אין צוללן, צלם טבע או ביולוג ימי שלא מכיר את התופעה: ככל שמעמיקים במי האוקיינוס הראות יורדת, הצבעים הולכים ונעלמים, העמימות גוברת והכול נצבע כחול עכור – בהתאם לחוקי הפיזיקה. כך שאם אתם במקרה חוקרי אלמוגים שמנסים ללמוד על התפתחות השונית, או לחלופין מהנדסים האמונים על מעקב אחר היווצרות סדקים באוניות, סביר להניח שתתקשו מאוד להפיק מידע מתיעוד בתוך המים. טכנולוגיות הצילום ביבשה משתפרות והולכות, אבל מקבילותיהן מתחת לפני הים משתרכות מאחור, בגלל האתגרים שמציבים המים.
ומה אם יבוא אלגוריתם שיתעמת עם "הפרעות" הפיזיקה, "ירוקן" מהתמונה את המים, ויחזיר את הצבע לעצמים כאילו צולמו ביבשה? הודות לד"ר דרייה אקאיינק ופרופ' טלי טרייביץ מבית הספר למדעי הים על שם ליאון צ'רני באוניברסיטת חיפה, המהפכה כבר כאן. שתי החוקרות שקדו במשך שלוש שנים על המשימה, והצליחו לפתח את Sea-thru, אלגוריתם שמסוגל להפיק תמונה תת־ימית תואמת מציאות, וכך לסייע רבות למחקר.
"בהתנהלות שלנו בעולם, חוש הראייה דומיננטי מאוד", מסבירה טרייביץ, ראש המעבדה לדימות תת־ימי במחלקה לטכנולוגיות ימיות על שם האטר. "אנחנו משתמשים בעיניים כדי לעשות הכול: לקלוט מה קורה סביבנו, לנווט, לחקור את הסביבה. בתוך המים החוש הזה כמעט מנוון.
"כשמצלמה מתעדת מתחת למים היא למעשה העיניים שלנו, אלא שהמים בולעים את האור או מפזרים אותו, וכתוצאה מכך הראות יורדת והצבעים מתעוותים ומכחילים. לכן מצלמות אופטיות מתחת למים נחשבות לסנסור לא אמין. חוקרים מעדיפים לא פעם להשתמש בכלים אקוסטיים מבוססי סונר: אין להם מגבלת ראות, אבל מצד שני הם לא נותנים את המידע החזותי מבחינת הצבע והרזולוציה. המטרה שלנו בפיתוח האלגוריתם היא לשפר את אמינות המצלמה במים, כך שנוכל להתגבר על תנאי ראות קשים – להצליח לראות רחוק יותר, להבחין בפרטים ולהתקרב לצבע המקורי".
החשיבות של שיפור יכולת הראייה היא מכרעת. האלגוריתם ישפיע על כל מחקר וסקר שמתרחש במעמקי הים, ויאפשר לבחון מבנים תת־ימיים, נמלים, ספינות טרופות ומוקשים, דגה, שינויים בסביבה האקולוגית הימית ועוד. יש בו בשורה גם עבור חוות תת־ימיות לגידול דגים. "דמייני שאת מגדלת פרות ברפת ולא יכולה לראות אותן", אומרת טרייביץ. "ככה בדיוק מרגישים בעלי חוות דגים: אין להם דרך לראות את מה שהם מגדלים. האלגוריתם הזה מאפשר למעשה לראות את התמונה השלמה".
סדרת תמונות המדגימות את כוחו של האלגוריתם מוצגת בפניי: ההבדל הוא עצום. שוניות אלמוגים באינדונזיה נצבעות בצבעים חיים; נבחרת שחייה צורנית בקליפורניה זוכה להציג את המראה האמיתי של בגדי הים; צמחים בקרקעיתו של אתר צלילה בפפואה־גינאה החדשה מקבלים לפתע גוונים וחדות.
"חשוב להדגיש שלא מדובר בתוספת צבע מלאכותית", מסבירה טרייביץ. "הצבעים נמצאים בתמונה, ואנחנו למעשה רק חושפות אותם. דרייה, שמתמחה באופטיקה ימית, ניתחה יחד איתי מה קורה לצבע של אובייקט בדרכו מהמים אל עדשת המצלמה, מה התופעות הפיזיקליות האופטיות שמעורבות בכך, ובעזרת הידע הזה פיתחנו אלגוריתם שמסוגל לשערך פרמטרים התלויים בתכונות האופטיות של המים, להעלים את ההשפעה, ולחשוף את הצבעים לפי המודל הפיזיקלי. לרוקן את הים".
טרייביץ היא בוגרת תואר ראשון במדעי המחשב ומחזיקה דוקטורט בהנדסת חשמל, שניהם מהטכניון. בין תואר לתואר עבדה כמדריכת צלילה, וכשחיפשה נושא לתזה נתקלה בתחום הראייה הממוחשבת מתחת למים. המעבדה שלה מתמחה כאמור באמצעי דימות תת־ימיים. למשל, אחד הפיתוחים שנולדו שם הוא מיקרוסקופ תת־ימי המאפשר לצוללן לצלם אלמוגים ברזולוציות של פוליפים יחידים בגודל מילימטר אחד. המיקרוסקופ מאפשר גם לראות את האצות הקטנטנות, בגודל של 10 מיקרון בסך הכול, שחיות בסימביוזה בתוך האלמוג. טרייביץ משתפת אותי בסרט נפלא המציג מלחמה בין אלמוגים משני מינים שונים. זה דוחף זרועות וזה דוחף זרועות, והצופה יושב ומתפעל מהמחזה כאילו הוא איתם בשונית.
"במאמר שעסק במצלמה פלואורוסנטית שפיתחנו, הראינו שאפשר לראות את האלמוגים הצעירים, תינוקות השונית הקטנים, כשעוד אין להם צורה של אלמוג וקשה להבחין בהם בעין בלתי מזוינת", היא מספרת. "בעזרת הכלים שפיתחנו אנחנו יכולים לעקוב אחר תינוקות השונית ולהגיע למסקנות לגבי העתיד שלה, קצב ההתחדשות והרבייה, הדינמיקה. כך נהנה החוקר מהיכולת ללמוד על האלמוגים בבית הגידול הטבעי שלהם".
טרייביץ ושותפיה הקימו עם היחידה העסקית של אוניברסיטת חיפה את SeaErra, חברה שממסחרת את האלגוריתם התת־ימי. לקוחות שלוטשים עיניים למעמקים כבר נהנים מתמונות נקיות ממים ומלאות בים של צבעים חיים.
