כך הפך במקרה מהנדס אלמוני לחלוץ תעשיית הרכבים האוטונומיים

שניות לאחר שדיוויד הול מקיש את הקוד על הקודן, השער האלקטרוני שבכניסה לבית החוף שלו נפתח. זהו מתחם גדול, אבל לא מהסוג שהייתם מצפים לראות אצל יזם טכנולוגי שאחראי יותר מכל אחד אחר למהפכת הרכבים האוטונומיים. הול (66) הוא מנכ"ל Velodyne, היצרנית המובילה של חיישני LiDAR, "העיניים" שמאפשרות לרכבים אוטונומיים לראות מה נמצא סביבם. הוא גר בינות לאסופה רעועה של פחוני רעפים נמוכי קומה, שבנויים מסביב למגרש בטון באזור המפרץ של עיירת האי אלמדה, קליפורניה.

זהו המפלט המועדף עליו. החלקים המיועדים למגורים שווים בגודלם לסדנת העבודה, כך שמתקן המכונות המושבע והממציא הסדרתי יכול לעבוד בנחת על פרויקטי המחמד שלו.
בצד אחד של המתחם שוכן מחסן תעשייתי בגודל של אסם, שבו הול וצוות מהנדסים עובדים על גימורה של אחת האובססיות האחרונות שלו: טכנולוגיה מוגנת בפטנט, ששומרת על יציבות של סירות גם במים הסוערים ביותר. מרתה, אשתו וראש מחלקת הפיתוח העסקי ב־Velodyne, מציירת ומפסלת בסטודיו לאמנות ששוכן בתוך מבנה אחר במתחם. צמד טנדרים מסוג פורד F־150 חונה ליד מנוף מגושם שמושך סירות אל ומחוץ למים. ביתו של הול עצמו הוא בית סירה או ליתר דיוק, מבנה מרווח שהוכן מראש וחובר לדוברה.

מהסלון אפשר לשמוע את האדוות לוחכות את גדות התעלה המנומנמת שמפרידה בין אלמדה לאוקלנד. זו סביבה שונה לחלוטין מההמולה ומהזוהר המעושה של עמק הסיליקון, המקום שבו שוכן המטה של Velodyne, וזו בדיוק הנקודה. "אני מהנדס", אומר הול המתבודד, כשהוא מתייחס גם לעיסוק שלו וגם לאישיותו. "אני בעצם משפץ מכונות וגרוטאות מושבע, חנון שמקדים את זמנו".

תחרות הזויה

ב־2006 הול רשם פטנט על אחת מההמצאות שלו – חיישן LiDAR מסתובב בעל קרני לייזר מרובות – שהציבה את Velodyne, גם אם כמעט במקרה, במרכזה של מהפכה שמשבשת מאז ועד היום את תעשיות הרכב והטכנולוגיה מהיסוד. הול בנה את החיישן מתוך גחמה. Velodyne, שאותה ייסד ב־1983, היתה אז עסק מצליח שנודע בציוד האודיו המיוחד שלו לרכבים. אבל בתור אחד שתמיד דגדג לו להמשיך ולהמציא, הול הפך בראשית העשור הראשון של המילניום לאובססיבי לתחרות שנראתה אז כמעט פנטסטית: מרוץ בחסות משרד ההגנה האמריקאי לממציאי רכבים אוטונומיים. האתגר נשא בחובו הבטחה – גם הנאה וגם קרקע נוחה שיהיה אפשר להוכיח על גביה כמה מהפטנטים המסחריים ההנדסיים שלו. במשך כשנתיים הול דייק ועידן חיישן LiDAR (ראשי תיבות של "אור, מרחק וטווח") שמותקן על גג רכב, יחידה שמורכבת מ־64 קרני לייזר שמסוּבבות על ידי מנוע חשמלי קטן; ההתקן הפך למועדף על ידי הצוותים המנצחים של המרוץ. "זה היה מהפכני", אומר וויליאם "רד" וויטאקר, מומחה רובוטים מאוניברסיטת Carnegie Mellon (CMU) ואבי תנועת כלי הרכב האוטונומיים.

דיוויד הול | צילום באדיבות Velodyne

המרוצים הללו, שנודעו בשם "אתגר ה־DARPA" (הסוכנות לפרויקטי מחקרי הגנה מתקדמים), היו למפץ הגדול של תחום המכוניות האוטונומיות, והחיישן של הול שינה לנצח את Velodyne מעסק משפחתי צנוע לסחורה חמה מאוד: סטארט־אפ בן 34, שהטכנולוגיה שלו בונה מחדש את תחומי התחבורה והרובוטיקה. כיום Velodyne היא הספקית המובילה של חיישני LiDAR מתקדמים לרכבים והיא מוכרת את החיישנים שלה, למעשה, לכל חברת רכב או טכנולוגיה שבונה או מבצעת ניסויים על רכבים אוטונומיים. GM, פורד, אוּבר ו־Baidu הסינית הן כמה מהקנייניות הגדולות של החברה, ואפילו חברת קטרפילר משתמשת בטכנולוגיה של Velodyne במשאיות הכרייה הרובוטיות הענקיות שלה. גם גוגל היתה לקוחת ענק של החברה במשך שנים, על אף שגם היא מייצרת חיישנים משל עצמה. אין עוד חברה פרט ל־ Velodyneשמייצרת יחידות דומות, באיכויות מספיקות, שיכולות לענות על הביקוש ההולך וגובר.

"מכונה מייצרת מכונה"

בהיותה מי שמספקת את הציוד ההכרחי ביותר לתעשייה במהלך הבהלה לזהב של שוק הרכבים האוטונומיים, העתיד שלה כנראה יוכיח את עצמו כמשתלם מאוד. Velodyne, שנותרה חברה פרטית, אומרת שההכנסות צפויות להגיע ל־200 מיליון דולר השנה ושהחברה רווחית. היא שמה עין על רף מיליארד הדולר במכירות, לפי דבריו של מייק ג'לן, נשיא Velodyne, אם כי הוא מסרב להעריך מתי היא תגיע אל אבן הדרך הזו. החברה מעלה את קצב הייצור שלה במהירות, בעקבות השקעה בגובה 150 מיליון דולר שניתנה לה מ-Baidu ומפורד בשנה שעברה. אלו היו הכספים הראשונים שהגיעו אל החברה מבחוץ, מאז שהול גייס 200 אלף דולר, בעיקר מהוריו וסביו, כדי להקים את העסק. Velodyne גם מסרבת לחשוף את הערכת השווי שלה, אבל בהתבסס על ההכנסות הצפויות שלה, פורבס מעריך כי מדובר על שווי שוק של כ־2 מיליארד דולר. על הול נאמר שהוא מחזיק בכ־50% מהחברה, מה שמעניק לו שווי נקי מוערך של יותר ממיליארד דולר. ג'לן אומר שהנפקה של החברה צפויה לקראת "2019־2018".

אבל הול, כבר עכשיו, חושב יותר בגדול. הוא רוצה להגביר את יכולת ייצור ה־LiDAR של החברה מכמה אלפי חיישנים בשנה ללפחות מיליון כבר בשנה הבאה. כדי לעשות זאת הוא עסוק בהפיכתו של המפעל החדש של Velodyne בסן חוזה, קליפורניה, למעין רובוט ענק בפני עצמו: מפעל-על אוטומטי לחלוטין, שמאיץ את הייצור תוך שהוא מפחית את עלות המכשור המורכב שבו לרמה שהמתחרים לא יוכלו להתחרות בה. תחשבו על זה בתור גִרסה של "המכונה שמייצרת מכונה", הכינוי שבו תיאר מייסד טסלה, אילון מאסק, את הסופר־מפעל שלו ואת בתי החרושת של הדור הבא. בעוד שמתקן אוטומטי לא ייצר את רכבי טסלה עד לפחות 2020־2019, הול רוצה שהמפעל שלו יהיה רובוטי לחלוטין כבר בשנה הבאה. אם הוא יצליח, Velodyne תעמוד בחזית של שני שינויים דרמטיים בעולם הטכנולוגיה: מכוניות שנוהגות בכוחות עצמן, ומפעלים שזקוקים לטכנאים ומתכנתים אנושיים, אבל לא כפועלים בפס ההרכבה. "הנה המטרה", אומר הול. "האם אתה יכול להפעיל את המפעל שלך כשהאורות בו כבויים? אם אתה יכול לעשות את זה, אז אתה בעצם יכול לייצר את הדברים האלה בתוך ארצות הברית".

שושלת של ממציאים

ייתכן שהול הוא איל טכנולוגיה בהתהוות, אבל הוא נשאר המהנדס התמציתי שתמיד היה: מישהו שנמצא לרוב בבית, מתקן איזו מכונה במעבדה ולבוש באופן טיפוסי בחולצת אוקספורד דהויה בצבע כחול, מכנסי חאקי ונעלי ריצה. הוא בדרך כלל ממעט במילים כשנושא השיחה עובר אליו, אבל עיניו ניצתות כשהוא מדבר על דברים כמו בית המלאכה למכונות שלו, בבוסטון של שנות ה־70, שייצר חלפים ייחודיים עבור לקוחות כמו Raytheon ובית הספר לרפואה של אוניברסיטת הארוורד.

הול גדל בקונטיקט, בנו של מהנדס שבנה תחנות חשמל גרעיניות ונכדו של פיזיקאי שהמציא בשנות ה־30 תהליך סריקה שאִפשר צילום בצבע. היה זה סבו של הול שעזר לו כנער להקים סדנה משל עצמו, שבה הוא ייצר, בין היתר, אופניים ממונעים ומגבר "ממש רועש" לגיטרה חשמלית.

הוא למד הנדסת מכונות באוניברסיטת Case Western Reserve שבקליבלנד, בראשית שנות ה־70 הסוערות. אחרי לימודיו הוא עבר לבוסטון כדי לפתוח בית מלאכה לבניית חלפים לחברות טכנולוגיה, רפואה ותעשייה. הפרויקטים היו מעניינים ודרשו יצירתיות, אבל האנונימיות של העבודה היתה מייאשת. הוא החליט שעליו לעבור למוצרי צריכה. "אם אלך יום אחד במורד הרחוב ואצעק את שם המותג שלי, פה ושם אני אמצא מישהו ששמע עליו", הוא נזכר כיצד חשב אז.

בשנות ה־80 המוקדמות הול עבר לאזור המפרץ בקליפורניה, חמוש בתוכנית להיכנס לתחום האודיו, שחווה אז שגשוג של ממש. "היית יכול ללכת לחנות מוצרי סטריאו, והם תמיד חיפשו משהו חדש", הוא אומר. בעזרת תמיכה ממשפחתו, הוא התחיל לייצר רמקולי סאב־וופר יוקרתיים עם עיצוב (שעליו הוא רשם פטנט) שהפחית את עיוותי הקול (דיסטורשן). הוא העניק לחברה את השם Velodyne. הרמקולים שלו, במחיר שנע בין 2,000 ל־5,000 דולר ליחידה, תפסו חזק. "הצלחתי להפוך את הסאונד לחזק ועמוק יותר בהשוואה לכל מה שמישהו אחר עשה עד אז, בלי שזה יישמע כאילו הרמקולים עומדים להתפרק", הוא מספר.

העתיד של בתי החורשת? המפעל של הול בסן חוזה | צילום באדיבות Velodyne

אחיו, ברוס, הצטרף כדי לטפל במכירות. העסק גדל, ולשורת הלקוחות הצטרפו, בין היתר, כוכבי ספורט מאזור מפרץ קליפורניה ורובין וויליאמס המנוח. אבל התחרות בתחום האודיו, במיוחד בכל הנוגע למחירים, הפכה ליותר ויותר רצחנית, ועד לשלהי שנות ה־90 הול כבר חיפש שוב אחר דבר מה חדש.

המרוץ ל־2 מיליון

לשם השעשוע, הוא התחיל לייצר רובוטים לוחמים עבור תוכנית הטלוויזיה Robot Wars, ואחת מיצירותיו אפילו סיימה במקום השני בתחרות עולמית בתחום שנערכה בשנת 2001. אבל היתה זו סִדרת אתגרי ה־DARPA – מרוצים של רכבים אוטונומיים שנערכו לראשונה במדבר הקליפורני ובהמשך הועברו לסביבות אורבניות – שהציבה אתגר רציני יותר לכושר ההמצאה שלו. משנת 2002 הול ערך ניסויים במספר טכנולוגיות, כולל מצלמות ולייזרים, והכניס רכב למרוצים של 2004 ו־2005. לאחר שהכירו במגבלותיהן של מצלמות, הול ואחרים מיקדו את תשומת הלב שלהם ב־LiDAR, טכנולוגיה שנעשה בה עד אז שימוש למטרות מיפוי וביצוע סקרים וידעה לקחת תמונות בודדות ולהדביק אותן יחד לכדי מפה מפורטת מאוד.

היה זה העיבוד שלו לטכנולוגיית ה־LiDAR – שאותה הוא הכניס ליחידה שיושבת על גג הרכב, כשבתוכה 64 לייזרים מסתובבים – שהוכיח את עצמו כפריצת דרך של ממש והעניק למכוניות סוף כל סוף חזון לשאוף אליו. "זה היה מה שאִפשר את סוג הנהיגה הכללית שאליה הלכנו אז", אומר וויטאקר, הרובוטיקאי מ־CMU. באמצעות חיישן ה־ LiDARשל הול, צוות Tartan ששלח וויטאקר למרוץ זכה בפרס של 2 מיליון דולר ב-2007. אוניברסיטת סטנפורד, שאת הצוות שלה הוביל סבסטיאן ת'רון, מי שהקים מאוחר יותר את פרויקט הנהיגה האוטונומית של גוגל, הגיע למקום השני. גם הוא השתמש בחיישן של Velodyne. רובם הגדול של יתר חלוצי התעשייה הזו, שמובילים כעת תוכניות רכב אוטונומי בחברות, כמו גוגל, אובר, פורד, טויוטה ומספר גדול של חברות סטארט־אפ טכנולוגיות, גם הם ותיקי האתגרים של DARPA. רבים מהם הפכו ללקוחותיו של הול. "יש כמה רעיונות טובים שבאמת עושים את זה ומשנים את העולם", וויטאקר אומר.

המטה של Velodyne נמצא גם הוא בסן חוזה, אבל מאמציו של הול לשמור על החברה בחזית התעשייה שלו מתמקדים באזור שנמצא כ־61 ק"מ צפונה משם, במעבדת מחקר ופיתוח באלמדה שקרובה למתחם המרינה שלו. בתוך חלל שנראה כמו מעבדת בית ספר תיכון שזוכה למימון יוצא דופן, דוקטורים למדעי המחשב, מהנדסי אלקטרוניקה, פיזיקאים ואופטיקאים מאתגרים ודוחפים קדימה את יכולותיו של חיישן ה־LiDAR של הול.
המכשיר של Velodyne מספק לרכבים מבט של 360 מעלות על הסביבה, המתורגם לענן של נקודות תלת ממדיות על גבי מפה. בין שמדובר ביום או בלילה, הרכב יכול "לראות" כל דבר שנמצא ברדיוס של 200 מטר, מה שמאפשר לרכבים שנוסעים בדרכים מהירות להבחין בסכנות מרוחקות ולהימנע מהתנגשות. בשנה שעברה הול מכר אלפי יחידות.

השנה הוא כבר מתכנן למכור עשרות אלפים, עם רשימת תעריפים שנעה מ־8,000 דולר לדגם של 16 קרני לייזר (שנראה כמו דיסקית הוקי) ועד ל־85,000 דולר ליחידה עם 64 קרני לייזר. "באמת שלא היה שום משחק אחר בשוק ואף שחקן מתקדם כל כך", אומר ג'ים מק'בירד, מוביל הצוות הטכני של פורד בתחום הרכב האוטונומי.
החוליה הקריטית

היריבים הגיחו. Quanergy גייסה 90 מיליון דולר בין היתר מספקית חלקי החילוף Delphi בשנת 2016, במטרה לייצר רכיבים חשמליים ל־LiDAR במחיר מוזל, ו־Luminar, שקיבלה 36 מיליון דולר כדי לממן פיתוח נוסף של חיישן LiDAR, אומרת שיש לה איכות טווח ותמונה שגוברת על כל מה שמצוי כיום בשוק. Velodyne מוציאה כעת גם היא LiDAR שמשתמש במאפיינים דומים, כדי לצעוד עקב בצד אגודל עם המתחרים שלה בקצה התחתון של השוק, וגם מכינה יחידות בעלות טווח רחב יותר במטרה להדוף את אלו שבקצה העליון.

נכון לעכשיו, Velodyne היא עדיין המובילה הבלתי מעורערת, כשלפחות באופן חלקי הסיבה לכך היא שאף אחת מהחברות האחרות לא מייצרת בקנה מידה תעשייתי. "אם אתה עובד על נהיגה אוטונומית, אתה מנסה לשים את היד על מוצרי Velodyne, מפני שזו היחידה שהכי סביר שתצליח להשיג בכל כמות", אומר מארק ווילר, עובד ותיק של גוגל ואפל בעבר וכיום סמנכ"ל הטכנולוגיות של DeepMap, מפתחת שירותי מיפוי מפאלו אלטו עבור מכוניות ללא נהג. הול מצדו מבטל את המתחרים שלו בנפנוף יד שמשמעותו "הייתי שם, עשיתי זאת". "האם עוד מישהו יודע איך לייצר LiDAR בכמויות מסחריות חוץ ממני?" הוא שואל. "מתברר שאני החוליה הקריטית של כל הדבר הזה".

לא כולם בתעשיית הרכבים האוטונומיים הם מעריצים של LiDAR. המתנגד הראוי ביותר לציון הוא כמובן מאסק, שטסלה שלו מחויבת לשימוש בשילוב של מצלמות, רדאר וסונר, שלפיו מספקים יכולות חישה מספיקות. אבל אפילו בלי לציין את טסלה, השוק שניצב בפני הציוד של Velodyne הוא עדיין עצום. כיום יש כמה אלפי אבות־טיפוס של מכוניות אוטונומיות שנמצאות בניסויים. על אף שאיש לא יודע מתי מכוניות ללא נהג תימכרנה ללקוחות, התחזית של חברת IHS Markit צופה שהמכירות יצמחו במהירות לכדי 600 אלף יחידות בשנת 2025, ובלפחות 43% נוספים מדי שנה במהלך העשור שיבוא לאחר מכן. התחזית הזו מרמזת על כך שכמות מצטברת של 76 מיליון רכבים שנוהגים בכוחות עצמם יסתובבו בתוככי הערים ובדרכים המהירות שלנו עד לשנת 2035. התחזיות של Velodyne הן של צמיחה מטאורית בשיעור של לפחות 300% בשנה, כבר במהלך השנים הקרובות, אומר ג'לן, נשיא החברה.

כך כבר מתקרבים מאוד להסבר מניח את הדעת לכך שהול, שהחברה שלו מעסיקה 530 איש, בכל זאת מרוכז כל כך במפעל־העל שלו. מתקן הייצור מצופה הזכוכית נפתח מוקדם יותר השנה בסן חוזה. כ־200 פועלים עסוקים בו בהרכבה של מיקרואלקטרוניקה קריטית ורכיבים אופטיים עבור יחידות ה־LiDAR החדישות ביותר. אבל במשך 18 החודשים הקרובים יתפסו את מקומם בעבודה במפעל רובוטים, שכבר הולכים ונערמים בתוכו. הול והמהנדסים שלו מבינים בדיוק כעת, ובסודיות רבה, מהי התצורה הסופית של תהליך הייצור הרובוטי הנכון. הוא עדיין לא מוכן לחלוק פרטים, אבל הוא אומר שהמתקן בסן חוזה יהיה כשיר בקרוב לחלץ מעצמו מיליון יחידות בשנה. "זה חייב להיות אוטומטי כדי להגיע לממדים האלו", אומר הול. לאחר פאוזה קטנה הוא מוסיף: "זה הרבה יותר מעניין אותי מכל ענייני השיווק של חיישני LiDAR".