רשתות תקשורת: מבט לעתיד

ד"ר בנימין זיידל מנסה, באמצעות כלים מתורת האינפורמציה, לחזות איך יראה העתיד התקשורתי שלנו, בעולם שבו ייושם האינטרנט של הדברים

בעולם בו אלמנטים של בית חכם כבר מתחילים להיכנס לכל בית, וניתן לשלוט מרחוק במכשירים כמו מצלמות חכמות, מוניטורים ומזגן - ד"ר בנימין זיידל חושב כמה צעדים קדימה, אל עולם בו מכשירי תקשורת יתקשרו זה עם זה באופן עצמאי. "כבר עכשיו חברות טכנולוגיה מתחילות ליישם את מה שנקרא האינטרנט של הדברים, ובעתיד הלא רחוק כבר נהיה במצב שבו למשל כלי רכב יוכלו לתקשר זה עם זה, או שהמקרר יוכל להתריע שנגמר החלב," הוא אומר. "בעתיד הזה, המון מכשירים יצטרכו גישה לרשת, ובאמצעות המשאבים הקיימים כרגע, כלומר כמות הערוצים שאפשר להקצות לרשת, לא ניתן יהיה להקצות ערוץ נפרד לכל אחד מהם, והם יצטרכו להפריע זה לזה. השאלה בה אני עוסק היא איך, בסיטואציה כזו, עדיין אפשר יהיה לקיים תקשורת יעילה."

זיידל, בן 49, נשוי ואב לשני ילדים, מתמחה בתורת האינפורמציה. הוא סיים תואר ראשון ושני בהנדסת חשמל באוניברסיטת תל אביב, דוקטורט בטכניון ופוסט-דוקטורט באוניברסיטת NTNU שבנורווגיה. בפוסט-דוקטורט שלו עסק בקדם קידוד וקטורי לערוץ הפצה גאוסי מרובה כניסות ויציאות. למסלול התקשורת של הפקולטה להנדסה של אוניברסיטת בר אילן הגיע ב-2014, והיום הוא משמש בה מרצה בכיר (נלווה). "תורת האינפורמציה מנסה לנתח, באמצעות מידול מתמטי של ערוצי תקשורת, את המגבלות התיאורטיות שיש לתקשורת בערוצים מסוגים שונים. כלומר היא יודעת להגיד לי, למשל, שבהתחשב בכבלים שמגיעים אלי הביתה ופרישת הרשת של ספק השירות - אני לא אוכל להגיע ליותר מאיקס מגה ביט לשנייה" הוא מסביר. "במילים אחרות, זה כלי תיאורטי שמנסה לאפיין את המגבלות לביצועים. זה חשוב מאד כשמבצעים תכנון של מערכת פרקטית, מאחר שזה נותן קווים מנחים לתכנון נכון של מערכת תקשורת יעילה, שתשיג ביצועים מיטביים."

בשנתיים האחרונות, חוקר זיידל טכניקות תקשורת מתקדמות שמיועדות לדורות העתידיים של התקשורת הסלולרי. "אני מתמקד באנליזה תיאורטית של גישת תקשורת מסוימת למערכות כאלה, שאמורה להביא שיפור בביצועים ולנסות להתקדם ליעדים שמוצבים בפניהן. אני מנסה ללמוד ולנתח למה באמת אפשר לצפות, מה הביצועים המיטביים שאפשר להגיע אליהם באמצעות הגישה הזאת", הוא מספר. "הסוגיה בה אנו עוסקים כרגע, כאמור, היא מה קורה כשיש יותר משתמשים מערוצים אורתוגונליים, ואיך אנחנו מצליחים לפענח את ההודעות בצורה אמינה. התחום שאני נוגע בו כרגע מנסה לבחון סכימות תקשורת שאיתן הדבר הזה עשוי להיות פרקטי. השאלה הזו מעסיקה גם לא מעט חברות טכנולוגיה, שנוגעות בזה ומנסות להציע הצעות."

את עבודתו, הנעשית במשותף עם ד"ר אורי שנטל ממעבדות בל ועם פרופסור מחקר שלמה שמאי מהטכניון, הציג זיידל לראשונה בשנה שעברה בכנס IEEE International Symposium on Information Theory (ISIT) 2017, הכנס השנתי של תורת האינפורמציה. "בשנה שעברה התחלנו את האנליזה באמצעות כלים היוריסטיים, שאינם מוכחים מתמטית עד הסוף. למרות זאת, הם נתנו את התוצאה הנכונה," הוא מספר. "בסתיו האחרון הייתה לנו פריצת דרך, והצלחנו למצוא כלי מתמטי שסוגר את הדברים בצורה ריגורוזית ולקבל את התוצאה מחדש, אבל בצורה מלאה יותר מבחינה מתמטית, שמאפשרת קבלת ביטויים אנליטיים סגורים. תוצאה זו מהווה תוצאת ייחוס שאליה אפשר להשוות סכימות אחרות. זו תוצאה שהיא קודם כל יפה ברמה התיאורטית, ומעבר לזה – היא נותנת בסיס אנליטי תיאורטי לגישה הנדונה, ומצדיקה את המוטיבציה להשתמש בטכניקות מסוג זה גם מבחינת אנליטית, ולא רק באמצעות סימולציות נומריות".

בחודש יוני האחרון חזר זיידל לכנס ISIT 2018, שנערך השנה, בוויל קולורדו, ובמהלכו הציג את התיאוריה ופרסם מאמר כנס קצר. מדובר בהצלחה מקצועית לא מבוטלת – אבל העבודה, מבחינתו, נמשכת. "יש שורה שלמה של בעיות שצריך להמשיך ולחקור כדי לקבל תמונה מלאה על מה שאפשר להשיג באמצעות הסכימות האלה", הוא אומר. "התוצאה שהשגנו מתייחסת לערוץ מסוים שהוא אידיאלי. השלב הבא הוא להפוך את הרשת למורכבת יותר, ולהוסיף עוד ועוד בעיות, כדי להתקרב למערכת אמיתית יותר ויותר. יש פה עוד המון עבודה אם רוצים להבין את הדברים עד הסוף. ואני, כמובן, רוצה."