Geo Intel
מנווטים בתבונה במרחב הדיגיטלי
052-9600452
ליצירת קשר
מהו מרחב חכם? המושג מרחב חכם (Smart Space) או סביבה חכמה (Smart Environment) מתפתח מתפיסה של מחשוב בכל מקום ובכל זמן ומקדם את הרעיון של עולם פיזי עשיר בחיישנים, יישומים, ואלמנטים חישוביים. מרכיבים טכנולוגיים שמשתלבים בחפצים יומיומיים של חיינו, מחוברים לאינטרנט בכל רגע ומקיימים אינטראקציה עם אנשים, חפצים או עם מערכות אחרות. המטרה העיקרית במרחב חכם היא זמינות של כוח מחשוב ואינטראקציה בכל עת ובכל מקום באופן יעיל ונעים ככל האפשר.
תפיסת מרחב חכם – תפיסת מרחב חכם משלבת חשיבה גיאוגרפית ותובנות על בסיס מיקום עם מערכות מידע וטכנולוגיות דיגיטאליות. מרחב חכם מדגיש את חשיבותם של מידע גיאוגרפי וטכנולוגיות גאו-מרחביות באיסוף, ניתוח וחקירה של פעילויות ואירועים המתרחשים במרחב הפיסי והדיגיטאלי. לתחום המרחבי תרומה ייחודית להפעלה, מיצוי ופיתוח של טכנולוגיות חדשות כדוגמת אינטרנט של דברים (IOT), סייבר, רכב חכם, רובוטיקה, מחשוב לביש ועוד. התפתחות תפיסה של מרחב חכם מבוססת על 8 תחומי משנה בהם מרחב פיסי ומרחב דיגיטאלי נפגשים.
נתוני עתק (Bigdata)
מהם נתוני עתק? בשנים האחרונות אנו עדים להתפתחות מואצת של טכנולוגיות כדוגמת אפליקציות במכשירים ניידים, חיישנים מסוגים שונים, רשתות חברתיות מבוססות מיקום, רכב אוטונומי, מחשוב לביש ועוד. בנוסף, מערכות פיסיות כגון כבישים, מבנים, תשתיות לאומיות, מפעלי תעשייה ואתרים מסוגים שונים הופכים למרחבים חכמים באמצעות שילוב של סנסורים, בקרים ואמצעי תקשורת. אחד המאפיינים של התפתחות זו היא יצירה של כמויות אדירות של נתונים בקצב מהיר מאוד, בנפחים עצומים ובמגוון גדול במיוחד (big data).
הקשר למרחב – השילוב של טכנולוגיות והתפתחות התפיסה של מחשוב בכל מקום ובכל זמן הופך את המרחבים הפיסיים לחכמים כאלה המחברים בכל רגע בין משתמשים, חפצים ומערכות ומאפשרים לקיים אינטראקציה בין המרחב הפיסי למרחב הדיגיטאלי. מאפיין מרכזי של נתוני עתק הוא מידע על מיקום – מיקום המשתמש, מיקום האובייקט הגיאוגרפי, החפץ, הפלטפורמה, הרכיב המכאני וכדומה. מידע מרחבי מאז ומתמיד היה Big Data ונאסף באמצעי איסוף שונים – מצלמה, וידאו, רדאר, לייזר, GPS ועוד, ברזולוציות גבוהות, בתדירות גבוהה ובקצב מהיר.
אינטרנט של דברים (IOT)
מהו אינטרנט של הדברים ? רשת דיגיטאלית של חפצים פיזיים, או “דברים” המשובצים באלקטרוניקה, תוכנה וחיישנים המאפשרים איסוף, עיבוד והעברת מידע באמצעות תקשורת בין חפצים לחפצים ובין חפצים למשתמשים. אינטרנט של דברים נותן לאובייקטים אפשרות להישלט מרחוק על גבי תשתיות של רשתות ובכך נוצרת אינטגרציה בין העולם הפיזי לבין מערכות מחשוב. בכל דקה בשנת 2015 חוברו לרשת האינטרנט כ-4800 נקודות קצה ובשנת 2020 מספר זה גדל ל- 7000. בשנים 2018-2019 מספר החפצים שהיו מחוברים לרשת האינטרנט של הדברים גדל מ-10 מיליארד ל-30 מיליארד. 19 מיליארד מתוכם בצפון אמריקה לבדה. בתחילת שנת 2020 היו כ-30 מיליארד מכשירים מחוברים לרשת האינטרנט של הדברים והתחזית לשנת 2030 היא לחיבור של 50 מיליארד מכשירים ברחבי העולם.
IOT ומערכות מרחביות – אינטרנט של דברים מאפשר להפוך את המרחבים הפיסיים למרחבים דיגיטאליים. מרחבים כגון רכב, בית, בניין, אוניברסיטה, בית חולים, בית ספר, נמל תעופה, נמל ימי, מפעל תעשייתי, עיר, מדינה וכדומה הופכים למרחבים דיגיטאליים חכמים. תשתיות כגון תחבורה, מים, חשמל, דלק, גז, חקלאות ואחרות הופכות למערכות ותשתיות חכמות באותם מרחבים.
הקשר למרחב – Geo-IOT הוא מושג המשמש לתאר חיבור בין רשת IOT לבין מיקום. החיבור של ‘חפצים’ פיזיים לאינטרנט פותח אפשרויות חדשות של מודעות גיאוגרפית (Geo-Aware) על-ידי שילוב של חיישני מיקום (Location Sensing) ו- IOT. שילוב זה מאפשר לנטר ולעקוב אחר מיקומם של חפצים ואנשים לדוגמא מיטה בבית חולים, מוצר במחסן, חבילה במכולה וכדומה. ניטור המיקום מאפשר שליטה ובקרה על מערך החפצים או הדברים, לדוגמא בניהול ציי רכב, בניהול שירותי אופניים להשכרה, ניהול ציוד לוגיסטי וכדומה. בעקיבה אנו מנטרים את המיקום בלבד אך ב- Geo-IOT אנו לומדים גם על הסטאטוס, ולכן עונים על 2 שאלות: היכן נמצא המכשיר ? מהו הסטאטוס שלו ?
רובוטיקה וכלים אוטונומיים
רובוטים ומרחב – רובוטים הם כלים או אמצעים טכנולוגים כגון רכב, רחפן, כלי טייס, צוללת, מכסחת דשא, שואב אבק וכדומה שפעולתם במרחב מתבצעת באופן עצמאי. מרבית הרובוטים הפועלים במרחב נדרשים ליכולות טכנולוגיות מרחביות. אחד האתגרים המרכזיים בפיתוח והפעלה של רובוטים היא יכולת למיקום עצמי, התמצאות במרחב , תנועה, ניווט, זיהוי מכשולים ותכנון דרכים עוקפות. לצורך ביצעו פעולות אלה כלי אוטונומי משובץ בחיישנים שונים בהם חיישני מיקום (GPS), חיישנים חזותיים (מצלמה) וחיישנים בתחומים ספקטראליים שונים (רדאר, לייזר וכדומה). המידע הנאסף באמצעות סנסורים אלה עובר תהליך עיבוד נתונים בשטח, לדוגמא גילוי מכשול באמצעות ראייה ממוחשבת או במרכז חישובים בענן לדוגמא ברכב חכם ומקושר. המידע המעובד מתורגם להתראות ולהכוונת הרובוט לתנועה נכונה ובטוחה במרחב. טכנולוגיות SLAM, LIDAR וטכנולוגיות ראייה ממוחשבת הם מבין הטכנולוגיות המרחביות הבולטות ברובוטיקה.
רכב אוטונומי ומרחב – רכב אוטונומי הוא מקרה פרטי של רובוט אוטונומי אשר מיישם יכולות וטכנולוגיות גאו-מרחביות מרובות. סנסורים למדידה ואיסוף נתונים על המרחב הקרוב, עיבוד הנתונים הנאספים בשטח, עיבוד נתונים גיאוגרפים מרחוק, מפות HD מועשרות במידע פיסי, תחבורתי ואחר, שירותי ניווט, גילוי מכשולים, תכנון מסלולים חלופיים, תקשורת עם מערכות חכמות נוספות במרחב כגון כביש חכם, רמזור חכם, תאורה חכמה ועם מכוניות אוטונומיות נוספות ועוד.
רחפנים ומרחב – רחפן הינה פלטפורמה לאיסוף נתונים על פני השטח מגבהים נמוכים ובינוניים באמצעות GPS, מצלמות ואמצעי חישה מרחוק נוספים. הנתונים הופכים למוצרי מיפוי – מודל גבהים,
אורתופוטו (צילום אוויר או לווין מיושר ומעוגן לפני השטח) ושכבות GIS המאופיינים ברזולוציה ובפירוט גבוהים, בתאי שטח קטנים ומעודכנים. סוגייה מרחבית נוספת בהפעלה של כלים אוטונומיים היא ניהול ציי רחפנים (נחילים), ציי רכבים אוטונומיים וכדומה לביצוע משימות מרובות כלים, לניטור וניטרול במידת הצורך.
תשתיות חכמות
תשתיות הן כלל הנכסים הפיסיים, דיגיטאליים ואנושיים של ארגון, עיר או מדינה. טכנולוגיות מתקדמות כגון IOT, מחשוב לביש, סנסורים, כלים אוטונומיים, רובוטיקה, תקשורת אלחוטית וכדומה משולבים כיום במערכות של תשתיות לאומיות ועירוניות כגון – תחבורה, חשמל, תקשורת, מים, דלק, גז ועוד. התשתיות הופכות לחכמות ומבוססות על איסוף נתונים (Bigdata), שליטה והפעלה מרחוק, ניטור ותחזוקה, עיבוד נתונים הנאספים בזמן אמת ו/או אוחר, יצירת תאום דיגיטאלי של המערכת הפיזית (DT – Digital Twin), סימולציות וקבלת החלטות על-בסיס תרחישים שונים.
תלות בין תשתיות – אחד המאפיינים של תשתיות לאומיות ועירוניות הוא תלות בין רכיבים במערכות שונות. התלות נובעת מצורך תפעולי ונוצר מארג סבוך של יחסי גומלין בין רכיבים במערכות שונות – גז-דלק-חשמל-מים-חקלאות וכדומה. יחסי גומלין אלה קיימים בשתי רמות – טכנית-מכאנית וגיאוגרפית-סביבתית. התלות יכולה להיות הדדית או חד צדדית, פיזית, גיאוגרפית או תקשורתית והיא מתוארת לפי סדר, מורכבות ועוצמה.
הקשר מרחבי – שילוב של טכנולוגיה ותשתיות מרחיב ומשנה את התפיסה של מרחב גיאוגרפי למיקרו-מרחב הכולל ארגון וסידור מרחבי של רכיבים מכאניים ואלקטרוניים במערכות משנה כגון טורבינות, משאבות, צנרת, בקרים, ברזים, מונים וכדומה. גבולות המרחב הגיאוגרפי החכם אשר התייחס למרחב פיזי של העולם, מתרחבים כיום למרחב הנדסי חכם של מתקנים ומבנים ולמרחב מכאני חכם של רכיבים בתשתיות לאומיות. המושגים הקשורים למרחב פיזי כגון מקום, מיקום מוחלט ויחסי, רשת קואורדינטות ונקודות ציון, רמת פירוט ודיוק של מיקום משתנים וצריכים לייצג כעת עולם מושגים מרחביים הנדסיים ומכאניים השואבים את הגדרתם מעולם המושגים הגאו-מרחבי.
סנסורים ומחשוב לביש
מהו חיישן ? אובייקטים המצויים במרחב בנויים מחומרים המאופיינים בתכונות פיסיקאליות שונות כגון, צבע, קול, טמפרטורה, צפיפות, הולכה חשמלית, קשיות, מגנטיות, תנועה ועוד. בתהליך המיפוי אנו שואפים למפות את המיקום הגיאוגרפי של אובייקטים, לזהות אותם ולאסוף מידע על התכונות הפיסיקאליות שלהם. התכונות ניתנות לאיסוף ומדידה באמצעות חיישנים (סנסורים). חיישן הוא אמצעי אלקטרוני המשולב בהתקן ייחודי (פוד) על גבי משטח (פלטפורמה) מוטס, מושט, רכוב או מונח על תורן, עמוד או על הקרקע ומיועד לאסוף נתונים כגון אור, שמע, חום, מרקם, רטיבות וכדומה.
החיישנים מודדים אורכי גל בתחומים שונים של הספקטרום האלקטרו-מגנטי וברזולוציות שונות (מולטי והיפר ספקטראלי). התחומים מייצגים תכונות פיסיקאליות שניתן למדוד בתחום אור נראה, אינפרה אדום, אולטרה סגול, מיקרו גל, רדיו ועוד. הנתונים הפיסיקאליים מומרים למידע דיגיטאלי ובתהליכים של פענוח ועיבוד, האותות האלקטרונים הופכים למידע עם משמעות. באמצעות חיישנים ניתן למפות, סוגי עצים בשטח מיוער, בצפיפות, בגובה ובמצבים ביולוגיים שונים; למפות תכונות של מסלע כגון מרקם, גוון, קשיות ומינרלים מסוגים שונים; למפות איכות מים במאגרים וכדומה.
מהו מחשוב לביש? המרחב החכם רווי בחיישנים המשולבים בתשתיות ובמבנים ובנוסף, בעשור האחרון גם בבני-אדם. מחשוב לביש הוא מושג המתאר שילוב של חיישנים בבגדים ובאביזרים שונים שאנו נושאים והופכים את המשתמשים ל’סנסורים אנושיים’. באמצעות אביזרים אלה אנו אוספים מידע על המרחב ומתחברים אל יישומים לקבלת שירותים שונים לפי מיקום. טלפון חכם הוא דוגמא מרכזית לפלטפורמה טכנולוגית ניידת בה משולבים עשרות רבות של חיישנים אשר חלקם מספקים מידע על המרחב כגון GPS, מצפן דיגיטאלי, ברומטר, מד תאוצה וצעדים ועוד. דוגמאות נוספות הן שעון חכם המשלים את פעולת הטלפון החכם, אזיקון אלקטרוני, משקפים חכמים, בגד אלקטרוני לאיסוף נתונים על-ידי ספורטאים, ועוד.
מרחבים מדומים ורבודים
מרחב פיסי ומרחבים דיגיטליים – מרחב פיסי הוא מרחב ממשי, אמיתי ומציאותי. מרחב פיסי מורכב ממקומות המאופיינים בגבולות פיסיים, תרבותיים ואחרים. המקומות מאופיינים בתכונות משותפות – אנושיות, פיסיות או אחרות המבדילות אותן ממקומות אחרים ובשמות – לכל מקום יש שם. אובייקטים המצויים במרחב פיסי מאופיינים במיקום, בתנועה ובזמן. מרחב דיגיטאלי או מרחב הסייבר הוא מרחב לא ממשי, ממוחשב המבוסס על תשתיות פיסיות כגון סיבים אופטיים, אתרי סלולר, מחשבים, מרכזי נתונים ועוד וכן על תשתיות דיגיטאליות כגון בסיסי נתונים, יישומים, תוכנות, ממשקים וכדומה. שילוב בין תשתיות פיסיות ותשתיות דיגיטאליות מאפשר את הפעלתה של מערכת הסייבר ואת זרימת המידע הדיגיטאלי במרחב הסייבר.
סוגי מרחבים דיגיטאליים – קיימים מרחבים דיגיטאליים שונים בהם מרחב רבוד או מועשר (Augmented Reality), מרחב וירטואלי (Virtual Reality) ומרחב ‘מעבר ליקום’ (Metaverse).
- מרחב רבוד (AR) הוא מרחב פיסי מועשר במידע וירטואלי ומונגש למשתמש באמצעות שירות דיגיטאלי. המשתמש (אדם או מכונה) צופה במרחב פיסי באמצעות מצלמה המציגה את תמונת השטח ובה מוצגים נתונים שמקורם בבסיסי נתונים. דוגמא לכך הן דמויות פוקימון וירטואליות המושלכות על המרחב הפיסי באמצעות אפליקציה פוקימון גו. יישומי מרחב מועשר (AR) נפוצים בתחומים רבים בהם תעשיית הרכב, חינוך, אדריכלות, תיירות, רפואה ועוד.
- מרחב מדומה (VR) הוא מרחב דיגיטאלי ממוחשב, מחקה את המציאות, אינו אמיתי, לא מוחשי, שלא במגע פיסי. סימולציה ממוחשבת של סביבה, המספקת למשתמש אשליה תלת ממדית של העולם לרבות שילוב של תנאי מזג אוויר שונים, קולות ורעשים, ריחות. טכניקות מציאות מדומה ממחישים למשתמש אפשרויות תנועה וסיור וירטואלי במתקנים כגון מוזיאון, ספרייה, חנות וכדומה.
- מרחב מטא-וורס (Metaverse) מטא-וורס הוא מרחב התכנסות חדש של עולמות פיזיים ודיגיטאליים באמצעות חוויה משותפת ומשופרת שמתבססת על מציאות רבודה, מציאות מדומה וטכנולוגית תלת-מימד ומקורה בתחום ג’ימינג. מטא-וורס מספק למשתמשים מקום חדש בו אפשר לקיים אינטראקציה, להיפגש , ליצור, לקנות ולמכור נכסים דיגיטאליים ולהיות מיוצגים באמצעות דמויות אוורטר.
הקשר מרחבי – יצירה של מרחבים דיגיטאליים מתבססת על טכנולוגיות חדשות המשתמשות ביכולות של טכנולוגיות גאו-מרחביות כגון Lidar ו- SLAM. יכולות הכוללות סריקה ואיסוף נתונים על המרחב הפיסי ברמת דיוק גבוהה מאוד כגון, מידול דיגיטאלי של המרחב הפיסי (מודל DSM-Digital Surface) או של האתר (מודל – Building Information Management BIM); מיקום ועיגון נתונים וירטואליים על רקע המרחב הפיסי; קישור למידע מועשר נוסף כגון ;Street viewהנגשת המידע על רקע מפות, צילומי לווין או מודלים תלת ממדיים של המרחב ובמידת הצורך הדפסה במדפסות תלת-מימד.
רשתות חברתיות מבוססות מיקום
מיקום ברשתות חברתיות – עם התפתחות רשתות חברתיות מבוססות מיקום כגון Foursquare, Yelp, Facebook Places, משתמשים יכלו לבצע פעולות גיאוגרפיות כגון Check-in תיוג ושיתוף תמונות, וטקסטים לפי מיקום, אירועים בקרבת המשתמש, מציאת חברים קרובים ועוד. הרשתות החברתיות הפכו לרשתות חברתיות מבוססות מיקום- Location-Based Social Network ולצד מידע חברתי על המשתמש ורשתות החברים נוספו מידע על זמן ומרחב.
תיוג מידע – רשתות חברתיות הפכו למקור מידע דיגיטאלי חדש הכולל תיוג (tagging) בזמן, במרחב ותכונות נוספות. מעבר להקשר החברתי נוצר גם הקשר גיאוגרפי הנובע מנקודות ענין עם תוכן נלווה. זהו חיבור ומפגש בין עולם פיסי לבין עולם דיגיטאלי חברתי. רשתות חברתיות מבוססות מיקום פתחו פתח חדש להבנת ההתנהגות של משתמשים, לניתוח וזיהוי תהליכים חברתיים, מגמות ואף לחיזוי. נתונים כגון ציוצים מבוססי מיקום ברשת X (לשעבר טוויטר) מנותחים והופכים למפות חום ולתובנות על בסיס מיקום.
מידע דינאמי
מהו מידע דינאמי ? מידע דינאמי מתייחס למיקום ולתנועה של אנשים, כלי רכב, כלים חקלאיים, מטוסים, כלים צבאיים, בעלי חיים, מזג אויר וכל דבר אחר הנע במרחב. מידע דינאמי משתנה במרחב בקצב ותדירות שונים החל ממילי-שניות, שעות וימים, נאסף באמצעות סנסורים ומתעדכן בזמן אמת. מידע דינאמי דיגיטאלי מסווג ל- 2 סוגים- הראשון, מידע על תנועות, פעילויות ואירועים המתקיימים במרחב הפיסי ומונגשים במרחב הדיגיטאלי באמצעות שירות API כדוגמת Flight Radar, Marine Traffic, Accurate weather או באמצעות יישומי מיקום (אפליקציות) כדוגמת Waze ו- Moovit.
השני, מידע על תנועות ופעילויות המתקיימות במרחב הסייבר עם שיוך למרחב פיסי. נתונים ספרתיים המועברים בתקשורת חוטית (סיבים אופטיים) או בתקשורת אלחוטית (סלולר או Wifi) ומפוצים ברשת האינטרנט בעולם במהירות של חלקיקי שנייה. דוגמאות – מסלולי ניווט של חבילות מידע בין שרתים ומרכזי מידע (DC), תקיפות סייבר ברשת באמצעות תצוגת ווקטורים בין מוצא התקיפה ליעד התקיפה ועוד.