Hebrew Wikipedia's Democratic Structure (Hebrew)

AlgCalcOne: The Mystery of "Circular Area" (English)

What is the area of a circle of radius 1?..The truth is that even the definition of the "area" of a unit circle is problematic. While we can get at this in an approximate fashion as laid out for us by Archimedes, getting an exact definition is illusory.

The main calculation that approximates pi due to Archimedes is to approximate the "length" of the circumference of a unit circle by inscribed and circumscribed regular polygons with 6,12,24,48 and then 96 sides. [Note: In the video I mistakenly discuss areas instead of arclengths around 17:29, but the conclusion is the same anyway.]

Some key Calculus ideas will be examined in this video, as we come to appreciate the huge gulf between the exact area computation of a parabolic arc and the approximate area computation for a circular arc. This understanding represents a major departure from established orthodoxy, so hold onto your hats!

https://www.youtube.com/watch?v=VtlOaQy2DfU

AlgCalcOne: Parabolic Splines and Archimedes (English)

This is our first serious integral calculus computation: we get the formula for the signed area of a parabolic arc, parallel to what Archimedes remarkably accomplished more than 2000 years ago, but with quite a different approach. We recover Archimedes' relation to the signed area of a maximal triangle inscribed in a parabolic arc: at least for the case of y=x^2..

https://www.youtube.com/watch?v=bPvinbhxmU0

Mistakes and Biases in Understanding Data (Hebrew)

עושים היסטוריה 220, 221: רויקט הגנום האנושי והמירוץ לריצוף גנום האדם – מפגש מאזינים 2017 (Hebrew)

mp3 part1
mp3 part2

ב-1998 היה פרויקט הגנום האנושי רחוק עוד שבע שנים לפחות ממטרתו השאפתנית: ריצוף מלא, בפעם הראשונה בהיסטוריה, של גנום אנושי. אך במסיבת עיתונאים הטיל חוקר שאפתן בשם קרייג ונטר פצצה: החברה שהקים, Celera, עומדת להשלים את המשימה בתוך שלוש שנים בלבד. הכרזה זו השליכה את שני הארגונים לתוך מירוץ מטורף שישנה את פני מדע הגנטיקה.
...
הנה חלקו השני של ההקלטה במפגש המאזינים שערכנו בצוותא תל אביב, לפני כשלושה שבועות. בחלק זה, אנחנו ממשיכים לחפור בגנום שלנו עם שלושה אורחים מרתקים. הראשון הוא פרופ' דורון לנצט, חבר בפרוייקט הגנום שיספר על המתרחש בעולם הזה כיום, השניה היא ד"ר ליאת יקיר שעימה שוחחתי על הקשר בין אהבה, זוגיות ונאמנות -לגנטיקה שלנו, שיחה מדהימה, והשלישית – ד"ר נורית בובליל מהמכון המשפטי באבו כביר, על דנ"א בשירות הפורנזיקה – וספציפית, זיהוי גופות אלמונים. אני יכול להבטיח לכם שכל אחת מהשיחות תשאיר אתכם עם פה פעור.תודה רבה לפרופ' דורון לנצט ממכון וייצמן, לד"ר ליאת יקיר ולד"ר נורית בובליל – שאותן אתם יכולים להזמין להרצאה גם אצלכם, ונראה לי שזה יהיה הימור בטוח.

Ниже есть продолжение.

פרויקט הגנום האנושי והמירוץ לריצוף גנום האדם

בשלהי מלחמת העולם השנייה הטילה ארצות הברית שתי פצצות אטום על הערים הירושימה ונאגסקי. עשרות אלפי בני אדם נהרגו, ומאות אלפים נוספים סבלו מסרטן וממחלות דומות הקשורות לחשיפה לקרינה רדיואקטיבית. כארבעים שנה לאחר מכן, בדצמבר 1984 הגיעו כמה עשרות מדענים וחוקרים לעיירת סקי מנומנמת בשם אלטה (Alta), כחצי שעה הרחק מסולט לייק סיטי שביוטה, ארה"ב, כדי לדון בתוצאותיה של ההפצצה האיומה הזו.

את הכנס יזם משרד האנרגיה האמריקני. אחת ממשימותיו של משרד האנרגיה היא חקר ההשפעות ארוכות הטווח של זיהומים סביבתיים, וגם קרינה רדיואקטיבית היא זיהום שכזה. קרינה גורמת למוטציות – שינויים זעירים בדנ"א – ובמשך שנים עוקבים החוקרים אחרי צאצאיהם של ניצולי הירושימה ונגסקי ומנסים לחשוף את המוטציות הגנטיות שירשו מהוריהם. הבעיה הייתה ששיטות המדידה הקיימות באותם הימים לא היו רגישות מספיק כדי לזהות את אותם השינויים הזעירים ברצף דנ"א, ומטרת הכנס הייתה ליצור סיעור מוחות בין המומחים בניסיון למצוא שיטות חדשות לזהות את השלכות הקרינה.
סיר לחץ של יצירתיות

כבר בשלב מוקדם למדי השתרר בקרב באי הוועידה קונצנזוס כללי על כך שהטכנולוגיה הקיימת אינה רגישה מספיק כדי לזהות את כל השינויים בדנ"א של צאצאי הניצולים. אבל במקום שהמסקנה הזו תייאש את כל הנוכחים – היא דווקא יצרה תחושה הפוכה: כיוון שלא היה לחץ פסיכולוגי להפיק איזו הצלחה קונקרטית, נוצרה אווירה של פתיחות והפרחת רעיונות לא שגרתיים שבתנאים אחרים אולי היו נדחים על הסף, כלא-מעשיים לחלוטין. נוסף על כך, סופות שלגים שהשתוללו באלטה באותו השבוע כלאו את החוקרים בבית המלון במשך חמישה ימים רצופים, במעין 'סיר לחץ' של יצירתיות וסיעור מוחות מפרה. אחת המסקנות המשותפות שעלו מהכנס הייתה שאם נרצה לזהות שינויים זעירים בגנום האנושי כתוצאה מחשיפה לקרינה רדיואקטיבית – אין מנוס ממחקר שיאפיין בַּדִּיוּק האפשרי הגדול ביותר את הדנ"א האנושי. הדבר דומה לתמונות "לפני" ו-"אחרי" של טיפול קוסמטי: כדי לזהות את השינויים שאחרי הטיפול, יש לתעד את מה שהיה לפניו.

לכשנסתיימה הוועידה, כתב אחד ממשתתפיה דוח סיכום שהתגלגל לידיו של צ'רלס דליסי (DeLisi), ראש המשרד לחקר הבריאות והסביבה במשרד האנרגיה. דליסי היה זה שהציע שמשרד האנרגיה ייזום פרויקט גדול, חובק עולם, למיפוי הגנום האנושי. מיפוי שכזה, טען דליסי, עשוי לתרום רבות לאיתור גנים הקשורים במחלות שונות, למציאת קשרים גנטיים בין אוכלוסיות בני אדם שונות ולהבנה טובה יותר של ההיסטוריה האבולוציונית שלנו. דליסי גייס תקציב ראשוני להשקת התכנית, ושנה מאוחר יותר הצטרף אל המזם גם ה- National Institute of Health: גוף ממשלתי שאחראי למחקר בתחום הביולוגיה והבריאות. ה-NIH הביא עימו תקציבים גדולים, וגם בסופו של היה זה שהוביל את פרויקט הגנום מבחינה ניהולית.


מיפוי וריצוף גנטי

לפני שנמשיך, כדאי לעצור כאן ולהסביר למה אנחנו מתכוונים כשאנחנו מדברים על 'מיפוי' גנטי ו'ריצוף דנ"א'. פרנסיס קולינס, חוקר ותיק של הדנ"א – ואחד מגיבורי סיפורנו – היטיב להגדיר את חשיבותו של הדנ"א:

"[הגנום שלנו] הוא כמו ספר היסטוריה: נרטיב של מסעו בזמן של המין שלנו. הוא גם ספר הדרכה, עם תכניות מפורטות להדהים לבניית כל תא בגוף האדם. והוא גם ספר לימוד לרפואה, המכיל תובנות שיאפשרו לחוקרים כלים רבי עצמה לטפל, למנוע או לרפא מחלות."

הדנ"א היא שרשרת ארוכה של מולקולות המכונות 'חומצות בסיס', המסודרות כמו חרוזים בשרשרת או רצף ארוך של אותיות ללא רווחים ביניהן. הדנ"א אנושי (או 'גנום') מכיל כשלושה מיליארד בסיסים, או אותיות כאלה. רוב רובו של הרצף הזה הוא, כמו שיר של סטטיק ובן-אל, ג'יבריש חסר משמעות – אבל פה ושם ישנם אזורים שמכילים מידע חיוני ליצירת חלבונים חשובים, ואזורים אלה מכונים 'גנים'. אפשר להשוות את הדנ"א לאוקיינוס רחב ידיים שבתוכו מסתתרים פה ושם איים של משמעות. כמו מגלן, קולומבוס ושאר מגלי העולם בתקופתם – גם גנטיקאים רוצים מאוד לדעת היכן נמצאים אותם איים של משמעות, הגנים שלנו, בתוך הרצף הארוך של אותיות..

פריצת הדרך הראשונה הייתה היכולת למפות מיקום גנים על רצף הדנ"א הארוך. בשנות הארבעים של המאה העשרים גילו החוקרים עובדה חשובה: אם שני גנים נוטים לעבור יחד מהורה לצאצא – אזי יש סיכוי גדול שהם גם קרובים זה לזה על שרשרת הדנ"א. לשם ההסבר, דמיינו את עצמכם מסתובבים בסופרמרקט עם רשימת קניות ובה 'אבקת כביסה' ו'מרכך כביסה'. אתם אינכם יודעים איפה בדיוק בסופרמרקט נמצאים המוצרים האלה, אבל מעצם העובדה שיש ביניהם קשר – המילה 'כביסה' – תוכלו להניח ששניהם יהיו על אותו המדף, או אולי באותו המסדרון. באותו האופן, שני גנים שמופיעים יחד באותו הצאצא, כנראה קרובים אחד לשני ברצף האותיות של הדנ"א. למשל – אם צאצא נוטה להיות גם בלונדיני וגם בעל עיניים כחולות – כנראה ששני הגנים האחראים לכך צמודים על שרשרת הדנ"א. התכונה הזו מכונה 'Linkage', והיא שימושית מאוד כדרך למפות את מיקום הגנים בדנ"א. הגנטיקאים יכולים למדוד שכיחות סטטיסטית של תכונות בקרב צאצאים – ולהסיק מכך את מיקומם היחסי של הגנים על הדנ"א.

טכניקת המיפוי על סמך קשרים בין גנים שימשה את הגנטיקאים נאמנה במשך עשרות שנים – אבל השימושיות שלה מוגבלת. דמיינו את מגלן מפליג במרחבים הכמעט-אינסופיים של האוקיינוס השקט, מצויד רק במידע על המרחק היחסי בין איים. אז נכון שהאיים הצפוניים של הגלפגוס קרובים יחסית לאיים הדרומים – אבל אין זה עוזר למגלן להבין איפה הוא נמצא, ואיך להגיע לאי כזה או אחר.

התשובה לבעיה הזו היא מה שמכונה 'ריצוף' (Sequencing) הדנ"א. בריצוף, בניגוד למיפוי, החוקרים אינם מודדים מרחקים יחסיים בין גנים – אלא את המרחקים האבסולוטיים ביניהם. באנלוגיה שלנו, זה כמו מפה ימית שבה מסומנים האיים בקואורדינטות מדויקות של קווי אורך ורוחב ולכן אני יכול למדוד היכן אני ביחס למקומות אחרים על המפה. בהקשר של דוגמת המכולת – אם אני יודע בדיוק איפה נמצא מדף אבקות הכביסה, אחסוך לעצמי זמן שוטטות רב ויקר.
פרויקט שאפתני – ומסוכן

מטרתו הסופית של פרויקט הגנום האנושי הייתה לרצף או למפות במדויק, את הדנ"א האנושי. בדומה לכל פרויקט מדעי גדול, גם היוזמה הזו התלוותה בתחילה בהתנגדויות. רוב ההתנגדויות עסקו בהיבטים תקציביים: על פי ההערכות בתחילת הפרויקט, ריצוף הגנום האנושי יעלה שלושה מיליארדי דולרים ויימשך כחמש עשרה שנה. חוקרים רבים חששו – ובצדק – שהכסף הזה יבוא על חשבון תקציבי המחקר שלהם. התנגדות נוספת חלה מצד גנטיקאים שתהו אם מיפוי מדויק של הרצף הגנטי יוכל כלל לעזור לנו בהבנת תפקידו של כל גן וגן. כפי שנגלה בהמשך, החשש הזה הסתבר כמוצדק הרבה יותר מכפי שניתן לשער.

הסיכון הגדול ביותר לכישלון הפרויקט נבע מעצם היקפו העצום והשאפתני. עד 1990, השנה שבה הושק באופן רשמי 'פרויקט גנום האדם,' הייתה מעבדת המחקר הטובה והמודרנית ביותר מסוגלת לרצף בערך אלף בסיסים בשבוע. הגנום האנושי, לעומת זאת, מכיל למעלה משלושה מיליארד (!) בסיסים – דהיינו, יותר ממיליון שבועות של עבודה… ביולוגים, יש לדעת, הרי רגילים לעבוד במעבדות קטנות ובאופן עצמאי ולכן פרויקט ענק בסגנון שידרוש פרויקט הגנום האנושי היה זר לשיטות העבודה המקובלות שלהם. על החוקרים יהיה לחלק את העבודה בין כמה וכמה מעבדות במדינות שונות, לפתח שיטות עבודה מתאימות וטכנולוגיות חדשות. אך כשיצא פרויקט הגנום האנושי לדרכו ב-1990, אחרי הרבה השתדלויות ודיונים בקונגרס, התחלפו החששות בהתלהבות סוחפת. אלפי מדענים בארצות הברית, ביפן, באנגליה, בגרמניה, בצרפת, בסין ובמדינות רבות אחרות – וגם ישראל בכללן – החלו לעבוד במרץ.
ריצוף הגנום

כך ריצפו החוקרים את הגנום: כדי להתמודד עם האתגר של ריצוף שלושה מיליארדי בסיסים, החוקרים חתכו את הגנום למקטעים קטנים יותר שאורך כל אחד מהם כמאה וחמישים אלף בסיסים. דמיינו לעצמכם ספר עב כרס, שמפרקים אותו לדפים בודדים וקוראים כל דף בנפרד. אבל במקרה שלנו, גם הדף הבודד הזה הוא משימה גדולה מדי לקריאה – ולכן החוקרים פירקו את מקטעי הגנום למקטעים קטנים אפילו עוד יותר, מעין 'מיני מקטעים' שכל אחד מהם מכיל כאלפיים בסיסים בלבד. באנלוגיה שלנו, זה כאילו שחתכנו את דפי הספר למשפטים. החוקרים ריצפו כל מיני-מקטע בנפרד – דהיינו, קראו את האותיות בכל מיני-מקטע – ורק אז החלו מרכיבים את הספר מחדש, כמו פאזל: בתחילה מחברים מיני-מקטעים אחד לשני ליצירת מקטעים גדולים יותר, כמו חיבור של משפטים בודדים ליצירת דף – ואז חיבור של המקטעים הגדולים לגנום אחד מלא.

האנלוגיה הזו, יש לומר, אינה עושה חסד עם מורכבותו האמיתית של האתגר. ראשית, זכרו שלהבדיל מספר קיים שמפרקים אותו לדפים ולמשפטים בודדים – החוקרים לא יודעים מראש מהו הסדר הנכון של המקטעים הממופים. אנלוגיה נכונה יותר, במקרה הזה, הרכבה של פאזל בין עשרות מיליוני חלקים כשאתה לא יודע מה התמונה שתיווצר בסוף. שנית, הדנ"א שלנו מכיל כמויות אדירות של מקטעים זהים שחוזרים על עצמם, כך שקשה מאד לדעת היכן נמצא כל מקטע בתוך הגנום השלם. ולבסוף, תהליך הריצוף עצמו אינו חף משגיאות. מדי פעם בפעם עלולים להתקבל מקטעים לא נכונים. במילים אחרות, בין מיליוני חלקי הפאזל שלנו מסתתרים גם חלקים רבים שבכלל שייכים לפאזל אחר.

אמנם הייתה זו משימה אדירה – אבל המדענים יכלו לה. השנים הראשונות של פרויקט הגנום האנושי הוקדשו להקמת התשתית הטכנולוגית ופיתוח הטכניקות המתאימות. לאחר מכן ריצפו החוקרים, לצורך בדיקה, את הדנ"א של תולעים ושמרים שהגנומים שלהם קצרים בהרבה מזה של בן אדם. לכן בחלוף שמונה שנות עבודה, רק חמישה אחוזים מהגנום האנושי רוצפו – אבל התוצאות היו מצוינות וקצת ההתקדמות הלך והואץ בהתמדה. מאות מדענים בעשרות מכוני מחקר בכל רחבי העולם עבדו כל אחד על מקטע אחר של דנ"א. פרויקט הגנום היה על הדרך הנכונה – פשוט היה צריך הרבה הרבה הרבה סבלנות.
קרייג ונטר

אבל לחוקר אחד לא הייתה סבלנות. קרייג ונטר (Venter) היה חוקר ב- National Institute of Health ובתחילת שנות התשעים רכש לעצמו שם כמדען מבריק ויצירתי. מחקריו התרכזו בגנים המשפיעים על הביו-כימיה של המוח, וכבר מראשית עבודתו גילה עניין מיוחד באוטומציה ובמחשוב תהליך מיפוי הגנים. כבר ב-1987 רכש עבור מעבדתו את המכונות הראשונות שהיו מסוגלות לרצף פיסות דנ"א באופן אוטומטי, וב-1991 פרסם מאמר שבו הראה כיצד הצליח למפות כשלוש מאות גנים במהירות שיא באמצעות הטכנולוגיה המתקדמת. אוטומציה שכזו, יש לומר, לא הייתה גישה פופולרית בקרב רוב החוקרים: מורכבות תהליך המיפוי והפוטנציאל הגדול לשגיאות הביאו לכך שרוב החוקרים העדיפו טכניקות מחקר ידניות אך איטיות מאוד שהפיקו תוצאות מדויקות. ונטר ספג ביקורת רבה על כך שהוא מעדיף תוצאות מהירות על פני תוצאות מדויקות. אך ונטר אינו אחד שנוטה ללכת עם העדר, וכשעזב את ה-NIH ב-1992 והקים מכון מחקר משלו, הוא המשיך לפתח טכנולוגיות לאוטומציה של מיפוי גנטי וריצופו. בשנת 1998 חבר קרייג ונטר לאחת מיצרניות מכונות ריצוף אוטומטיות שכאלה והקים חברה חדשה בשם Celera Genomics.

בערך בתקופה זו הכיר את מי שעתיד להיות אחד האנשים החשובים ביותר מאחורי הקלעים של סיפורנו. פרופ' יוג'ין (ג'ין) מאיירס (Meyers) הוא חוקר בתחום מדעי המחשב. בראשית שנות השמונים עבד מאיירס בצמוד לגנטיקאים באוניברסיטת אריזונה, ובמהלך העבודה המשותפת עמם נחשף לאתגר המורכב והקשה של ריצוף הדנ"א: היינו, כיצד מרכיבים פאזל בן עשרות מיליוני חלקים שביניהם פיסות דנ"א זהות ופיסות אחרות שגויות – כדי לרצף גנום שלם של יצור כלשהו. השימוש במחשבים כדי להרכיב פאזל שכזה כמעט מתבקש, כמובן, אבל התוכנות הזמינות באותם הימים לא היו יעילות מספיק כדי לעמוד באתגר בהתחשב במעבדים החלשים ובכמות הזיכרון המוגבלת שעמדה לרשות החוקרים. מאיירס פיתח אלגוריתמים מתקדמים שהפכו את מעשה ההרכבה הזה ליעיל הרבה יותר, והגישה המחשובית שלו התאימה לפילוסופיית המחקר של קרייג ונטר, שהזמין אותו להיות סגן הנשיא לטכנולוגיה ב-Celera.
ונטר מטיל פצצה

במאי 1998 כינס קרייג ונטר מסיבת עיתונאים שבה בישר על הקמת Celera. במסיבת העיתונאים הזו הטיל ונטר פצצה שהידהדה בכל רחבי עולם הגנטיקה. Celera, אמר ונטר, מתכוונת להתחרות ראש בראש בפרויקט הגנום האנושי: אם פרויקט הגנום אמור לארוך חמש עשרה שנים ולעלות למשלם המסים האמריקני שלושה מיליארדי דולרים, Celera עומדת לרצף את הגנום האנושי כולו בשלוש שנים בלבד ובעלות של שלוש מאות מיליוני דולרים – עשירית מעלותו של פרויקט הגנום האנושי – מכספי משקיעים פרטיים בלבד.

בהכרזתו זו הפך קרייג ונטר, שעד אז היה חוקר מוערך מאד אם כי בלתי קונבציונלי – לאויבם המושבע של מדענים רבים בקהילת הגנטיקה. בראיונות עיתונאיים היו כולם מנומסים ושקולים, אך מאחורי הקלעים ושלא לציטוט היו כאלה שכינו את ונטר 'Asshole', מוצץ דם, פרנקנשטיין ואפילו הצמידו לו את הכינוי Darth Venter. מה פשר האיבה הזו, סביב נושא שעבור רוב הציבור הוא אקדמאי ויבש כמו בצל ששכב זמן רב מדי בשמש? ובכן, מה שנראה לכל היותר כמו יריבות מקצועית בין שני ארגונים החותרים לאותה מטרה הייתה למעשה תהום פעורה של אידיאולוגיה והשקפת עולם מדעית, מרובת קליפות כמו בצל. הבה נקלף את הבצל הזה שכבה אחר שכבה.
תפיסות עולם הפוכות

תיארנו מקודם את הטכניקה שבה נקטו החוקרים של פרויקט הגנום האנושי כדי לרצף את הגנום האנושי: פירוק הדנ"א למקטעים קטנים ואז למיני-מקטעים קטנים עוד יותר, ריצוף כל מיני-מקטע בפני עצמו והרכבת הפאזל הסופי. שיטה זו הייתה אטית מאוד ודרשה שיתוף פעולה בין עשרות מכוני מחקר שכל אחד בחלקו ריצף חלק מתוך הגנום השלם. עם זאת, היתרון הגדול של הטכניקה הזו היה שהיא הפיקה מפה מדויקת ונקייה באופן יחסי משגיאות: דהיינו, היו מעט מאד מצבים שבהם רצף מסוים של בסיסים הוא, למשל AAA אבל החוקר קרא בטעות AAT.

קרייג ונטר ופרופ' ג'ין מאיירס, מומחה המחשב, פיתחו טכניקה בשם Whole Genome Shotgun Sequencing, שבבסיסה הרעיון שאפשר לדלג על שלב הפירוק הראשוני של הדנ"א למקטעים – ולקפוץ מיד לפירוק המיני-מקטעים הקטנים יותר. באנלוגיה שלנו – לדלג על השלב של חלוקה לדפים בודדים, ולגרוס את הספר כמו שהוא למשפטים בודדים. המפתח לטכניקה הזו הוא שימוש מאסיבי באוטומציה וכוח מיחשוב אדיר, והיתרון שלה היה שהיא מאפשרת ריצוף מהיר פי כמה וכמה מזה שבשיטות אחרות. אך החיסרון היה שהאמינות שלה לא הייתה מוכחת דייה, וחוקרים רבים העריכו שהריצוף שיפיקו המכונות יהיה עתיר בשגיאות.

במילים אחרות, ונטר ייצג תפיסת עולם מדעית הפוכה מזו של רוב המדענים בפרויקט הגנום האנושי, תפיסה לפיה למהירות הריצוף יש חשיבות לא פחותה מזו של דיוק ואמינות. לא במקרה ניתן השם Celera לחברה שהקים: פרוש המילה בלטינית הוא – 'מהיר' או 'זריז'. בדברים שנשא בפני הקונגרס האמריקני הסביר ונטר את פשר הדחיפות –

"אנחנו ב'סלרה' אימצנו את המוטו – 'המהירות משתלמת' כיוון ש'תגליות אינן יכולות לחכות'. מאז החל הקונגרס לתקצב את פרויקט הגנום האנושי, למעלה מחמישה מיליוני אמריקנים מתו מסרטן, ועוד למעלה ממיליון אנשים מתו מתגובה שלילית לתרופות."

אך למרות הדברים הללו, לא מעט מדענים חשדו שהסיבה האמיתית להעדפת מהירות על פני דיוק אינה קשורה כלל למניעים אציליים של הצלת חיי אדם, אלא למניעים ציניים הרבה יותר: ונטר רצה לרצף את הגנום מהר כדי שיוכל לרשום פטנט על הגנים שיגלה. כבר ב-1980 קבע בית המשפט העליון בארצות הברית שניתן לרשום פטנט על גנים, ומאותו הרגע נוצרה תחרות חריפה בין חברות ביו-טכנולוגיה שכל אחת מהן רצתה לגלות ולמפות כמה שיותר גנים חדשים כדי להיות הראשונה שתוציא עליהן פטנט. חברה שתוציא פטנט על גן, תוכל גם לפתח תרופות שיהיו מבוססות על הגן הזה, או לכל הפחות למכור את המידע שברשותה לחברת תרופות אחרת. גם Celera של ונטר הייתה חברה פרטית שמונעת על ידי הרצון להרוויח כסף. כעת קל להבין, אולי, את העדפת המהירות על פני הדיוק.

קרייג ונטר, מצדו, לא הכחיש ש-Celera מתכוונת לרשום פטנטים על כמה מאות גנים שתגלה. הוא החזיק בדעה שרבים בתעשייה היו שותפים לה: לטענתו, מסחור מידע גנטי הוא מפתח לקדמה. איזה אינטרס יש לחברת תרופות לחקור את הגנים שלנו ולהשקיע מאות מיליוני דולרים בפיתוח תרופות מתוחכמות על בסיס הידע הזה – אם אין לה הגנה שמאפשרים פטנטים? ללא פטנט, חברות לא ישקיעו כסף בפיתוח וכל המידע הגולמי שנפיק מהגנום יהיה חסר ערך, כמו שדה נפט תת-קרקעי שאיש אינו חופר באדמה כדי לשאוב אותו. ונטר הדגיש גם את הערך המוסף שיתנו כלי התוכנה המתוחכמים של Celera לחוקרים שיבקשו להתבסס על מידע שיתקבל מריצוף הגנום. באותו שימוע בפני הקונגרס הוא אמר –

"אנחנו חושבים [שהמידע שתשיג Celera] יסייע גם למדע גם לחברה שלנו, כיוון שהוא יאפשר לחוקרים לקדם את המדע והרפואה בעזרת כלי התוכנה המתקדמים של Celera. מטרתנו היא להפוך את הנפח האדיר והמורכב של מידע ביולוגי לנגיש ולשימושי יותר עבור החוקרים באקדמיה ובתעשייה. לשם כך יצרנו ספריה חסרת תקדים של מידע מידע גנטי במאגרי הנתונים שלנו."

התפיסה השלטת בקרב המדענים של פרויקט הגנום האנושי הייתה הפוכה לחלוטין: הם האמינו בכל ליבם שהידע האצור בגנום האנושי הוא ידע מדעי בסיסי ששייך באופן טבעי לכל בני האדם, באותו האופן שבו תורת היחסות ותורת הקוונטים שייכות לכולנו. מי שייצג באופן ברור את התפיסה הזו היה המדען שעמד בראש פרוייקט הגנום מאז 1993: פרנסיס קולינס (Collins). קולינס היה חוקר מוערך שהתפרסם בזכות זיהוי הגנים האחראיים לסיסטיק פיברוזיס, ניוון שרירים ומחלת האנטינגטון – והוא גם אחד הקולות התקיפים ביותר בכל הנוגע לסוגיות אתיות כגון שמירה על פרטיות המידע הגנטי או זמינות מידע מדעי לכלל קהילת החוקרים. בפרט, קולינס התנגד נחרצות לרעיון רישום פטנטים על גנים. למשל, בראיון לרשת הרדיו NRP אמר קולינס:

"[העלות הצפויה של טיפולים רפואיים מבוססי גנים] עשויה להיות מאות אלפי דולרים – לא בגלל שטכניקות המעבדה כל כך מסובכות, אלא בגלל כל הפטנטים והתמלוגים שיתווספו זה על גבי זה ויסתכמו בעלויות מוגזמות ובלתי ניתנות להשגה. זה היה החשש הגדול שארב לנו, ופוטנציאלית הטיל צל כבד על האפשרות שנצליח לפתח רפואה מותאמת אישית בעתיד."

אם כן, בדומה לוויכוח על דיוק מול מהירות – גם כאן נצבו ונטר ו-Celera מול קולינס ופרויקט הגנום האנושי בשני צדיו של מתרס אידיאולוגי ברור. הקו המפריד בין הצדדים הייתה השאלה – למי שייך המידע שבגנים שלנו? ויכוחים מרים ניטשו סביב השאלה הזו בירחונים מדעיים, בראיונות טלוויזיה ובכתבות בעיתונים.

ולבסוף, השכבה השלישית ואולי האמוציונלית ביותר ביריבות העמוקה שבין Celera לפרויקט הגנום הייתה סביב שאלת המימון הציבורי לפרויקט האדיר הזה. ונטר היה נחרץ בדעתו שהכסף ששפכה ממשלת ארצות הברית לפרויקט הגנום, כשלושה מיליארדי דולרים, הוא בזבוז משווע – כיוון שהשוק הפרטי יכול לעשות אותו הדבר טוב יותר, מהר יותר והרבה הרבה יותר בזול. אנשי פרויקט הגנום האנושי ראו בדברים שהשמיע ונטר איום ישיר על הפרויקט שלהם. אריק לנדר (Lander), אחד מהמנהלים הבכירים של הפרויקט אמר את הדברים הבאים –

"היה לנו ברור שמישהו מנסה לרסק את פרויקט, בגלל שהדרך היחידה שבה התכנית העסקית של Celera יכולה לעבוד – זה אם פרויקט הגנום האנושי הציבורי ייסגר. זו הדרך היחידה שבה הוא [ונטר] יוכל להנות ממונופול על המידע. לשם הצלחתה של Celera, פרויקט הגנום היה חייב להיבלם, או שתקציביו יקוצצו."

חוקרי פרויקט הגנום טענו שונטר ו- Celera מציגים לציבור מצג שווא כאילו הפרויקט מתקדם באיטיות בגלל עודף בירוקרטיה, בעוד שהסיבה האמיתית לאיטיות היא שזמן רב הושקע בפיתוח טכנולוגיות שיאפשרו את הריצוף עצמו. מבחינתם, זה היה כאילו שמישהו היה מודד בשנת 1968 מה המרחק של החללית אפולו מהירח ומגלה שהיא עדיין לא התרוממה מעל הקרקע. קרייג ונטר דחה את הטענות כאילו שהוא מנסה למוטט את פרויקט הגנום האנושי. בראיון עיתונאי הוא אמר –

"ובכן, אף אחד לא אוהב שמביסים אותו בעזרת אינטליגנציה גבוהה יותר, תכנון וטכנולוגיה. זה יכול להכעיס אנשים…"

וכך, על רקע חילוקי הדיעות האידיאולוגיים בין הצדדים, הובילה הכרזתו של ונטר על הקמתה של Celera למירוץ מטורף בין Celera לפרויקט הגנום האנושי. שני הצדדים ידעו שמי שיגיע שני לקו הגמר – דהיינו, מי שלא יספיק לרצף את הגנום האנושי – יפסיד את הכל. עבור Celera, תבוסה פירושה איבוד היכולת להוציא פטנטים על הגנים ולמכור את המידע ולפיכך חורבן כלכלי. עבור פרויקט הגנום, תבוסה פירושה שונטר צדק: זאת אומרת שהקצאת משאבים ותקציבים למוסדות מחקר היא בזבוז מיותר כיוון שהמוסדות הציבוריים הם בירוקרטיים ולא יעילים, ומכאן שסיכוי גדול שהקונגרס לא יאשר פרויקטים שאפתניים כדוגמת פרויקט הגנום האנושי. במילים אחרות, עבור שני הצדדים הפך המירוץ לריצוף הדנ"א האנושי למירוץ של 'להיות או לחדול.'
מירוץ מטורף

קרייג ונטר לא חסך בהוצאות. Celera רכשה מערך מיחשוב מהחזקים והגדולים בעולם באותה העת, כולל ארבעה מחשבי-על, שבעת אלפים מעבדים מהירים ושבעים טרה-בייתים של אחסון – ועשרות רבות של מכונות ריצוף דנ"א אוטומטיות. כדי לבדוק את הטכנולוגיה והציוד, ריצפה Celera את הגנום השלם של זבוב הפירות: היצור המורכב ביותר שהדנ"א שלו מופה עד אותו הרגע. היא השלימה את הריצוף הזה בתוך אחד עשר חודשים בלבד, זמן שיא שהשאיר את המדענים פעורי פה. לכולם היה ברור שברגע שתפנה Celera את "התותחים הכבדים" שלה אל הגנום האנושי, יהיה זה עניין של חודשים – אולי שנה וקצת – עד שתסיים את העבודה. פרויקט הגנום האנושי, לעומת זאת, היה רחוק חמש שנים לפחות מסיום בקצב התקדמותו הנוכחי.

לפרנסיס קולינס ולשאר קברניטי פרויקט הגנום האנושי היה ברור כשמש שאם לא יעשו דבר, הם בדרך לתבוסה מוחצת. כמו קבוצת כדורגל שעולה למחצית השנייה בפיגור של שלוש-אפס במשחק האליפות, היו להם שתי ברירות: לוותר, להתפרק ולשקוע בים האשמות וסכסוכים פנימיים – או להשאיר מאחור את חילוקי הדעות. אריק לנדר, ממנהלי הפרויקט מספר:

"מה שקרייג [ונטר] עשה היה נפלא: הוא גרם לנו לשים בצד את כל המחלוקות שלנו לגבי הבדלי מתודולוגיה. החלטנו להתאחד, ואמרנו שאנחנו פשוט הולכים לעשות את הדבר המחורבן הזה."

מצבו של פרויקט הגנום היה כה נואש, עד שהמדענים נאלצו לוותר על אחת מאבני היסוד האידיאולוגיות שלהם: להקריב את הדיוק והאמינות, על חשבון המהירות. פרוייקט הגנום האנושי רכש אף הוא את מכונות הריצוף האוטומטיות שבהן השתמש קרייג ונטר, והכניס אותן לפעולה. עבור קרייג ונטר, ההחלטה הזו הייתה עדות לצדקת טענותיו לכל אורך הדרך:

"בתחילה, פרנסיס קולינס ושאר האנשים בפרויקט הגנום האנושי טענו שהשיטות שלי לא יעבדו לעולם. כשהתחילו להבין שטעות בידם, הם החלו לתקוף אותי באופן אישי והמציאו כל מיני דברים לגבי בעלות [פטנטים] על הגנום. זה היה פשוט אבסורד."

חוקרי פרויקט הגנום האנושי לא נשארו חייבים, וטענו ש-Celera נעזרת במחקרי מידע שפרויקט הגנום כבר שחרר לידי הציבור. דהיינו, למרות טענותיו של ונטר כנגד חוסר היעילות והבזבוז-כביכול של פרויקט הגנום, הצלחתו תלויה, למעשה, בקיומו של פרויקט הגנום האנושי.
האויב האמיתי של ונטר

למרות היריבות האדירה, היו גורמים בפרויקט הגנום וב-Celera שבמהלך 1999 ניסו לתווך ולפשר בין הצדדים ולהגיע להסכמה כלשהי, מתוך אמונה ששיתוף פעולה בין הפרויקט הציבורי והיוזמה הפרטית יביא לתוצאות טובות יותר. ניסיונות הפשרה הללו כשלו בשל חילוקי הדעות העקרוניים בשאלת הבעלות על המידע שיופק מהגנום, והדיונים בין הצדדים התפוצצו. ואז, במרץ 2000 הצליחו אנשי פרויקט הגנום האנושי לשלוף שפן חשוב מהכובע. בעזרת פעילות פוליטית לא מבוטלת, הם הצליחו לשכנע את נשיא ארצות הברית דאז, ביל קלינטון, ומקבילו הבריטי, טוני בלייר, לפרסם הצהרה משותפת לפיה יפעלו לקדם חקיקה שתבטיח שכל מידע מדעי בסיסי האצור בתוך הגנום האנושי יישאר ברשות הציבור. ההצהרה הזו שמטה את הקרקע מתחת לרגליו של קרייג ונטר ושלחה את מניות חברות הביו-טכנולוגיה בנסד"ק לנפילה חופשית. Celera איבדה שני מיליארד דולר משוויה.

קרייג ונטר הבין שהוא יכול אולי לנצח במירוץ ולהיות הראשון שירצף את הגנום האנושי – אבל האויב האמתי שלו אינו פרויקט הגנום האנושי, אלא פוליטיקאים. הוא חשד שממשלת ארצות הברית לא תרשה לפרויקט הגנום האנושי להפסיד כדי שלא תיווצר תחושה לפיה כאילו מיליארדי הדולרים שהושקעו בפרויקט הציבורי ירדו לטימיון. הוא ופרנסיס קולינס חזרו לשולחן המשא ומתן, והפעם הגיעו להסכם: תוצאת המירוץ תהיה תיקו. שני הצדדים ישחררו את תוצאות הריצוף הגנטי בו זמנית, באותו היום. בריאיון לעיתון 'דר שפיגל' הסביר ונטר את מניעיו:

"זו הייתה פשרה פוליטית, בגלל שהאנשים בפרויקט הגנום האנושי חששו שאנחנו נצא ראשון עם המידע שיש לנו. אנחנו פחדנו שהם ייעזרו בבית הלבן כדי להראות כאילו הם ניצחו."
הטיוטה הראשונה

וכך, בעשרים ושישה ביוני, 2000 – לפני שבע עשרה שנים בדיוק – צעדו פרנסיס קולינס וקרייג ונטר זה לצד זה על מדשאות הבית הלבן לצדו של ביל קלינטון, והודיעו על השלמת הטיוטה הראשונה של רצף הבסיסים של הגנום האנושי, טיוטה שהכילה כתשעים וקצת אחוזים מהמידע המלא. שני המדענים היללו זה את זה והודו אחד לרעהו על תרומתם להצלחת המיזם והעולם מחא כפיים בהשתאות על ההישג האדיר – אבל מעטים ידעו כמה חמוצה הייתה טעמה של ההצלחה בקרב שני הצדדים. במיוחד הייתה ההצלחה חמוצה עבור קרייג ונטר: מספר שנים לאחר ההכרזה הפך את בית המשפט העליון את ההחלטה הקודמת מ-1980 בעניין האפשרות לרשום פטנטים על גנים, ובכך ביטל הלכה למעשה את כל הפטנטים על גנים בארצות הברית ושמט את הקרקע מתחת למודל העסקי של Celera.

עם זאת, ונטר בהחלט יכול להיות מרוצה מההשפעה האדירה שהייתה לו על הפרויקט ועל עולם הגנטיקה בכלל. בדיעבד, ברור לגמרי שאלמלא ונטר ו-Celera, פרוייקט הגנום האנושי לא היה ממהר לאמץ את טכנולוגיית הריצוף החדשה והחוקרים היו 'נתקעים' עם טכנולוגיות איטיות ומיושנות עוד כמה שנים טובות. בזכות פועלו של ונטר הגנטיקאים מבינים היום שמיחשוב – מה שמכונה 'ביו-אינפורמטיה' – הוא חלק מהותי מהמחקר, וסטודנטים שלומדים היום בתחום זה מקבלים הכשרה אינטנסיבית גם במדעי המחשב. בזכות הקדמה הטכנולוגית הזו אנחנו נמצאים היום במצב שבו ניתן לרצף גנום של אדם בודד – דהיינו, את מה שעשו החוקרים של פרויקט הגנום האנושי בשלוש עשרה שנה ומיליארדי דולרים – בתוך יום ובעלות של פחות מאלף דולר. כיום רוצפו הגנומים של אלפי בני אדם, כמו גם גנומים של מאות בעלי חיים קטנים וגדולים. קרייג ונטר מנהל כיום מכון הקרוי על שמו, ומוביל בו מחקר בתחום אחר, פורץ-דרך-כמעט על גבול המדע הבדיוני: יצירת חיידקים מלאכותיים, נושא שראוי לו פרק משל עצמו בפודקאסט.
תוצאות מפתיעות

שבע עשרה שנים חלפו מאז אותה טיוטה ראשונה של הגנום האנושי, וארבע עשרה שנים לאחר ששוחררה הגרסה המלאה שלה ב-2003. הזמן שחלף מאפשר לנו להביט אחורנית ולשאול במה הועיל לנו פרויקט הגנום האנושי.

ובכן, אחת התוצאות המפתיעות שעלו מהמחקר הוא שלבני אדם יש הרבה פחות גנים משהעריכו המדענים קודם לכן: במקום מאה אלף גנים, רק עשרים וחמש אלף. משמעות הממצא הזה היא שהדנ"א שלנו מורכב הרבה יותר משחשבנו. אם פעם האמינו המדענים שלכל תכונה ומאפיין יש גן אחד ויחיד ששולט עליו – היום אנו יודעים שכל תכונה שלנו מושפעת על ידי כמה וכמה גנים שונים, ואולי גם על ידי אזורים בדנ"א שפעם חשבנו שהם רק "ג'יבריש" ושאין בהם גנים, אזורים שפעם כינינו אותם בטעות 'דנ"א זבל'. המשמעות המעשית היא שהיום אנחנו מבינים טוב יותר שריצוף הדנ"א הוא רק חלק מהדרך אל רפואה מותאמת אישית והגשמת ההבטחות נוספות שיביא איתו עידן הגנטיקה. דהיינו, ריצוף הדנ"א הוא תנאי הכרחי אבל לא מספיק כדי לפענח את צפונותיו של הדנ"א האנושי.

גילינו שההבדלים הגנטיים בינינו לבין יצורים אחרים, אפילו יצורים פשוטים כגון שמרים ותולעים – זעירים הרבה יותר מכפי שהאמנו: למשל, אפילו הדנ"א שלנו ושל זבובים דומה מאוד, עובדה שמאפשרת לנו לנצל את הידע שלנו על בעלי חיים כדי להבין את הדנ"א שלנו טוב יותר. וגילינו גם שההבדל בין כל שני אנשים שונים מסתכם בפחות מאחוז אחד של הדנ"א שלנו – או במילים אחרות, אנחנו הרבה יותר דומים אחד לשני משחשבנו.

ריצוף הדנ"א האיץ מאד את התקדמות המחקר: היום יכולים חוקרים לזהות גן החשוד בכך שהוא גורם למחלה מסוימת בתוך ימים במקום בתוך שנים. בשורה התחתונה, פרויקט הגנום האנושי יצר תשתית מדעית וטכנולוגית חשובה שבזכותה המדע הצעיר הזה מתקדם בדילוגים מהירים.
לסיכום

סיפורו של פרויקט הגנום האנושי הוא סיפור של הצלחה טכנולוגית מרשימה, אבל לא פחות מכך סיפור של התנגשות אידיאלים בראשיתו של מדע חדש: בין גישות מחקר שונות, בין המחקר הציבורי והמגזר הפרטי, ובין תפיסות שונות לגבי בעלות על הגנום. התחרות העזה מול קרייג ונטר ו-Celera, שינתה את עולם הגנטיקה מהיסוד. במקום עבודה ידנית אטית ומפרכת – כיום נעשה המחקר הגנטי בעזרתן של מכונות מהירות המסוגלות לרצף גנום שלם במהירות מסחררת. זו תשתית חיונית, אבל עושה רושם שכדי לפצח את צפונות הגנום שלנו לא מספיק רק לשרטט מפות מדויקות שלו: צריך להמשיך ולחקור, ולבקר בכל אי ואי באוקיינוס המידע האדיר הזה ולהפוך כל אבן ואבן על איים הללו – עד שנבין את הגנום שלנו לאשורו.
ביבליוגרפיה

https://wfile.ait.org.tw/wf-archive/2000/000407/epf518.htm
https://en.wikipedia.org/wiki/Frederick_Sanger
https://en.wikipedia.org/wiki/DNA_sequencing_theory#Pairwise_end-sequencing
https://en.wikipedia.org/wiki/DNA_sequencing#Next-generation_methods
https://www.battelle.org/docs/default-source/misc/battelle-2011-misc-economic-impact-human-genome-project.pdf
https://mendelspod.com/podcast/after-decade-sidelines-gene-myers-back-sequencing-excited-about-long-reads/
https://www.ocf.berkeley.edu/~edy/genome/celera.html
https://partners.nytimes.com/library/national/science/062700sci-genome.html
http://www.nytimes.com/2001/05/02/us/genome-feud-heats-up-as-academic-team-accuses-commercial-rival-of-faulty-work.html
https://clinton4.nara.gov/WH/EOP/OSTP/html/00626_4.html
https://www.nature.com/scitable/nated/article?action=showContentInPopup&contentPK=690
http://web.ornl.gov/sci/techresources/Human_Genome/project/alta.shtml
http://web.ornl.gov/sci/techresources/Human_Genome/publicat/hgn/v7n3/02smithr.shtml
http://web.ornl.gov/sci/techresources/Human_Genome/publicat/hgn/v7n3/03collin.shtml
http://science.sciencemag.org/content/291/5507/1195.full
http://www.pbs.org/wgbh/nova/body/cracking-the-code-of-life.html
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3068906/
https://www.genome.gov/pages/news/documents/collinsinterview.pdf
https://www.nature.com/scitable/topicpage/sequencing-human-genome-the-contributions-of-francis-686
http://www.dnaftb.org/39/bio.html
http://library.cshl.edu/oralhistory/interview/genome-research/gene-patenting/craig-venter-and-celera-genomics/
http://library.cshl.edu/oralhistory/interview/genome-research/competition-science/competition-human-genome-project-public-vs-private/
http://www.spiegel.de/international/world/spiegel-interview-with-craig-venter-we-have-learned-nothing-from-the-genome-a-709174-3.html
http://www.discoverymedicine.com/Benjamin-Yang/2009/06/17/executive-summary-of-a-book-the-genome-war-how-craig-venter-tried-to-capture-the-code-of-life-and-save-the-world/
–http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/487773.stm
http://www.npr.org/2013/06/14/191534517/supreme-court-human-genes-cant-be-patented
http://web.ornl.gov/sci/techresources/Human_Genome/project/timeline.shtml
http://www.nature.com/nature/journal/v409/n6822/full/409756a0.html
https://www.nature.com/scitable/topicpage/dna-sequencing-technologies-key-to-the-human-828
https://books.google.co.il/books?id=X9gbN221u4kC&pg=PA195&lpg=PA195&dq=duffy+Donahue+1968&source=bl&ots=HYOOrAkSmq&sig=-F-MdlieOe3E85AFO5AuoptTyNU&hl=en&sa=X&redir_esc=y#v=onepage&q=duffy%20Donahue%201968&f=true
https://www.nature.com/scitable/topicpage/thomas-hunt-morgan-genetic-recombination-and-gene-496
http://course.sdu.edu.cn/G2S/eWebEditor/uploadfile/20120413112100_879707786440.pdf
http://www.dnaftb.org/10/bio.html
https://www.nature.com/scitable/topicpage/thomas-hunt-morgan-and-sex-linkage-452
https://www.nature.com/scitable/topicpage/chromosome-theory-and-the-castle-and-morgan-456
http://www.esp.org/books/sturt/history/readbook.html
https://www.nap.edu/read/9650/chapter/20#363
http://www.whatisbiotechnology.org/exhibitions/sanger/dna
http://www.nytimes.com/2001/05/02/us/genome-feud-heats-up-as-academic-team-accuses-commercial-rival-of-faulty-work.html
http://science.sciencemag.org/content/291/5507/1196.full
http://library.cshl.edu/oralhistory/interview/genome-research/involvement-genomics/lander-craig-venter-and-celera-genomics/
http://www.sfgate.com/news/article/Behind-the-Race-to-Decipher-DNA-Code-3304920.php
https://report.nih.gov/NIHfactsheets/ViewFactSheet.aspx?csid=45
http://www.nytimes.com/learning/students/pop/articles/031500sci-human-genome.html

https://www.ranlevi.com/2017/07/12/osim_historiya_ep220_humangenom_part1/
https://www.ranlevi.com/2017/07/23/osim_historiya_ep221_human_genome/

AlphaGo Zero: Learning from scratch (English)

See also:
AlphaGo Zero: Discovering new knowledge (English, Hebrew, Russian)

Artificial intelligence research has made rapid progress in a wide variety of domains from speech recognition and image classification to genomics and drug discovery. In many cases, these are specialist systems that leverage enormous amounts of human expertise and data.

However, for some problems this human knowledge may be too expensive, too unreliable or simply unavailable. As a result, a long-standing ambition of AI research is to bypass this step, creating algorithms that achieve superhuman performance in the most challenging domains with no human input. In our most recent paper, published in the journal Nature, we demonstrate a significant step towards this goal.

Ниже есть продолжение.

The paper introduces AlphaGo Zero, the latest evolution of AlphaGo, the first computer program to defeat a world champion at the ancient Chinese game of Go. Zero is even more powerful and is arguably the strongest Go player in history.

Previous versions of AlphaGo initially trained on thousands of human amateur and professional games to learn how to play Go. AlphaGo Zero skips this step and learns to play simply by playing games against itself, starting from completely random play. In doing so, it quickly surpassed human level of play and defeated the previously published champion-defeating version of AlphaGo by 100 games to 0.

It is able to do this by using a novel form of reinforcement learning, in which AlphaGo Zero becomes its own teacher. The system starts off with a neural network that knows nothing about the game of Go. It then plays games against itself, by combining this neural network with a powerful search algorithm. As it plays, the neural network is tuned and updated to predict moves, as well as the eventual winner of the games.

This updated neural network is then recombined with the search algorithm to create a new, stronger version of AlphaGo Zero, and the process begins again. In each iteration, the performance of the system improves by a small amount, and the quality of the self-play games increases, leading to more and more accurate neural networks and ever stronger versions of AlphaGo Zero.

This technique is more powerful than previous versions of AlphaGo because it is no longer constrained by the limits of human knowledge. Instead, it is able to learn tabula rasa from the strongest player in the world: AlphaGo itself.

It also differs from previous versions in other notable ways.

* AlphaGo Zero only uses the black and white stones from the Go board as its input, whereas previous versions of AlphaGo included a small number of hand-engineered features.
* It uses one neural network rather than two. Earlier versions of AlphaGo used a “policy network” to select the next move to play and a ”value network” to predict the winner of the game from each position. These are combined in AlphaGo Zero, allowing it to be trained and evaluated more efficiently.
* AlphaGo Zero does not use “rollouts” - fast, random games used by other Go programs to predict which player will win from the current board position. Instead, it relies on its high quality neural networks to evaluate positions.

All of these differences help improve the performance of the system and make it more general. But it is the algorithmic change that makes the system much more powerful and efficient.

After just three days of self-play training, AlphaGo Zero emphatically defeated the previously published version of AlphaGo - which had itself defeated 18-time world champion Lee Sedol - by 100 games to 0. After 40 days of self training, AlphaGo Zero became even stronger, outperforming the version of AlphaGo known as “Master”, which has defeated the world's best players and world number one Ke Jie.

Over the course of millions of AlphaGo vs AlphaGo games, the system progressively learned the game of Go from scratch, accumulating thousands of years of human knowledge during a period of just a few days. AlphaGo Zero also discovered new knowledge, developing unconventional strategies and creative new moves that echoed and surpassed the novel techniques it played in the games against Lee Sedol and Ke Jie.

These moments of creativity give us confidence that AI will be a multiplier for human ingenuity, helping us with our mission to solve some of the most important challenges humanity is facing.

While it is still early days, AlphaGo Zero constitutes a critical step towards this goal. If similar techniques can be applied to other structured problems, such as protein folding, reducing energy consumption or searching for revolutionary new materials, the resulting breakthroughs have the potential to positively impact society.

https://deepmind.com/blog/alphago-zero-learning-scratch/

AlphaGo Zero: Discovering new knowledge (English, Hebrew, Russian)

See paper at Nature

AlphaGo Zero научилась сама играть в Го не видя ни одной сыгранной партии! Она играла сама с собой, переоткрыв все человеческие стратегии и найдя новые, более лучшее. В конце-концов она выиграла 100-0 у версии AlphaGo, которая выиграла у человека. GAI уже близко!

См. также:
AlphaGo Zero: Learning from scratch


Ниже есть продолжение.

עוד אבן דרך מהותית בדרך ל"בינה מלאכותית כללית"
==
"בינה מלאכותית כללית" זה מושג שמתאר מצב בו תהיה בינה מלאכותית שיודעת לפתור בעיות וללמוד במגוון גדול של תחומים - כולל כאלה שהיא תבחר לעצמה
==
רבים טוענים שיכולת כזו מאוד רחוקה מאיתנו - כי נכון להיום, כל יישום מצריך עבודה אנושית רבה וסזיפית והתאמה מאוד מדויקת לבעייה אותה מנסים לפתור ודוגמאות אנושיות לפתרון וכדומה
==
כזכור, לפני די הרבה חודשים, חברת "דיפ מיינד" הצליחה ליצור יישום שניצח את אלוף העולם במשחק "גו"
==
ו"גו" הוא משחק בו משחקים מיליוני אנשים במשך אלפי שנים והמחשבה הייתה שהמחשב לא יוכל לנצח את האדם בעשרות השנים הקרובות
==
אבל, בשבועות האחרונים - הצליחו לייצר גרסה חדשה של היישום הזה
==
והגרסה החדשה - מעולם לא אומנה על אף משחק של בני אדם - אלא שהיא הצליחה ללמוד את רזי המשחק - פשוט, ע"י משחק נגד עצמה, ללא דוגמאות
==
והיא ניצחה 100:0 את הגרסה שניצחה את אלוף העולם
==
כדאי להקשיב לפרופסור שבסירטון (2:40) - וטענתו פשוטה
==
אם היישום הצליח ללמוד את מה שבני האדם למדו במשך למעלה מ 3000 שנה
==
וגם, לפתח ידע שהוא הרבה מעבר לכך - תוך יצירה של אסטרטגיות ומהלכים חדשים לגמרי
==
וכל זה בלי שהיישום ראה משחק אנושי אחד - או למד משהו מבני האדם
==
הרי שיצרנו מכונה שיודעת ליצור ידע שלא היה קודם
==
וזה נותן את התקווה שנוכל לפתור סוגיות שבני האדם רחוקים מלפתור אותן
==
כמו למשל לתכנן תכונות של חומרים חדשים - על בסיס ההכרות עם האטומים הבודדים
==
או למצוא תרופות חדשות
==
או להבין איזה צרופים מורכבים של גנים גורמים לכל מיני מחלות נדירות - בדרך למציאת פתרונות למחלות אלו
==
"אלפה-גו - זירו" - מכונה שהצליחה ליצור ידע בעצמה - מבלי להזדקק לדוגמאות אנושיות
==
אבן דרך היסטורית בדרך ל"בינה מלאכותית כללית"

https://www.facebook.com/dror.bendavid2/posts/1760465513965687

[10 ноября] Умер писатель-сатирик Михаил Задорнов

В пятницу, 10 ноября, стало известно, что на 70-м году жизни умер российский писатель-сатирик Михаил Задорнов.

...Михаила Задорнова похоронят в Латвии..."По желанию Михаила он будет похоронен в Латвии, там, где он родился. О дате и времени сообщим дополнительно", – цитирует сообщение...

Ниже есть продолжение.

...В 1991 году Задорнов удивил россиян тем, что 31 декабря в 23.45 выступил в прямом эфире с предновогодним обращением вместо Бориса Ельцина. В ту зиму Михаил Горбачев уже отрекся от власти, а Ельцин еще не стал законным главой страны. Обращение Задорнова, которое проходило в формате его передачи "Сатирический прогноз", затянулось, из-за чего пришлось задержать трансляцию боя курантов.

"Итак, главное событие Нового года — Новый год. Он все-таки наступил, несмотря ни на что. Многие тревожились, что его перенесут, переименуют, заменят на другой праздник, но этого, слава богу, не произошло, и политики проявили разумность, порадовали нас 1992-м годом, за что им огромное, общенародное поголовное спасибо. Ушедший год был богат событиями, достаточно вспомнить последний месяц, когда мы чуть ли не каждый день, просыпаясь, спрашивали себя, в какой стране мы проснулись сегодня", — сказал тогда Задорнов...



...Михаил Задорнов. Краткая биография

Родился 21 июля 1948 года в Юрмале (Латвия, СССР). Окончил рижскую среднюю школу №10. В 1974 году окончил Московский авиационный институт (МАИ) по специальности инженер-механик. До 1978 года работал в МАИ на кафедре "Авиационно-космическая теплотехника".

Начал публиковаться в 1974 году.

Был актером и режиссером студенческого агиттеатра МАИ "Россия".

Дебютировал на телевидении в 1982 году.

В 1984-1985 годах – заведующий отделом сатиры и юмора в журнале "Юность".

Знаменит тем, что 31 декабря 1991 года именно он, а не глава государства или диктор, выступал с предновогодним обращением к гражданам страны. Запись обращения Бориса Ельцина была показана после боя курантов.

С 1990 год произведения Задорнова выходили отдельными книгами: "Конец света", "Не понимаю!", "Возвращение", четырёхтомник "Великая страна с непредсказуемым прошлым", "Мы все из Чи-Чи-Чи-Пи", "Крохотные звёзды", "Задоринки" и др.

Снимался в кинофильмах: "Гений" (1991), "Депрессия" (1991), "Хочу вашего мужа" (1992).

Был одним из наиболее заметных сатириков на российской эстраде. Известен своими "антизападными" взглядами и высказываниями.

В октябре 2016-го стало известно, что Задорнову диагностировали рак мозга. Умер 9 или 10 ноября 2017 года

http://txt.newsru.co.il/arch/world/10nov2017/zadornov_111.html
http://cursorinfo.co.il/umer-mihail-zadornov/
https://ria.ru/culture/20171110/1508576081.html
http://txt.newsru.co.il/world/11nov2017/zad_602.html

עושים היסטוריה 218, 222: Weizac (ויצק), המחשב הישראלי הראשון (Hebrew)

mp3 part1
mp3 part2

См. также:
Архитектура Фон Неймена

המחשב הראשון שפותח בישראל, ואחד המחשבים הראשונים בעולם בכלל, היה בנוי כולו מאוסף של נגדים, קבלים וסלילים שמחוברים זה לזה בהלחמות ובאינספור חוטים זעירים. פרופ' אביעזרי בן 88 נזכר ביום הגורלי ב-1953 שבו נתקל במודעה בלתי שגרתית בעיתון והוביל אותו לפרויקט ה-WEIZAC, המחשב הישראלי הראשון, פרוייקט שנראה היה בזמנו כרעיון הזוי וחסר היגיון אך בדיעבד, היה המהלך שהתניע את תעשיית ההיי-טק הישראלית והמשגשגת של ימינו.

[תוספת מעניינת:
לאחר שידור הפרק פנה אלי מאזין בשם בני להמן, וסיפר לי על מחשב ישראלי חלוצי נוסף שלא הכרתי: ה- SABRAC. ה-SABRAC לא הגיע לידי מימוש מסיבות פוליטיות, אבל הוא מרתק מכיוון שבניגוד ל-WEIZAC היה זה מחשב שגם תוכנן לגמרי בישראל, בניגוד ל-WEIZAC שהיה מבוסס על תכנון אמריקני. מאיר להמן, אביו של בני, היה מראשי הפרוייקט והוא סיפר עליו בראיון כאן.

רעיה לויתן, שכתבה את התזה שלה על סיפורו של הויצק (קישור לתזה – PDF), מוסיפה:

יש קשר מעניין בין הסברק לויצק: הוויצק שימש לאימות התכנון של יחידת הכפל של הסברק, בעזרת סימולציה של התכנון הלוגי. היה זה פרויקט חלוצי. (אולי השני מסוגו בעולם). היום לא יתכן לתכנן מעבד ללא שימוש בסימולציה כזו.

תודה, בני, רעיה! רן]
...
בחלקו הקודם של הפרק הכרנו את הויצק (WEIZAC), המחשב העברי הראשון – ואת האיש שיזם אותו: הפרופ' חיים פקריס, מתמטיקאי שהיה מבין הראשונים להבין את הפוטנציאל הטמון במכונות אלקטרוניות בתחומי המדע וההנדסה. בפרק זה נשמע על התכנון המורכב של מערכת הזכרון, אירוע ההשקה שהסתיים באש ותמרות עשן – ועל פיני (פיליפ) רבינוביץ' שהשיק במו ידיו את תעשיית התוכנה הישראלית.

Ниже есть продолжение.

עשרים ושניים בדצמבר, 2016. אני פוסע בשבילים ובכבישים הצרים של מכון וייצמן שברחובות. למרות שאמצע החורף, בחרתי ביום החם ביותר בחודש האחרון כדי ללכת לאיבוד, ועוד עם תיק מלא בציוד הקלטה. היעד שלי הוא בניין זיסקינד של הפקולטה למדעי המחשב.

למזלי, רגע לפני שאני נמס בשמש, מוצאת אותי אילנה אייזן. אילנה עובדת במכון למעלה מארבעים שנה, והייתה מזכירת המכון במשך שנים ארוכות. כיום היא מתנדבת במחלקת הדוברות של מכון וייצמן. אילנה לקחה על עצמה את משימת תיעוד ההיסטוריה של המכון, ובדרך לבניין זיסקינד היא מספרת לי על המדענים המרתקים שראיינה ועל אוסף ההקלטות העשיר שהיא שומרת בביתה. פרט לשנינו, היא מספרת לי, יצטרף להקלטה היום גם צלם וידאו מטעם המכון: עדות לחשיבות שרואה מחלקת הדוברות בהזדמנות הנדירה לתעד את אחד הסיפורים הגדולים בתולדות ההיי-טק הישראלי.

סוף סוף אנחנו מגיעים לזיסקינד. מבחוץ, הבניין הנמוך אינו מרשים במיוחד, אבל כשנכנסים פנימה אפשר להרגיש שהוא ממשיך במסורת האדריכלית של האוניברסיטאות האירופיות העתיקות: התקרה גבוהה מאוד, המסדרונות צרים, וגרם מדרגות מתפתל לאורך הקירות אל הקומה השנייה. במבואה, מול פסל של אלברט איינשטיין, עומד ארון גדול – או משהו שנראה כמו ארון גדול, בכל אופן, עד שמסתכלים מקרוב ואפשר לראות שמדובר באוסף של נגדים, קבלים, סלילים ושפופרות ואקום המחוברים זה לזה בהלחמות ובאינספור חוטים זעירים. קשה להאמין, אבל זהו מחשב – ולא סתם מחשב, כי אם המחשב הראשון שפותח בישראל, ואחד המחשבים הראשונים בעולם בכלל. בכניסה לפקולטה אנו פוגשים את אריאל יפה, דוקטורנט למדעי המחשב: הוא זה שיצר עמי את הקשר הראשוני והציע לקיים את הריאיון. למראית עין, אין קשר בין הדוקטורנט הצעיר והמבריק, התגלמותה של תעשיית ההיי-טק הישראלית המשגשגת, למכונה העתיקה והמאובקת שעומדת במבואה. אך למעשה, הראשון לא היה פה אלמלא האחרת.

אילנה מובילה אותי לחדר שבו נקיים את הראיון: סלון גדול, עם ארונות ספרים שמכסים קיר שלם, לוח כתיבה שמכסה את הקיר השני, כמה כורסאות נוחות ושולחן נמוך במרכז. אני יכול לדמיין לעצמי מתמטיקאים יושבים בכורסאות הנוחות האלה ומשוחחים על השערות, תיאוריות והוכחות. אל הסלון מצטרף המרואיין. שמו פרופסור אביעזרי פרנקל, והוא אדם צנוע מאוד.

"[אביעזרי] בקשר להציג את עצמי, אני נזכר שיום אחד כשגם הייתי צריך להציג את עצמי בדצמ' 2006, כאשר היה פה טקס. בא הנשיא של IEEE וגם הנשיא של מכון וייצמן. אני כתבתי ראשי תיבות: סמרחב"ם. הדיקן שלי, שראה את זה לפני זה, הוא ניחש שה- ס' היא בטח Senior. אמרתי לו – איך קלעת למטרה? אם זה היה באנגלית, זה באמת היה Senior. אבל סמרחב"ם היא ראשי תיבות של מילים בעברית, והיא דרגה מיוחדת שהרמטכ"ל העניק לי: סגן מפקד רבע חוליה בלתי מוסמך".

אבל פרופ' אביעזרי רחוק מלהיות 'סגן מפקד רבע חוליה בלתי מוסמך.' הוא פרופ' למתמטיקה, אחד מחלוצי תחום מדעי המחשב בישראל, הוגה פרויקט מחשוב גדול בשם 'פרויקט השו"ת' – או מאגר היהדות הממוחשב, בשמו הרשמי – שזכה בפרס ישראל. והפרט החשוב ביותר לענייננו: הוא היה אחד הברגים המרכזיים בפרויקט ה-WEIZAC, המחשב הישראלי הראשון: פרוייקט שנראה היה בזמנו כרעיון הזוי וחסר היגיון אך בדיעבד, היה זה המהלך שהתניע את תעשיית ההיי-טק הישראלית והמשגשגת של ימינו.

פרופ' אביעזרי בן 88. זקנו הלבין, קולו סדוק וגם השמיעה כבר לא מה שהייתה פעם – אבל מוחו צלול ומבריק כשהיה באותו יום גורלי ב-1954 שבו נתקל במודעה בלתי שגרתית בעיתון.

"[אביעזרי] בקשר לרקע שלי, אם לא תגלה את זה למכון אחרת יפטרו אותי – אני מעולם לא הייתי לא בגן ילדים, ולא בבית ספר תיכון. בבית הספר העממי, אחרי כיתה ח', היה לי כל הזמן אותו המורה ואני לא אהבתי אותו – אז החלטתי שמספיק לימודים. נהפכתי לשוליית חשמלאי. בירושלים הלכתי עם סולם לתקן חשמל בבתים.
אחר כך איזו דודה שכנעה את הורי שכדאי שייצא ממני משהו, אז עשיתי בחינות כניסה לטכניון והתחלתי ללמוד באוק' 1947. אבל היות והייתי חבר הגנה, אז שלחו אותי להגנת צפת ועזבתי את הלימודים. חזרתי בפברואר 1948. אחרי חודש חודשיים סגרו את הטכניון בגלל מלחמת השחרור. וב-1950 הסטודנטים קיבלו שחרור מוקדם ועשו לנו קורס מהיר, שנתיים. שנתיים בטכניון, זה בעצם החינוך שלי. ב-1954, כשהצבא ביקש ממני לחתום הלאה על קבע, ראיתי מודעה בעיתון שבמכון וייצמן מחפשים מהנדסים כדי לבנות מחשב דיגיטלי. זה הדליק את הדמיון שלי. מחשב דיגיטלי?! מה זה היצור הזה?
[רן] מה ידעת על מחשבים אז?
[אביעזרי] כלום. שום דבר. זה הדליק את הדמיון שלי. אני רוצה לדעת מה זה מחשב דיגיטלי."

אין פלא שאביעזרי הצעיר לא ידע דבר וחצי דבר על מחשבים. מחשבים היו עבור רוב הציבור בגדר מדע בדיוני. רק עשר שנים קודם לכן, ב-1946, בנו שני מדענים מוכשרים – ג'ון מאכלי (Mauchly) ופרספר אקרט (Eckert) את המחשב הדיגיטלי הראשון אי פעם, באוניברסיטת פנסילבניה שבפילדלפיה, ארצות הברית – ה- ENIAC, ראשי תיבות של Electronic Numerical Integrator and Computer. ה-ENIAC היה מפלצת: אלף ושמונה מאות שפופרות ואקום שהיו מסוגלות לבצע כחמשת אלפים פעולות בשנייה, ושכנו בתוך עשרות ארונות שכיסו שטח כולל של מאה ושישים מטר רבוע – משהו כמו דירה בינונית בעתלית, או מאה ושישים דירות בתל אביב. פרט ליחידי הסגולה שהיו מעורבים בפיתוח ה-ENIAC ובמחשבים הספורים שנבנו אחריו, רק מעט מאד מהנדסים ומדענים ידעו מה מסוגלת או לא מסוגלת לעשות המכונה האדירה הזו.
חיים פקריס

אבל היה אדם אחד שידע מה יכול – או יותר נכון, יוכל – המחשב לתרום לעולם, ותמונתו תלויה בחדר שבו אני ופרופ' פרנקל יושבים כעת, לצד תמונות רבות של מדענים וחוקרים בולטים אחרים בתולדות הפקולטה למדעי המחשב. זהו פרופ' חיים פקריס.

חיים פקריס נולד בליטא בשנת 1908. בגיל 16 כבר לימד מתמטיקה בבית הספר התיכון וכשהיגר לארצות הברית זכה עד מהרה למלגות לימוד בזכות כשרונו הבולט. פקריס למד מתמטיקה – אבל נמשך בעיקר ליישומיה המעשיים בשדות שונים ומגוונים כגון מטאורולוגיה, אופטיקה וגאופיזיקה. במהלך מלחמת העולם השניה סייע רבות לפיתוח טכנולוגיית הסונאר, ועל השגיו שם זכה בתואר 'אדמירל לשם כבוד' מטעם הצי האמריקני. השגיו הביאו אותו בשנות הארבעים לאחד ממכוני המחקר היוקרתיים ביותר בעולם, אם לא היוקרתי שבהם: המכון ללימודים מתקדמים (IAS) שליד אוניברסיטת פרינסטון. ב-IAS עבדו כמה מהמדענים הגדולים בהיסטוריה של המאה העשרים כדוגמת אלברט איינשטיין, קורט גדל, וולפגנ פאולי ורבים אחרים ששמותיהם בדרך כלל מופיעים לצד מילים כגון 'תורת-' או 'משפט-'.

אהבתו של פקריס ליישומים המעשיים של המתמטיקה הביאה אותו להתעניין במחשב. הוא ראה את הפוטנציאל שהיה טמון במחשב לסייע בפתרון בעיות עתירות חישובים שהיו קשות לפתרון עד אז, והיה מראשוני המדענים שעסקו באופן פעיל בפיתוח שיטות חישוביות לפתרון בעיות פיזיקליות. לנו, שגדלנו לתוך עידן המחשב, התובנה הזו נראית ברורה מאליה – אבל לא כך היה בתקופתו של פקריס. המחשבים הראשונים היו כה גדולים, כה יקרים וכה מסובכים לתפעול עד שקשה היה לתפוס אותם כשימושיים. דמיינו לעצמכם מדען שמציע לכם להתקין כור אטומי קטן כמנוע לרכב: נכון, לכור אטומי יש פוטנציאל נפלא – אפשר יהיה לנסוע שנים ללא תדלוק – אבל מבחינה מעשית, המורכבות של תפעול כור אטומי, על כל הסכנות שלו, הופכת את הרעיון כולו ללא ממש מעשי. אצל מדענים רבים, גם היה הרעיון של שימוש במחשב כדי לפתור בעיות מדעיות כאלה ואחרות נתפס כלא מעשי.
הבעיה של ה-ENIAC

הסיבה העקרונית למורכבות ולקושי של העבודה עם ה-ENIAC הייתה היעדר גמישות. דמיינו את ה-ENIAC כאוסף יחידות חישוב נפרדות אשר מחוברות בכבלי חשמל. בואו נאמר שאנו רוצים לחשב את תוצאת התרגיל (1+2)*3. ב-ENIAC, הספרות אחת ושתיים מוכנסות ליחידת חישוב המבצעת פעולת חיבור, ותוצאת החיבור מועברת בכבל אל יחידת חישוב אחרת שמבצעת את פעולת הכפל. אם צריך לקחת את התוצאה הזו ולחלק אותה במספר שלישי, אז כבל נוסף יוליך מיחידת הכפל אל יחידת החילוק וכן הלאה. במילים אחרות, זוהי מעין 'צנרת' שמוליכה מידע מנקודת התחלה מסוימת, דרך יחידות עיבוד בסדר הנכון – ועד לנקודת סיום. אבל מה קורה אם אנו רוצים לשנות את התרגיל, למשל – 3*2+1? ב-ENIAC, פירוש הדבר היה לנתק את הכבלים ולחבר אותם מחדש בין היחידות השונות – דהיינו, תוצאת הכפל מועברת אל הכניסה ליחידת החיבור וכן הלאה.


ה נשמע די פשוט כשיש לך רק כמה יחידות חישוב וכבל אחד או שניים – אבל ב-ENIAC היו אלפי יחידות חישוב ועשרות אלפי כבלים. שלושה ארונות חשמל גדולים הוקדשו לחיבורים השונים, וכל אחד מהם הכיל אלף ומאתיים מפסקים, ולכל אחד מהם היו עשרה מצבים שונים! אני מוצא את עצמי לפעמים עומד מול לוח החשמל הראשי בבית, זה שיש בו שלושים פיוזים ומפסקים, ולא יודע מאיפה להתחיל. אז איך מתמודדים עם עשרות אלפי מפסקים וכבלים?… כאן המקום, אגב, לתת קרדיט היסטורי חשוב למי שהיו אמונות על המשימה המורכבת הזו. בצוות של ה-ENIAC היו חברות שש נשים שתפקידן היה לחווט את המחשב כדי לבצע את החישובים השונים. כיוון שלמהנדסים ולמדענים שהיו מעורבים בתכנון המחשב לא היה זמן ללמד אותן מה לעשות, הן נטלו יוזמה ולמדו בכוחות עצמן – מסכימות, ומניסוי וטעיה – איך לחווט את ה-ENIAC. בזכות מאמציהן פעל ה-ENIAC, לאחר שהושלם, במשך קרוב לעשור ותרם רבות לחישובים בתחומי חיזוי מזג האוויר, חקר הקרניים הקוסמיות ופיתוח פצצת המימן.
ג'ון פון נוימן

חיים פקריס, כאמור, האמין בפוטנציאל של המחשב. מי ששכנע אותו בפוטנציאל הזה, למרות כל העדויות ההפוכות, היה אחד מעמיתיו ב-IAS, המכון ללימודים מתקדמים בפרינסטון: ג'ון פון נוימן (Von Neumann). פון נוימן, מתמטיקאי ממוצא הונגרי, נחשב לאחד מהמדענים המבריקים ביותר של המאה העשרים. הוא נודע כאבי תורת המשחקים ותרם תרומות חשובות למגוון שדות מחקר – החל מתורת הקוונטים ועד למתמטיקה טהורה. פון נוימן היה שותף בכמה וכמה ועדות אקדמיות שייעצו לצבא ארצות הברית במהלך מלחמת העולם השנייה, למשל בפרויקט מנהטן לפיתוח פצצת האטום הראשונה.

פון נוימן נכנס לעולם המחשב כמעט במקרה. באחד הימים הוא נסע פון נוימן ברכבת ועבר דרך פילדפיה. בתחנה, על הרציף, פגש באקראי מכר שלו – מדען שעבד גם הוא בשירות הצבא. פיתוח ה-ENIAC באוניברסיטת פנסילבניה מומן על ידי הצבא האמריקני שקיווה להעזר בו לחישוב מסלולי פגזי ארטילריה, ועמיתו של פון נוימן היה חלק מצוות הפיתוח של פרוספר ומאכלי. הוא סיפר לו על ה-ENIAC ועל העבודה פורצת הדרך שנעשית באוניברסיטה, והזמין את פון נוימן לביקור. פון נוימן הוקסם מהמחשב, והסכים להצטרף לצוות כיועץ. מאוחר יותר, כשכבר היה בפרינסטון, ביקש פון נוימן לבנות מחשב משלו – אך למרות שהיה חבר בולט ב-IAS, עמיתיו במכון לא 'השתגעו', בלשון המעטה, על הרעיון של בניית מחשב. ה-IAS היה מכון ללימודים תיאורטיים, מקום של לוחות וגירים, ניירות ועפרונות. לא היו בו מעבדות ולא סדנאות. פון נוימן אמנם הצליח בסופו של דבר לשכנע את מנהלי המכון לאשר לו לבנות מחשב, אבל המקום שהוקצה לצורך הפרויקט היה הגשמת האימרה – 'רחוק מהעין, רחוק מהלב': אי שם במחשכי המרתף בקומה השנייה מתחת לאדמה. שם, לצד דוודי ההסקה ומכונות הכביסה, עבדו פון נוימן וצוות של שישה מהנדסים על פיתוחו של המחשב החדש, ושם גם נחשף פרופ' חיים פקריס לטכנולוגיה החדשה הזו. השיחות שניהל עם פון נוימן שכנעו אותו שהמחשב עתיד לשנות את העולם.
פקריס עולה לישראל

פרט למתמטיקה יישומית, לחיים פקריס הייתה מטרה נוספת בחייו. יחד עם אנשי עסקים ובעלי ממון אחרים, עסק פקריס באיתור וברכש ציוד צבאי עודף של צבא ארה"ב – נשק וכלים אחרים שנותרו ללא שימוש בתום מלחמת העולם השנייה – והעברתו לידי "ההגנה" בארץ ישראל. פעילותו הציונית הנלהבת הביאה את חיים ויצמן, נשיאה הראשון של מדינת ישראל ובעצמו מדען בעל שם, להציע לפקריס לעלות לישראל ולהצטרף למכון מחקר צעיר שהקים בשם 'מכון זיו' – לימים, מכון וייצמן, על שמו. וייצמן קיווה שפקריס יקים פקולטה חדשה למתמטיקה שימושית. פקריס הסכים לעלות לישראל – ועובדה זו לבדה מעידה על עצמת האמונה הציונית שזרמה בעורקיו. פקריס הסביר את מניעיו בדברים שנשא בשנות השישים:

"הם — הגויים — אומרים שאנחנו היהודים איננו מוכשרים במקצוע ההנדסי, והיו ימים ששמענו מהם אותה טענה ביחס לחקלאות וביחס לשירות צבאי, ובאה התנועה הציונית ושינתה את הדבר… אין להתעלם מהעובדה שכיום קיימת לפנינו משימה ציונית נוספת והיא להחדיר את המקצוע ההנדסי לאינטליגנציה היהודית… היהודים אינם מצליחים בהנדסה משום שאינם מחזיקים במקצוע הזה, ודומני שבימים אלה הבעיה חיונית, חיונית לעצם קיום המדינה, ואולי לכל העם."

דמיינו לעצמכם שחקן כדורגל ישראלי מוערך שנמצא בשיא הקריירה שלו, ומועסק במועדון כדורגל מפואר שאלפי כדורגלנים אחרים משתוקקים לשחק במסגרתו – עוזב הכול כדי לעבור לשחק בכפר סיני נידח, בקושי עשרה מיליון תושבים. אבל הכדורגלן ההיפותטי שלנו אינו עושה זאת תמורת משכורת שמנה אלא מסיבה אחת ויחידה – הוא רוצה להציב את מועדון הכדורגל של הכפר הסיני הנידח על מפת הכדורגל העולמית. זה הקורבן שהקריב פקריס למען ישראל: הוא הסכים לעזוב את המכון ללימודים מתקדמים בפרינסטון, את איינשטין, פון נוימן וגדל – לטובת מכון מחקר זעיר במדינה ענייה, עמוסה בפליטים ושעצם המשך קיומה מוטל בספק.
ועדה מייעצת בפרינסטון

אבל כדי שיסכים להקריב את הקורבן העצום הזה, הציב פקריס לוייצמן תנאי אחד: מחשב. הוא היה מוכן להשאיר מאחוריו את כל מה שהיה לפרינסטון להציע – פרט למחשב. פקריס חלם על היום שבו ייעזר במוח האלקטרוני כדי לפתור בעיות שאיש לא פתר קודם, ולא הסכים לוותר על החלום הזה.

ויצמן נטה להסכים לתנאי הזה, אבל זה לא היה מספיק. כדי לגייס את המימון הדרוש לבניית המחשב, פקריס היה צריך לשכנע גם את מקבלי ההחלטות ואת קהילת המדענים בישראל שכדאי להשקיע את מה שהיו אז סכומי עתק – עשרים אחוזים מתקציבו השנתי של מכון וייצמן – בהרפתקה טכנולוגית שכזו. מבין שני אלה, המחליטים לעומת המדענים, ההתנגדות הגדולה ביותר הגיעה מכיוון קהילת המדע בישראל דווקא, שבניה נאבקו על כל לירה ולירה של תקציבי מחקר. חלק גדול מהחוקרים באוניברסיטה העברית, בטכניון ובשאר המוסדות האקדמיים לא הבינו מדוע מתעקש פקריס על הגשמת הפנטזיה הפרועה שלו. בכל העולם כולו באותו הזמן היו בקושי עשרים מחשבים, וכמעט כולם בארצות הברית ובבריטניה, שתי מעצמות-על. אפילו מדינות אירופאות מבוססות בעלות עשרות מיליוני תושבים לא ראו צורך בבניית מחשב. כדאי לזכור שבאותם הימים בישראל גם לא הייתה כל תשתית טכנולוגית לבנייתה של מפלצת אלקטרונית שכזו. לא היו כאן מפעלים לייצור קבלים, נגדים, סלילים או מערכות אספקת חשמל. בכל המדינה לא היה מהנדס אחד שבנה מחשב מימיו! ובנוסף, צריך לזכור שאף אחד – אפילו לא ג'ון פון נוימן – לא יכול היה לומר בוודאות גמורה שלמחשב תהיה השפעה מהותית על הקדמה המדעית. פקריס היה אמנם מצויד באמונה יוקדת בפוטנציאל של המחשב, אבל לא היו לו קבלות בשטח.

כדי להרגיע את חששות מתנגדיו ולזכות ברוח גבית חיובית, הקים פקריס בפרינסטון ועדה מייעצת מיוחדת שתסייע בהקמת הפקולטה למתמטיקה שימושית – ובין היתר דנה גם בצורך הפקולטה במחשב אלקטרוני. חמשת החברים בוועדה היו מבכירי המדענים במכון ללימודים מתקדמים, וביניהם רוברט אופנהיימר – אבי פצצת האטום – ג'ון פון נוימן ואלברט איינשטין בכבודו ובעצמו. פקריס קיווה, ללא ספק, שאשרור הצורך במחשב בידי ועדה כה מכובדת תשתיק את המתנגדים לרעיון אחת ולתמיד.

זה לא היה כה פשוט. גם חברי הוועדה, ובמיוחד איינשטין, לא היו משוכנעים בצורך ישראל במחשב. איינשטיין הביע את ספקנותו במשפט שצוטט מאז שוב ושוב – 'מה תעשה מדינה כה זעירה', שאל איינשטיין את פקריס, 'עם מחשב אלקטרוני כל כך גדול?!'. פון ניומן התערב והשיב לאיינשטיין – 'אל תדאג: אם אף אחד אחר לא ישתמש במחשב – פקריס ישתמש בו כל הזמן!' למזלו של חיים פקריס, לפון נוימן היה מוניטין ומשקל אקדמי שלא נפל מזה של הפיזיקאי המפורסם. הוא הצליח לשכנע את שאר חברי הוועדה לתמוך ביוזמת המחשב של פקריס, ומכאן נסללה הדרך לאישור הסופי של הפרויקט.

אבל כאמור, לא היה בישראל אפילו מדען או מהנדס אחד בעל ניסיון בבניית מחשבים – וכדי למלא את החסר פנה פקריס לשניים מאותם מדענים שעמלו במרתף של ה-IAS על פיתוחו של המחשב של פון נוימן: ד"ר ג'רלד (ג'רי) אסטרין (Estrin) ואשתו, תלמה. ג'רי ותלמה – שניהם מהנדסי חשמל בהכשרתם – היו חברים בצוות הפיתוח של פון נוימן, ופקריס שכנע אותם לעלות על ספינה לארץ ישראל ולהצטרף לפקולטה למתמטיקה שימושית במכון וייצמן. ג'רי אסטרין חשב שהוא אמור רק לעזור בבנייתו של המחשב הארץ ישראלי הראשון, אבל עד מהרה הבין שלאף אחד – כולל פקריס – אין שמץ של מושג איך בונים מחשב, והוא יצטרך להוביל את הפרויקט בעצמו. ג'רי פרסם מודעות בעיתונים לגיוס צוות מתאים – וכך פגש גם את אביעזרי פרנקל הצעיר, משוחרר טרי משרות קבע.

"ג'רי אסטרין ראיין אותי, אבל הוא ידע רק אנגלית. ואני לא ידעתי אנגלית כי לא הייתי בתיכון. אז היה קצת שיחה של חרשים. אבל הבנתי שהוא ביקש ממני לתכנן מולטי-ויברטור: אני לא יודע אם אתה יודע מה, זה משהו כמו מחולל אותות שצריך לשם בניה של מחשב. אז על המקום תכננתי את זה, ובביקור הבא שלי ראיתי שבנו כמה עותקים של זה – אז הבנתי שאני בעניין. ככה באתי הנה."

פרט לאביעזרי, ג'רי אסטרין אסף סביבו מדענים ומהנדסים ישראלים נוספים: אפרים פרי, ראש המחלקה לאלקטרוניקה בפקולטה, צבי ריזל, ראש המעבדה לראדארים בצה"ל, מיכה קדם הטכנאי ועוד מספר מצומצם של אנשים שהיוו את גרעין הפרויקט. רבים מהמחשבים שנבנו באותה התקופה כונו בשמות שהמשיכו את המסורת של ה-ENIAC: ה-AVDAC, ILLIAC, Johnniac (על שמו של ג'ון פון נוימן), ואפילו MANIAC. גם המחשב של מכון וייצמן המשיך במסורת: הוא קיבל את השם WEIZAC (ראשי תיבות של Weizmann Automatic Computer).
ארכיטקטורת פון נוימן

כעת עלתה השאלה – על סמך אלו תוכניות בונים מחשב? פקריס לא ראה בבניית המחשב למכון ויצמן 'פרויקט פיתוח', שבו יוצרים טכנולוגיה חדשה שלא הייתה קיימת קודם. זה היה מסובך מדי ומסוכן מדי, במיוחד בהתחשב בעובדה שהתקציב היה מצומצם מאוד וכוח האדם שלו כלל בעיקר אנשים שכמו אביעזרי פרנקל לא ידעו דבר וחצי דבר על מחשבים. הוא הסתפק בלבנות מחשב על סמך תוכניות קיימות, באופן השמרני ביותר. מכיוון שהכיר אישית את פון נוימן, ומכיוון שג'רי אסטרין היה חבר בצוות הפיתוח של פון נוימן בפרינסטון – החליט פקריס לבנות את ה-WEIZAC על סמך התוכניות של מחשב ה-IAS. ברוח החופש האקדמי ששררה במכון, פון נוימן העניק לפרקיס את הסכימאות ההנדסיות של המחשב שלו בשמחה. למעשה, פון נוימן נתן את הסכימאות לעוד חמש עשרה קבוצות פיתוח אחרות ברחבי העולם, מעין 'Open Source' בגרסת שנות החמישים.

החלטתו של פקריס להעתיק את את המחשב שפיתח פון נוימן בפרינסטון הייתה, בדיעבד, החלטה ברת מזל באופן יוצא דופן. מדוע? זיכרו שאותה התקופה לא היה 'תקן' או מבנה סטנדרטי לחומרת מחשב: כל קבוצה שפיתחה מחשב – בין אם בארצות הברית, בריטניה או גרמניה – עשתה זאת באופן ייחודי. אבל במחשב שלו בפרינסטון שילב פון נוימן רעיון מהפכני שעתיד היה לסחוף את עולם המחשב בסערה, רעיון המכונה עד היום 'ארכיטקטורת פון נוימן'.

מהי ארכיטקטורת פון נוימן? ובכן, ג'ון פון נוימן זיהה את הבעיה הטמונה בחוסר הגמישות של ה-ENIAC, והגה דרך להתגבר עליה. הרעיון שלו היה מבוסס על העובדה שבתוך מחשב קיימים שני סוגי מידע. הסוג הראשון הוא המידע שנחוץ לצורך ביצוע החישוב: ה-DATA, באנגלית. לדוגמה, בתרגיל 1+2, הספרות 1 ו-2 הם ה-DATA. הסוג השני הוא "פקודות" שמגדירות את תהליך החישוב עצמו: זהו ה-'+' בדוגמה שלנו, ופקודות אחרות יכולות להיות כפל, חילוק, פעולות לוגיות כ-AND ו-NOT או פקודות בסגנון 'אם תוצאת החישוב היא X, בצע פקודה Y'.

בתוך ה-ENIAC של פקרט ומאכלי, הייתה הפרדה ברורה בין מידע לפקודות. המידע יוצג באמצעות ביטים בזיכרון – אחד ואפס, או 'יש זרם' ו-'אין זרם' – והפקודות יושמו באמצעות החומרה של המחשב: יחידות החישוב והכבלים שחיברו ביניהן. הפקודה '+' הייתה מיושמת באמצעות יחידת מיחשוב שידעה לבצע פעולת חיבור. אם רצית שאחרי החיבור יבוא כפל – חיברת את שתי היחידות, פיזית, באמצעות כבל.

פון נוימן שאל את עצמו אם ההפרדה התאורטית בין מידע לפקודות חייבת להיות גם הפרדה מעשית: במילים אחרות, האם מידע חייב להיות מיוצג רק על ידי ביטים, ופקודות רק על ידי חומרה? והאם הביטים בזיכרון חייבים לייצג רק סוג אחד של מידע? תחשבו עלינו, בני האדם. באולפן, אני רן לוי הקריין שמדבר עם תנועות ידיים מוגזמות ובהתלהבות רבה. בבית, אני רן לוי הבעל והאבא שנצמד לקירות, הולך בשקט ובאופן כללי מנסה להמניך פרופיל אחרת מיד שמים לו סל כביסה ביד, עושים עליו 'דיו', או מבקשים ממנו כסף. מדובר על אותו האדם – אבל התנהגותו ותפקידו שונים, תלוי בהקשר שבו הוא נמצא. באותו האופן, גם הביטים בזיכרון המחשב יכולים למלא תפקידים שונים, בהקשר שבו הם נקראים ומפוענחים. פעם אחת הם מידע, ופעם אחרת – פקודות.

למחשב שראה פון נוימן בעיני רוחו היו שלושה רכיבים עיקריים. הראשון הוא הזיכרון: המקום שבו נשמרים הביטים. השני הוא היחידה האריתמטית-לוגית, המבצעת פעולות כגון חיבור, חיסור, AND, NOT וכו'. היחידה השלישית היא יחידת הבקרה: זו היחידה שאומרת לשאר היחידות מה לעשות – מתי הזמן לבצע חיבור, מתי NOT, מתי לקרוא מהיזכרון ומתי לכתוב אליו בחזרה את תוצאות החישוב. ומי אומר ליחידת הבקרה מה לעשות? מי אומר לה שעכשיו הזמן לבצע חיבור או כפל?

אז כך זה עובד: המחשב מופעל, ויחידת הבקרה מתעוררת לחיים. היא ניגשת לאזור כלשהו מוגדר וידוע מראש בזיכרון – נקרא לו תא מספר אפס – וקוראת את הביטים השמורים בו. אם, לצורך הדוגמה, התא מכיל את הרצף 1111 – יחידת הבקרה מבינה שעליה לקרוא את תוכן תאים 1 ו-2 ולסכום אותם. אם התא היה מכיל רצף אחר, למשל 0101 – הפקודה שונה: למשל, הכפל את תוכן התאים 1 ו- 2. שימו לב שאין הבדל עקרוני בין תאים 0,1 ו-2. כולם תאי זיכרון זהים, כמו מגירות בארון. השוני ביניהם מתבטא באופן שבו מתייחסת אליהם יחידת הבקרה: יחידת הבקרה מפענחת את תוכן תא אפס כ'פקודה' ואת תוכן תאים 1 ו-2 כ'מידע' או DATA.

ומדוע זה חשוב? היזכרו ב-ENIAC, ומה היו צריכות לעשות אותן נשים שרצו לשנות את פעולות החישוב שביצע המחשב: להוציא ולהחליף אלפי כבלים, לשנות אלפי מפסקים… זו משימה מורכבת, כמו לפתור תשבץ סודוקו ענק או לבנות פאזל של אלף חלקים. זה קורה כיוון שב-ENIAC, הפקודות מיוצגות על ידי חומרה וכדי לשנות אותן צריך לשנות את החומרה, פיזית: לנתק כבלים וללחוץ על מפסקים. במחשב של פון נוימן, הפקודות מיוצגות על ידי ביטים בזיכרון וכדי לשנות אותן, כל שצריך לעשות הוא לשנות את הביטים. אם, לצורך הדוגמה, נחליף את תוכן תא אפס של הזיכרון מ-1111 ל- 0101, הפכנו את התרגיל מחיבור לכפל. קל הרבה יותר לשנות תוכן של תא זיכרון זעיר ואלקטרוני, מאשר לנתק או לחבר אלפי כבלים שתופסים עשרות ארונות חשמל. במילים אחרות, פון נוימן המציא את מושג ה'תוכנה': הרעיון שלפיו אוסף פקודות שמיוצגות על ידי ביטים בזיכרון, הוא זה שקובע את פעולת המחשב. אקרט, מאכלי וכל שאר המדענים שפיתחו מחשבים בעשורים הראשונים של המאה העשרים חשבו כמו מהנדסי חומרה: אם צריך לחבר משהו אחד למשהו אחר, בואו נלחים אותם זה לזה – או, אם אי אפשר להלחים אותם אז לפחות נחבר אותם בכבל. פון נוימן חשב כמו מתכנת: מידע אינו ייצור גשמי, אלא רעיון מופשט שיכול להיות מיוצג בדרכים שונות – באותו האופן שבו 'פודקאסטר' ו-'אבא' יכולים להיות מיוצגים על ידי אותו האדם, בהקשרים שונים. התוצאה הייתה מחשב שהיה קטן יותר פיזית – שהרי אין צורך בכבלים ובמפסקים רבים כל כך – בעל ביצועים מהירים יותר, והחשוב ביותר: קל יותר לתכנות, כך שניתן להיעזר בו במגוון יישומים גדול הרבה יותר.

ג'ון פון נוימן תיאר את העקרונות הבסיסיים האלה במאמר חשוב שפרסם ב-1946, וגישה עקרונית זו לתכנון מחשבים מכונה כיום 'ארכיטקטורת פון נוימן' על שמו. אבל הכינוי הזה מטעה. פון נוימן לא היה הראשון שחשב עליו, והרעיון לא עלה במוחו 'יש מאין': הוא נבע משיחות שקיים עם שאר המדענים שעסקו אז בתכנון מחשבים והעלו, כל אחד, כיווני מחשבה שונים. אף על פי כן, יתרונותיה של ארכיטקטורת פון נוימן, בשילוב העובדה שפון נוימן לא רשם פטנט על הפיתוח אלא חילק את התכנונים ההנדסיים של המחשב לכל מדען שהיה מעוניין בכך, הביאה לכך שהרעיונות שלו תפסו אחיזה וכיום הארכיטקטורה שלו היא הבסיס המשותף לכמעט כל המחשבים של ימינו. במילים אחרות, הפרויקט שעליו עמלו חיים פקריס, ג'רי אסטרין, אביעזרי פרנקל ושאר החבורה הקטנה במכון וייצמן ושנועד במקור לסייע בחישובים מדעיים כאלה ואחרים – היה עתיד, למעשה, להכניס את ישראל לחבורה המצומצת מאוד של מדינות שאנשיהן נחשפו בשלב מוקדם ביותר לארכיטקטורת פון נוימן. לחשיפה הזו, כפי שנגלה בפרק הבא, הייתה השפעה אדירה על התפתחות תעשיית ההיי-טק בישראל.

בפרק הבא של עושים היסטוריה נמשיך את סיפור בנייתו של ה-WEIZAC. פרופ' אביעזרי פרנקל יספר לנו על אחד האתגרים הגדולים של הפרויקט – תכנון מחדש של מערכת הבקרה המרכזית – ועל טקס ההשקה של ה-WEIZAC שהסתיים בכך שכל המוזמנים נמלטו מהאולם בפאניקה. נשמע על המעורבות של דוד בן גוריון בפוליטיקה שסביב הפעלת המחשב, ועל תחילתה של תעשיית התוכנה הישראלית. כל זאת ועוד – בפרק הבא.
...
"[רן] אנחנו נמצאים עכשיו בלובי של הבניין. מה אנחנו רואים פה?
[אביעזרי] אנחנו רואים את הליבה של הויצק."

שישים שנה מאוחר יותר אני עומד במבואה של בניין זיסקינד של הפקולטה למדעי המחשב במכון וייצמן, לצידו המחשב המיתולוגי ההוא. מי שמעביר לי את הסיור הוא אביעזרי פרנקל: היום פרופ' מכובד למתמטיקה, ואז מהנדס צעיר וחלק מהצוות המצומצם שבנה את ויצק.

"[אביעזרי] הויצק עצמו תפס אולם מאד מאד גדול בקומת הקרקע של הבניין הזה. אנחנו רואים פה את הליבה.

[רן] כמה ארונות כאלה עוד היו?

[אביעזרי] אני לא זוכר בדיוק. היה הזיכרון המהיר שהיה – אם אני זוכר נכון – ארון עוד יותר גדול מזה. היה תוף מגנטי שהיה זיכרון ראשוני, לפני שהזיכרון המהיר הגיע מארה"ב. והיו עוד ארונות קטנים, למשל מדפסת ודברים מסוג זה. היה הקורא הפוטואלקטרי.

[רן] מה קרה לכל שאר חלקי המחשב? איפה הם היום?

[אביעזרי] אני חושב שהם – עליהם השלום. הם לא שרדו. [צוחק]"

אנחנו עוד נשוב אל הזיכרון ואל הקורא הפוטואלקטרי בהמשך, אבל ראשית הבה נחזור לשנת 1954 ואל ג'רי אסטרין, המהנדס שהוביל את פרויקט בניית הוייצק ושאחז בידיו את התרשימים שתיארו את המחשב הגדול הזה.

"[אביעזרי] ג'רי הביא איתו תרשימים מארצות הברית. הוא קיבל רשות מג'ון פון נוימן ואחרים. יותר מאוחר שמעתי שזה גם עבר דרך משרד החוץ האמריקני. אז הדברים האלה היו מתקדמים שהיו שייכים למדינה. גם פעם פקריס הביא כספת עצומה, ממש מגדל גדול. הוא אמר – 'ברגע שאתם גומרים, תשימו את כל התרשימים בפנים. קיבלתי ידיעה מהשב"כ שהרוסים מרגלים אחריכם.' [צוחק]."

אבל מה שג'רי לא ידע הוא שלקבל אישור ממשרד החוץ האמריקני עבור התרשימים הסודיים יהיה החלק הקל בכל העניין. החלק המורכב יותר יהיה למצוא מישהו שיודע איך לבנות את המחשב.

"[אביעזרי] אני יכול לומר שתעשיית ההייטק של ישראל התחילה בבית מלאכה של שני עולים חדשים מבולגריה, באזור – בין רחובות לתל אביב. ג'רי ומיכה קדם נסעו למצוא מקום [שבו אפשר יהיה] לייצר את ה- Chasis והבקאליטים שעליהם אפשר לשים את כל הנורות, שפופרות הריק והנגדים והחוטים וכל זה. היה שם בית מלאכה לחלקי חילוף לאופניים ומאווררים. והם הסכימו לייצר לנו את הבקאליטים האלה. כך התחילה תעשיית ההייטק.

עכשיו, הרכיבים עצמם – השפופרות, והנגדים וכל מיני דברים מהסוג הזה, והתושבות לנורות – זה יובא מחו"ל. הייתה חברה בשם 'לנציס', שהתמחתה ביבוא של מכשור מדעי. הם הצליחו מהר מאד להביא את כל הדרוש. זה היה באמת חבל הצלה בשביל ג'רי. ג'רי כתב [בזכרונותיו] שאם הוא היה יודע מראש את כל הבעיות והיה צריך לתכנן את הכל מראש, הוא לא חושב שהוא היה מקבל את הג'וב הזה. [צוחק]"

"המחשב וייצק הוא בעצם במרכאות 'בן' של ה-JOHNIAC. גם ג'רי אסטרין בא מהצוות הזה."

"ג'וניאק" היה הכינוי הלא רשמי של המחשב שבנו ג'ון פון נוימן וצוותו במרתף של המכון ללימודים מתקדמים שליד פרינסטון. הוייצק נבנה על סמך התרשימים האלקטרוניים של הג'וניאק, ולכן אביעזרי מכנה אותו 'בנו' של הג'וניאק.

"התכונות של הויצק הן מאד דומות לאלה של הג'וניאק כך שרוב העבודה הייתה עבודת בניה ולא תכנון. אבל בכל זאת היו כמה דברים שהיה צריך לתכנן."
זכרון חדש

מדוע נאלץ הצוות של מכון וייצמן לשנות את התכנון המקורי של ג'ון פון נוימן? ובכן, כפי שלמדנו בפרק הקודם, ארכיטקטורת פון נוימן הייתה פורצת דרך באופן שבו ניצלה את זיכרון המחשב: במקום לאחסן בזיכרון נתונים בלבד ולממש את הפקודות ככבלים המחברים בין יחידות עיבוד שונות – הכיל הזיכרון נתונים ופקודות במשולב. גישה זו נתנה בידי המפתחים את היכולת לשנות את הפקודות למחשב בקלות ובמהירות. אך לגמישות זו היה מחיר: מחשב בעל ארכיטקטורת פון נוימן דרש כמות גדולה של זיכרון כדי להיות מסוגל לאחסן בתוכו את הנתונים והפקודות. זה דומה למכונת קפה שמסוגלת להכין גם אספרסו גם קפה הפוך: מן הסתם למכונה הזו תהיה קיבולת גדולה יותר ממכונה שיכולה להכיל אספרסו בלבד.

נפח הזיכרון נמדד ב'מילים' – כל מילה היא אוסף של כמה וכמה ביטים, כמו אותיות במילה כתובה – ונפח הזיכרון ב-JOHNIAC של פון נוימן היה 1024 "מילים" שכאלה. כבר בשלב ראשוני מאוד של העבודה ידעו פקריס ואסטרין שנפח זה אינו מספיק, שהוא יגביל מאוד את מורכבות התוכנות שניתן יהיה להריץ על ה-WEIZAC, ושיש צורך להגדיל את הזכרון ל-4096 מילים לכל הפחות. לרוע המזל, טכנולוגיית הזיכרון שהייתה זמינה בראשית שנות החמישים הייתה מוגבלת מאוד ביכולותיה. אך ממש מעבר לאופק כבר זרחה טכנולוגיית זיכרון חדשה ומבטיחה בשם "זיכרון ליבה (Core)" שהייתה אמורה לשדרג בצורה משמעותית הן את נפח הזיכרון הן את מהירות הגישה אליו – דהיינו, משך הזמן שנדרש כדי לקרוא את תוכנו של תא זכרון. פקריס ואסטרין העריכו שעד שיסיימו את בניית הויצק, טכנולוגיית זיכרון הליבה כבר תהיה זמינה, ולכן החליטו לתכנן מחדש את מערכת הבקרה של הויצק כך שתתאים מראש לנפח הזיכרון המורחב.

לכל תא בזיכרון מחשב יש כתובת מספרית – למשל, תא 30, תא 450 וכדומה – וכשהמעבד מעוניין לקרוא את תוכן הזיכרון הוא ניגש לכתובת הרצויה לו. אבל מה המשמעות של 'כתובת' בהקשר הזה? איך יודע תא זיכרון מהי הכתובת 'שלו'? ובכן, מערכת הזיכרון מחוברת למעבד באמצעות שורה של חוטי חשמל: המעבד מזרים זרם חשמלי דרך חלק מהחוטים האלה, וכך מאותת למערכת הזיכרון איזה תא הוא מחפש. האנלוגיה הפשוטה ביותר להבנת העיקרון היא טריק שלמדתי בצבא כדי לגייס מתנדבים למשימות לא נעימות כמו ניקיון השירותים. הייתי ניגש לקבוצת טירונים ושואל אותם: מי מכם יודע לנגן בגיטרה? מיד היו מתרוממות כמה וכמה ידיים לאוויר. ואז הייתי שואל – ומי מכם גר קרוב לבסיס? כמה ידיים היו יורדות, אבל תמיד היה נשאר חייל נרגש שהיה משוכנע שעוד רגע הוא יוצא הביתה להביא את הגיטרה שלו, אך מגלה למגינת ליבו שיש לו הופעת יחיד עם המברשת של האסלה. זה טריק שעובד רק פעם אחת, אגב. בכל מקרה, באותו האופן שבו הצירוף של 'מי שיודע לנגן בגיטרה' ו'מי שגר קרוב לבסיס' הוא צירוף ייחודי לחייל אחד מתוך הקבוצה – כך צירוף חוטי החשמל שיש בהם או שאין בהם זרם מגדיר כתובת ייחודית לכל תא בזיכרון. זה קצת מזכיר גיליונות אלקטרוניים כמו Excel, שבהם לכל תא בגיליון יש מספר שורה ומספר עמודה ייחודי משלו.

בתכנון המקורי של ה-JOHNIAC היו עשרה חוטים בין המעבד לזיכרון שבעזרתם ניתן היה ליצור 1024 צירופים שונים – דהיינו, לגשת ל- 1024 כתובות בזיכרון. כדי להגדיל את נפח הזיכרון ל-4096 מילים, נאלצו אנשי ה-WEIZAC להוסיף שני חוטים נוספים שכאלה, שניים עשר בסה"כ, וזו המשימה שנפלה בחיקו של אביעזרי פרנקל. זו נשמעת כמו משימה פשוטה, אבל לא כך היא: היא דרשה הבנה אינטימית מאוד את הנעשה בתוך קרביו של המחשב, וכפי שיעיד כל מי שעסק בפיתוח חומרה אלקטרונית – לטעויות בחומרה יש מחיר כבד.

"זה חייב לתכנן מחדש את כל הבקרה המרכזית. זה היה הג'וב הראשון והמרכזי שלי. זה היה מאד מאתגר. את זה עשיתי ביום. העבודה הזו די דומה לתכנות אבל הזכרתי לפני כן שבתכנות עושים שגיאות ובקלות אפשר לתקן אותן. אם עושים שגיאה בתכנון הזה ומשקעים אותו בחומרה – זה קשה מאד לתקן. זה בזבוז של זמן וכסף. אז בלילות ג'רי, וצבי ריזל ואני ישבנו לתקוף את התכנון שלי. לראות אם יש בעיה.

בישיבות הליליות שלנו היה חיים פקריס, כי הוא חיכה בכיליון עיניים לסיום העבודה. אלה היו ימים מאד מאד יפים – ימים ולילות – שבהם עבדנו באווירה של חלוציות יוצרת. הן היו מבין שנות חיי היפות."
השקה רועשת

העבודה הקשה על התכנון מחדש של מערכת הבקרה לא רק העניקה לאביעזרי את שנות חייו היפות, כדבריו, היא גם השתלמה מאוד מבחינה מעשית. כשהושלם לבסוף הויצק, הוא היה המחשב הרביעי שבו הותקן זיכרון ליבה מתקדם שכזה – והיה מבין המחשבים המהירים ביותר בעולם באותה העת.

"[אביעזרי] אחרי שגמרנו לבנות, הגיע היום שבו בפעם הראשונה הפעלנו מתח. חשמל. פקריס הזמין אח"מים מהמכון. אנחנו הדלקנו את השיבר, ואז נשמעו המון פיצוצים וענן שחור התמר לתקרה. כל האח"מים ברחו לכל עבר! [צוחק] אחרי זה ישבנו לתקן את כל הקצרים.

[רן] מה הייתה הבעיה?

[אביעזרי] קצרים בין מעגלים! אנחנו לא מספיק בדקנו את המחשב לפני כן. דווקא דיברנו על זה. אני חושב שאני הקטן הזכרתי לג'רי לבדוק קצרים בכל מעגל ומעגל – אבל לא בדקנו קצרים בין המעגלים."

לאחר תיקוני הנזקים והשלמת הבדיקות הסופיות, הופעל הויצק לראשונה באוקטובר 1955. כך תיאר את הרגע המרגש כתב העיתון 'על המשמר' בעשרים וארבעה באוקטובר, 1955:

"אחד מעובדי המכון רשם על גבי סרט מיוחד את הנתונים: הוצאת שורש ממספר מורכב ביותר. המכונה, המכילה אלפי נורות קטנטנות ומאות קילומטר חוטים, התעוררה לחיים: הנורות הזעירות החלו מנצנצות, וכעבור שתי דקות הושלמה התוצאה, אשר אילו חושבה על ידי אדם הייתה גוזלת כחמישה ימי עבודה! התוצאה נתקבלה, בצורת חורים, בתוך סרט מיוחד. הנייר המנוקב הוכנס למכונה אחרת, אוטומטית, אשר תרגמה מיד את החורים לשפת תוצאה מספרית רגילה."

אין פלא שכתב על המשמר מתעכב במיוחד על התיאור של הנייר המנוקב. עבור רוב האוכלוסיה, המחשב היה מכונה מופלאה ובלתי מובנת – ולמען האמת, זה נכון גם היום – אבל הנייר המנוקב נראה להם בוודאי כמו סוג של קסם. גליל של נייר דק מנוקב באלפי חורים זעירים מוזן לתוך המחשב – והופך, איך שהוא, למשוואות וחישובים. אבל לאמיתו של דבר, הנייר המנוקב היה אולי החלק הפשוט ביותר בויצק, מבחינה טכנולוגית.

הרעיון העקרוני הוא לייצג אותיות, מספרים וסמלים דומים – באמצעות שורות של חורים. דמיינו לעצמכם פס צר של נייר, שיש בו מקום לחור אחד. עם הנייר הזה אפשר לייצג בקלות את הספרות אפס ואחד: יש חור שווה אחד, אין חור – אפס. זהו אותו הרעיון העקרוני שמאחורי קוד מורס, כשהחורים ו'אין-חורים' מחליפים את הקווים והנקודות. וכמו בקוד מורס, כדי לייצג עוד ועוד אותיות ומספרים – צריך להוסיף עוד ועוד חורים, או במילים אחרות – להרחיב את פס הנייר ולהגדיר צירופים חדשים של חורים. למשל: שני חורים, רווח וחור נוסף יכולים לייצג את האות A, וכן הלאה. הנייר המנוקב היה מוזן למכשיר מיוחד – קורא פוטואלקטרי – שהיה מאיר אור על הנייר: היכן שהיו החורים האור היה עובר ללא הפרעה, וכך זיהה הקורא את הסמל המיוצג באותה השורה. באופן זה קרא המחשב את התוכנה שהזין לתוכו המשתמש, אות אחר אות.
שגרת היום-יום



לאחר שוך ההתרגשות, הטקסים והכתבות בעיתונים – נכנס צוות הויצק סוף סוף לשגרה יום-יומית של הפעלת המחשב. בדומה לשאר המחשבים בתקופתו, גם הויצק הכיל אלפי שפופרות ואקום שנטו להישרף בתדירות גבוהה יחסית, עובדה שהציבה אתגר לא מבוטל בפני הצוות.

"המחשב עצמו היה מחשב מאד אמין, במיוחד בניגוד ל-JOHNIAC של המכון ללימודים מתקדמים בפרינסטון. אבל זה היה בין השאר הודות לכך שכל בוקר אנחנו שעתיים עשינו תחזוקה מונעת, בהן הרצנו תוכניות דיאגנוסטיות תוך הורדת מתחים של המעגלים השונים."

מטרתן העקרונית של תוכניות הדיאגנוסטיקה הייתה להריץ על הויצק חישובים שתוצאתם ידועה מראש, כך שאם שפופרת ואקום כלשהי כשלה – אפשר היה לגלות זאת ולהחליף אותה. התחזוקה המונעת היסודית הזו הוכיחה את עצמה כיעילה מאד והויצק פעל באופן תקין כשמונים אחוזים מהזמן – שיעור כמעט חסר תקדים במונחים של אותה התקופה, במיוחד לאור העובדה שמכון וייצמן סבל מהפסקות חשמל רבות בשנותיו הראשונות, ואף ממקרים שבהם זחלו חרקים קטנים לתוך המחשב הענק – התחשמלו, וגרמו לקצרים ולתקלות.

ולא בכדי התאמצו המהנדסים לגרום לויצק לעבוד ככל שרק אפשר. על כל כל דקה וכל שנייה מזמנו של המחשב החדש היו קופצים רבים: מדענים ממכון וייצמן ומחוצה לו, צה"ל, הלשכה המרכזית לסטטיסטיקה, חברות כרייה ונפט, חברת החשמל ועוד ועוד.

"תראה, גם מאוניברסיטאות אחרות. היה דבר מאד מעניין עם פיזיקאי מהאונ' העברית – יואל רקח ז"ל. הוא לא בא הנה: הוא ביקש שנשלח לו את רשימת הפקודות הבסיסיות, וזהו. שלחנו לו, ואז הוא שלח בדואר תוכנית מאד מאד ארוכה. בדרך כלל, כשרוב האנשים כתבו תוכניות – היו כל מיני שגיאות. זה קורה גם היום כשכותבים תוכנית. אבל זה דבר די פשוט לתקן אם נמצא האדם שכתב את התוכנית במקום. עכשיו, ניקבו את התוכנית של רקח, הריצו אותה – והיא רצה בלי שום תקלה! תוכנית באורח הגלות! [צוחקים]"

המחשב החדש היה משאב כה מבוקש עד שהצוות עבד בשלוש משמרות, עשרים וארבע שעות ביממה, כדי לשרת את לקוחותיו הרבים. שמעון פרס הצליח לאתר עבור פקריס מהנדס נוצרי – בחור שהתגורר בישראל והיה נשוי ליהודיה – כדי להפעיל את המחשב בשבתות.

פקריס ובן גוריון

הויצק הפך, הלכה למעשה, למחשב הלאומי של ישראל וכולם היו מאושרים על הזכות הנדירה שנפלה בחלקם לעבוד עם מכונה מדהימה שרק למתי מעט בעולם הייתה כזו. אבל אדם אחד לא אהב את העניין הזה: פרופ' חיים פקריס, מי שאכל קש וחצץ כדי לראות את החלום האישי שלו קורם עור, גידים ושפופרות ואקום.

"הוא היה איש עם חזון. היו לו רעיונות חשובים והוא ראה מה מחשב יכול לעשות בארה"ב, וזה לקח כמה שנים טובות עד שהכל הצליח. למשל, אחד הקשיים היה שהמחשב הזה, התקציב הראשוני שלו היה אמור להיות עשרים אחוזים מהתקציב השנתי של מכון וייצמן! אז אנשים פה חשבו שפקריס הוא משוגע. [מי שחושב על ] רעיונות חדישים, העולם חושב שהאיש הזה הוא משוגע."

"[אביעזרי] תראה, הוא השקיע בזה המון, והוא רצה לפתור – והוא גם הצליח – בעיות [מדעיות] חשובות, קלאסיות שאנשים לא הצליחו לפתור מפני שלא היה מספיק כח מחשוב. הוא עשה את זה בשבילו. אחרי שהמחשב התחיל לעבוד, אחרי שכולם אמרו שזה שגעון, הוא רצה את הזמן בשבילו. הוא הבין שהוא צריך לתרום קצת לאחרים. זו לא הייתה בדיוק תרומה: הוא היה איש עסקים מאד ממולח. הוא מכר כל שעת מחשב טבין ותקילין. אבל בכל זאת הוא רצה את כל הזמן בשבילו.

אחד הלקוחות היה צה"ל. עד כמה שאני זוכר הייתה יחידה אחת שהצליחה מהר מאד להפוך את התכניות שלה למבצעיות. היה לה זמן בין שתיים ושלוש בלילה, פעם בשבוע – אבל לפעמים הם היו צריכים משהו בזמן אמת, משהו מבצעי. ואז הם פנו לפקריס ופרקיס לא רצה לתת! 'יש לכם בין שתיים לשלוש..' אז הם טלפנו לדוד בן גוריון, שבין השאר היה גם שר הביטחון, ובן גוריון הרים טלפון למאיר וייסגל. השם הזה אומר לך משהו? לא.

מאיר וייסגל היה דמות ססגונית ומאוד מיוחדת כאן במכון. הוא היה נגיד של המכון, והיה אחראי להביא הנה כספים. הוא היה עוזרו האישי של חיים ויצמן, והביא כספים לכל מיני צרכים, כמו להבאת הזכרון המהיר. הוא היה דמות מאד מיוחדת. פקריס היה תלוי בו מבחינה כספית! אז בן גוריון הרים טלפון לוייסגל, ווייסגל הרים טלפון לפקריס – ופקריס לא היה יכול לעמוד בפני בקשה של וייסגל…

[רן] בן גוריון ידע על איזה כפתור צריך ללחוץ…

[אביעזרי] בדיוק… [צוחקים]"

הנה אנקדוטה נוספת ששופכת אור על אופיו המורכב של פרופ' פקריס.

"אתה שאלת איך היו היחסים עם פקריס. תראה, פקריס היה חצי גאון או גאון שלם – אבל הוא היה איש קשה. אתה היית עובר על ידו, אומר לו שלום והוא אפילו לא היה מחזיר שלום. שום דבר.

זה מעניין לציין בשנת 1962 הוא פתאום שינה את הגישה שלו כלפי אשתי. הוא פתאום הקדים לה שלום, שאל תמיד מה שלומך? מה שלום ההריון שלך? הכל בסדר?… מה התברר? ב-1962 הויצק כבר הראה סימני זקנה, והמכון החליט לרכוש מחשב במיניאפוליס [שבארה"ב]: מחשב מתוצרת CDC. פקריס רצה שאני אסע למיניאפוליס כדי להיות נוכח במבחנים הסופיים. אז הוא רצה שאני אסע – ואני אמרתי לו: אדוני, אני לא אסע עד שאשתי לא תלד והכל יהיה בסדר. ולכן הוא התעניין בשלום אשתי… [צוחק]"
קונפטי של תוכנה

ישנה דמות נוספת בסיפור שלנו שלא הזכרתי אותה עד כה: פנחס (פיני) רבינוביץ' – מתכנת ה-WEIZAC. בדרך כלל, כשמספרים את סיפורו של הויצק, דמותו של פיני רבינוביץ' נוטה להידחק אל הצללים כסוג של 'הערת אגב' – אולי כיוון שעבודת כתיבת תוכנה היא מטבעה מלאכה אפורה, אינדיבידואלית, שאינה מסתיימת במכונה גדולה שממלאת אולמות אלא בגליל רזה של נייר מנוקב. אפילו התקלות אינן מסתיימות בפיצוצים ובתמרות עשן… אבל לפיני רבינוביץ' הייתה תרומה גדולה לא רק לפרוייקט הויצק עצמו, אלא גם תרומה גדולה לעתידה של מדינת ישראל כולה.

פיני רבינוביץ' – במקור, פיליפ רבינוביץ' – היה מתכנת במכון התקנים האמריקני. כיוון שהיו מחשבים ספורים באותם הימים, היו גם מעט מאוד אנשים שידעו לתכנת אותם – וכששמע חיים פקריס על המתכנת היהודי שמהרהר באפשרות לעלות ארצה – הזמין אותו מיד למכון וייצמן ולפרויקט הויצק כמתכנת הראשי. חשיבות תפקידו של פיני הייתה כפולה ומכופלת בויצק לעומת רוב המחשבים בעולם באותה התקופה כיוון שכפי שלמדנו קודם, ארכיטקטורת פון נוימן – שעליה היה מבוסס הויצק – הופכת את התוכנה לציר המרכזי של פעילותו של המחשב: במקום לחבר ולנתק כבלים כדי להגדיר למחשב פקודות, כפי שנעשה במחשבים המוקדמים, הויצק ודומיו היו מושתתים על פקודות תוכנה שנשמרו בזיכרון. מכאן שהידע והניסיון שהביא עמו פיני ממכון התקנים האמריקני היה יקר ערך במידה פנטסטית עבור ה-WEIZAC, ובלעדיו אפשר להניח שהמכונה הגדולה הזו הייתה יושבת כמו אבן שאין לה הופכין עד שמישהו היה מצליח להבין איך כותבים לה תוכנה. פיני כתב את הרוב המוחלט של האלגוריתמים הבסיסיים וספריות התוכנה שבהם השתמשו לאחר מכן כל החוקרים והגופים השונים שנעזרו בויצק, והוא ומתכנת נוסף – האנס יארוש, שמו – כתבו גם את כל תוכנות הדיאגנוסטיקה ששמרו על כך שהמחשב הגדול ימשיך לתפקד במינימום תקלות והפסקות, ואולי אפילו חשוב יותר מכך – פיני היה גם מוקד להפצת ידע לגבי תוכנה.

"פיני נתן קורס: בתחילה פה לאנשים במכון, אבל אחר כך קורסים לכל מען דבאי, כל אחד מהארץ שרצה בא הנה לקורסים של פיני. מהממשלה, הלשכה המרכזית לסטטיסטיקה, ומכל הארץ."

באמצעות הדרכות אלה שהעביר פיני למהנדסים ולחוקרים מצה"ל, לרפאל, לגופים ממשלתיים ולאוניברסיטאות – הופץ הידע הנדיר ויקר הערך הזה והפך לנחלת הכלל. במילים אחרות: פיני רבינוביץ' הוא הוא התחלת תעשיית התוכנה בישראל. הוא הראשון שהביא את הידע הזה ארצה, חינך את הדורות הראשונים של מתכנתים בישראל, וייסד את המסורת המקצועית שבזכותה צמחו בישראל יחידות טכנולוגיות מתקדמות בצה"ל ותעשיית תוכנה אזרחית משגשגת.

"הסיפור שנזכרתי בו הוא סיפור קצת אישי. אני חושב שהזכרתי שב-1956 התחתנתי. הוא [רבינוביץ'], כמה שבועות לפני החתונה, אסף את כל החורים של הנייר המחורר, של הקלט. אני מתכוון לחתיכות הנייר שנופלות מהצד השני. הוא אסף את זה – וכשארוסתי ואני צעדנו לחופה, אז זרקו עלינו קונפטי. [צוחקים]

[רן] הראשון שקיבל קונפטי תוכנה!… [צוחקים]"

אפילוג

הויצק פעל במשך כעשר שנים, עד שטכנולוגיות חדשות ומתקדמות יותר דחקו את רגליו של המחשב הוותיק והובילו לכיבויו הסופי בעשרים ותשעה בדצמבר, 1963. במהלך אותן עשר שנות פעילות הבינו כולם את הצורך החיוני בטכנולוגיה הזו, וכולם – מצה"ל ורפאל ועד כל האוניבסיטאות הגדולות – רכשו מחשבים משלהם. מכון וייצמן רכש מחשב אמריקני מתוצרת CDC, ואז פיתח מחשב מקומי נוסף שבתחילה היה אמור להקרא 'וייצק 2' אך בסוף זכה לשם 'גולם' (GOLEM). הגולם, ששלושה מסוגו נבנו לאורך השנים, גם כן שימש נאמנה את החוקרים במשך שנים רבות.

במבט לאחור אין ספק כי תרומתו היחסית של הויצק למדינת ישראל הצעירה הייתה אדירה, מעל ומעבר לכמות המשאבים שהושקעו בפרויקט. במישור המדעי הטהור, חיים פקריס ועמיתיו זכו להצלחות מרשימות: פקריס, למשל, הצליח לפצח בעזרתו בעיה קלאסית ותיקה בתחום חקר הגאות והשפל, ואף להוכיח השערה חשובה בתורת הקוונטים.

הויצק תרם רבות לביסוס מעמדו היוקרתי של מכון וייצמן כמכון מחקר מצוין. מעבר להישגים המדעיים הישירים, שיתופי הפעולה הרבים עם מדענים ואוניברסיטאות ברחבי העולם שנרקמו סביב הויצק – שהרי רק לאוניברסיטאות מעטות יחסית בעולם הייתה מכונה מופלאה שכזו – תרמו רבות לממסד המדעי והטכנולוגי בישראל. המהנדסים והמדענים שביקרו כאן בשנות החמישים והשישים המשיכו לעבוד עם עמיתיהם המקומיים במשך שנים רבות, וחלקם אפילו השתקע בישראל. וכמובן, דיברנו הרבה על התרומה שהייתה לויצק להתפתחותה של תעשיית ההיי-טק המקומית, שהחלה מבית מלאכה קטן לאופניים בצריף ליד חולון – וכיום היא אחת המובילות בעולם.

"תראה, הויצק הזה הוא נתן את הדחיפה הראשונה לכך שמדינת ישראל היא מעצמת על בכירה במחשוב, בהייטק."

אנשי פרויקט הויצק המשיכו לעשות חיל כל אחד בתחומו. צבי ריזל הטכנאי הוביל את פרויקט מחשב ה'גולם' וזכה בפרס רוטשילד על פועלו זה. אביעזרי פרנקל הקים את פרויקט השו"ת הגדול שעליו סיפרתי בפרק הקודם, הפך למתמטיקאי וניסח השערה חשובה הקרויה על שמו – 'השערת אביעזרי'. פרופ' חיים פקריס זכה בפרס ישראל לפיזיקה ב-1980 על תרומתו האדירה למדינה. ג'רי אסטרין ואשתו, תלמה, אמנם חזרו לארה"ב עוד אפילו בטרם נכנס הויצק לפעולה ב-1954 – אך השנים שבילו בישראל הותירו עליהם חותם עמוק. ג'רי ותלמה אסטרין המשיכו לבקר בישראל באורח רצוף, ולייעץ בבניית מחשבים חדשים. באחד הראיונות העיתונאיים סיפר ג'רי –

"[בשהות שלי בישראל] למדתי איך לדפוק על שולחנות, דבר שעזר לי מאד מאוחר יותר כשנתמנתי ליושב הראש של מחלקת מדעי המחשב באוניברסיטת UCLA. התאהבתי באמת ובתמים באנשים בישראל, ואם אשתי הייתה מסכימה – היינו נשארים שם."

וגם הויצק עצמו זכה להכרת תודה. בשנת 2006 בחר בו ה-IEEE, איגוד מהנדסי החשמל והאלקטרוניקה הגדול בעולם, כאבן דרך בעלת חשיבות עולמית בדברי ימי הטכנולוגיה – תואר מקביל, אם תרצו, ל'אתר מורשת עולמית' של אונסק"ו. אם תבקרו בבניין זיסקינד של מכון וייצמן, תוכלו עדיין לראות במו עיניכם את הפלא ההנדסי הזה, נח לו במבואה. ממול לויצק, מביט בו מהעבר השני של החדר, ניצב פסל של אותו אלברט איינשטין ששאל, לפני למעלה מחמישים שנה, 'מה צריכה מדינה קטנה כל כך, מחשב גדול כל כך?'…

https://www.ranlevi.com/2017/06/12/osim_historiya_ep218_weizac_part_1-2/
https://www.ranlevi.com/2017/08/09/osim_historiya_ep222_weizac_part_2_mst/

Архитектура фон Неймана

Основано на Википедии.

Архитектура фон Неймана — широко известный принцип совместного хранения команд и данных в памяти компьютера.

Ниже есть продолжение.

Основы учения об архитектуре вычислительных машин заложил фон Нейман в 1944 году, когда подключился к созданию первого в мире лампового компьютера ЭНИАК. В процессе работы над ЭНИАКом в Институте Мура в Пенсильванском Университете во время многочисленных дискуссий со своими коллегами Джоном Уильямом Мокли, Джоном Экертом, Германом Голдстайном и Артуром Бёрксом, возникла идея более совершенной машины под названием EDVAC. Исследовательская работа над EDVAC продолжалась параллельно с конструированием ЭНИАКа.

В марте 1945 года принципы логической архитектуры были оформлены в документе, который назывался «Первый проект отчёта о EDVAC» — отчет для Баллистической Лаборатории Армии США, на чьи деньги осуществлялась постройка ЭНИАКа и разработка EDVACа. Отчет, поскольку он являлся всего лишь наброском, не предназначался для публикации, а только для распространения внутри группы, однако Герман Голдстайн — куратор проекта со стороны Армии США — размножил эту научную работу и разослал её широкому кругу ученых для ознакомления. Так как на первой странице документа стояло только имя фон Неймана, у читавших документ сложилось ложное впечатление, что автором всех идей, изложенных в работе, является именно он. Документ давал достаточно информации для того, чтобы читавшие его могли построить свои компьютеры, подобные EDVACу на тех же принципах и с той же архитектурой, которая в результате стала называться «архитектурой фон Неймана».

После завершения Второй Мировой войны и окончания работ над ЭНИАКом в феврале 1946 года команда инженеров и ученых распалась, Джон Мокли, Джон Экерт решили обратиться в бизнес и создавать компьютеры на коммерческой основе. Фон Нейман, Голдстайн и Бёркс перешли в Институт перспективных исследований, где решили создать свой компьютер «IAS-машина», подобный EDVACу, и использовать его для научно-исследовательской работы. В июне 1946 года они изложили свои принципы построения вычислительных машин в ставшей классической статье «Предварительное рассмотрение логической конструкции электронно-вычислительного устройства». С тех пор прошло более полувека, но выдвинутые в ней положения сохраняют свою актуальность и сегодня. В статье убедительно обосновывается использование двоичной системы для представления чисел, а ведь ранее все вычислительные машины хранили обрабатываемые числа в десятичном виде. Авторы продемонстрировали преимущества двоичной системы для технической реализации, удобство и простоту выполнения в ней арифметических и логических операций. В дальнейшем ЭВМ стали обрабатывать и нечисловые виды информации — текстовую, графическую, звуковую и другие, но двоичное кодирование данных по-прежнему составляет информационную основу любого современного компьютера.

Ещё одной революционной идеей, значение которой трудно переоценить, является принцип «хранимой программы». Первоначально программа задавалась путём установки перемычек на специальной коммутационной панели. Это было весьма трудоемким занятием: например, для изменения программы машины ЭНИАК требовалось несколько дней, в то время как собственно расчет не мог продолжаться более нескольких минут — выходили из строя лампы, которых было огромное количество. Однако программа может также храниться в виде набора нулей и единиц, причём в той же самой памяти, что и обрабатываемые ею числа. Отсутствие принципиальной разницы между программой и данными дало возможность ЭВМ самой формировать для себя программу в соответствии с результатами вычислений.

Наличие заданного набора исполняемых команд и программ было характерной чертой первых компьютерных систем. Сегодня подобный дизайн применяют с целью упрощения конструкции вычислительного устройства. Так, настольные калькуляторы, в принципе, являются устройствами с фиксированным набором выполняемых программ. Их можно использовать для математических расчётов, но почти невозможно применить для обработки текста и компьютерных игр, для просмотра графических изображений или видео. Изменение встроенной программы для такого рода устройств требует практически полной их переделки, и в большинстве случаев невозможно. Впрочем, перепрограммирование ранних компьютерных систем всё-таки выполнялось, однако требовало огромного объёма ручной работы по подготовке новой документации, перекоммутации и перестройки блоков и устройств и т. п.

Всё изменила идея хранения компьютерных программ в общей памяти. Ко времени её появления использование архитектур, основанных на наборах исполняемых инструкций, и представление вычислительного процесса как процесса выполнения инструкций, записанных в программе, чрезвычайно увеличило гибкость вычислительных систем в плане обработки данных. Один и тот же подход к рассмотрению данных и инструкций сделал лёгкой задачу изменения самих программ.

Принципы фон Неймана

Принцип однородности памяти. Принципиальное отличие архитектуры "фон Неймана" (принстонской) от "Гарвардской". Команды и данные хранятся в одной и той же памяти и внешне в памяти неразличимы. Распознать их можно только по способу использования; то есть одно и то же значение в ячейке памяти может использоваться и как данные, и как команда, и как адрес в зависимости лишь от способа обращения к нему. Следствием принципа однородности является трансляция — перевод текста программы с языка высокого уровня на язык конкретной вычислительной машины.

Принцип адресности. Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек, причём процессору в произвольный момент доступна любая ячейка. Двоичные коды команд и данных разделяются на единицы информации, называемые словами, и хранятся в ячейках памяти, а для доступа к ним используются номера соответствующих ячеек — адреса.

Принцип программного управления. Все вычисления, предусмотренные алгоритмом решения задачи, должны быть представлены в виде программы, состоящей из последовательности управляющих слов — команд. Комманды выполняются в естественной последовательности, то есть в порядке их положения в программе. При необходимости, с помощью специальных команд, эта последовательность может быть изменена.

Принцип двоичного кодирования. Согласно этому принципу, вся информация, как данные, так и команды, кодируются двоичными цифрами 0 и 1. Каждый тип информации представляется двоичной последовательностью и имеет свой формат. Последовательность битов в формате, имеющая определенный смысл, называется полем. В числовой информации обычно выделяют поле знака и поле значащих разрядов. В формате команды в простейшем случае можно выделить два поля: поле кода операции и поле адресов.
...
По плану, первым компьютером, построенным по архитектуре фон Неймана, должен был стать EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer) — одна из первых электронных вычислительных машин. В отличие от своего предшественника ЭНИАКа, это был компьютер на двоичной, а не десятичной основе. Как и ЭНИАК, EDVAC был разработан в Институте Мура Пенсильванского Университета для Лаборатории баллистических исследований Армии США командой инженеров и учёных во главе с Джоном Преспером Экертом и Джоном Уильямом Мокли при активной помощи математика], однако до 1951 года EDVAC не был запущен из-за технических трудностей в создании надёжной компьютерной памяти и разногласий в группе разработчиков. Другие научно-исследовательские институты, ознакомившись с ЭНИАКом и проектом EDVAC, сумели решить эти проблемы гораздо раньше. Первыми компьютерами, в которых были реализованы основные особенности архитектуры фон Неймана, были:

1. прототип — Манчестерская малая экспериментальная машина — Манчестерский университет, Великобритания, 21 июня 1948 года;
2. EDSAC — Кембриджский университет, Великобритания, 6 мая 1949 года;
3. Манчестерский Марк I — Манчестерский университет, Великобритания, 1949 год;
4. BINAC — США, апрель или август 1949 года;
5. CSIR Mk 1 — Австралия, ноябрь 1949 года;
6. EDVAC — США, август 1949 года — фактически запущен в 1952 году;
7. CSIRAC — Австралия, ноябрь 1949 года;
8. SEAC — США, 9 мая 1950 года;
9. ORDVAC — США, ноябрь 1951 года;
10. IAS-машина — США, 10 июня 1952 года;
11. MANIAC I — США, март 1952 года;
12. AVIDAC — США, 28 января 1953 года;
13. ORACLE — США, конец 1953 года;
14. WEIZAC — Израиль, 1955 год;
15. SILLIAC — Австралия, 4 июля 1956 года.

В СССР первой полностью электронной вычислительной машиной, близкой к принципам фон Неймана, стала МЭСМ, построенная Лебедевым (на базе киевского Института электротехники АН УССР), прошедшая государственные приемочные испытания в декабре 1951 года.

Узкое место архитектуры фон Неймана

Совместное использование шины для памяти программ и памяти данных приводит к узкому месту архитектуры фон Неймана, а именно ограничению пропускной способности между процессором и памятью по сравнению с объёмом памяти. Из-за того, что память программ и память данных не могут быть доступны в одно и то же время, пропускная способность канала "процессор-память" и скорость работы памяти существенно ограничивают скорость работы процессора — гораздо сильнее, чем если бы программы и данные хранились в разных местах. Так как скорость процессора и объём памяти увеличивались гораздо быстрее, чем пропускная способность между ними, узкое место стало большой проблемой.

Термин «узкое место архитектуры фон Неймана» ввел Джон Бэкус в 1977 в своей лекции «Можно ли освободить программирование от стиля фон Неймана?», которую он прочитал при вручении ему Премии Тьюринга.

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D1%80%D1%85%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%83%D1%80%D0%B0_%D1%84%D0%BE%D0%BD_%D0%9D%D0%B5%D0%B9%D0%BC%D0%B0%D0%BD%D0%B0