במרץ 2003 הרמטכ״ל דאז משה (בוגי) יעלון הצטרף לטיסה של מסוק מסוג בלאק-הוק - כשעגור מלהקה חולפת נכנס בשמשה וניפץ אותה. בזכות פעולותיהם של הנווט והטייס, כל הנוסעים יצאו מהתקרית בחיים (מה שאי אפשר לומר על העגור). תאונה זו היא לא חריגה בנוף - או בשמיים; המרחב האווירי של ישראל קטן, ובעונות הסתיו והאביב, שבהן חצי מיליארד ציפורים נודדות חולפות מעל שמי הארץ, המפגש שלהן עם מטוסי חיל האוויר עלול להיות קטלני.
בעוד שקיימות דרכים לאתר במכ"ם ציפורים קטנות, עד היום לא הייתה קיימת כל אפשרות לזהות את הציפורים הגדולות יותר – שהנזק שנגרם בעקבות ההתנגשות איתן הוא הקשה ביותר. אך כעת, חוקרים ישראלים הצליחו לפתח אלגוריתם פורץ דרך שבעזרתו אפשר לזהות במכ״מי מזג אוויר להקות של ציפורים גדולות - ובכך לעזור לצמצם תאונות כאלו.
בין השנים 1997-1972 אירעו יותר מ-3,000 התנגשויות בין מטוסי חיל האוויר לבין ציפורים נודדות, כששתיים מהן הסתיימו במותם הטראגי של שני טייסים ונווט. פרופ׳ יוסי לשם מהמחלקה לזואולוגיה באוניברסיטת תל אביב ומהחברה להגנת הטבע, שזיהה את גודל הבעיה, פרסם ב-1999 מחקר על נתיבי נדידת הציפורים בישראל - שממצאיו יושמו בחיל האוויר, והביאו להפחתה של כ-76 אחוז בתאונות האוויריות. עם זאת, כמות התאונות עדיין גדולה, וההערכה היא שמ-1968 ועד היום התרחשו בישראל מעל 6,700 התנגשויות בין מטוסים וציפורים.
כאמור, הנזק החמור ביותר לכלי הטיס נגרם על ידי ציפורים גדולות, כמו עגורים, חסידות, שקנאים, עיטי חורש, איות צרעים ודיות שחורות, שלהן מסת גוף גבוהה. מדובר הן בנזק כלכלי כבד, שעלותו עלולה להגיע למיליוני דולרים - והן בפגיעה פיזית בבני אדם, שעלולה לגרום לפציעות חמורות ואף למוות.
4 צפייה בגלריה
זיהוי ציפורים במסגרת המחקר. משמאל לימין: ענני גשם, נדדית ציפורי שיר, נדידת ציפורים גדולות
(צילום: ד"ר ענבל שקלר)
ועדיין, למרות גודלן, קיים קושי לזהות את הציפורים הללו במכמ״י מזג אוויר. ״בניגוד לציפורי שיר, שמגיחות לנדידה כל יום בשעת השקיעה ושהלהקות הגדולות שלהן נראות במכ״ם כמו ענן אבק - עופות גדולים עפים בלהקות בגדלים שונים, לא בכל יום ולא בכל המרחב האווירי״, מסבירה ד״ר ענבל שקלר, אחת מכותבי המחקר, מהמעבדה של פרופ׳ ניר ספיר לחקר נדידת בעלי חיים בחוג לביולוגיה אבולוציונית וסביבתית באוניברסיטת חיפה. ״למעשה, כיום אין בנמצא כלי שמאפשר לחיל האוויר זיהוי של להקות ציפורים גדולות בשמיים מחוץ לאזורי הבסיסים. האתגר במחקר שערכנו היה לפתח כלי שעד כה לא היה קיים״.
התחזית: להקות ציפורים
המחקר החדש, ששקלר ערכה ביחד עם פרופ׳ ניר ספיר ובעזרתם של תמיר נווה, יזם בתחום פיתוח האלגוריתמים ופרופ׳ אילן שמשוני, מומחה בכריית נתונים וראייה ממוחשבת מאוניברסיטת חיפה, ושמומן על ידי חיל האוויר ומרכז המחקר למדעי הנתונים (DSRC) של אוניברסיטת חיפה, התמקד בפיתוח כלי שיאפשר לזהות את העופות הגדולים.
החוקרים בנו אלגוריתם שמבוסס על למידה עמוקה (Deep Learning) של תמונות. ״התבססנו על מודל קיים שנקרא U-Net, שנעשה בו שימוש בעיקר ברפואה, והתאמנו אותו לצרכינו״, אומרת שקלר. ״המטרה של המודל שיצרנו היא לקבוע האם בתמונה מסוימת מדובר בלהקת עופות דואים או לא. לשם כך הזנו לאלגוריתם אלפי תמונות ממכ״מים, שתייגנו בהן ידנית את הציפורים – כדי שהוא ילמד בעצמו את המאפיינים של התמונות הללו״.
נשמע פשוט? אז זהו, שלא. ״מכיוון שקשה מאוד לזהות להקות באופן ספציפי במכ״ם, הבנו שתיוג התמונות הוא משימה מאתגרת״, אומרת שקלר. לדבריה, הפתרון הגיע מהמתייגים – שראו שקל להם יותר לזהות את תנועת הציפורים כשלא מדובר בתמונה בודדת – אלא בווידאו. זאת מכיוון שהציפורים נודדות בצירים קבועים - בסתיו, הן עפות מצפון מזרח לדרום מערב. בנוסף, החוקרים עשו שימוש במאגרים שונים של החברה להגנת הטבע ובדיווחים של צפרים בקבוצת וואטסאפ ייעודית (שזכתה לשם הראוי "ווטס-עף"), כדי לבדוק באילו ימים קיים שיא של נדידה, וכיצד הלהקות נראות בתמונות מכ״ם בימים אלו.
נראה שהעבודה הסיזיפית אכן השתלמה, מכיוון שהאלגוריתם מציג נתונים מרשימים - הוא מצליח לזהות כ-93 אחוז מלהקות הציפורים, ושיעור זיהויי השווא שלו עומד על פחות מ-20 אחוז. לפי שקלר, המודל נמצא בשלבי הטמעה במכ״מים שחיל האוויר משתמש בהם. במקביל, היא ועמיתיה עמלים על שיפורו: המודל מבוסס על תמונות נדידה מעונת הסתיו, והשלב הבא הוא ללמד אותו את עונת האביב, שבה מסלול הנדידה הוא הפוך.
הרבה יותר ממכה קלה בכנף
יש לציין שהתועלת של האלגוריתם החדש לא מוגבלת רק לתכנון הטיסות של חיל האוויר. לדברי שקלר, הצלחת המודל יכולה להביא לשיפור חקר נדידת הציפורים, שמבוסס כיום בעיקר שעל משדרי GPS שמחוברים לגבן. ״מדובר בתחום מחקר מרתק – אך הוא מוגבל תקציבית וכמותית, מכיוון שאפשר לחבר משדרים רק לפרטים בודדים בלהקה״, היא אומרת. ״הכלי הזה יוכל לאפשר לנו לנטר לראשונה את תנועתן של להקות שנודדות דרך ישראל לאורך שנים, ולתרום גם למחקר שמתבצע באירופה ובארצות הברית – מה שיאפשר מעקב אחר הנדידה בקנה מידה רחב מאוד״.
מעבר לכך, ציפורים נתקלות כיום בקשיים רבים בתקופת הנדידה – שהתנגשות במטוסים (או בטורבינות רוח) היא רק אחד מהם. משבר האקלים, למשל, גורם להן להגיע מוקדם או מאוחר מדי ליעדיהן ולצאת מסנכרון עם מקורות המזון שלהן, וביחד עם אובדן בתי הגידול שבהם הן חיות מתקבלת תמונה עגומה על מצבן.
״אנחנו משנים את כדור הארץ כל הזמן, ויש לכך השפעות גדולות – ולרוב שליליות – על ציפורים״, אומרת שקלר. לכאן נכנסת, בין השאר, חשיבותה של הטכנולוגיה: אין ספק שפיתוח של כלים נוספים כמו האלגוריתם החדש יוכלו לסייע, עבור הצלת חיי אדם, עבור מחקר – ועבור שמירה על ערכי הטבע הייחודיים שלנו.
הכתבה הוכנה על ידי זווית – סוכנות הידיעות של האגודה הישראלית לאקולוגיה ולמדעי הסביבה
