360 מעלות

אסף בן נריה

תחזית סלולרית

גשם או חמסין? האותות של הסמרטפונים שלנו משמשים לחיזוי מדויק הרבה יותר של מזג האוויר ויוצרים הזדמנויות טכנולוגיות וכלכליות אדירות המבוססות על כריית מידע יקר מהאוויר

25 באפריל 2017

בעוד כמה שנים, אם תשכחו את המטרייה בבית דווקא ביום של סערת גשמים חזקה לא נוכל עוד להאשים את החזאי. אם יתממשו הבטחות המפתחים מהאקדמיה ומהתעשייה, במצב כזה נצטרך להאשים את מפעילי הרשתות הסלולריות, שמידע שיספקו יאפשר לחזות ברזולוציה טובה בהרבה מזו שקיימת כיום את הגשם המתקרב.

מאחורי הטכנולוגיה המסקרנת הזאת עומדת תופעה שכולנו מכירים: ירידה בעוצמת האות במצבים של מזג אוויר גשום במיוחד. המים שבאוויר משפיעים על פיזור גלי המיקרוגל שמשמשים את רשתות הסלולר עד שלעתים הן נדרשות להגביר את עוצמת השידור באנטנות. למעלה מעשר שנים חלפו מאז שחוקרים ישראלים גילו כבר שאת אותה תופעה, שמהווה מטרד עבור חברות הסלולר, אפשר לנצל כדי להפיק מידע יקר ערך על מזג האוויר. כעת נראה שגם שאר העולם השתכנע.

ב-2006 פותחה לראשונה על ידי חוקרים מישראל הטכנולוגיה של שימוש במידע מרשתות סלולאריות למטרות מטאורולוגיות, חלפו 10 שנים ארוכות במהלכן ניסו פרופ' חגית מסר ירון ופרופ' פנחס אלפרט מאוניברסיטת תל אביב לשכנע שהטכנולוגיה שפיתחו ישימה. "כאשר הצגנו את הטכנולוגיה לראשונה, נדהמתי מכמה עניין שזה עורר", אומרת מסר ירון, " כל העיתונים המובילים בעולם התייחסו לזה וראו בזה משהו מהפכני". אולם, למרות ההתלהבות רק בתקופה האחרונה נכנסו לתחום חברות יזמיות ונראה שהעניין בו התעורר מחדש. "העולם העסקי השתכנע במה שאנחנו אומרים כבר למעלה מעשר שנים באקדמיה – שיש כאן קונספציה שהיא פורצת דרך", אומרת מסר ירון.

הטכנולוגיה שפיתחו החוקרים הישראלים מבוססת על האופן שבו גלים אלקטרומגנטיים מתפשטים באוויר. באופן טבעי, הגלים מושפעים מהתווך דרכו הם נעים, האטמוספרה, והיא מצדה משפיעה על עוצמת הגל. "בימים שעוד היו טלוויזיות עם אנטנות על הגג, בכל פעם שהיה יורד גשם היו מופיעים ריצודים לבנים על המסך – זו התופעה הפיזיקלית שעליה אנו מדברים: גלים אלקטרומגנטיים רגישים לגשם במיוחד", מציינת מסר ירון. כדי להתמודד עם אותן ההפרעות, מפעילי הרשתות הסלולריות מודדים באופן קבוע את עוצמת האות המתקבלת ובהתאם מגבירים את עוצמת השידור. את אותו מידע על שינויים בעוצמת האות הצליחו החוקרים לתרגם לשינויים במזג האוויר.

מידע שהוציאו החוקרים מהרשת הסלולרית איפשר להם להעריך את פיזור המשקעים במרחב ובזמן עבור כל הולנד. תצלום: NASA

הפרעה או הזדמנות?

איך זה עובד? כשיורד גשם חלק מהגלים נספגים בטיפות המים וחלק נוסף מפוזר על ידן. שתי התופעות האלו משתנות בהתאם לגודל הטיפה, כך שעל ידי ניתוח המידע ניתן לא רק לדעת שיורד גשם, אלא גם להעריך את עוצמתו. "מהנדסי אלקטרוניקה מסתכלים על הטווח שבו נע הגל כעל הפרעה", אומרת מסר ירון, בעצמה פרופ' להנדסת חשמל, "אני ראיתי בזה הזדמנות". בעוד עמיתיה לתחום מתמקדים בהתמודדות עם ההפרעות שנוצרות במערכות התקשורת בעקבות מזג האוויר, מוסיפה מסר ירון, "לי קפץ הרעיון שאולי אפשר להוציא מכאן מידע שיהיה רלוונטי לגופים אחרים".

כמות המידע שזורמת באוויר היא עצומה, שכן כל מערכות התקשורת מבוססות על גלים אלקטרומגנטיים שנעים באוויר. "למעשה", אומרת מסר ירון, "כל האטמוספרה שסביבנו רוויה בגלים אלקטרומגנטיים מעשי ידי אדם, שמשמשים, למשל, את שידורי הטלוויזיה, את מערכות ניווט ואת שוק התקשורת. אם היינו צובעים את הגלים בצבע, מרוב הגלים שבאוויר לא ניתן היה לראות דבר.

מערכות התקשורת גם מתעדות את המידע באופן קבוע מה שהופך אותו לזמין ומאפשר לחוקרים להשתמש בו כדי לבחון את אמינות התחזית המטאורולוגית.

בשנים האחרונות נראה שגם הקהילייה העסקית זיהתה את הפוטנציאל העצום שקיים באותו המידע. חברת הסטרט-אפ ClimaCell, שפועלת בבוסטון, היא החלוצה האחרונה בתחום, והמפתחים שלה, חלקם הגדול ישראלים, אומרים שבתוך חצי שנה יציגו טכנולוגיה שתוכל לא רק להעריך כמה גשם יורד בזמן אמיתי מעל אזור מסוים, אלא לחזות את מזג האוויר ברמת השכונה שש שעות קדימה.

סרטון שמציג את ClimaCell:

מסר ירון נמנית בצוות המייסד של החברה, שמבטיחה שהמידע שהיא תספק יוכל לשמש ליישומים שהם מעבר לחיזוי מזג אוויר – עצם המדידה של המזג אוויר בצורה יותר מדויקת יכול לשמש באפליקציות חקלאיות, כך שהחקלאי ידע להשקות באופן יותר מושכל, וגם את חברות הביטוח – שיוכלו להעריך את נזקי מזג האוויר באזור כזה או אחר.

בעתיד ייתכן שגם מידע שעובר בין הטלפון הסלולרי הבודד לבין האנטנה ישפר עוד את הטכנולוגיה הקיימת, "אך זה יהיה הרבה יותר קשה", לדברי מסר ירון. "אז קודם הולכים למה שיותר קל, מה שנקרא הפירות שתלויים נמוך – ורק אחר כך לדברים היותר קשים".

גם באקדמיה מעלים הילוך

המחקר בנושא השימוש במידע אלקטרומגנטי לחיזוי ומדידת מזג האוויר הפך בשנים האחרונות לנרחב ונפוץ, וכיום הוא מובל על ידי קבוצת מחקר בינלאומית שבה שותפים חוקרים מאירופה וישראל. הקבוצה שואפת להקים אבטיפוס למערכת מדידת משקעים ולבחון אותו באירופה ובאפריקה. האופטימיות בקרב חברי הקבוצה גדולה ונשענת על כך שכבר ב-2012 הוכחה ישימות השיטה ברמת המדינה, בהולנד, שם הראו החוקרים שניתן להשתמש במידע מרשתות תקשורת מסחריות כדי למדוד את פיזור המשקעים. מידע שהוציאו החוקרים מהרשת הסלולרית איפשר להם להעריך את פיזור המשקעים במרחב ובזמן עבור המדינה כולה – שטחה כ-35 אלף קמ"ר.

ב-2015 יזמה הקבוצה פרויקט דומה בגוטנברג שבשוודיה, בשיתוף חברת תקשורת גדולה. כששה מיליון מדידות נאספו מדי יום בעיר, ובעזרתן הצליחו החוקרים להעריך את כמות המשקעים ברמת הדקה וברזולוציה של 500 מטרים.

השימוש במידע העצום שקיים ברשתות התקשורת הוא חלק ממה שנקרא מהפכת הביג דאטה. "פעם דיברו על מצב שבו מהמדע מתפתח הטכנולוגיה – המחקר שלנו הראה שהשינויים שהאדם עשה על הסביבה בעזרת הטכנולוגיה יצרו סביבה חדשה שמכילה בתוכה גם מידע שאפשר להוציא ממנו הרבה. במקום לבנות מכשירי מדידה יקרים חדשים, הגישה המודרנית, שמבוססת על שימוש בביג דאטה, היא הכיוון הנכון", מדגישה מסר ירון, "כל גל אלקטרומגנטי שעבר בסביבה מלקט בדרך מידע רב ערך שאפשר לנצל אותו".

במידע שמתעדות הרשתות הסלולריות יש מידע רב על הסביבה, אך לא רק עליה. היישומים האפשריים של שימוש במידע הרב שמקורו במערכות תקשורת הם כמעט בלתי מוגבלים. מטוסים, טילים, ברקים וכמעט כל פעילות אחרת שמתרחשת באוויר – לכל אלה השפעה על הגלים האלקטרומגנטיים שעוטפים את כדור הארץ לאורכו ולרוחבו, צריך רק מישהו שירים את הכפפה ויפענח את המידע הזה.

 

בעקבות הכתבה ב"זווית" הסיפור פורסם גם ב-מאקו

חפשו מומחים נוספים בתחום