטנות וניסינו להרכיב אותה מחדש. הגענו לפתרונות נהדרים שבזכותם אנחנו יכולים כיום לפתור תצרף של 30-20 אלף חלקים בזמן של כדקה. בשלב השני הגדלנו את מורכבות הבעיה, ערבבנו חלקים של מספר תמונות יחד ובנוסף הוצאנו הרבה מהחתיכות, כך שנקבל תצרף עם חתיכות חסרות. בשלב השלישי התחלנו לשחוק את החתיכות, למחוק להן את השוליים. עד כה מאגר המידע עדיין היה מאגר מידע מלאכותי ולא מאגר המידע של הארכיאולוגים". כל אחד משלבי מחקר אלה התפרסם בעיתונות המקצועית, אבל השלב האחרון, לדברי טל, הוא זה שתועד גם בעיתונות הפופולרית בעולם, שבו עבד צוות המחקר על מאגר המידע הארכיאולוגי האמיתי, שהתקבל מהעמיתים במוזאון הבריטי, מאוניברסיטת חיפה ומקפריסין. המחקר נתמך על-ידי פרויקט GRAVITATE של האיחוד האירופי והקרן הלאומית למדע (ISF). מייק הייוורטס, יו"ר המועצה הבריטית לארכאולוגיה, אמר לטיימס כי "ניתוח של תוצרי חפירות עשוי להיות תהליך מייגע וממושך בחיבור השברים של כלי חרס וכו', והטכנולוגיה החדשה עשויה לסייע לנו בכך".

כיצד נעשה המחקר עם מאגר מידע ארכיאולוגי אמיתי?

טל: "ישנן שתי אפשרויות. האחת בדו-ממד: מצלמים ומקבלים תמונות, והשנייה בתלת-ממד שבה סורקים ומקבלים משטחים. האיחוד האירופי מימן מספר שנים של המחקר הזה, כאשר חלק מהמימון היה עבור קבוצות הפיתוח של המחקר הטכנולוגי, וחלק היה עבור הקבוצות הארכיאולוגיות, כדי שהן יבצעו את עבודת הסריקה, הצילום והתיעוד, כמו גם שימוש בחומרים כימיים לאנליזה. ביחד זה התגבש למחקר משותף. פונקציית דמיון "בליבת המחקר של מציאת ההתאמה בין השברים, נמצאת המתמטיקה, האלגוריתמים. בכל הקשור לתמונות, כאשר את נניח פותרת תצרף, את תתחילי לפתור אותו מאזורים שיש בהם שינויים חדים בצבעים או טקסטורות וגם ממקומות עליהם אין 'תחרות' רבה של חלקים מתאימים אחרים. השאלה הנשאלת היא האם נוכל לפתח אלגוריתם שיפתור את הבעיה בתבונה, כמו אדם. פורמלית, בהינתן שני חלקים, אני מחפשת פונקציית דמיון בין חלקים. בתמונה, הדמיון יכול להיות בצבע ובשינויים החלים בו. במשטח תלת-ממד זה שונה. ניתן לחשוב על משטח כעל טופוגרפיה בה יש רכסים וגאיות. אם המשטח שבור, הייתי מצפה שגיא ימשיך גיא ושרכס ימשיך רכס. ישנן הגדרות מתמטיות מדויקות המאפשרות להגדיר גיא ורכס במשטח תלת-ממדי. אותה פונקציית הדמיון תחפש המשכיות בין גאיות ורכסים. אנחנו רוצים, ראשית, לאפיין את המשטח, לאחר מכן למצוא פונקציית דמיון בין החלקים השונים ובשלב השלישי, להגדיר מתי שתי חתיכות מתחרות על אותו מקום ומתי חתיכה אחת 'מנצחת' חתיכה אחרת. על השאלות הללו עונים באמצעות נוסחות מתמטיות ובעזרת למידת מכונה".

על מחקר זה התחילו לשקוד כבר לפני 15 שנים, מספרת טל, אבל הוא נכנס לתאוצה מחדש בשנים האחרונות כי עכשיו ישנן יכולות חדשות העשויות לשפר מאוד את הישגי המחקר. טל מסבירה: "הארכיאולוגים, בין היתר, צריכים למקם את הממצאים או החפצים שמצאו בחפירות במרחב וזמן. השאלה הראשונה הנשאלת היא היכן בעולם נמצא עוד חפץ דומה. לצורך כך על הארכיאולוג לדפדף באלפי דפים של דוחות חפירה מכל מיני מקומות בעולם, ששם ייתכן שיימצא חפץ דומה. זהו תהליך שעלול להימשך שנים והוא חשוב ביותר, כי דרך מציאת חפץ דומה, ניתן ללמוד על מסחר, על תרבות וכו'. מדובר בעבודת חיפוש סיזיפית ואיטית הדורשת מומחיות רבה ולעיתים גם מזל".

מה הפתרון הטכנולוגי שלכם לעבודת החיפוש האינסופית הזאת?

טל: "מטרתנו לתת פתרון יעיל ומהיר לעבודת החיפוש הזאת, מין גוגל לארכיאולוגים. הרעיון הוא שארכיאולוגים יסרקו חפץ בסורק תלת-ממדי ואלגוריתם החיפוש שניתן לו יחזיר חפצים דומים מחפירות אחרות בעולם. כלומר, חיפוש ממוחשב על-ידי הדמיון הגאומטרי. בתקופה הנוכחית של נְתוּנֵי עָתֵק (הביג דאטה) ולמידת מכונה, ניתן לעשות דברים באמצעות ראייה ממוחשבת, שלא יכולנו לדמיין לפני מספר שנים. כבר יש לנו את כוח המחשוב שצריך לשם כך. כעת אנחנו תלויים בכך שקבוצות של ארכיאולוגים ישחררו את המידע (דאטה) שלהם לעולם וייצרו מאגרי מידע גדולים דיים. "אחד התנאים של האיחוד האירופי היה, שהמוזאון הבריטי והמוסדות האחרים עמם אנו משתפים פעולה, יעשו זאת. כלומר, היה עליהם לצלם, לסרוק ולתעד את הממצאים הרלוונטיים ולהפוך אותם לזמינים. ככל שיותר ויותר קבוצות ארכיאולוגיות יפרסמו את הדאטה שלהם, זה יסייע לאלגוריתמים שיצרנו להפוך חכמים יותר ולקבל תוצאות טובות יותר. מאמר שכתבנו השנה, בו תואר אלגוריתם לגילוי דמיון בין גופים עם חלקים חסרים רבים, זכה בפרס מאמר מצטיין בכנס של גרפיקה ממוחשבת. החזון שלנו הוא לעשות מהפכה ולהחליף את העבודות הידניות והסיזיפיות האלה באלגוריתמים יעילים שנבנה. כך הארכיאולוגים יוכלו להקדיש את מירב זמנם לדברים החשובים באמת. כלומר, להסקת המסקנות ולמחקר הארכיאולוגי".

אילו יישומים נוספים אפשריים בשימוש בטכנולוגית הראייה הממוחשבת?

טל: "תחומים רבים יכולים להפיק תועלת מההתקדמות בראייה ממוחשבת. אחד הבולטים הוא תחום הרפואה. אם יהיו מספיק מאגרי מידע, נוכל לתכנן אלגוריתמים שיעניקו לרופא עוד 'זוג עיניים' טובות, שאינן מתעייפות, שיכולות לבדוק כמויות עצומות של מידע, לערוך השוואות, ולהסיק מסקנות, בדיוק כמו בעולם הארכיאולוגי. השאלה הבסיסית של דמיון בין גופים תמצא יישומים בתחומים רבים, בוודאי לא רק בארכיאולוגיה. המידע יכול להיות ארכיאולוגי, רפואי, אזרחי, ביטחוני וכו'. הליבה של הטכנולוגיה דומה, אך מותאמת לאתגרי התחום המסוים".

הפרופסור טל מודה שאכן יש בעיה בכניסת נשים כחברות סגל לאקדמיה, אך מבהירה כי צד אחד של המצב משקף בעיה חברתית עמוקה יותר של שיעור נמוך של נשים שנכנסות למקצועות הטכנולוגיה, המקצועות שמשנים את החברה. אלו מקצועות, היא מדגישה, שיצרו את המחשב האישי ואת כל אמצעי המדיה החברתית, של וואטס-אפ, פייסבוק, אינסטגרם וכו'. הטכנולוגיה הזאת עוצבה על-ידי גברים ומי יודע איך הייתה נראית הטכנולוגיה הזאת אם היא הייתה מעוצבת גם על-ידי נשים.

כיועצת נשיא הטכניון לקידום נשים במקצועות המדע וההנדסה, כיצד את מנתחת את הנושא של קידום נשים באקדמיה בכלל ובתחום המדע בפרט?

טל: "אחלק זאת לשניים. מצד אחד קיים מחסור בנשים בכל מקצועות הטכנולוגיה או ההייטק, מקצועות כגון חשמל, מכונות, מדעי המחשב, פיסיקה, מתמטיקה. שיעור הסטודנטיות במקצועות אלו הוא נמוך כבר בתואר ראשון. המשפך הוא צר כבר למן ההתחלה, כך שברור שבדרגים הבכירים, כמעט שלא נוכל למצוא פרופסוריות מן המניין במקצועות הללו. היעדר הנשים בתחומים אלו מצביע על כך שלא רק שלא יהיו חוקרות במקצועות הללו, אלא שלא תמצאי נשים בהייטק. אלו מקצועות שאחראים על הסדר החברתי בעולם והמשמעות היא שאין שם כיום מספיק נשים שיוכלו להשפיע על העולם או איך ייראה העולם בעשורים הקרובים. "הצד השני הוא סוג מקצועות המדעים, שאגדיר אותם באופן כללי מאוד, כמקצועות מדעים שגם כוללים הנדסה. כגון ביולוגיה, כימיה, ביו-רפואה, ביוטכנולוגיה או הנדסת חומרים, ששם הבעיה היא אחרת. בתואר הראשון וגם בדוקטורט יש רוב נשי בכל המקצועות האלה. הבעיה מתחילה בשלבים מאוחרים יותר ומהבחינה הזאת היא דומה למה שקורה במדעי הרוח והחברה. כשאנשים מערבבים מדע והנדסה, הם אולי מערבבים שתי בעיות שונות וכאשר הם לא עושים הפרדה בבדיקת שיעור הנשים בכל אחד מתחומי החקר, הם למעשה מקטינים את הבעיה שיש במקצועות הטכנולוגיה ולא רואים את התמונה הרחבה. חשוב לעשות את ההפרדה בין שתי הבעיות האלה".

מה הרקע למצב שאת מתארת?

טל: "הבעיה הזאת היא הרבה מעבר לטיפול של מוסד אקדמי אחד, היא בעיה של המדינה אבל לא רק, שכן היא מאפיינת גם את מדינות העולם המערבי. הטיפול הוא קודם כל דרך חינוך, בגני הילדים. יש הרבה מאוד מחקרים שדנים בשאלה מדוע נשים לא נרשמות למקצועות הטכנולוגיה. תשובה אחת מתייחסת לכך שנשים פשוט לא יודעות מה הם המקצועות האלו וצריך להשלים את הידע הזה. בעיה שנייה היא בעיה של מחסור במודלים לחיקוי. הנקודה השלישית מתייחסת לאפיון של בנות כמי ש'רוצות לעשות טוב' יותר מבנים ולכן חשוב להן לבחור במקצוע שבאמצעותו יוכלו לשנות את החברה והן לא מקשרות הנדסת חשמל לשינוי חברתי. עניין חשוב נוסף הוא 'תסמונת המתחזה'. על-פי תסמונת זו, נשים נוטות לחשוב שאם זה קשה אז כנראה ש'אני לא מספיק טובה'. זאת בניגוד לגברים, שיאמרו לעצמם, 'אם זה אתגר קשה אז מקומי שם'. אני אומרת זאת באופן מכליל כמובן".

מה את עושה בפועל, כיועצת לקידום נשים במדע, כדי לפתור זאת?

טל: "אנחנו עושים טיפול פרטני של נשים נבחרות בכל הדרגות האקדמיות, טיפול כללי בכל דרגה אקדמית וכמובן חשיפה לקהילה. יש לנו אוסף פעילויות שבהן בכל דרגה אקדמית שאת נמצאת, את תראי את הדרגה האקדמית הבאה, שהיא למעשה מודל החיקוי עבורך. יש לנו פעילויות לתלמידות תיכון שכאשר הן מגיעות לטכניון, הן יראו סטודנטיות שמשמשות עבורן כמודל לחיקוי ומספרות להן על המקצוע שהן לומדות ולמה הוא כל כך חשוב לחברה. בפעילויות לסטודנטיות לתואר ראשון אנו מפגישים אותן עם מאסטרנטיות ודוקטורנטיות, שיכולות להראות להן את המחקרים המרתקים שלהן, בבחינת 'היינו היכן שאתן נמצאות ותראו לאן הגענו, אנחנו מצליחות'. בפעילויות של הדוקטורנטיות אנחנו מפגישים אותן עם חברות סגל בטכניון וגם חברות הסגל הצעירות רואות את חברות הסגל שהגיעו לפניהן. "המטרה בפעילויות המדרגות האלו היא להראות את הדרך, לא להראות לתלמידת תיכון את הפרופסור, כי זה יעד רחוק מידי עבורה ועלול להראות לה כבלתי אפשרי. הרי ההחלטות שלנו בחיים נעשות שלב אחר שלב. בכל דרגות הפעילות אנחנו מקיימות כנסים שנקראים WORK SHOPS. המטרה היא שבכל דרגה יהיה האופק לשלב הבא. חשובה לנו גם החשיפה לקהילה, אנחנו מספרות כך את סיפורו של המדע. פעם בשנה בסימן יום האישה יש לנו פעילות שנקראת 'מדע על הבר'. אנחנו פותחות שבעה פאבים ברחבי העיר, כשבכל פאב יש חברת סגל שמספרת על המחקר פורץ הדרך שלה. כל אחד יכול לבחור את התחום שמעניין אותו, כדי לשמוע על מחקר טהור שבמקרה נעשה על-ידי אישה. זה מאפשר גם להנגיש את המדע במקומות הבילוי וביום-יום".

כיצד מטופלת 'תסמונת המתחזה'?

טל: "כדי לטפל בתסמונת המתחזה, אנחנו מוציאים את הקבוצות הרלוונטיות לסדנות של מספר ימים, שמטפלות באתגרים שונים ובין היתר גם בתסמונת הזאת. יש לנו חברה שמתמחה בטיפול בחסמים שהחברה 'שמה עלינו'. יש לנו אסופת דוקטורנטיות מצטיינות שאנחנו מסתכלים עליהם כעתודה של האקדמיה בארץ. מדי שנה אנחנו לוקחים כ-16 דוקטורנטיות מצטיינות ושולחים אותן לסדנת העצמה. אותו הדבר אנחנו עושים בכל השלבים. את סדנות ההעצמה אנו עושים רק לסטודנטיות של הטכניון, אבל את שאר הסדנאות אנו עושים בשיתוף פעולה עם כל האוניברסיטאות בארץ. מכל אוניברסיטה אנחנו שולחים שתי סטודנטיות, כך שנוצר גם רישות (נטוורקינג), כי הסטודנטיות רואות עוד סטודנטיות כמותן ויש להן קבוצת שיוך. "האם זה מספיק? לא. כי יש את הטיפול שאני אקרא לו הטיפול האישי תרבותי, שצריך כבר להתחיל בבית הגידול עם ההורים, בגני הילדים ובבתי הספר. כדי שילדה תדע, שהיא יכולה והיא מסוגלת והיא תצליח. מותר לך להיות סופר-נשית וללכת בשמלות ולשחק בבובות ועדיין לבנות בלגו, או להרכיב תצרפים ולשחק משחקי זיכרון, בדיוק כפי שילד יכול לשחק בבובות, אין שום סתירה. את הסטיגמות האלו של ההפרדות אנחנו רוצים לשבור וזה דורש טיפול רחב הרבה יותר".

מה דעתך על הסוגיה של שילוב משפחה וקריירה?

טל: "השילוב הזה אינו מיוחד לאקדמיה. קריירה דורשת הרבה עבודה כבר מגיל צעיר ואולי במדע זה ניכר יותר, כי למדענים, לעומת מדעניות, יש הרבה קפיצות דרך כשהם צעירים. באקדמיה רואים את ההבדל האישי תרבותי בין נשים וגברים. כשגבר צריך לצאת לפוסט דוקטורט בחו"ל, המשפחה מיד מתגייסת. לעומת זאת, כשאישה צריכה לצאת לפוסט דוקטורט עולות תהיות האם המשפחה אכן תתגייס לטובת המטרה. חלקן מגיעות מבן הזוג, חלקן מהמשפחה המורחבת וחלקן אף מהאישה עצמה. לכן אני לא מפרידה בין האישי והתרבותי, כי אני לא יודעת להבחין מה מהתהיות הן בהקשר תרבותי ומה מהן בהקשר אישי. לגברים אין בהכרח את התהיות הללו והם לא יתנו חשיבות יתרה לעובדה שבת זוגם ומשפחתם התגייסו לטובת הפוסט דוקטורט שלו בחו"ל. "ארגנתי ערבים לדוקטורנטיות ובני זוגם וגם לדוקטורנטים ובנות זוגן, כדי לדבר על הנושאים הללו. קיימתי שם, בין היתר, חֶברי-דיון (פאנלים) שקראתי להם 'אחד על אחת'. הצבתי חברת סגל צעירה מול חבר סגל צעיר, שידברו ביניהם על הניגודים ביניהם. למשל, חבר סגל שבת זוגו הייתה צריכה לעזוב התמחות ברפואה לטובת הפוסט דוקטורט שלו. לאחר מכן קיימתי את חבר-הדיון בין שני בני זוג, בת זוג מול בן זוג, שהתגייסו לנסוע לפוסט דוקטורט עם בן או בת זוגם. הערבים הללו היו להיט במיוחד חברי-הדיון של בני הזוג. בן הזוג דבר, למשל, על ההתלבטות שלו לעזוב את אינטל ועל תגובת הסביבה. על כך שהוא עזב מבלי שהובטח לו דבר בחוץ. הוא אמר 'היא הרבה יותר מוכשרת ממני, אז היה לי ברור שאסע איתה'. מדובר באדם מצליח מאוד והוא גם הצליח בחו"ל בתקופת הפוסט דוקטורט של בת זוגו. העדויות שלו בחבר-הדיון הפכו לשיא של הערב. חברי-הדיון האלו של 'אחד על אחת' היו גילוי פוקח עיניים, כי בסופו של דבר מדובר בהחלטה משפחתית. אתה רוצה לדעת שזה אפשרי ושזה אכן קורה ואתה רוצה גם לדעת מה ההתמודדויות הכרוכות בהחלטה הזאת".