חזרה לרשימה
על הזוכה
מקבל פרס ישראל לשנת תשע"ז בתחום חקר ההנדסה.
אורי שקד הוא מן החוקרים המובילים בעולם בתחום הבקרה בתנאי אי-ודאות. פירות מחקריו מיושמים היום במגוון תחומים בתעשייה, והם מרימים תרומה נכבדה גם לביטחון ישראל. פרופ' שקד שימש במגוון תפקידים באקדמיה בישראל ומאמריו ומחקריו הרבים הם מן המצוטטים ביותר בתחומם בעולם. הוא זכה להכרה בינלאומית והכשיר דור של מהנדסים בתעשייה ובמחקר.
התכנים בעמוד
נימוקי השופטים
פרופ' זאב תדמור, יו"ר, פרופ' יעל אידן, פרופ' אהוד הימן
פרופ' אורי שקד הוא אחד מבכירי המדענים בתורת הבקרה בעולם. תורת הבקרה היא תת-תחום חשוב בהנדסה והיא עוסקת ביציבות של מערכות והשפעה על דרך פעולתן. מטרת הבקרה היא להשיג פעולה רצויה של המערכת ההנדסית על אף קיומם של הפרעות ורעשים במערכת ולמרות אי-ודאות בפרמטרים של המודל המתמטי המתאר את המערכת. אחת הבעיות המרכזיות בבקרה היא התגברות על אי-הוודאות הזו בפרמטרים שאף עשויים להשתנות תוך כדי פעולת המערכת. עבודתו המדעית של פרופ' שקד מוקדשת לשטח זה של בקרה בתנאי אי-ודאות.
בתחילת דרכו המדעית בשנות השבעים של המאה שעברה פיתח פרופ' שקד שיטות תכנון של מערכות בקרה וסינון מתוחכמות רבות-כניסות ויציאות תוך כדי שימוש בשיטת התדר. בעזרת שיטות אלו נתן פרופ' שקד פירוש קלסי מתקדם לשיטות האופטימיזציה של המערכות שהתפתחו בעת ההיא, פירוש שהעניק תובנה הנדסית לתכנון המתמטי.
משנות השמונים ואילך עסק פרופ' שקד בבקרת מינ-מקס שבה מבטיח המתכנן ביצועי מערכת מוגדרים מראש למרות אי-ודאות בפרמטרים של המערכת וקיומן של הפרעות. שקד היה בין הראשונים שהכירו בחשיבות השימוש באופטימיזציית המינ-מקס (הנקראת גם אופטימיזציית H-אינסוף) בשערוך, והוא תכנן את מסנן ה H-אינסוף הראשון.
פרופ' אורי שקד פיתח מתודולוגיה כוללת לטיפול במערכות בעלות אי-ודאות גדולה בפרמטרים והציג פתרונות בקרה ושערוך אופטימליים במובן של מזעור השפעת ההפרעות ואי-הוודאות על ביצועי המערכת. במיוחד ראויים לציון מחקריו בתחום של שערוכים איתנים (רובסטיים) בתנאי אי-ודאות ומציאת הפתרון האיתן לבעיית הבקרה של מערכות בעלות משוב יציאה בנוכחות אי-ודאות נרחבת של הפרמטרים. התאוריה שפיתח ישימה במערכות דטרמניסטיות ובמערכות בעלות פרמטרים אקראיים. היא הניבה פתרונות מעשיים לבעיות חשובות בתעשייה בתחומי בקרת כלי טייס, ניווט והנחיה, תכנון מנועים ובקרת תהליכים, וחלקם נמצאים בשימוש בתעשייה הביטחונית הישראלית.
בעשור האחרון הרחיב פרופ' שקד את מחקריו לתחום של בקרה וסינון של מערכות בעלות השהיה בזמן. הוא פיתח תאוריה מקיפה חדשה המאפשרת טיפול במערכות אלו על ידי תכנות קמור. בעזרת תאוריה זו הצליח שקד לקבל תנאים לבקרה ולסינון של מערכות בעלות השהיה משתנה המשמשים היום בהרחבה בבקרה מרחוק דרך רשתות תקשורת ובקרת מערכות הגנה נגד טילים.
לאחרונה החל פרופ' אורי שקד לחקור את התנהגותן של מערכות מיתוג. הוא בנה תאוריה מקיפה לטפול במערכות אלו והחל בבניית שיטות תכנון לייצוב ודחיית הפרעות רצויות במערכות ממותגות שתנוצלנה בעתיד לשיפור הבקרה של מערכות לא ודאיות, כגון רשתות מבוזרות לאספקת חשמל ולטיפול במערכות עם כשלים.
פרופ' שקד פרסם את תוצאות מחקריו במאות מאמרים בכתבי עת מובילים ובעלי אימפקט גבוה בתחומי מחקריו, וביותר ממאה ושבעים ספרי כנסים בינלאומיים שעברו תהליך שיפוט. עבודותיו זכו להדים רבים וצוטטו בהרחבה בספרות המדעית. נוסף לכך הוא פרסם שני ספרי מחקר בנושאי הבקרה של מערכות בעלות פרמטרים אקראיים ושני ספרי לימוד. שקד הוא עמית של האגודה האמריקנית למהנדסי אלקטרוניקה וחשמל (IEEE) ושל האגודה הבריטית למתמטיקה ויישומיה (IMA).
פרופ' אורי שקד בלט גם במנהיגותו האקדמית: הוא שימש ראש המחלקה להנדסת חשמל – מערכות באוניברסיטת תל אביב בשנים 1985–1989, והיה דיקן הפקולטה להנדסה באוניברסיטת תל אביב במשך שתי כהונות בשנים 1993–1999.
פרופ' שקד הרים תרומה משמעותית גם להרחבת החינוך המדעי-טכנולוגי בארץ: הוא הקים את התכנית הלאומית להכשרת הנדסאי אלקטרוניקה כמהנדסים ושימש ראש התכנית הראשון. בהמשך היה ממובילי המהלך להקמת המכללות האקדמיות להנדסה, שתרמו להנגשת החינוך האקדמי בתחומי ההנדסה לאוכלוסיות רבות. הוא היה מעורב בשורה של ועדות המל"ג, בהן הוועדה לבדיקת איכות ההוראה בהנדסת חשמל, והוא עמית של אגודות בינלאומיות בתחומו.
פרופ' שקד לימד וחינך למעלה מארבעת אלפים מהנדסים והדריך מספר רב של תלמידי מחקר. תלמידיו מהווים היום את עמוד השדרה של הנדסת הבקרה בתעשייה הישראלית, ותלמידי המחקר שלו תופסים עמדות מפתח בתעשייה האזרחית והביטחונית הישראלית.
על כל זאת מצאה הוועדה את הפרופ' אורי שקד ראוי לקבל את פרס ישראל בחקר ההנדסה לשנת תשע"ז.
קורות חיים
פרופ' אורי שקד מתגורר ברחובות, נשוי לפרופ' ציפי שקד (מדענית במכון ויצמן), אב לאיילת ומיכל וסב לחמישה נכדים: מאיה, שירה, יואב, עידו ואוֹרי.
לימודים
1961–1963 תואר בוגר, המחלקות לפיזיקה ולמתמטיקה, האוניברסיטה העברית בירושלים
1964–1966 תואר מוסמך, המחלקה לפיזיקה, האוניברסיטה העברית בירושלים
1970–1974 תואר דוקטור במתמטיקה שימושית, מכון ויצמן למדע
תפקידים אקדמיים בארץ
1976–1977 מרצה, הפקולטה להנדסה, אוניברסיטת תל אביב
1977–1981 מרצה בכיר (קביעות החל מ-1978), הפקולטה להנדסה, אוניברסיטת תל אביב
1981 מרצה בכיר נלווה, הפקולטה להנדסת חשמל, הטכניון
1982–1986 פרופסור חבר, הפקולטה להנדסה, אוניברסיטת תל אביב
1985–1987 ראש התכנית המיוחדת להכשרת הנדסאים כמהנדסים באוניברסיטת תל אביב (הקים את התכנית)
1985–1989 ראש המחלקה להנדסת חשמל – מערכות, אוניברסיטת תל אביב
1987 פרופסור מן המניין, המחלקה להנדסת חשמל – מערכות, אוניברסיטת תל אביב (פרופסור אמריטוס משנת 2011)
1993–1998 דיקן הפקולטה להנדסה, אוניברסיטת תל אביב
2005–2009 חבר בוועד המנהל, אוניברסיטת תל אביב
תפקידים אקדמיים בחו"ל
1974–1976 עמית אורח בכיר, המחלקה לבקרה וניהול, הפקולטה להנדסה, אוניברסיטת קיימברידג', אנגליה
1983–1984 פרופסור אורח, המחלקה להנדסת חשמל ומדעי המחשב, אוניברסיטת ברקלי, קליפורניה, ארה"ב
1989–1990 פרופסור אורח, המחלקה להנדסת חשמל, אוניברסיטת ייל, קונטיקט, ארה"ב
1999 פרופסור אורח, המחלקה להנדסת חשמל ואלקטרוניקה, אימפריאל קולג', לונדון, אנגליה
מלגות, פרסים וחברויות באגודות בינלאומיות
1974 פרס הצטיינות ע"ש גד רשף, מדרשת פיינברג לתארים מתקדמים, מכון ויצמן למדע
1974 מלגת פולברייט (Fulbright)
1974–1975 מלגת אורח בכיר, המועצה הבריטית למחקר מדעי
1975–1976 מלגת מחקר, האגודה המלכותית הבריטית
עמית המכון האמריקאי של מהנדסי החשמל והאלקטרוניקה (IEEE)
עמית המכון הבריטי למתמטיקה ויישומיה (IMA)
מפעל חיים
אורי שקד נולד בשנת 1943 בפתח תקווה ליששכר וחמדה מנדלוביץ' (שקד), אשר עלו מפולין בשנת 1936 עם בתם בת השש. בשנות ילדותו למד בבית הספר היסודי פיק"א בפתח תקווה ובשנות נעוריו למד בבית הספר התיכון על שם ברנר בעיר.
בשנת 1961 עת סיים את לימודיו התיכוניים הצטרף לעתודה האקדמית. במסגרת העתודה למד פיזיקה ומתמטיקה לתואר ראשון באוניברסיטה העברית. את לימודיו לתואר הראשון השלים בשנת 1964, אז כבר היה מוסמך לקצין בצה"ל. בזכות ציוניו הגבוהים קיבל אישור להמשיך לתואר שני קודם חזרתו לצבא סדיר, ובשנת 1966, בהיותו בעל תואר שני בפיזיקה, התקבל לחיל המודיעין והחל בשירותו הסדיר. בשנת 1970 השתחרר משירות צבאי בדרגת סרן, ובמילואים עלה לדרגת רב סרן. השתתף כחייל סדיר בשירות פעיל במלחמת ששת הימים, ובמלחמת יום הכיפורים השתתף כחייל מילואים.
בשנת 1966, עוד בהיותו סטודנט ובסמוך לתחילת שירותו הסדיר, התחתן עם ציפי לבית פרידברג, חברתו מתקופת הלימודים בתיכון. בסיום הלימודים באוניברסיטה העברית עברו השניים להתגורר ברחובות, שם למדה אשתו במכון ויצמן, ושם נולדה בתם איילת.
בשנת שחרורו מן הצבא חיפש שקד תחום מחקר לדוקטורט. אז הציע לו פרופ' יצחק הורוביץ ז"ל ממכון ויצמן לבצע את הדוקטורט בתחום התעניינותו של הורוביץ, תחום הבקרה. בעבודת הדוקטורט של שקד (1970–1974) ניכרים ניצני התמחותו כיום – בקרה בתנאי אי-ודאות.
בשנת 1974, אחרי סיום עבודות הדוקטורט שלהם, פנו שקד ואשתו למחקר בתר-דוקטור באוניברסיטת קיימברידג' שבאנגליה. הם נסעו לקיימברידג' יחד עם בתם איילת, ושם נולדה בתם מיכל. עבודתו של שקד בשנים אלו התמקדה במובהק בבקרה בתנאי אי-ודאות, התחום שילווה אותו בהמשך דרכו.
בשנת 1976 הצטרף שקד לסגל אוניברסיטת תל אביב, שעמו הוא נמנה עד היום הזה. בשנת 1983 שימש מדען אורח באוניברסיטת ברקלי שבארה"ב, שם חקר וגם לימד קורס בבקרה. בשנת 1990 היה מדען אורח באוניברסיטת ייל, וב-1999 התארח כחוקר באימפריאל קולג' בלונדון.
לתחום הבקרה יישומים במגוון רחב של תחומים: אווירונאוטיקה, הנדסת מכונות, רובוטיקה, הנדסת חשמל, הנדסה כימית ועוד. הבקרה מיושמת במערכות טיסה, ברובוטים הפועלים בכדור הארץ ובחלל, במחשבים, ואף במכשירי חשמל ביתיים כגון המקרר. סטודנטים רבים להנדסה נרשמים לקורסים בתחום הבקרה בזכות יישומיה העתידיים ברובוטים חכמים ואף במכוניות אוטונומיות.
תפקיד הבקרה במערכת פיזיקלית הוא להורות למערכת כיצד לפעול באופן הרצוי, וזאת על ידי בדיקה מתמדת של פעולתה. ללא בדיקת ביצועיה, עשויה המערכת לעבוד שלא כהלכה. ראשית, מפני שהדרישה מן המערכת לא תמיד תואמת את חוקי הפיזיקה הפועלים על המערכת. שנית, עלולות להיווצר הפרעות במהלך פעולת המערכת. בקרה בתנאי אי-ודאות היא בקרה היכולה על ידי תכנון ראשוני יחיד להתמודד עם מגוון אירועים (כגון עומסים שונים שעל רובוט לשאת או שינויים בגובה הטיסה של מטוס) בלי צורך בתכנון מחדש כתוצאה משינויים שחלים במערכת. בקרה בתנאי אי-ודאות מאפשרת אפוא למערכת להיות ורסטילית וגמישה למצבים משתנים ולא צפויים.
כך למשל, בתכנון מטוס חובה להתקין מערכת בקרה מתוחכמת שתהיה מסוגלת להתמודד עם מצבים שונים שאליהם ייקלע המטוס במהלך טיסתו. הטייס לבדו אינו מסוגל להתמודד עם אינספור שינויים בתנאים, כמו לחץ אוויר, עומסים וכוחות נוספים המופעלים על המטוס, ללא בקר מתוחכם המסייע לטייס לבצע את משימותיו תוך הסתגלות מיטבית לכל שינוי. בדומה לכך, בתהליכים כימיים המסתמכים על הכנסת חומר גלם מצדה האחד של המערכת והפקת תוצר מסוים מצדה השני, על המערכת להסתגל למצבים משתנים שבהם ריכוזו של חומר הגלם משתנה מפעם לפעם. באמצעות חישה ובקרה מתמדת ומדויקת ניתן להורות למערכת להפיק את התוצר באיכות הרצויה.
פרופ' שקד הפך ברבות השנים למומחה בעל שם עולמי בתחום הבקרה בתנאי אי-ודאות. הוא פיתח בשנים האחרונות תאוריות חדשניות בתחומים שונים. את תוצאות מחקריו הוא פרסם ב-269 פרסומים אקדמיים, אשר צוטטו למעלה מעשרת אלפים פעמים בספרות המדעית הבינלאומית. שלושה מתוך 15 המאמרים המצוטטים ביותר בכל תחומי ההנדסה בישראל בעשור שבין שנת 2000 לשנת 2009 הם פרי עטו של פרופ' אורי שקד.
במשך שנותיו בסגל אוניברסיטת תל אביב שימש שקד ראש המחלקה להנדסת חשמל-מערכות (1985–1989) והיה דיקן הפקולטה להנדסה במשך שתי כהונות (1993–1998). הוא היה נציג הסנט של האוניברסיטה בוועד המנהל בשנים 2005–2009 ושירת בשורה של ועדות המל"ג. פרופ' שקד הקים את התכנית המיוחדת להכשרת הנדסאים כמהנדסים ב-1985, עמד בראשה בשנותיה הראשונות והיה ממובילי הקמת המכללות להנדסה בארץ.
פרופ' אורי שקד הדריך מספר רב של תלמידי מחקר, המהווים היום את עמוד השדרה של הנדסת הבקרה בתעשייה הישראלית. שקד, היום פרופסור אמריטוס, מוסיף להרצות בכל שנה קורס מתקדם בבקרה בבית הספר להנדסת חשמל באוניברסיטת תל אביב. הוא משתף פעולה עם חוקרים צעירים ובכירים ותורם מן הידע שלו לתעשייה בישראל.
פרסומים נבחרים
-
- Shaked and S. Frenkental, Introduction to Linear Systems, Tel-Aviv 1979
- Shaked, Introduction to Modern Linear Control, Tel-Aviv 1992
- Gershon, U. Shaked and I. Yaesh, H_infinity Control and Estimation of State-multiplicative Linear Systems (LNCIS 318), London 2005
- Gershon and U. Shaked, Advanced Topics in Control and Estimation of State-multiplicative Noisy Systems (LNCIS 439), London 2013
-
- Shaked, “A General Transfer Function Approach to the Steady-State Linear Quadratic Gaussian Stochastic Control Problem”, Int. J. Control 24 (1976), pp. 771–800
- Kouvaritakis and U. Shaked, “Asymptotic Behavior of Root-Loci of Multivariable Systems”, Int. J. Control 23 (1976), pp. 297–340
- Yaesh and U. Shaked, “Game Theory Approach to Optimal Linear State Estimation and Its Relation to the Minimum H∞-Norm Estimation”, IEEE Trans. Automat. Control, AC-37 (1992), pp. 828–831
- Shaked and C. E. de Souza, “Robust Minimum Variance Filtering”, IEEE Trans. on Signal Processing SP-43 (1995), pp. 2474–2483
- Theodor and U. Shaked, “Robust Discrete-Time Minimum Variance Filtering”, IEEE Trans. on Signal Processing SP-44 (1996), pp. 181–189
- Berman and U. Shaked, “H∞ Nonlinear Filtering”, Int. J. of Robust and Nonlinear Control 6 (1996), pp. 281–295
- Fridman and U. Shaked, “A descriptor system approach to H∞ control of linear time-delay systems”, IEEE Trans. on Automat. Contr. AC-47 (2002), pp. 253–270
- Fridman and U. Shaked, “An improved stabilization method for linear time-delay systems”, IEEE Trans. on Automat. Contr. AC-47 (2002), pp. 1931–1937
- Fridman and U. Shaked, “Delay dependent stability and H∞ control: Constant and time-varying delays”, Int. J. Control 76, 1 (2003), pp 48–60
- Suplin and U. Shaked, “Robust H∞ output-feedback control of linear discrete-time systems”, System & Control Letters 54 (2005), pp. 799–808
- I. Allerhand and U. Shaked, “Robust state dependant switching of linear systems with dwell time”, IEEE Trans. Automat. Contr. 58 (2012), pp. 994–1001