שלושה סטודנטים מהפקולטה למדעי המחשב בטכניון פיתחו מערכת נשלטת-סמארטפון, המטפלת בכלב בהעדרו של הבעלים. כלב הנחִייה הצעיר לוּק הוא מקור ההשראה והנסיין הראשי

מעוז אלבז, ניר כהן ושיר צביאל הם שלושה סטודנטים מאזור הצפון, שהכירו והתיידדו במהלך לימודיהם בפקולטה למדעי המחשב בטכניון. לפני כחצי שנה, הם החליטו לעשות יחד את פרויקט הגמר בקורס לתכנות מערכות בסביבת ארדואינו, בהנחיית פרופסור יוסי גיל ובסיוע מומחים ממיקרוסופט והחלו לחשוב על נושא.

למרבה המזל, זמן קצר לפני כן אימץ מעוז גור לברדור העונה לשם לוּק. לוק, ש”הושאל” למעוז על ידי עמותת “מרכז ישראלי לכלבי נחייה” בבית עובד, הגיע אליו כגור בן שישה שבועות לטובת אילוף והכשרה. בקמפוס הטכניון מסתובבים כיום גורים רבים כאלה, הצמודים לסטודנטים 24 שעות ביממה – גם בשיעורים ובספרייה – בהתנדבות מלאה של הסטודנטים. לאחר תקופה זו מוחזרים הגורים לעמותה, להכשרה נוספת, לפני שיימסרו לבעליהם העיוורים.

מעוז, שעובד בחברת Medisafe במקביל ללימודיו, מבלה שעות רבות מחוץ לביתו. “כיום לוק מגיע איתי לכל מקום, אבל ברור לי שזה לא המצב של רוב הכלבים. אנשים עובדים נאלצים להשאיר את הכלב בבית, לפעמים לשמונה ועשר שעות ביום. הם יודעים שזה לא אידיאלי, אבל אין להם ברירה. חשבנו איך נוכל לעזור להם. ולכן רצינו לפתח אפליקציה שתאפשר להם לדאוג לכלב בלחיצת כפתור.”

“חשבנו על הדברים הבסיסיים הדרושים לכלב,” אומר ניר כהן, העובד בחברת אינטל במקביל ללימודים. “קודם כל – מים ואוכל, ואחר כך פעילות כלשהי. כלבים צריכים לקבל כמויות אוכל מדודות במינון מסוים ובזמנים קבועים, ובמקרים מסוימים דרוש גם ויסות מדויק של המים. המערכת שלנו עושה את כל זה, ובנוסף גם מונעת שהות ממושכת של המים והאוכל בכלי ההזנה הפתוחים.”

בפרויקט הגמר נדרשו השלושה להשתמש בארדואינו – בקר שאליו מתחברים חיישנים ומנועים, הפועלים על פי קוד שנכתב מראש ונצרב לבקר עצמו. “הייתה כאן המון עבודה,” אומר ניר. “חוץ מהתכנות עצמו, שנדרש עבור כל תת-מערכת בנפרד, התמודדנו עם אתגרים מכניים שקשורים לפתיחת מערכת ההאכלה (המבוססת על מתקן קורנפלקס), לוויסות המים ולירי הכדורים – הפעילות המשחקית שנבחרה. בנוסף, חיכינו קרוב לחודשיים עד שהמנועים המיוחדים לזריקת הכדור הגיעו מחו”ל.”

“זה באמת היה פרויקט לא פשוט,” אומרת שיר צביאל. “והיו הרבה תקלות בלתי צפויות, כמו מנוע שלא הצליח לסובב את ברז הקורנפלקס. אבל בשלב הזה בלימודים שום דבר כבר לא הרתיע אותנו. כי זה מה שיפה בטכניון: אתה מאבד את הפחד מאתגרים. הטכניון מלמד אותך ללמוד לבד ויותר מזה – להאמין בכך שתדע להתגבר על כל בעיה.”

ואכן, הם התגברו על כל הבעיות, וכיום הם מציגים אבטיפוס ראשוני מוצלח, הפותח את ברז הקורנפלקס באמצעות מערך של גלגלי שיניים. המערכת עומדת יפה במשקלו של לוק השובב, שכבר אינו גור קטן. “חלק מהעבודה היא להרגיל את הכלב למערכת,” מסביר מעוז. “הוא צריך להבין שכדי שהמשחק יפעל הוא צריך להחזיר את הכדור לצינור, ושכדי לאכול אוכל טרי הוא צריך לגשת למתקן ברגע שהוא שומע את האוכל נופל.”

מאחר שמדובר בפרויקט ממוקד-טכנולוגיה הם לא ביצעו סקר שוק מקיף, אבל משיחות עם בעלי כלבים הם התרשמו שיש פוטנציאל שיווקי להמצאה שלהם. “יש לנו הרבה רעיונות להמשך,” אומרת שיר. “למשל תיעוד פעילות המערכת על ענן, הזמנה אוטומטית של מזון כשהשקית נגמרת, ופיצ’רים שונים כמו פתיחה חשמלית אוטומטית של דלת הבית כשהכלב רוצה לצאת בשביל צרכים. אבל כרגע אנחנו עסוקים מדי בעבודה ובלימודים.”

בקרוב הם יסיימו את לימודיהם, וכשהם מסכמים את התקופה קשה למצוא אצלם מילה של ביקורת שלילית. “זאת תקופה אדירה,” אומרים שלושתם. “הלימודים בטכניון הם ברמה מאוד גבוהה ויש גם חיי חברה מעולים. יש לנו כאן חבורה מאוד מגובשת שלומדת ביחד ומבלה ביחד. בסך הכל זאת תקופה ממש טובה, עם המון התפתחות ברמה החברתית ובמישור החברתי, והפרויקט הזה היה בהחלט אחד השיאים.”

חוקרים בטכניון פיתחו טכנולוגיה חדשנית המאפשרת גילוי רצפי דנ״א ברגישות גבוהה פי 1,000 ויותר מרגישותן של השיטות הקיימות. עקרונות המחקר יכולים לאפשר פיתוח מגוון רחב של מערכות אבחון רפואי פשוטות וזולות יחסית, למשל לצורך זיהוי מוטציות ידועות בדנ״א. המחקר מופיע על השער של כתב העת Advanced Functional Materials.

המערכת פותחה בשיתוף פעולה בין קבוצות המחקר של פרופ’ אסתי סגל מהפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון ופרופ’-משנה מורן ברקוביץ’ מהפקולטה להנדסת מכונות. הדוקטורנטית ריטה וילנסקי, שערכה את המחקר בהנחייתם, בנתה מערכת של ״מעבדה על שבב״ (lab on a chip) המשלבת (1) סנסור לזיהוי אופטי של מולקולות דנ״א ו (2) מערכת של תעלות מיקרוניות, המאפשרת את ריכוז הדנ״א על ידי הפעלת זרמים חשמליים על גבי השבב.

במעבדתה של פרופ׳ סגל מפתחים ביוסנסורים (חיישנים ביולוגיים) אופטיים המבוססים על שבבי סיליקון בעלי נקבוביות ננו-מטריות. “לשבב המחורר הזה יש טביעה אופטית אופיינית בתחום האור הנראה,” מסבירה פרופ׳ סגל. “אנו קושרים אליו את אחד הגדילים המשלימים שמהם מורכבת מולקולת הדנ״א שברצוננו לזהות. כשנחשוף את השבב לשלל רצפים נוכל לזהות את הריאקציה שנוצרת באותו גדיל משלים המקובע לסיליקון.

“לכידה ספציפית של מולקולות הדנ״א בתוך מבנה הסיליקון גורמת לשינוי בספקטרום האור המוחזר מן השבב ומאפשרת לנו לזהות ולכמת בקלות מולקולות אלה, וכך ‘לדוג’ רצף ולדעת כמה ממנו יש לנו.”

לדברי פרופ’ סגל, אחת המגבלות העיקריות בתהליך זה היא רגישות החיישנים, שלעיתים איננה מספקת, בעיקר ליישומים של דיאגנוסטיקה רפואית. כאן חבר למחקר פרופ׳ ברקוביץ’, המפתח שיטות מבוססות מיקרו-זרימה להעלאת ריכוזים של מולקולות ביולוגיות. “תוך שימוש בכימיה מתאימה, ובאמצעות הפעלת שדות חשמליים, אנו יכולים לרכז בנקודה זעירה את מולקולות הדנ”א שמעניינות אותנו ולשנע אותן אל עבר החיישן,” מסביר פרופ’ ברקוביץ’. “כך אנחנו ‘מרמים’ את החיישן ומציגים לו ריכוזים גבוהים פי 10,000 מהריכוזים הטבעיים בדגימה.”

על ידי תכנון מושכל של מבנה הסיליקון וגידול מבוקר של שכבות תחמוצת מבודדות הצליחו החוקרים להפעיל מתחים חשמליים גבוהים על השבב תוך שמירה על המבנה הננו-מטרי המיוחד. “חיבור הטכנולוגיות איפשר לנו לשפר את רגישות החיישן בפקטור של בין 1,000 ל 10,000 בהשוואה להתקנים קיימים.”

עבודת המחקר נתמכה על ידי מכון ראסל-ברי לננוטכנולוגיה.

קישור למאמר: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201570280/abstract

 

 

הטכניון ואינטל קיימו בשבוע שעבר את התחרות המשותפת Technion Intel Challenge

אלעד ריכרדסון, עתודאי מהפקולטה למדעי המחשב בטכניון, זכה במקום הראשון בתחרות Technion Intel Challenge שהתקיימה בטכניון בשבוע שעבר. זו השנה השלישית לקיומה של התחרות, הנערכת בשיתוף פעולה בין חברת אינטל לפקולטות למדעי המחשב ולהנדסת חשמל בטכניון, והמרכז להנדסת מחשבים (TCE) בטכניון.

ריכרדסון, הלומד בטכניון במסגרת תכנית “פסגות” לעתודאים, ביצע את הפרויקט שלו – CutOut – במעבדת (Geometric Image Processing) GIP בפקולטה למדעי המחשב, בהנחיית מהנדס המעבדה ירון חונן. במסגרת הפרויקט פיתח ריכרדסון טכניקה חדשה לזיהוי של חלק-התמונה המעניין את המשתמש באמצעות שירבוט על המסך. האלגוריתם שפיתח ריכרדסון מיועד למשתמשים לא מומחים. האפליקציה עובדת על מכשירי טלפון מסוג אנדרואיד.

פרופ’ אריאל אורדע דיקן הפקולטה להנדסת חשמל בטכניון אמר כי שיתוף הפעולה בין הטכניון לאינטל, הנמשך כבר עשרות שנים, חיוני לשני הצדדים. הוא הוסיף כי בתחרות, שנערכה כעת זו הפעם השלישית, מתקיים גם שיתוף פעולה בתוך הטכניון – בין הפקולטות למדעי המחשב ולהנדסת חשמל באמצעות המרכז להנדסת מחשבים (TCE) – שיתוף פעולה שהוא “שלם הגדול מסכום חלקיו.”

רוני רונן, מנהל מרכז המחקר של אינטל לאינטליגנציה חישובית, אמר כי הפרויקטים מגשרים בין אקדמיה ותעשייה, מאתגרים את הסטודנטים ומספקים להם התנסות במשימות מורכבות כמו אלה המאפיינות את העבודה הצפויה להם אחרי הלימודים. בפרויקטים מתממש השילוב של הממשק האנושי והאתגר הטכנולוגי תוך שימוש בטכנולוגיות של אינטל.

בתחרות השתתפו עשרה פרויקטים, ובהם מכשיר לביש המתריע מפני דום לב, רובודרינק (הברמן האוטומטי), מערכת לשליטה ברובוט באמצעות תנועות יד (ללא מגע) וצג-לנהג על גבי משקפי תלת ממד.