חדש בפקולטה להנדסה: התוכנית להנדסת נתונים

מדע מוכוון-נתונים הפך בשנים האחרונות לתחום מוביל בתעשייה עתירת-הידע ובאקדמיה. הפקולטה להנדסה באוניברסיטת בר-אילן פותחת תוכנית לימודים חדשנית ועדכנית בתחום הנדסת הנתונים לתואר ראשון, והיא תהיה בין הפקולטות הראשונות בארץ בהן נלמד תואר זה. "מדובר בתחום 'חם' ומבוקש מאוד, בתעשייה ובאקדמיה כאחד, ואצלנו בפקולטה יש נושאים רבים בליבת התחום, ובהם עיבוד אותות, למידת מכונה, רשתות מחשבים וקריפטוגרפיה", אומר פרופ' שרון גנות, שיעמוד בראש התוכנית החדשה. "התוכנית מיועדת לסטודנטים המצטיינים בראיה כמותית ואנליטית, והיא תקנה להם את היסודות המדעיים והטכנולוגיים של תחום הנדסת הנתונים ומדעי הנתונים (data science and engineering), ובכלל זה ידע תיאורטי רחב ומיומנויות מעשיות, הנדרשים לשם ניתוח ועיבוד יעילים וממוחשבים של אותות ונתונים".

תוכנית הלימודים מדגישה את תחום למידת המכונה ועיבוד האותות הסטטיסטי, על יסודותיו העיוניים והמעשיים, ומקנה לבוגריה כלים לטיפול באותות ונתונים המייצגים מגוון תופעות פיזיקליות, לצד הבנה מעמיקה של מחזור הנתונים (איסוף נתונים, עיבודם וניתוחם, הסקת מסקנות והשלכתן על הידע הנצבר), ראיה מערכתית-הנדסית רחבה, ויכולות מעשיות  בנושאי הליבה של מדעי הנתונים. "במוסדות אחרים ברחבי העולם יש תוכניות כאלה בעיקר לתארים מתקדמים. בדקנו, כמובן, מה נעשה בתוכניות האחרות, אבל היה לנו חשוב להכניס את הפרספקטיבה שלנו, להבין איך אנו חושבים שתוכנית כזו צריכה להלמד בפקולטה להנדסה". מספר פרופ' גנות. "בתהליך מקביל, יזמתי ועדה של מספר מומחים מהעולם, המתמחים במגוון נושאים בתחום עיבוד אותות ולמידת מכונה, והצגנו קווים מנחים לפתיחת תוכניות מהסוג הזה לסטודנטים הלומדים הנדסה. היה לנו חשוב להבין מה הידע והכישורים שהסטודנטים שלנו צריכים לרכוש כדי לעבוד בתחומים אלה וכדי להתמחות אצלנו בלימודים מתקדמים ובמחקר. תחום מדעי הנתונים צמח מדיסציפלינות שונות, ובהן סטטיסטיקה, מתמטיקה שימושית, הנדסת תעשיה ומערכות מידע, מדעי המחשב, ביו-אינפורמטיקה וכמובן עיבוד אותות. חלק גדול מהנתונים הללו מקורם באותות שנדגמו, ולכן לאנשי עיבוד אותות יש יתרון גדול בכלים האנליטיים והסטטיסטיים שפותחו כדי לטפל באותות דוגמת תמונות, וידאו ושמע. את המסקנות שלנו הצגנו בכנס הבילנאומי הגדול ביותר בתחום עיבוד האותות: IEEE International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing (ICASSP) , שנערך במאי 2022 בסינגפור. בימים אלו אנו אף כותבים מאמר משותף בנושא שמטרתו להגדיר וליישם את הפרספקטיבה של אנשי הנדסה ועיבוד אותות בתחום של מדעי הנתונים".

התוכנית החדשה מתאימה לסטודנטים עם תפיסה מתמטית מעולה, ותכלול לימודי מתמטיקה מורחבים, ביחס לתוכניות אחרות בהנדסה, כמו גם כישורי מחשב ואלגוריתמיקה, עיבוד אותות, למידת מכונה והסקה סטטיסטית. בנוסף, ניתן בתוכנית דגש מיוחד על יישומיות, בין השאר באמצעות מסלול ייעודי וייחודי המוקדש ליישומים מגוונים של הנדסת נתונים בתחומי ידע מגוונים: ביו-אינפורמטיקה, עיבוד דיבור, עיבוד שפות טבעיות, ערים חכמות, אקונומטריקה, מטבעות קריפטוגרפים, הנדסת חומרים, אלקטרואופטיקה ועוד. "מסלול היישומים הוא מסלול חובה בתוכנית, הכולל כעת אחד-עשר קורסים, מתוכם על הסטודנטים לבחור שני קורסים", מסביר פרופ' גנות. "המטרה היא לאפשר לסטודנטים ללמוד ולהרחיב את ידיעותיהם במספר תחומים הקשורים לעולם האמיתי, הפיזיקלי, ולהחשף ליישומים אמיתיים. כחלק מהדגש היישומי הזה, הסטודנטים בתוכנית הלימודים יעשו פרויקט גמר בכל שנה, החל משנה ב', וכמובן, פרויקט גמר נרחב בשנה הרביעית, כמו בשאר התוכניות בפקולטה". בנוסף למסלול היישומים, ובדומה לתארים אחרים בפקולטה, יצטרכו הסטודנטים לבחור שני מסלולי התמחות מתוך חמישה אפשריים: רשתות ותקשורת, עיבוד וניתוח מידע ולמידה סטטיסטית, ראיה ממוחשבת וגרפיקה ממוחשבת, אופטימיזציה ואלגוריתמים, אבטחת מידע ואמינות. "במהלך הלימודים נעורר גם את מודעות הסטודנטים להיבטים אתיים של מערכות לומדות. לשם כך, נקדיש לנושא קורס ייעודי וגם נדגיש היבטים אלה בקורסים המעשיים ובפרויקטים" אומר פרופ' גנות, ומוסיף: "לא ניתן להפריז בחשיבותה של האתיקה בפיתוח השיטות העוסקות בנתונים". 

כמו בכל תחומי ההנדסה, תוכנית הלימודים בהנדסת נתונים הינה ארבע-שנתית. התוכנית נבנתה בקפידה כך שתאפשר לבוגריה הן להמשיך לתארים מתקדמים והן להשתלב בתעשייה עתירת-הידע, במגוון תפקידי פיתוח ומחקר. בין השאר, יוכלו בוגרי התוכנית להצליח בתפקידים של פיתוח תוכנה לעיבוד וניתוח נתונים והסקה סטטיסטית, פיתוח אלגוריתמים מודרניים ללמידת מכונה ועיבוד אותות ממקורות שונים, ניתוח תיאורטי של בעיות והערכת ביצועים, ניהול, אחסון והעברת נתונים באופן אמין ומאובטח, ועוד. "מדובר בתחומים מבוקשים מאוד בתעשייה, והביקוש להם רק ילך ויגדל", מבהיר פרופ' גנות. "לבוגרי התוכנית צפוי עתיד מבטיח בתעשייה או באקדמיה יחד עם עיסוק בנושאים מרתקים בקדמת המדע והיישום".

התוכנית מאושרת על ידי המל"ג לרישום ופרסום. הענקת התואר מותנית באישור המל"ג. תכנית הלימודים בהנדסת חשמל במסלול עיבוד אותות או תוכנית הלימודים בהנדסת מחשבים במגמת עיבוד וניתוח נתונים יהוו "רשת בטחון" עבור תוכנית זו. את רשימת הקורסים המלאה ניתן למצוא באתר הפקולטה, בכתובת: https://engineering.biu.ac.il/node/11526.