Skip to main content
header

נושאי התערוכה

התערוכה מחולקת לאיזורים כאשר המוצגים והטקסטים בכל איזור מתמקדים בנושא מובחן:

מהו מחשב?


מחשב הוא מכונה המעבדת נתונים שמוזנים לתוכה (קֶלֶט) ומפיקה תוצאות (פֶלֶט) על פי תכנית, כלומר על פי רצף פעולות נתון מראש. רוב המחשבים הם רב-תכליתיים – יכולים לבצע יותר מסוג אחד של עיבוד, משום שניתן להזין לתוכם תכניות שונות שמותאמות למשימות שונות. עם זה, יש מחשבים שמתוכננים לבצע רק משימה אחת.

כל המחשבים היום הם אלקטרוניים וספרתיים (דיגיטליים), כלומר מבוססים על מעגלים משולבים חשמליים שמייצגים את הנתונים המעובדים כמספרים, ואת פקודות התכנה באופן דומה. עם זה, חשוב לזכור שאין הדבר הכרחי – בעבר נבנו מחשבים שפעלו בטכנולוגיות אחרות, למשל אלקטרו-מכניות, ובעתיד סביר שנראה מחשבים קוונטיים, ומי יכול לשער מה עוד?

אלגוריתמים


אלגוריתם הוא מתכון המוֹרֶה על סדרה של פעולות שביצוען יביא לפיתרון של בעיה נתונה. האלגוריתם מקבל קלט ומחזיר פלט. הבעיה אינה חייבת להיות בעיה מתמטית, ויכולה להיות קשורה לחיי היום-יום.

מה למשל?
בעיית הדרך הקצרה ביותר מהבית לבית הספר – לכל ילד יש בית ובית ספר (או גן ילדים). הקלט לבעיה הוא מפת הרחובות בעיר (ואורכיהם), וכן נקודת המוצא (הבית) ונקודת המטרה (בית הספר). אלגוריתם לפתרון הבעיה צריך לאפשר לכל ילד לחשב בצורה שיטתית את הדרך שבה עליו ללכת כדי להגיע ליעדו במסלול הקצר ביותר.

ומה עוד?
כֶּפֶל מספרים –  כאן הקלט הוא שני מספרים שלמים (ארוכים ככל שנרצה). בכיתות היסוד אנחנו לומדים אלגוריתם לכפל המספרים. איננו מוגבלים באורכי המספרים, ומסוגלים תמיד לכפול ולהגיע לתוצאה הנכונה שהיא הפלט.

כדי להביא תועלת אלגוריתם צריך להיות יעיל – עליו להוביל אותנו אל התוצאה במהירות. אנשי מדעי המחשב מנסים כל העת לפתח אלגוריתמים יעילים ומהירים לפתרון בעיות, חלקן תאורטיות וחלקן מחיי היום-יום.

מקור המילה אלגוריתם הוא שמו של המתמטיקאי הפרסי בן המאה התשיעית, מוחמד אבן מוסא אל-ח'ואריזמי.

המחשב אינו כל-יכול


אף על פי שהמחשבים בימינו הם מהירים ורבי עָצְמה, הם אינם כל-יכולים. מדעני מחשב עוסקים רבות בשאלה מה המחשב יכול בעיקרון לחשב?

משימות בלתי אפשריות
יש משימות שמחשב, אפילו המהיר והחזק ביותר שנבנה אי פעם לא יוכל לבצע, משום שיידרש לו זמן כה ממושך שגם גיל היקום  – מהמפץ הגדול עד שיכבו הכוכבים – לא יספיק לביצוע המשימה. ישנן גם משימות אחרות שהוכח כי לא ניתן לפתור בכלל.

באופן מפתיע, לנושא הזה יש השלכה מעשית רבת חשיבות: שיטות ההצפנה הנהוגות היום, שמאפשרות למשל את המסחר המקוון באינטרנט, מתבססות על בעיות שאינן ניתנות כיום לחישוב בזמן מעשי. אם מישהו ימציא אלגוריתם חדש ויעיל לבעיות אלה, יהיו לכך השלכות מרחיקות לכת!

ומה עם המוח שלנו?
קשה לדבר על גבולות יכולתו של המחשב בלי לתהות לגבי ההשלכות על גבולות החשיבה האנושית: האם המוח מסוגל לחשוב בכיוונים שחסומים בפני המחשב? האם גם החשיבה שלנו מוגבלת? מה דעתכם?  

המחשב החושב


האם מכונות יכולות לחשוב?
ככל שהמחשבים ישתכללו ועצמתם תגדל, תתחדד השאלה: האם מחשב חזק דיוֹ יוכל לחשוב? ומהי בכלל משמעות הדבר – לחשוב?

אלן טיורינג הבין את העניין כבר בשנת 1950. במאמרו "מכונות חישוב ותבונה" הוא ניתח בבהירות את הדרך לענות על השאלה "האם מכונות יכולות לחשוב?", ולשם כך הגדיר את "מבחן טיורינג". המבחן מציב מחשב ובן-אנוש מאחורי מסך, ומבקש מהם לשוחח עם בוחן אנושי באמצעות מסרי טקסט. אם הבוחן אינו מצליח להבחין מי האדם ומי המחשב, טיורינג קבע כי עלינו להסכים שהמחשב המסתתר חושב.

המבחן הקובע
מחשב שיעבור את מבחן טיורינג במלואו הוא עדיין בגדר חזון רחוק, אבל בינתיים, המחשבים מבצעים כבר היום מטלות שבעבר נחשבו לנחלתו של האדם בלבד: הם מזהים תמונות, משחקים בשחמט (ומנצחים אותנו!), כותבים מוסיקה – ועדיין, איננו סבורים שהמחשב חושב באמת. אלא שהמחשבים ימשיכו להגדיל את יכולותיהם בעוד אנו נשארים כשהיינו. וכאן נשאלת השאלה: האם יבוא יום והמחשבים יעברו את יכולת החשיבה של האדם? ומה יקרה אז?

שאלת השאלות
שאלה מטרידה יותר היא זו: האם מחשב שיעבור את מבחן טיורינג בהצלחה יהיה מודע לעצמו כשם שאנחנו מודעים לעצמנו? האם כשהמחשב יצהיר שהוא שמח, או עצוב, או שכואב לו, נאמין לו שהוא מרגיש כך באמת? לעת עתה השאלה עולה רק בסיפורי מדע בדיוני, כי עוד לא הצלחנו לבנות מחשב כזה במציאות. מה יקרה אם נצליח?

הצפנה


ההצפנה מסייעת לנו לשמור על סודיות ועל פרטיות. בחיי היום-יום משתמשים בה לצרכי תקשורת (בין בני אדם, בין מכשירי טלפון ובכלל בין מחשבים); בשמירה על פרטי כרטיס אשראי ועל מידע אישי אחר; ויש אפילו מנעולים המתבססים על הצפנה. חברות, צבאות ומדינות משתמשים בהצפנה כדי להגן על מידע מסווג מסוגים שונים.

תורת הסוד
פעם התבססה ההצפנה על חידות וסודות. שני המשוחחים היו נפגשים ומסכימים על סוד משותף, והיו משתמשים בו כדי שהאחד יוכל להצפין מידע והשני יוכל לפענחו.
דוגמאות פשוטות כוללות את צופן אתב"ש שבמסגרתו הנביא ירמיהו החליף בין האותיות אל"ף ו-תי"ו, בי"ת ו-ש"ין, וכן הלאה, וכך כתב "ששכ" כאשר  רצה לומר "בבל" או "לב קמי" במקום "כשדים". גם דוד ויהונתן החליטו מראש על ביטוי שבו ישתמש יהונתן ברשות הרבים ורק דוד ידע להבינו.

במשך השנים פותחו צפנים מחוכמים יותר, החל ב"צופן קיסר" (שקל לפצחו) וכלה ב"אניגמה" ששימשה את הגרמנים במלחמת העולם השנייה ופוצחה במאמץ רב על-ידי אלן טיורינג ועמיתיו בבריטניה.

לצורך שימוש בצופן כזה היה על הצדדים להיפגש מראש ולהסכים על הסוד.

הצפנה, מתמטיקה ובעיות קשות
ב-40 השנים האחרונות הגישה השתנתה: שיטות הצפנה מודרניות אינן מחייבות כלל מפגש מקדים בין הצדדים. כיום אפשר לבצע רכישות דרך האינטרנט בצורה בטוחה, תוך שימוש בהצפנה פומבית. הערוצים יכולים להיות גלויים – כל העולם יכול לצותת לרשת האינטרנט (ואף עושה זאת), אך רק הנמען מסוגל לפענח את ההודעה שנשלחה אליו!

שיטות ההצפנה האלה מתבססות על בעיות מתמטיות מורכבות, שהקושי החישובי שלהן מונע פיענוח של המסרים בזמן מעשי ללא מידע נוסף שמצוי רק בידי הנמען. עם מדעני המחשב שתרמו תרומה מרכזית לפיתוחן של שיטות ההצפנה המודרניות נמנים פרופ' עדי שמיר ממכון ויצמן למדע ופרופ' מיכאל רבין מהאוניברסיטה העברית בירושלים.

כיצד מדעי המחשב משנים את עולמנו?


מדעי המחשב בוחנים שאלות עיוניות מרתקות, אך למדענים העוסקים בתחום ולפועלם יש השפעה מעשית ביותר על העולם ועל חיי היום-יום שלנו. כיום קשה להיזכר בעולם שבו חיינו לפני שנים מעטות – בלי אינטרנט,  בלי טלפונים חכמים, ללא רשתות חברתיות, נטול ויקיפדיה ובלי הטכנולוגיה הממוחשבת שהובילה למהפך בתחומי הרפואה; הבטיחות; הלימוד; המלחמה והשלום. מדעי המחשב אכן שינו את עולמנו, וממשיכים לשנותו באופן תדיר.

מדינת ישראל נמצאת כיום בקו הראשון של המחקר העולמי בתחום מדעי המחשב. מדענים ישראליים תרמו תרומה מרכזית להתפתחות התחום, כך למשל פרופ' עדי שמיר ממכון ויצמן שהיה בין ממציאי שיטת ההצפנה RSA, שלה תפקיד מרכזי בענפי הסחר האלקטרוני והבנקאות המקוונת המניעים את כלכלת העולם.

מדענים בישראל אף משתתפים בפרויקטים בינלאומיים שבהם משתמשים ביכולתו של המחשב כדי לחקור ולפענח את מסתרי פעולת המוח  – נושא בעל השלכות מרחיקות לכת בתחומי מדעי המחשב, הביולוגיה, הרפואה והפילוסופיה.

מדעני המחשב במדינת ישראל בולטים בתרומתם למדעי המחשב בעולם כולו. בין הבולטים שבמדענים אלה ניתן למצוא את האנשים הבאים:


שם ומוסדתחומי מחקרפרסים
מיכאל רבין
האוניברסיטה העברית
תורת החישוביות, אלגוריתמים הסתברותיים, חישוב מבוזר ומקבילי, הצפנהפרס אמ"ת, 2004
פרס ישראל, 1995
פרס טיורינג,1976
 
עדי שמיר
מכון ויצמן
הצפנה, סיבוכיות חישוביתפרס ישראל, 2008
פרס טיורינג, 2002
פרס ארדש, 1983
אמיר פנואלי
1941-2009
מכון ויצמן
אפיון ואימות תוכנהפרס ישראל, 2000
פרס טיורינג, 1996
 
יהודה פרל
אוניברסיטתקליפורניה, לוס אנג'לס
בינה מלאכותיתפרס טיורינג, 2011
שפי גולדווסר
מכון ויצמן
הצפנהפרס גדל, 2001, 1993
 
נוגה אלון
אוניברסיטת תל אביב
קומבינטוריקה, תורת הגרפים, השיטה ההסתברותית, דה-רנדומיזציהפרס אמ"ת, 2011
פרס ישראל, 2008
פרס גדל, 2005
פרס ארדש, 1989
אבי ויגדרזון
המכון ללימודים מתקדמים, פרינסטון
סיבוכיות חישוביתפרס גדל, 2009
פרס נבנלינה, 1994
דוד הראל
מכון ויצמן
לוגיקה דינמית, חישוביות, הנדסת תָכְנהפרס אמ"ת, 2010
פרס ישראל, 2004
שרית קראוס
אוניברסיטת בר-אילן
מערכות מרובות סוכניםפרס אמ"ת, 2010
מיכה שריר
אוניברסיטת תל אביב
גאומטריה חישובית, רובוטיקהפרס אמ"ת, 2007
אירית דינור
מכון ויצמן
קומבינטוריקה, הוכחותפרס ארדש, 2012
 

פרס טיורינג ניתן על ידי ACM, האגודה למכונות מחשוב, בגין הישג יוצא דופן בתחום מדעי המחשב. הפרס שקול מבחינת יוקרתו לפרס נובל, שאינו ניתן בתחומי המתמטיקה ומדעי המחשב.

פרס נבנלינה (Nevanlinna) מוענק על ידי הקונגרס הבינלאומי של המתמטיקאים עבור תרומה יוצאת דופן לאספקטים המתמטיים של מדעי המידע.

פרס גדל (Gödel) מוענק על ידי ההתאחדות האירופית לתאוריה של מדעי המחשב ו-ACM, עבור מאמר בולט באיכותו בתחום מדעי המחשב.

פרס ארדש (Erdős) מוענק על ידי האיגוד הישראלי למתמטיקה למתמטיקאי ישראלי העוסק במתמטיקה עיונית, במתמטיקה שימושית או במדעי המחשב.

פרס ישראל הוא הפרס החשוב והיוקרתי ביותר הניתן במדינת ישראל. הוא מוענק לאזרחי המדינה שגילו הצטיינות מיוחדת, מצוינות ופריצת דרך בתחומם או שתרמו תרומה מיוחדת לחברה בישראל.

פרס אמ"ת (אמנות-מדע-תרבות) מוענק על ידי קרן אמ"נ לקידום המדע, התרבות והאמנות בישראל, בחסות ראש ממשלת ישראל, על הצטיינות והישגים בעלי השפעה מרחיקת לכת ותרומה מיוחדת לחברה.
 
נוצר בתאריך: 18/02/13
עודכן בתאריך: 18/02/13