ביולי האחרון אמר מנכ"ל אנבידיה, ג'נסן הואנג, כי אילו היה נדרש לבחור כיום תחום לימודים – היה פונה דווקא לפיזיקה ולא להנדסת תוכנה. הסיבה, הסביר האיש שמוביל את חברת השבבים הגדולה בעולם, היא שהגל הבא של הבינה המלאכותית יהיה פיזיקלי – מערכות חכמות שלא יסתפקו ביצירת טקסטים ותמונות, אלא מערכות רובוטיות שיפעלו בתוך העולם הממשי, יבינו כוחות כמו אינרציה וחיכוך וישתלבו בתחומים כמו רובוטיקה ורכב אוטונומי.
"כששמעתי את דבריו הרגשתי שהוא מתאר בדיוק את מה שאנחנו עושים", אומרת ד"ר רותי בן שלומי, מייסדת־שותפה של חברת הסטארט־אפ לייטסולבר (LightSolver), יחד עם ד"ר חן טרדונסקי. את השיחה עמה אנחנו מקיימים בזום מוושינגטון, שם היא משתתפת בכנס בינלאומי למחשוב. "המחשב האופטי שפיתחנו לא רק מדמה את החוקים הפיזיקליים – הוא מבוסס עליהם בפועל. זהו הבסיס לקפיצת הדרך שאנחנו מביאים לעולם ה-AI".
המחשב שפיתחו בן שלומי וטרדונסקי הוא מחשב אופטי המבוסס על קרני לייזר, שנועד להתמודד עם בעיות חישוב מורכבות ותובעניות במיוחד, שמחשבים קלאסיים ומחשבי־על מתקשים לפתור. היישומים האפשריים מגוונים: החל מלוגיסטיקה ורובוטיקה, דרך פיתוח תרופות ורפואה מותאמת אישית ועד תעופה וחלל, פיננסים וביטוח (כגון זיהוי הונאות או חיתום מורכב), ואף תחבורה חכמה ורכבים אוטונומיים.
לפני שנצלול אל נבכי המחשב האופטי, כדאי למקם את הסיפור בתוך ההקשר הרחב: העולם כולו מצוי כיום במרוץ להשגת כוח מחשוב עוצמתי. זהו מרוץ שבו משתתפות ענקיות הטכנולוגיה לצד מעצמות־על, כחלק מהתחרות על עליונות טכנולוגית וכלכלית.
"אכן יש היום חיפוש אינטנסיבי אחר חומרה חדשה – חזקה יותר, מהירה יותר ומדויקת יותר, עם יעילות אנרגטית גבוהה יותר", מאשרת בן שלומי. "המערכות הקיימות מתקשות להתמודד עם בעיות שבהן מרחב הפרמטרים עצום, או כמות החישובים עצומה. היום מריצים את החישובים האלו על מעבדים אלקטרוניים כמו מעבד כללי (CPU) ומעבד גרפי (GPU), שלרוב לוקח להם זמן רב לספק תשובה. בדרך מצטברות גם עלויות כבדות, שיכולות להאמיר לכדי עשרות ומאות מיליוני דולרים להרצת הדמיות של מודלים גדולים. בהתאם לכך המחיר הסביבתי עצום, בשל צריכת האנרגיה. לתמונה הזו נכנס גם ההיבט האסטרטגי. במרוץ הזה חשוב ל'טובים' להשיג יתרון על פני ה'רעים'".
ומחשוב קוונטי? זו הרי ההבטחה הגדולה של העתיד.
"מחשוב קוונטי הוא בהחלט הבטחה גדולה, אבל הפיתוח שלו נתקל באתגרים עצומים הדורשים סכומי עתק, לצד הצורך בפריצות דרך מדעיות והנדסיות נוספות", ממהרת בן שלומי לצנן את ההתלהבות. "למחשוב קוונטי יש מגבלות פיזיקליות מובנות, ולכן ההערכות הן שיידרשו עוד 10 עד 20 שנה עד שנראה פתרונות מעשיים – וגם אז הם יתאימו רק לבעיות מאוד ספציפיות. מעבר לכך, מדובר עדיין במערכות ענק מסובכות ויקרות לתפעול ולתחזוקה, בעלות מאוד גבוהה של צריכת אנרגיה, מה שהופך את ההימור בתחום הזה לבעייתי במיוחד".
וכאן אתם נכנסים לתמונה?
"כן, אנחנו מציעים מחשב חדשני לחלוטין. ליבת המחשב מבצעת חישוב אופטי המבוסס אך ורק על פעולות גומלין (אינטראקציות) בין קרני לייזר. הצלחנו להוציא מתהליך העיבוד את כל הרכיבים האלקטרוניים, ולכן הוא חף מצווארי הבקבוק שמאפיינים פתרונות אחרים. יחידת העיבוד שלנו אינה זקוקה לתנאי קיצון, צורכת מעט אנרגיה ומבוססת בעיקר על רכיבים אופטיים פאסיביים. זה מפחית את התלות בשרשראות אספקה מורכבות ומאפשר גם הרכבה פשוטה יותר והגדלה קלה יותר של המערכת (scaling up) בהשוואה למערכות אחרות – מה שהופך אותו לנגיש ובר־השגה עבור כלל התעשייה, החברות ומרכזי המחקר".
אז למה בעצם אתם מכנים את המחשב שלכם "בהשראת קוונטים"?
"כי הלייזרים למעשה מחקים חלק מהעקרונות שמייחסים למחשוב קוונטי. ניתן לממש באמצעותם את אותם המודלים שמשמשים במחשוב קוונטי (כמו מודל Ising) ולהשיג את אותו יחס האצה כמו במרבית האלגוריתמים הקוונטיים המוכרים. אבל אנחנו לא עושים זאת באמצעים אקזוטיים ומסובכים כמו במחשוב קוונטי, אלא באמצעות טכנולוגיות מבוססות של לייזרים ואופטיקה. כלומר, אנחנו לוקחים את ההשראה ממחשבים קוונטיים, אבל מיישמים אותה בדרך יציבה, פשוטה ובת־יישום כבר היום".
מהם היישומים בפועל שהמחשב האופטי שלכם יוכל להציע?
"המעבד שלנו, שמכונה Laser Processing Unit™ (LPU), משתמש כאמור באינטראקציות בין לייזרים כדי לבצע חישובים מורכבים במגוון עצום של תחומים. היישומים נעים מקריפטוגרפיה ואבטחת מידע, דרך ביו־אינפורמטיקה לפיתוח מהיר של תרופות ועד לחיזוי מזג אוויר מדויק יותר. אפשר להשתמש בו גם להנדסת חומרים, למידול של תופעות פיזיקליות, לשיפור הדיוק של מודלים פיננסיים בבנקים ובחברות ביטוח ואפילו ליצירת רובוטים שמבינים את סביבתם ויודעים לחשב כוחות פיזיקליים, כמו חיכוך ואינרציה. למעשה, כל בעיית חישוב מורכבת, שיש בה מרחב עצום של אפשרויות, תוכל להיפתר הרבה יותר מהיר בעזרתנו".
לפתור בעיות מורכבות עם עד מיליון משתנים
לייטסולבר לא היתה קמה – לפחות לא במתכונתה הנוכחית – אלמלא נפגשו שני מייסדיה במסדרונות מכון ויצמן למדע, חממה פורייה שממנה צומחות המצאות פורצות דרך. ד"ר רותי בן שלומי החלה את דרכה האקדמית בלימודי תואר שני באוניברסיטת בן־גוריון בנגב בהנחיית פרופ' רון פולמן, מן החוקרים הבולטים בפיזיקה הקוונטית. אחרי אינטרמצו קצר כמהנדסת מערכות באינטל חזרה אל האקדמיה, וב־2019 השלימה את עבודת הדוקטורט שלה בפיזיקה קוונטית ואטומית במכון ויצמן בהנחיית פרופ' רועי עוזרי, פיזיקאי מוביל בתחום. בשני התארים בנתה וחקרה מערכות של אטומים ויונים קרים, שהיום משמשים כשתי הפלטפורמות המבטיחות למחשבים הקוונטים.
ד"ר חן טרדונסקי הוא מהנדס אלקטרוניקה בהכשרתו, ששירת בטייסת הניסוי של חיל האוויר בתל נוף. לאחר לימודי התואר השני בטכניון גם הוא עשה פסק זמן קצר בחברת Nanonics Imaging, מחלוצות תחום מערכות מיקרוסקופ כוח אטומי (AFM). את הדוקטורט השלים במכון ויצמן בהנחיית פרופ' ניר דוידזון, שם חקר שימוש במערכי לייזרים מצומדים ככלי חישוב.
שני המסלולים, שהחלו משדות שונים – היא מעולם הפיזיקה האטומית הקוונטית והוא מן ההנדסה והאופטיקה – מצאו נקודת מפגש משותפת בוויצמן, וממנה נולדה לייטסולבר, שבה טרדונסקי מכהן כ-CTO ובן שלומי מובילה כמנכ"לית (CEO).
"המחקר של חן הראה שניתן להשתמש במערך לייזרים לפתור בעיה מוכרת ומאתגרת באופטיקה חישובית פי מיליון מהר יותר ממחשב, אך הבעיה הזו לא היתה מאוד חשובה כשלעצמה. חן בא להתייעץ איתי איך ניתן לפתור בעזרת לייזרים בעיות דומות לאלו שניתן לפתור בעזרת מחשבים קוונטיים ומהחיבור שנוצר והעניין המשותף החלטנו לצאת לדרך", משחזרת ד"ר בן שלומי. "ייסדנו את החברה ב־2020 ודי מהר הצלחנו למשוך משקיעים ולגייס הון מקרנות הון סיכון ומיזמים סדרתיים. זכינו גם למענקים מרשות החדשנות ולמענק יוקרתי של 2.5 מיליון אירו מהמועצה האירופית לחדשנות (EIC) לקידום מחשב העל האופטי, בשילוב עם התחייבות להשקעה עתידית של עשרה מיליון אירו. אני גאה על כך במיוחד, כי נבחרנו למאיץ האירופי הייחודי עם עוד כ־60 חברות שנבחרו מתוך כ־1,000 מועמדים. כיום מעסיקה החברה, הפועלת בתל אביב, 30 עובדים, רובם בעלי דוקטורטים בפיזיקה, מתמטיקה ומדעי המחשב".
לפרוץ את מגבלות הביצועים הנוכחיות
בדרכה להצלחה רשמה לייטסולבר הישגים מרשימים. בשנת 2024, למשל, היא זכתה להכרה מיוחדת כאשר חברת המחקר גרטנר ציינה אותה כ"שחקן מפתח" בתחום המתפתח והצובר תאוצה של מחשוב פוטוני. ביוני האחרון החברה הציגה יחד עם המרכז לחישוב עתיר ביצועים בשטוטגרט, גרמניה (HLRS), מחקר המראה כיצד מחשוב אופטי יכול לפתור צווארי בקבוק נפוצים בתוכנות הנדסיות. "הדמיות בחישוב עתיר ביצועים (HPC) דורשות עוצמת חישוב אדירה ומעבדים מתמחים חדשים, כמו יחידת עיבוד הלייזר שלנו, הראו דרך מבטיחה לקיצור זמן הפתרון הכולל ולשיפור יעילות אנרגטית", מספרת בן שלומי. "אנחנו מאוד גאים בשיתוף הפעולה עם המרכז, כי על מנת לפרוץ את מגבלות הביצועים הנוכחיות חיוני שיתוף פעולה בין התעשייה למחקר כדי לבחון פרדיגמות חישוב חדשות.
"המערכת שלנו משתמשת במערך לייזרים מצומדים בשילוב שכבת אלגוריתמים ייחודית, שתדע לתמוך בבעיות מורכבות עד מיליון משתנים במהירות הגבוהה פי 50 עד פי 1,000 ביחס לכל טכנולוגיה אחרת", היא מוסיפה. "לצד זאת היא קומפקטית יחסית, פועלת במהירות גבוהה, בהספק חשמל נמוך ובטמפרטורת החדר, ותיראה כמו שרת סטנדרטי בגודל מחשב שולחני".
על סף מהפכה טכנולוגית
אבל ההצלחות של החברה אינן רק במישור התיאורטי. לאחרונה חברה בורסאית אמריקאית בשם QCLS Nasdaq) Q/C Technologies), השקיעה מימון משמעותי לטובת פיתוח המחשב האופטי ליישומים בתחומי הקריפטו והבלוקצ'יין, בתמורה לקבלת זכויות שימוש בלעדיות בתחומים האלו. בחברה הסבירו זאת בכך שלייטסולבר יצרה פרדיגמת מחשוב חדשנית, המתעלה על יכולות החישוב הקיימות ומביאה לעולם חישוב במהירות האור. הם גם העריכו שטכנולוגיית לייטסולבר תוכל להפחית בכ־90% את עלויות האנרגיה של תשתיות קריפטו ולסלול דרך לתפעול בר־קיימא.
מה המשמעות של מימון זה?
"אנחנו רואים את תהליך ההתבגרות של שוק הקריפטו, שמתאפיין בהתקדמות רגולטורית ובאימוץ על ידי גופים מוסדיים. לצד ההתבססות של טכנולוגיות מבוזרות אנחנו מזהים אתגרים משמעותיים בתחום – צריכת האנרגיה גבוהה מאוד ועולה בקצב מדאיג, ועם תחילתו של עידן המחשוב הקוונטי האיום על אמינות הרשתות נראה מוחשי מתמיד. אנחנו מאמינים שהארכיטקטורה של ה-LPU תאפשר לספק את אבני הבניין הנכונות לעידן הפוסט־קוונטי, שיאפשר לקריפטו בכלל ול-DeFi בפרט להמשיך לצמוח כפתרון ריאלי בטווח הארוך".
מהו הסטטוס הנוכחי של הפיתוח?
"כרגע אנחנו בשלב ה-POC, הוכחת היתכנות, ואני מעריכה שבתוך כשנתיים נגיע למערכת מוגמרת (Full Scale). לאור פיילוטים מוצלחים שעשינו עם כמה שחקנים חזקים בזירה הבינלאומית, הם כבר משלמים על פיתוח והזמנה של יחידות LPU לצרכיהם. על לקוחותינו נמנית, למשל, חברת תעופה בינלאומית מהמובילות בעולם. כמו כן יש לנו שותפות אסטרטגית עם ענקית התוכנה Ansys (שנרכשה לאחרונה על ידי Synopsis), שפועלת לשלב את טכנולוגיית המחשוב שלנו עם תוכנות ההדמיה ההנדסית שלה, מה שיאפשר האצה משמעותית של תהליכי ההדמיה שמשולבים בתכן בעזרת מחשוב השקוף למשתמש הקצה. הראינו שהפלטפורמה שלנו מייצרת פתרונות מהירים ב־50% מכלים אחרים. בימים אלו אנחנו גם משיקים את ה-LPU Lab, שמאפשרת לחוקרים מהאקדמיה ומהתעשייה להתחבר ל-LPU ולהתנסות בחומרה האופטית שלנו, להריץ בעיות שמעניינות אותם ולעבוד עם החוקרים שלנו על בניית יישומים נוספים".
האם תרוצו עד הסוף, או שבשלב מסוים המחשוב הקוונטי ישיג אתכם ואתם תהיו בעצם שלב ביניים?
"אנחנו רצים עד הסוף. אני מעריכה שעולם המחשוב העתידי יהיה היברידי. לצד מעבדים כלליים (CPU) ומעבדים גרפיים (GPU) במרכזי עיבוד נתונים מסורתיים יתווספו פתרונות מחשוב אופטי כמו שלנו, המשלימים את המערך ומשדרגים אותו. המחשוב הקוונטי גם הוא יהיה חלק מהפסיפס הזה, בעיקר ביישומים ייחודיים הדורשים עוצמת חישוב אדירה. כך, כל טכנולוגיה – קלאסית, אופטית וקוונטית – תתמודד עם אתגרים ותריץ יישומים המתאימים לה וניתן יהיה לשלב אותן ביעילות חסרת תקדים".
אפשר לסכם ולומר שבעזרת המערכת שבניתם, אנחנו על סף מהפכה בעולם המחשוב?
"במידה רבה, כן. הראינו שהמערכת שלנו יכולה להאיץ הדמיות פיזיקליות והנדסיות ולפתור אתגרי אופטימיזציה (מיטוב) מורכבים שמציבים קושי עצום אפילו למחשבי־העל המתקדמים ביותר. אנו מאמינים שהטכנולוגיה שלנו תהווה חלק מרכזי בדור הבא של המחשוב, שהיא תעמוד בחזית המחקר המדעי ושתהיה לה תרומה משמעותית במגוון תחומים כמו הנדסה, בינה מלאכותית ובלוקצ'יין, והכול תוך שמירה על צריכת אנרגיה נמוכה ויעילות גבוהה.
"המחשב האופטי שלנו, שהוא פיזיקלי־אנלוגי במהותו, מדמה את הטבע באופן ייחודי ובר־שליטה. במובן זה הוא יאפשר את המהפכה הבאה ויאפשר את קפיצת המדרגה הנדרשת כדי להפוך את ה-AI לכלי שמבין ומדמה ישירות עם החוקים הפיזיקליים שעל פיהם העולם מתנהל. אז כן, אנחנו נמצאים על סף מהפכה טכנולוגית שתשנה את פני עולם המחשוב".
מצטרפת לקבוצת עילית של סטארט־אפים בעולם
הכרה נוספת בחשיבות ובפוטנציאל שטמון בפיתוח של לייטסולבר הגיעה לאחרונה מהפורום הכלכלי העולמי (WEF), שבחר בחברה הישראלית כ"חלוצת טכנולוגיה לשנת 2025" (Technology Pioneer 2025) – תואר יוקרתי המוענק מדי שנה ל־100 חברות סטארט־אפ פורצות דרך.
לא מדובר רק בכבוד. כחלק ממעמדה החדש, לייטסולבר תשתלב במרכז המהפכה התעשייתית הרביעית של הפורום ותוכל לשתף פעולה עם מנהיגים גלובליים כדי להשפיע על פיתוח טכנולוגיות עתידיות. בכך מצטרפת החברה לקבוצת עילית של סטארט־אפים מרחבי העולם, הפועלים להתמודד עם אתגרי הליבה הגלובליים באמצעות טכנולוגיות פורצות דרך.
"אנו נרגשים להצטרף לקהילה עולמית מעוררת השראה של מחדשים", אמרה בתגובה ד"ר רותי בן שלומי. "אנחנו מאמינים שכדי לקדם את עולם המחשוב נדרשות פרדיגמות חדשות. לא רק מהירות ויעילות יותר, אלא גם ניתנות להרחבה ובנות־קיימא. ההכרה הזאת מחזקת את חזוננו ומניעה אותנו להמשיך לקדם את תחום המחשוב האופטי לפתרון אתגרים גלובליים מורכבים".
בשיתוף חברת לייטסולבר (LightSolver)
