לפני כשנה החליטו קבוצת חוקרים מאוניברסיטת דרום קליפורניה לבדוק שאלה פשוטה: מהו המחשב החזק בעולם. "הם פיתחו מין אתגר כזה, אמרו: בואו נהנדס בעיה קשה, שרק אנחנו יודעים את הפתרון, נפנה ל'סולברים' הכי חזקים בעולם - בין אם מחשבים קוונטים ובין אם מחשבים קלאסיים - ונראה מי מנצח". את הדברים מספרת ד"ר רותי בן שלומי, מנכ"לית ומייסדת חברת לייטסולבר (LightSolver), סטארט אפ ישראלי צעיר עם שאיפות גדולות. סולבר, כך מסתבר, הוא כינוי למחשב עם כח מחשוב עצום, פותר בעיות, צפנת פענח.
חברת לייטסולבר, כפי שניתן להבין משמה, מפתחת אחד כזה ומתחרה על הכתר. בתחילת המחקר המחשב של לייטסולבר הישראלית לא היה שותף לאתגר - הוא לא היה מוכר מספיק. בין שמות ענקיים כמו פוגי'טסו, טושיבה ו-D-Wave, מי שמע על לייטסולבר ממגדלי אלון בתל אביב? לחברה אין אפילו אתר אינטרנט. "כשראינו את המאמר המקורי ביקשנו מהם 'תוסיפו אותנו גם למבחן'. נתנו לחוקרים גישה מרחוק לסימולטור של המחשב שלנו", מספרת בן שלומי. בוודאי עזר גם שבצוות המחקר של USC חבר גם ד"ר איתי חן, ישראלי לשעבר.
ואז, לילה אחד לפני כשלושה שבועות עלה המאמר המסכם ל-arXiv, אתר מוכר להפצת מאמרים אקדמיים. כנגד כל הסיכויים, החברה הקטנה מישראל הביסה את כל הענקיות, ובפער. "פתאום התחלתי לקבל הודעות מכל מיני מקומות ומוסדות, 'בואו נכיר, בואו נעשה שיתופי פעולה'", מספרת בן שלומי.
הנוק-אאוט של לייטסולבר את המתחרות ממש ניכר לעין, גם להדיוט גמור. בציר ה-X תוכלו לראות את גודל הבעיה, מה שנמדד בכמה משתנים יש בה. מכמה בודדים ועד 16 אלף משתנים בבעיה. בציר ה-Y תוכלו לראות את הזמן שלקח למחשב לפתור את הבעיה במונחי שניות - time to solution. לא רק שהגרף של לייטסולבר (מזהים את מגן הדוד האדום?) מגיע הכי רחוק מבחינת גודל הבעיה, הוא גם הגרף היחידי עם שיפוע מתון - לינארי.
"מתחרים שלנו כמו D-wave נתקעו ב-70 משתנים. פוג'יטסו הגיעו ל-200 משתנים ויש עוד קבוצה שהגיעה ל-600 משתנים, אבל הם בנו את המחשב tailor made עבור הבעיה הזו", מספרת בן שלומי בגאווה. "אנחנו הגענו ל-16 אלף משתנים ועוד היד נטויה, פשוט שם החליטו להפסיק את הניסוי. פתרנו את האתגר בסדרי גודל יותר מהר ואנחנו גם היחידים שפרצנו את המחסום האקספוננציאלי". זאת אומרת, ככל שהבעיה גדלה גם זמן החישוב גדל, אבל באופן לינארי בניגוד לכל היתר בהם זמן החישוב גדל באופן מעריכי.
המסדרון בויצמן
את לייטסולבר הקימו ב-2020 שני דוקטורים לפיזיקה, יוצאי מכון ויצמן, והמוסד מרחובות הוא גם בעל מניות בחברה. "למדתי תואר שני אצל פרופ' רון פולמן באוניברסיטת בן גוריון", מספרת בן שלומי. פולמן הוא אחד הפיזיקאים המוכרים בישראל ומומחה בפיזיקה קוונטית. "בניתי מערכת מסובכת של אטומים קרים. עושים את זה בתא וואקום עם טמפרטורות שקרובות לאפס המוחלט". אטומים קרים היא אחת הגישות לבניית מחשב קוונטי.
אחרי התואר השני בן שלומי עברה לאינטל, ואחרי שנתיים כמהנדסת תהליך בענקית השבבים היא חזרה לאקדמיה והשלימה דוקטורט אצל פרופ' רועי עוזרי (שם דבר בתחום שבעצמו בונה היום מחשב קוונטי במסגרת סטארט אפ חדש עם ד"ר טל דוד). בדוקטורט בן שלומי בנתה מערכת של יונים קרים - שיטה אחרת לבדוק תופעות קוונטיות.
ד"ר חן טרודונסקי, CTO: "ידעתי שמעניין אותי להיות יזם והתחלתי להתייעץ עם רותי. המחקר שלי הראה שיש פוטנציאל לבנות מחשב שלא מצריך תנאים קיצוניים כדי לפעול, שיכול להיכנס בקופסה קטנה או להיות מותקן בחוות שרתים. משם יצאנו לדרך, ותוך חודש מהרגע שדיברנו היה לנו term sheet ביד"
השותף המייסד בחברה הוא ד"ר חן טרדונסקי ומכהן בה כ-CTO. הוא שירת בטייסת הניסוי של חיל האוויר בתל נוף. "כל טיל, כל פצצה - בודקים קודם כל שם", הוא מספר. אחרי השירות הוא למד תואר ראשון באלקטרוניקה ופיזיקה באוניברסיטת אריאל ותואר שני בטכניון. גם לטרדונסקי יש קריירה קצרה בתעשייה, בחברת Nanonics Imaging, שאחריה התחיל דוקטורט במכון ויצמן אצל פרופ' ניר דוידזון. "חקרתי מערכות של לייזרים רבי עוצמה ואיך לגרום להן לעבוד ביחד", הוא מספר. "אלו מערכות שיש להן התנהגות קולקטיבית שונה מהפריטים שמגדירים אותה. זה קצת כמו שקהל של אוהדים מתחיל למחוא כפיים באצטדיון בסנכרון - קצת אור עובר מקרן אחת לשנייה וגורם להן לרצות לעבוד ביחד".
אפשר לומר ששניהם התעניינו באותה בעיה, כח מחשוב, רק שכל אחד מהם הסתכל על גישה אחרת לפתרון: "רותי עבדה בהמשך המסדרון", מספר טרדונסקי. "כל פעם שהיו מביאים תורמים לויצמן היו לוקחים אותם קודם כל למעבדה של רותי עם מכשור סופר מורכב ואז ממשיכים למעבדה שלי, שיש בה כמה לייזרים ומראות". במסגרת המחקר טרדונסקי פרסם מאמר במגזין Science היוקרתי בו הוא מוכיח איך בטכניקות של צימוד לייזרים הוא מסוגל לפתור בעיה פי מיליון יותר מהר ממחשב מסורתי, והבין שיש לו משהו ביד.
"ידעתי שמעניין אותי להיות יזם והתחלתי להתייעץ עם רותי. המחקר שלי הראה שיש פוטנציאל לבנות מחשב שלא מצריך תנאים קיצוניים כדי לפעול, שיכול להיכנס בקופסה קטנה או להיות מותקן בחוות שרתים. משם יצאנו לדרך, ותוך חודש מהרגע שדיברנו היה לנו term sheet ביד", טרדונסקי אומר ומכוון להצעת השקעה.
ואיך בחרתם מי יהיה מנכ"ל החברה?
טרדונסקי משיב: "זה פשוט התכונות הטבעיות - רותי יותר טובה עם ביזנס ואנשים". ובן שלומי מעדנת: "שנינו עושים הכל מהכל".
את הצ'ק הראשון קיבלה לייטסולבר מרן אחיטוב, מקרן אנטרי קפיטל. ואחר כך הצטרפו לשולחן המשקיעים גם IBI טק פאנד, אנגולר ונצ'רס של גיל דיבנר ו-Tal ונצ'רס. עוד השקיעו בחברה היזמים הסדרתיים בני שניידר ופרופ' מאיר פדר. סך הכל החברה גייסה עד היום 10 מיליון דולר ב-seed, והיא מעסיקה 20 עובדים - "כולם PHD", אומרת בן שלומי.
בין הלקוחות: רפאל ו-NEC
בחזרה לאתגר החישוב שפרסמו החוקרים האמריקאיים: זה לא רק אתגר מתמטי-תיאורטי לחנונים. מספר המשתנים בבעיה רלוונטי מאוד לבעיות בעולם האמיתי, שיכולות להיות מורכבות מהרבה מאוד משתנים, ומיד נגיע לזה. אבל ראשית, חייבים להכיר את הגיבור של הסיפור: הלייטסולבר עצמו.
מחשב רגיל, כולם יודעים, עובד על ביטים, שכל ביט יכול להיות 0 או 1. לעומת זאת יחידת הבסיס של מחשב קוונטי היא קיוביט שיכול להיות בסופרפוזיציה של 0 או 1 בכל רגע נתון מה שמאפשר לו להיות ביותר "מצבים" בכל רגע נתון - ולכן, תיאורטית, לפתור בעיות מורכבות ומרובות משתנים. למה תיאורטית? כי כדי להגיע למצב קוונטי צריכים תנאים מיוחדים (וואקום, קור, אנרגיה, ניקוי רעשים), ולכן המירוץ למחשב קוונטי יישומי בעולם האמיתי הוא עוד לגמרי בראשיתו ויארך עוד שנים.
הלייטסולבר הוא יצור כלאיים: זהו מחשב אופטי, שפועל באמצעות קרני לייזר. אור, כידוע, לא חייב להיות באפס או אחד, הוא יכול להיות במנעד של מופעים. יתרה מזאת, כל קרן לייזר משפיעה על אחיותה, כמו קיובטים במחשב קוונטי. צמד היזמים מקפידים לא לכתוב שהם מפתחים מחשב קוונטי אלא quantum-inspired - אבל הלייטסולבר פותר בעיות שיכולות להיפתר תיאורטית בעידן הקוונטי - וכל קרן לייזר שוות ערך לקיוביט.
טרודונסקי: "תחשוב כמה זה מורכב לתאם פגישה בין עשרה אנשים או לסדר שולחנות לחתונה. אז יש כאלו בעיות הרבה יותר מסובכות. יכולים להיות לסולבר יישומים למשל בזיהוי הונאות במערכות פיננסיות, במציאת גז או מאגרי נפט, בטלקומיניקציה או בעולם הדיפנס - ברגע שמישהו יביא מכונה טובה מספיק יש שוק ענק של אפליקציות"
איך זה עובד? לוקחים בעיה מתמטית סבוכה ומרובת משתנים, למשל איך לתכנן מערכת רמזורים בעיר כך שיהיו מינימום פקקים. זו בעיה מרובת משתנים כמו מספר המכוניות, מספר הצמתים והיחסים ביניהם, מהירות הנסיעה הממוצעת וכן הלאה. את זה מתרגמים לאור - כל משתנה בבעיה מיוצג בקרן לייזר. לוחצים הפעל, וקצת כמו שטיפת מים יכולה להצביע על הנקודה הנמוכה ביותר ברצפה או שמטוטלת יכולה להצביע על מרכז הכובד של כדור הארץ - הלייזר נוטה לקרוס לנקודת האופטימום של הבעיה. ואז מצלמים את הפתרון וממירים אותו חזרה לשפת המתמטיקה.
"בשנים האחרונות הופיעו כמה מחקרים שמערכות אופטיות יכולות לפתור בעיות אופטימיזציה - תוצר של רשת הקשרים בין הלייזרים שמגיעה לקונפיגורציה אופטימלית" מסביר טרדונסקי.
אילו בעיות יכול הסולבר לפתור?
"תחשוב כמה זה מורכב לתאם פגישה בין עשרה אנשים או לסדר שולחנות לחתונה", אומר טרדונסקי בחיוך, "אז יש כאלו בעיות הרבה יותר מסובכות. איך למצוא את המסלול הכי קצר לשליח שצריך לעבור 50 נקודות? איך לסדר מחסן באופן אופטימלי כדי למזער תנועה של רובוטים בליקוט? יכולים להיות לסולבר יישומים למשל בזיהוי הונאות במערכות פיננסיות, במציאת גז או מאגרי נפט, בטלקומיניקציה או בעולם הדיפנס - ברגע שמישהו יביא מכונה מספיק טובה יש שוק ענק של אפליקציות".
חשבו למשל, רלוונטי מאוד למרבה הצער, על 100 טילים שיוצאים בבת אחת מעזה לכיוון ישראל, איך לתעדף ביניהם? איך מסנכרנים את כל החיישנים והרדארים ברכב האוטונומי? לקוחות יכולים להיות מעולם התעופה - לטייב נתיבי טיסה או לבצע אופטימיזציה כך שאנשים לא יחכו בטרמינלים. בעולם הפיננסי אפשר להשתמש במחשב כדי להרכיב תיק מניות עם רמות סיכון שונות ומשתנות או לבצע חיתום מורכב לפוליסה. הסולבר יכול לסייע לתכנן שבב, על כל מיליוני המעגלים החשמליים שבו, או למצוא קורלציות בין בדיקות דם למחלות.
בן שלומי מספרת שיש לחברה לקוחות אמיתיים, משלמים, ממגוון תעשיות, מבניהם שני לקוחות שניתן לציין את שמם: ענקית ה-IT היפנית NEC ורפאל.
זמין לכל דורש
במשרדים של לייטסולבר בתל אביב יש חלל משותף לארוחות צהריים, יש משרדים לעבודה, ויש את "חדר המחשב". בחדר הזה עובדים כמה אנשים מסביב לשולחן, לא גדול בהרבה משולחן בית ספר, ומחווטים ומחברים קרני לייזר, מראות, עדשות ובקצה יש מחשב וינדוס רגיל. לחדר צריך להיכנס עם משקפי שמש מיוחדים כדי להגן על העיניים - אבל מלבד זה זהו חדר רגיל. לא קר במיוחד, לא בוואקום, ולא עם צריכת חשמל משוגעת. ההבטחה של לייטסולבר היא למזער את המחשב עוד ועוד עד שיגיע לרמת קופסה.
"כרגע אנחנו עובדים עם סט מוגבל של לקוחות ומתכוונים להיות ב-GA בתוך כשנה", מסבירה בן שלומי ומתכוונת ל-general availability - זמינות לכל דורש. "אנחנו יכולים למכור גישה למחשב מרחוק - המתחרים שלנו D-wave מוכרים ב-2,000 דולר לשעת חישוב - אבל פנו אלינו גם חברות שלא יכולות לרוץ על ענן אם מסיבות של אבטחת מידע או כי הן לא יכולות לסבול את השיהוי של המילי-שניות בענן ולכן רוצות את הקופסה אצלן. תוך שנתיים נוכל למכור מחשב כזה".
אבל הדרך לפני לייטסולבר עוד ארוכה וקשה ויש כמה כוכביות שצריך לציין. ראשית: היא לא לבד במירוץ וישנם עוד מחשבים פוטונים בעולם, כמו D-Wave שהוזכר. החברה הקנדית הזו הוקמה כבר ב-1999 וגייסה עד כה מעל 250 מיליון דולר ועדיין לא הוכיחה "עליונות קוונטית" - היינו עליונות על מחשב קלאסי.
"אנחנו לא המחשב האופטי הראשון בעולם אבל בכל המתחרים יש אלקטרוניקה, והיא הופכת לצוואר הבקבוק", משיבה בן שלומי. לייטסולבר לעומת זאת הוא מחשב שפועל כולו על קרני לייזר מה שאמור לשחרר אותו מכבלי החומרה הישנה.
ד"ר רותי בן שלומי, מנכ"לית: "אנחנו יכולים למכור גישה למחשב מרחוק - המתחרים שלנו D-wave מוכרים ב-2,000 דולר לשעת חישוב - אבל פנו אלינו גם חברות שלא יכולות לרוץ על ענן אם מסיבות של אבטחת מידע או כי הן לא יכולות לסבול את השיהוי של המילי-שניות בענן ולכן רוצות את הקופסה אצלן. תוך שנתיים נוכל למכור מחשב כזה"
שנית, חשוב להגיד שאת האתגר של אוניברסיטת דרום קליפורניה לא באמת פתר הסולבר עצמו, עם הלייזרים, אלא סימולטור שלו שרץ על מחשב קלאסי. מצד אחד זה אומר שיש עוד עבודה רבה בפני החברה עד שיצליחו לייצר מחשב אור אמיתי עובד. מצד שני, אם הם יצליחו, התוצאות שלו יהיו עוד הרבה יותר מרשימות מאשר במבחן האקדמי.
שלישית, כפי שהסביר גורם שמכיר היטב את החברה: "לייטסולבר היא סוג של שורט על מחשוב קוונטי". היא מציעה בטווח הבינוני פתרון עובד לחישובים מסובכים. אבל אם המחשוב הקוונטי הכבד יתקדם מהר מהצפוי, אולי לא היה צורך בסולבר. IBM וגוגל ועוד ענקיות כבר שמות את כובד משקלן על מחשוב קוונטי - כך שזהו מירוץ לבעלי לב חזק בלבד.