חזרה לרשימה
על הזוכה
מקבל פרס ישראל לשנת תשע"ה בתחום חקר המתמטיקה ומדעי המחשב.
שמעון אולמן – פרופ' למדעי המחשב במכון ויצמן למדע – הוא מחלוצי תחום הראייה הממוחשבת בישראל וממובילי התחום בעולם. פיתוחיו פורצי הדרך הזניקו את התחום, ותרמו הן לשכלול היכולות של מערכות מחשב, הן להבנה טובה יותר של תהליכי עיבוד המידע במוח. אולמן גם היה ממייסדי תעשיית הראייה הממוחשבת בישראל, תחום הניצב כיום בצמרת ענפי הטכנולוגיה העילית במדינה, ומייצא במאות מיליוני דולרים. הוא הדריך עשרות תלמידי מחקר, ותרם רבות לקידום ההשכלה הגבוהה בישראל.
התכנים בעמוד
נימוקי השופטים
פרופ' נוגה אלון, יו"ר, פרופ' דוד הראל, פרופ' מינה טייכר, פרופ' ורדה ליברמן
פרופ' שמעון אולמן ממכון ויצמן למדע הוא מחלוצי תחום האינטליגנציה המלאכותית וחקר הראייה הממוחשבת בארץ, הן באקדמיה הן בתעשייה.
במהלך קריירה עשירה פיתח פרופ' אולמן שיטות ייחודיות ומקוריות המשלבות פתרונות מתמטיים וחישוביים עם הבנה עמוקה של תהליכי ראייה קוגניטיביים. עבודתו בתחומים אלו הובילה לתובנות עמוקות ולפריצות דרך משמעותיות, הן בתחומי הראייה הממוחשבת הן בחקר ובהבנה של תהליכי הראייה במוח האנושי. תרומותיו המבריקות בתחומים אלו כוללות בין השאר תובנות בתפיסה ובשחזור תלת-ממדי של העולם מתמונות דו-ממדיות, זיהוי עצמים אוטומטי במערכות ראייה מלאכותיות, חישוב תנועה, קשב (attention) ועוד.
תרומותיו המדעיות של פרופ' אולמן נחשבות לראשונות במעלה בקרב הקהילייה המדעית, והשלכותיהן חוצות תחומים מדעיים. מחקריו פורשים יריעה רחבה של תוצאות, החל מתהליכי עיבוד מידע חזותי ראשוני (low level vision) ועד לתהליכי ראייה מתקדמים (high level vision). מחקרו החלוצי של פרופ' אולמן בשני היבטים אלו של תחום הראייה האנושית והממוחשבת הוביל לפריצות דרך ולבניית מודלים אלגנטיים המספקים דרכים לניתוח מידע חזותי גולמי – לצורך הפקת מידע מעובד ולתובנות ראייה מלאכותיות גבוהות, בדומה לאלה המושגות במערכת הראייה האנושית.
עוד בשנות השבעים דנה עבודתו החלוצית של פרופ' אולמן בניתוח ובהבנה של תנועת עצמים מרצף התנועות. פרופ' אולמן הראה שמערכת הראייה האנושית מזהה את תנועתם של עצמים באמצעות איתור מספר מאפיינים פשוטים והתאמתם לאורך הרצף. תובנות אלו אפשרו את פיתוחם של אלגוריתמים יעילים לניתוח תנועתם של עצמים ולשחזור המבנה התלת-ממדי שלהם. בסדרה נוספת של עבודות טיפל פרופ' אולמן בשאלות הקשורות בקשב (attention) ופיתח מודל חישובי של ניתוח מפות קשב, באופן המתיישב עם אבחנות ממערכת הראייה האנושית. נוסף לכך הציע אלגוריתמים חדשניים לאיתור עקומות חלקות בתמונות רועשות, המאפשרים לאתר את גבולותיהם של עצמים תוך עיבוד מקבילי של התמונה, אף שהעצמים עשויים להיות נתונים בתוך רקע סבוך. עבודות אלו הצטרפו לשורה של שגרות חישוביות שהציע פרופ' אולמן על מנת לגשר בין תהליכי עיבוד מידע חזותי ראשוני, שהם מקביליים באופיים, ובין תהליכי ראייה מתקדמים, שהם סדרתיים באופיים. עבודות חישוביות אלו שימשו גם בסיס לפיתוח מודל המתאר את דרכי החישוב של המוח באמצעות העברת שדרים דו-כיווניים בין שכבות של תאי עצב.
בשנים האחרונות התמקדה עבודתו המחקרית של פרופ' אולמן בפיתוח מודלים ואלגוריתמים לבעיית זיהוי עצמים וסיווגם ממידע חזותי. פרופ' אולמן היה מחלוצי השימוש בשיטות סטטיסטיות לתיאור חזותי של עצמים. לעבודותיו המבריקות השפעה עמוקה ומרחיקת לכת על מדענים מתחומים מגוונים, העוסקים בפיתוח מודלים חישוביים להבנת האינטליגנציה האנושית והביולוגית. פרופ' אולמן הוא אחד המדענים המובילים בעולם – אם לא הראשון שבהם – בחקר הראייה הקוגניטיבית.
לפרופ' אולמן תרומה משמעותית גם בפיתוח התעשייה עתירת הידע בישראל. כבר בשנת 1982 היה אחד מששת המייסדים של חברת אורבוט מערכות בע"מ, שפיתחה מערכות לבדיקה אופטית אוטומטית של מעגלים מודפסים לתעשיית האלקטרוניקה. הוא הוביל את תחום האלגוריתמים בחברה והניח למעשה את היסוד למערך עיבוד התמונה הקיים עד היום. מאז 1982 צמחה החברה והתפתחה, וכיום אורבוטק בע"מ (שינוי השם נבע ממיזוג עם חברה ישראלית אחרת בתחום) היא חברה המעסיקה למעלה מ-1,700 עובדים, מתוכם למעלה מ-750 בישראל. פרופ' אולמן שימש במשך שנים רבות המדען הראשי של החברה והוביל אותה לפיתוח טכנולוגיות עיבוד תמונה מתקדמות במספר רב של תחומים, שאפשרו בניית מוצרים חדשניים נוספים והובילו להקמת מספר חברות בנות.
פרופ' אולמן העמיד דורות של סטודנטים הנמנים עם המובילים באקדמיה הישראלית והעולמית ובתעשייה עתירת הידע, ותרם לחינוך הגבוה בארץ גם בהיותו חבר במועצה להשכלה גבוהה (מל"ג). על תרומתו לפיתוח הבסיס התאורטי ולקידום הבנת הקוגניציה האנושית זכה בפרס Rumelhart בשנת 2008 ובפרס א.מ.ת. בשנת 2014.
על הישגיו המחקריים פורצי הדרך בבינה מלאכותית ובקוגניציה בכלל, ובתחום הראייה הממוחשבת בפרט, וכן על תרומתו החשובה לפיתוח התעשייה עתירת הידע בישראל, נמצא פרופ' שמעון אולמן ראוי לקבלת פרס ישראל בחקר מדעי המחשב לשנת תשע"ה.
קורות חיים
שמעון אולמן – פרופ' למדעי המחשב במכון ויצמן למדע – הוא מחלוצי תחום הראייה הממוחשבת בישראל וממובילי התחום בעולם. פיתוחיו פורצי הדרך הזניקו את התחום, ותרמו הן לשכלול היכולות של מערכות מחשב, הן להבנה טובה יותר של תהליכי עיבוד המידע במוח. אולמן גם היה ממייסדי תעשיית הראייה הממוחשבת בישראל, תחום הניצב כיום בצמרת ענפי הטכנולוגיה העילית במדינה, ומייצא במאות מיליוני דולרים. הוא הדריך עשרות תלמידי מחקר, ותרם רבות לקידום ההשכלה הגבוהה בישראל.
פרופ' אולמן מתגורר ברחובות ונשוי לחנה – פסיכולוגית קלינית. הם הורים לתומר ויונתן ויש להם נכד ונכדה – גבריאל ואלי.
לימודים והשתלמויות
1973 תואר בוגר במתמטיקה, פיזיקה וביולוגיה, בהצטיינות יתרה, האוניברסיטה העברית בירושלים
1977 תואר דוקטור בהנדסת אלקטרוניקה ובמדעי המחשב, המכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס, ארה"ב
תפקידים אקדמיים בארץ
1982–1985 פרופסור חבר למתמטיקה יישומית ומדעי המחשב, מכון ויצמן למדע, רחובות
תפקידים אקדמיים בחו"ל
1977–1979 עמית מחקר, המחלקה להנדסת אלקטרוניקה ומדעי המחשב, המכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס, ארה"ב
1979–1981 חוקר ראשי, המעבדה לבינה מלאכותית, המכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס, ארה"ב
תפקידים אחרים
1983–2005 מדען ראשי, חברת אורבוטק, רחובות
1998–2003 מדען ראשי, חטיבת המוצרים החדשים, חברת Applied Materials, רחובות
פרסים ואותות הוקרה
1988 פרס לוינסון במתמטיקה, מכון ויצמן למדע
2008 פרס רומלהארט מטעם האגודה הבין-לאומית למדעים קוגניטיביים
2008 עמית האגודה הבין-לאומית למדעים קוגניטיביים
2011 נבחר לאקדמיה הלאומית הישראלית למדעים
2014 פרס א.מ.ת במדעים מדויקים
מפעל חיים
"יש משהו עמוק במחשבה האנושית שעדיין לא קיים בהבנה הממוחשבת. מסקרן מאוד לדעת איך המוח האנושי מבין את העולם, ולנסות לתרגם את התהליכים האלה למחשב", אומר פרופ' שמעון אולמן, מחשובי החוקרים בתחום הראייה הממוחשבת בישראל ובעולם.
אולמן נולד בירושלים ב-1948 וגדל בעיר. בסיום לימודיו בגימנסיה רחביה התגייס לקורס טיס וב-1967 סיים את הקורס. הוא היה טייס קרב במלחמת ההתשה והמשיך בתפקידו זה במילואים במלחמת יום כיפור. עם שחרורו מצה"ל החל ללמוד מתמטיקה ופיזיקה באוניברסיטה העברית. הוא גילה עניין רב גם בחקר המוח, ולכן החל ללמוד במקביל גם ביולוגיה. ב-1973 סיים את התואר הראשון בשלושת התחומים בהצטיינות יתרה.
התעניינותו בשני התחומים – חקר המוח והתחום הצעיר של מדעי המחשב – הובילה אותו ללמוד לקראת תואר דוקטור במכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס בארה"ב (MIT), במעבדה לבינה מלאכותית. שם החל לעסוק בתחום הראייה – הן בהבנת התהליכים המתרחשים במוח בעת עיבוד תמונה והקשר בינם ובין ההבנה והמחשבה, הן בניסיון לחקות את התהליכים האלה במערכות מחשב. בעבודת הדוקטור שלו פיתח אולמן אלגוריתם ייחודי המאפשר למחשב לפענח את המבנה התלת-ממדי המציאותי של גורמים הנראים בסרט דו-ממדי, על פי ניתוח התנועה. המחקר והפיתוח השפיעו רבות על תחום הראייה הממוחשבת, וב-1979 – שנתיים לאחר שסיים את הדוקטורט – סוכמה העבודה בספר שעורר הדים רבים בקהילה המדעית.
אולמן המשיך את מחקרו ב-MIT. ב-1982 מונה לפרופסור חבר וב-1986 לפרופסור מלא. מחקריו התקדמו מהתחום המכונה "בעיות נמוכות" – זיהוי תנועה או פענוח תלת ממדי – ל"בעיות גבוהות" – זיהוי עצמים. אולמן מסביר: "כלב וחתול הן חיות דומות למדי – לשתיהן יש ארבע רגליים, ראש, זנב וכן הלאה. ואולם, כל אדם – אפילו פעוט – מבחין ביניהם בקלות. האתגר שלנו הוא להבין כיצד המוח עושה בקלות פעולות כאלה, ולנסות לפתח מערכות תכנה על בסיס אותם עקרונות".
ב-1982 מונה אולמן לחוקר גם במכון ויצמן, והקים למעשה את תחום הראייה הממוחשבת בישראל. הוא המשיך לעבוד במקביל גם ב-MIT ולחלק את זמנו בין המוסדות, עד שב-1993 השתקע סופית במכון ויצמן. הוא הוסיף לפתח שיטות מתקדמות לניתוח ממוחשב של מידע חזותי יחד עם בנייתם של מודלים המדמים את מערכת הראייה האנושית. בשנים האחרונות הוא מוביל את המיזם המכונה "התינוק הדיגיטלי" – ניסיון ליצור מודל ממוחשב של התפתחות המערכת הקוגניטיבית בבני אדם. "תינוקות מפיקים כמויות עצומות של מידע מראייה, בצירוף חושים אחרים ופעילות אקטיבית, ואצלם – בניגוד למחשב – אין טקסט המוצמד לכל תמונה. המוח מרכיב לבד את תמונת העולם", מסביר אולמן. "המטרה שלנו היא ליצור מודל כזה, של מחשב שאינו יודע דבר על העולם, ומתחיל להרכיב תמונת עולם עשירה באופן לא מונחה. האפשרות לחקות את היכולת האנושית הזו היא גישה מבטיחה לפיתוח מערכות לומדות ואינטליגנטיות".
לצד עבודתו האקדמית היה אולמן מחלוצי תחום הראייה הממוחשבת בתעשייה. "עם כמה חברים ישראלים ב-MIT, הבנו את האפשרויות הגלומות בעבודה שלנו בתחומים מסוימים", הוא מספר. "למשל בתעשיית האלקטרוניקה, הבדיקה החזותית של מעגלים הפכה להיות צוואר הבקבוק של התעשייה, ככל שהרכיבים בתחום מוזערו ודרישות הדיוק רק גברו". אולמן וחבריו הקימו בישראל את חברת "אורבוט", שבעקבות מיזוג הפכה ל"אורבוטק", ובמשך יותר משני עשורים הוא היה המדען הראשי שלה. כשחברת Applied Materials נכנסה גם היא לתחום והקימה בארץ את החטיבה למערכות בדיקה, שימש מדען ראשי בשלוחה הישראלית שלה. "תמיד שימח אותי שיש יישומים לידע הנובע מהתאוריות שלנו, אבל מבחינתי המחקר הבסיסי הוא העומד בראש סדר העדיפויות", הוא מדגיש.
במהלך השנים הדריך אולמן עשרות תלמידי מחקר. "זה חלק חשוב מאוד של העבודה מבחינתי, והעבודה האישית יחד – חוקר וסטודנט – תורמת ומפרה לשני הצדדים", הוא אומר. "רבים מתלמידיי לשעבר מחזיקים כיום במשרות בכירות באקדמיה ובתעשייה". בשנים האחרונות פעל אולמן לקידום ההשכלה הגבוהה בישראל, בין השאר בהיותו חבר במועצה להשכלה גבוהה, והוא פועל רבות לשיפור המצוינות באקדמיה ולחיזוק החינוך הטכנולוגי.
"תחום הראייה הממוחשבת הוא תחום מרתק, המתקדם בקצב מסחרר גם בזכות ההתפתחויות הטכנולוגיות וגם בזכות העבודות שלנו", מסכם אולמן. "ישראל היא היום מעצמה עולמית בתחום הזה, המעסיק כאן אלפי עובדים ומייצא במאות מיליוני דולרים. לתחום הראייה הממוחשבת יש עוד יישומים רבים – מפיתוחים תעשייתים ועד סיוע לעיוורים. הוא מתקדם במהירות רבה בעולם כולו, ולשמחתנו הוא תחום מוביל במחקר וביישומים, במיוחד כאן, בישראל".
פרסומים נבחרים
-
- 1979 The interpretation of structure from motion. Proceedings of the Royal Society B
- 1980 Against direct perception. The Behavioral and Brain Sciences
- 1984 Visual routines. Cognition
- 1985 Shifts in selective visual attention: Towards the underlying neural circuitry. Human Neurobiology (with C. Koch)
- 1995 Sequence-seeking and counter streams: A computational model for bi-directional information flow in the visual cortex. Cerebral Cortex
- 2002 Visual features of intermediate complexity and their use in classification. Nature Neuroscience (with M. Vidal-Naquet and E. Sali)
- 2002 Class specific top down-segmentation. Proceedings of the European Conference on Computer Vision (with E. Borenstein)
- 2006 Object recognition and segmentation by a fragment-based hierarchy. Trends in Cognitive Sciences
- 2008 Combined bottom-up and top-down segmentation. Institute of Electrical and Electronics Engineers Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence (with E. Borenstein)
- 2008 Image interpretation by a single bottom-up top-down cycle. Proceedings of the National Academy of Sciences (with B. Epshtein and I. Lifshitz)
- 2012 From simple innate biases to complex visual concepts. Proceedings of the National Academy of Sciences (with D. Harari and N. Dorfman)
- 2013 Learning to perceive coherent objects. Proceedings of the Cognitive Science Society Marr Prize, (with N. Dorfman and D. Harari)