חדש בפקולטה להנדסה: המגמה להנדסת תכן חומרה ושבבים

המגמה החדשה בפקולטה להנדסה, המגמה להנדסת תכן חומרה ושבבים, נוסדה במטרה לענות על צורך הולך ומתפתח ותעשייה: הצורך במהנדסים בעלי ראייה כוללת וסט כישורים רחב בעולם שהולך והופך יותר ויותר טכנולוגי ומבוסס שבבים (צ'יפים) אלקטרוניים. המגמה יושבת תחת התוכנית להנדסת מחשבים, עם התמקדות מיוחדת בחומרת המחשבים ובתחום החשוב של תכן השבבים שכל כך מרכזי בחיינו – בהווה ובעתיד.

כדי להמחיש את החשיבות של תכן השבבים, ניתן לקחת כדוגמה את הרכבים האוטונומיים, שבעתיד הלא רחוק יהיו חלק בלתי נפרד מהעולם בו אנו חיים. ברכב אוטונומי משולבים מאות – אפילו אלפי – שבבים שמאפשרים את הבינה המלאכותית של רכבי מדע בדיוני אלו, שלא מזמן היו בגדר חלום באספמיא. זה מתחיל עם סנסורים וגלאים, כדוגמת מצלמות, רדארים ולייזרים, אשר ממומשים באמצעות שבבים מיוחדים שמזהים את העולם ומקבלים ממנו את המידע על הסביבה. מידע זה מועבר דרך יחידות עיבוד, הממומשות על גבי שבבים אחרים, שמנתחים את האות הנקלט, מעבדים אותו ומעבירים ביטים בעלי משמעות בתוך רשת מורכבת – המנוהלת על ידי שבבי תקשורת – עד הגיעם למערכת מחשוב מרכזית ברכב. מערכת המחשוב הזו, המורכבת משבבי חישוב חזקים ומתקדמים, מאפשרת הרצת תוכנות ואלגוריתמים מורכבים שמפענחות את המידע מהסנסורים, בונות תמונה של הסביבה, ולוקחות החלטות שליטה ברכב. כל המערכת הזו צריכה, למשל, לקלוט שהעצם הזה במרחק שלושים מטרים מלפנינו הוא הולך רגל שחוצה את הכביש, ולכן צריך להפעיל את הבלמים ולעצור על מנת למנוע התנגשות. "מהנדסים שאמונים על מערכות מהסוג הזה, צריכים שיהיה להם ידע נרחב: לא רק בתכנון המעגלים למשל – אלא גם למה הם ישמשו, איזה אלגוריתם הם יממשו. הם צריכים שיהיה להם סט של כישורים, שחלקם קשורים יותר להנדסת חשמל וחלקם קשורים יותר להנדסת מחשבים או למדעי המחשב," מסביר פרופסור דרור רביץ, העומד בראש התוכנית. "על הצורך הזה אנחנו באים לענות".

לדברי פרופסור אדם תימן, שלקח חלק לצד פרופ' רביץ בבניית המגמה החדשה, בהנדסה יש רמות שונות של יכולות: החל מהבסיס של המתמטיקה והפיזיקה, ועד פונקציות high-level ברמת המשתמש. "ניקח בנין לדוגמה: יש את הארכיטקט שתכנן את הבניין ויש את מי שמניח את הבלוקים, אבל כולם נחוצים כדי שהבניין יעמוד", אומר פרופ' תימן. "כך גם בחומרת מחשב: יש ערימה של יכולות הנוגעות לחלקים השונים המרכיבים את המחשב, מרמת הטרנזיסטורים, שזו רמת המעגלים הבסיסית, ועד לרמת האלגוריתמים ומערכת ההפעלה. יש פה חיבור בין הנדסת מחשבים למסלול ננו-אלקטרוניקה בהנדסת חשמל. אנחנו מתחילים מתכנון מעגלים דיגיטליים ואנלוגיים באמצעות טרנזיסטורים, ממשיכים לתכנון רכיבים שיודעים לעשות חישובים ברמת החומרה, עליהם בונים מיקרו ארכיטקטורה ומעליה יושבת רמת התכנון הגבוהה יותר, ארכיטקטורת המערכת. מעל זה יושבות מערכות הפעלה, שמאפשרת הרצה של תוכניות על גבי יחידות המחשוב. כלומר נדרשת פה הבנה לא רק בחומרה – אלא שליטה בכל הספקטרום, מרמת האלקטרוניקה ועד רמת התוכנה".

פרופ' רביץ: "יתרה מכך: בכל רמה שעולים צריך לוודא שלא נשארה פרצה שמאפשרת להתקיף את המערכת. בנוסף, צריך לחשוב גם על טכנולוגיות עתידיות, דוגמת מחשוב קוונטי. היום יש טכנולוגיה מסוימת, אבל כל הזמן מתווספות טכנולוגיות מתקדמות חדשות לגמרי. אנחנו שואפים לבנות מהנדסים עם רקע עמוק, שיאפשר להם גם לתכנן את מערכות החומרה העתידיות".

המגמה להנדסת תכן חומרה ושבבים תיפתח בפקולטה להנדסה כבר בשנת הלימודים הקרובה (תשפ"ב), והיא ייחודית מסוגה בארץ, ואחת התוכניות הבודדות בעולם. בניגוד לתוכנית הרגילה של הנדסת מחשבים, בה הסטודנטים בוחרים שרשראות בשנה השלישית לתואר – ההתמחות במגמה מתחילה כבר בשנה השנייה. לצד רקע בסיסי במתמטיקה ופיזיקה וקורסי הבסיס של הנדסת מחשבים, ילמדו הסטודנטים גם קורסי חומרה מהנדסת חשמל ומחשבים, בדגש על תכנון מעגלים, ויינתן דגש על נושא הארכיטקטורה: הממשק של החומרה עם התוכנה שנמצאת עליה. בנוסף, נבנו במיוחד עבור המגמה קורסים ייחודיים, כגון ארכיטקטורה מתקדמת של מחשבים, לוגיקה ואלגוריתמי אוטומציה למימוש חומרה, אימות פונקציונלי ופורמלי ואפילו קורס מיוחד לניהול פרוייקטים בחומרה ובתוכנה. "בפועל", אומר פרופ' רביץ, "זהו תואר בהנדסת מחשבים עם התמחות משמעותית בתכנון של חומרה ושבבים. המגמה הזו מתאימה במיוחד לסטודנטים שמתעניינים בפיתוח חומרה – היא מאפשרת להתמקד בחומרה בצורה הרבה יותר משמעותית".

אל המגמה החדשה מצטרף ד"ר ליאוניד יביץ, המתמחה בארכיטקטורה. בנוסף לרקע האקדמי שלו, לד"ר יביץ רקע עשיר מאוד ביזמות בתחום חומרת המחשבים: "ויז'נטק", הסטרט-אפ שהקים, הייתה החברה הראשונה בישראל שקנתה ענקית הטכנולוגיה ברודקום. רכישה חשובה זו סללה את הדרך לרכישה של עוד יותר מעשר רכישות של ברודקום בישראל והפעלת מרכז פיתוח מקומי משגשג בארץ. ובאופן כללי, עתיד ורוד מצופה לבוגרי המגמה, שכן הכלים והכישורים שירכשו יאפשרו להם להשתלב לא רק בברודקום, אלא בחברות החומרה הרבות המפעילות מרכזי פיתוח גדולים בארץ, כדוגמת אינטל, אפל, אמזון, גוגל, מיקרוסופט, פייסבוק, קוואלקום, סמסונג, ועוד.

נשמע מעניין? הירשמו בדף המתעניינים ללימודי הנדסה בבר אילן או התקשרו לטלפון 03-53117733 (שלוחה 1). למידע נוסף, עקבו אחרי דף הפייסבוק של הפקולטה להנדסה