המרכז למחקר מתקדם באופטיקה חישובית
ראש המרכז: ד"ר יצחק אוגוסט
המרכז למחקר מתקדם באופטיקה חישובית, בניהולו של ד״ר יצחק אוגוסט, נוסד ונחנך בשנת 2022. המרכז פועל במסגרת המחלקה להנדסת חשמל ואלקטרוניקה בקמפוס באר שבע של המכללה.
המרכז משמש כמרכז מחקר רב-תחומי הפועל בנקודת המפגש שבין פיזיקה אופטית, הדמיה חישובית ואלגוריתמים מבוססי נתונים. חזונו המרכזי הוא פיתוח מערכות הדמיה מהדור הבא, המרחיבות את גבולות ההדמיה הקונבנציונלית ומאפשרות פתרונות חישה קומפקטיים, חכמים ועשירים במידע.
פעילות המחקר במרכז מתמקדת בחילוץ מידע פיזיקלי, גאומטרי וזמני עשיר מסצנות מורכבות. תחומי המחקר המרכזיים כוללים הדמיה ספקטרלית והיפרספקטרלית, חישה פולרימטרית, ופרדיגמות חדשניות לקידוד ומדידה אופטיים. גישות אלו מאפשרות אפיון, סיווג וזיהוי מדויקים של חומרים, עצמים ומשטחים על בסיס תכונותיהם הפיזיקליות הפנימיות.
המרכז נתמך בתשתית ניסויית מתקדמת המאפשרת הן פיתוח מערכות מתקדמות והן ייצור חומרה אופטית מותאמת אישית. המעבדה מצוידת ברכיבי גביש נוזלי, ציוד אלקטרוני מדויק במיוחד, ומגוון רחב של חיישנים אופטיים. בין המערכות הקיימות ניתן למצוא פלטפורמות להדמיה פולרימטרית, מצלמות מולטיספקטרליות והיפרספקטרליות הפועלות בתחום האור הנראה, וכן מערכות סריקה אוטומטיות לרכישת נתונים מבוקרת ובדיוק גבוה.
מעבר לפיתוח חומרה, המרכז משלב מסגרות חישוביות מתקדמות לעיבוד אותות ותמונות. אלו כוללות שיטות התמרת פורייה (Fourier Transform), התמרת פורייה לזמן קצר (STFT), התמרות Wavelet, התמרת קוסינוס בדידה (DCT), טכניקות להקטנת ממדים כגון PCA ו-SVD, וייצוגים גאומטריים כגון Curvelets ו-Shearlets. המחקר נשען במידה רבה על תאוריית הדגימה הדחוסה (Compressed Sensing), המאפשרת שחזור של סצנות מרובות־ממדים מתוך מדידות חלקיות ודלילות.
מסגרות עיבוד האותות הללו משולבות באופן הדוק עם ארכיטקטורות למידה עמוקה מודרניות, כולל רשתות עצביות קונבולוציוניות (CNN), רשתות עצביות מבוססות ספייקים (SNN), ומודלים היברידיים, המאפשרים פרשנות ופענוח בזמן אמת של נתונים אופטיים מורכבים.
מחקרי המרכז משתרעים על יישומים בתחומי הדמיה ביו-רפואית, חישה מרחוק ואלקטרוניקה צרכנית. בין פרויקטי הדגל ניתן למנות מערכות הדמיה היפרספקטרלית מבוססות אירועים המשוחזרות באמצעות מודלי SNN, מערכות OCT (Optical Coherence Tomography) רגישות במיוחד הפועלות ברמת פוטון בודד, והתקני הדמיה ספקטרלית קומפקטיים המיועדים לשילוב בפלטפורמות ניידות כגון סמארטפונים.
במקביל, המרכז עוסק גם במחקר תאורטי בסיסי המתמקד בגבולות הפיזיקליים של רזולוציה, רעש מערכתי ואי־ודאות במדידה, ובכך מבטיח חיבור הדוק בין פיתוח מערכות יישומיות לבין תאוריה יסודית.
חוקרי המרכז נתמכים באמצעות מענקי מחקר תחרותיים ממספר גופי מימון לאומיים ומוסדיים, כולל משרד האנרגיה ומשרד המדע, וכן באמצעות מענקי מחקר תחרותיים נוספים ומקורות מימון חיצוניים. מבנה מימון מגוון זה מאפשר קידום מתמשך של תוכניות מחקר תאורטיות ויישומיות כאחד.
חוקרי המרכז מפרסמים באופן קבוע בכתבי עת בינלאומיים מובילים, בהם Laser & Photonics Reviews, Optics Express, Materials ו־Sensors, ומציגים את עבודתם בכנסים בינלאומיים מרכזיים כגון כנסי SPIE, אירועי Optica וסדרת סדנאות WHISPERS.
המרכז מעודד באופן פעיל שיתופי פעולה עם חוקרים מקומיים ובינלאומיים, וכן עם חוקרים פוסט־דוקטורנטים. בנוסף, הוא מציע הזדמנויות מחקר לסטודנטים מצטיינים לתואר ראשון, שני ושלישי במסגרת פרויקטי מחקר יישומיים ממומנים.
מועמדים בעלי רקע חזק בעיבוד אותות, למידת מכונה, עיבוד תמונה או אופטיקה חישובית, ושליטה ב-Python, MATLAB ו-IDL, מוזמנים להגיש מועמדות באמצעות שליחת קורות חיים, גיליונות ציונים ומכתבי המלצה למנהל המרכז, ד"ר יצחק אוגוסט בדוא"ל isaacau@ac.sce.ac.il.
למאמרים נוספים בנושא מרכזי מחקר:
