חודש: אוגוסט 2018

60 מוצרים טכנולוגיים חדשניים הוצגו ביריד הפרויקטים הגדול בתולדות הפקולטה למדעי המחשב בטכניון

בפקולטה למדעי המחשב נערך לאחרונה יריד הפרויקטים השנתי, שבו הוצגו יותר מ-60 פרויקטים זהו היריד הגדול ביותר בתולדות הפקולטה.

ביריד השנתי מציגים סטודנטים את פרויקטי הגמר שלהם, המתפרשים על פני מגוון רחב של תחומים – אבטחה, קריפטוגרפיה, אינטליגנציה מלאכותית על בסיס רשת נוירונים, רפואה ועזרים לאנשים בעלי מוגבלויות. יריד הפרויקטים התקיים בשיתוף עם מיקרוסופט מו”פ שסייעו לסטודנטים בשימוש בטכנולוגיות ובתוכנות חדישות במהלך לימודיהם, לרבות סמארטפונים וטאבלטים להרצת אפליקציות במהלך הפיתוח. אלה כמה מהפרויקטים שהוצגו ביריד:

אימאן איוב, עזיז ח’ליל והדיל ג’ומייד פיתחו מערכת לניהול תרופות עבור קשישים המתקשים לזכור את מועדי נטילת התרופות. המערכת מקבלת את פרופיל המטופל ומשחררת את התרופות בכמות הנכונה ובעיתוי הנכון, וזאת במקביל להתראה שהיא שולחת למשתמש. במקרה שהמשתמש שכח לקחת את התרופה ששוחררה מהמתקן, המערכת תשלח למקורביו התראה על כך.

הסטודנטיות רואן שורוש, לין סרוג’י ואסיל סנס פיתחו את פרוסטי – מזלף עוגה אוטומטי. המערכת מקבלת מהמשתמש את תבנית ההזלפה המועדפת עליו ומבצעת את ההזלפה באופן מדויק על העוגה.

אופיר קספר, רפי כהן ורון בלטי פיתחו מערכת נעילה קריפטוגרפית לאופניים ולמתקנים נייחים כגון תא דואר. המערכת מספקת למשתמש סיסמה חד פעמית וכך יכולה לשמש למשל חברות להשכרת אופניים או שליחים המורשים לפתוח דלת או תיבת דואר באופן חד פעמי. המערכת מכילה גם GPS, למקרה שהחפץ הנעול ייגנב ויידרש איתורו.

אדי בחית, יעקוב יעקוב ונביל חורי פיתחו מערכת להתאמה אוטומטית של עדשות משקפיים. המערכת כוללת גלגל עדשות המסתובב מול עינו של הנבדק עד שהנבדק מגיע לאיכות ראייה אופטימלית. המערכת מוסרת לו את מספר העדשה האופטימלי לכל עין. התקשורת עם המערכת מבוצעת באמצעות דיבור טבעי.

אחמד עודה, זהרן טעביה ואחמד בקנסי פיתחו “סורק ספריות” המסייע לסטודנט לבחור את  הספרייה האופטימלית עבורו ואת המיקום הטוב ביותר בתוכה. המערכת שפיתחו מנטרת בקביעות משתנים כגון רמת רעש, טמפרטורה, אור ומקומות פנויים, משקללת אותם עם העדפותיו הבסיסיות של הסטודנט ומציעה לו את המיקום האופטימלי. המערכת שומרת לו מקום לפרק זמן מוגבל ויודעת לשמור לו מקום גם אם הוא יוצא להפסקה במהלך השהות בספרייה.

אמיר בירן, תום הירשברג ודין צדוק פיתחו באמצעות אימון רשת נוירונים “כלי נהיגה אוטונומי מדמה רכב פורמולה” כדי לערוך הדמיית זמן אמת של נסיעת רכב הפורמולה האוטונומי שפותח בטכניון. רשת הנוירונים שהם פיתחו אומנה לאפשר לרכב לשפר עצמאית את נהיגתו תוך התחשבות בכל השיקולים הרלוונטיים – מזג אוויר, מסלול, מהירות וכיו”ב. החוכמה שתיצבר באמצעות הרשת תוטמע במכונית הממשית שמפתחים הסטודנטים וכך תקנה לה יתרון משמעותי בצאתה לתחרות הבינלאומית. המערכת פותחה בהנחיית ד”ר קירה רדינסקי מהטכניון ואשיש קאפור מחברת מיקרוסופט ארה”ב.

מערכת “הנעה לתנועה” שפיתחו רועי אלג’ם, עומר אליהו ואיתן גנלס, המערכת פותחה עבור עמותת “מילבת” – עמותה ללא מטרות רווח הפועלת לפיתוח טכנולוגיות המעניקות עצמאות לאנשים בעלי מוגבלויות. המערכת נועדה לעודד אנשים קשישים, נכים ומוגבלי תנועה לעשות פעילות גופנית. המערכת מנתחת קובצי מוזיקה ויוצרת כוריאוגרפיה. בזמן שהמשתמש נע היא מנתחת בעזרת מצלמת מחשב רגילה את תנועותיו ומספקת לו פידבק המעודד אותו להתאים את תנועותיו לקצב ולאווירה.

רון מירוצ’ניק, איתי אליצור, גל שדה, דור כהן, יניב רובין וטל שינקאר הציגו תוכנה בשימוש כלי ענן מתקדמים לניתוח שפה טבעית שמאפשרת לחברות קטנות ומתחילות להתרחב ללקוחות בכל העולם. התכנה מקבלת מהחברה פיסקה המתארת את החברה ומטרותיה, מנתחת אותה בעזרת WATSON של IBM ומביאה תוצאות של לקוחות פוטנציאלים חדשים בעזרת שילוב של כלי חיפוש רבים, ומחפשת חיפושים נוספים בתוך אותם מקורות (חיפוש בשכבה 2) כדי לתת מידע עוד יותר מגוון. שימוש בענן של מיקרוסופט AZURE מאפשר להריץ חיפוש אחת לפרק זמן ולשלוח ללקוח תוצאות חדשות ללא צורך בהתערבות נוספת.

את הסטודנטים הנחו בוריס ואן סוסין, מרינה מינקין, ניצן פרי חדש, לינה מדלג’, תום פלני, איתי דברן וניר לוי ממיקרוסופט.

 

 

 

 

 

 

שר המדע והטכנולוגיה הסיני וואנג ז׳יגאנג (Wang Zhigang) ביקר בטכניון ונפגש עם חתן פרס נובל בכימיה פרופ’-מחקר דן שכטמן, עם המשנה הבכיר לנשיא הטכניון פרופ’ אדם שורץ, עם דיקן לימודי הסמכה במכון גואנגדונג-טכניון ישראל לטכנולוגיה (GTIIT) פרופ’ משה אייזנברג, עם ראש מרכז הקוונטום למדע, חומרים והנדסה ע”ש הלן דילר בטכניון פרופ’ גדי אייזנשטיין ועם מנכ”ל מוסד שמואל נאמן בטכניון פרופ’ משה סידי.

זהו ביקורו הראשון של וואנג בישראל והטכניון היה התחנה האחרונה בביקור, שנועד לחזק את שיתופי הפעולה בין סין לישראל בתחומי החדשנות והטכנולוגיה. לטכניון הגיע השר כדי לבחון שיתופי פעולה במחקר, בחדשנות וביזמות בין סין והטכניון וכדי ללמוד מניסיונו העשיר של הטכניון בקידום חדשנות טכנולוגית.

פרופ’ שורץ הציג לשר את הפעילות המחקרית הענפה בטכניון וסיפר על שלוחות הטכניון בניו יורק ובסין. השר, מהנדס אלקטרוניקה בהכשרתו, הודה לפרופ’ שורץ על קבלת הפנים וסיפר שהגיע לישראל כדי לחזק את שיתופי הפעולה הטכנולוגיים בין חברות סיניות לחברות ישראליות.  “הטכניון הכשיר אלפי מהנדסים,” אמר השר, “והוא גורם משמעותי ומרכזי בפיתוחה הטכנולוגי של ישראל. שלושת זוכי פרס נובל ומיקומו הגבוה של הטכניון בדירוגים האקדמיים מעידים על מצוינותו המחקרית והאקדמית.”

תחום החדשנות הטכנולוגית הוא כיום אחד מהיעדים האסטרטגיים המרכזיים של ממשלת סין, הרואה בפיתוח הטכנולוגי אמצעי להפיכתה של סין למעצמה עולמית בתחומי הטכנולוגיה והמדעים. “הממשלה הסינית רואה בחדשנות ובקדמה הטכנולוגית מנוע צמיחה לסין ומשאב לקידום רווחת תושביה”, אמר השר בפגישה בטכניון.

חתן פרס נובל בכימיה פרופ’-מחקר דן שכטמן אמר בפגישה כי כבר לפני 30 שנים פתח קורס יזמות בטכניון, שבו למדו עד היום כעשרת אלפים מהנדסים. 20% מהסטודנטים שהשתתפו בקורס היו מעורבים בהמשך בפיתוח יזמות בישראל. הוא אמר כי בביקוריו הרבים בסין הוא מרצה על יזמות וחדשנות בארגונים והציג לשר פרויקט שבו הוא מעורב בסין בעיר צ’ינגדאו – של בניית גני ילדים שבהם ילמדו הילדים מדע מגיל צעיר.

פרופ’ משה אייזנברג סיפר לשר כי בשנה שעברה החל מחזור הסטודנטים הראשון את לימודיו ב-GTIIT. השנה יתחילו ללמוד במכון 280 סטודנטים חדשים בשלושה מסלולי לימוד, שיקבלו בסיום לימודיהם תעודה מהטכניון וממשרד החינוך הסיני. “עד כה גייסנו 20 חברי סגל חדשים מכל העולם שמתחילים לבנות את המעבדות שלהם, להגיש הצעות מחקר ולגייס סטודנטים לתארים מתקדמים”, אמר פרופ’ אייזנברג. “בתהליך הכשרת הסטודנטים בשלוחת הטכניון בסין אנו מקנים להם את הסטנדרט האקדמי הגבוה של הטכניון בחיפה, כולל קורסים לחדשנות וליזמות.”

פרופ’ גדי אייזנשטיין הציג בפני השר את מרכז הקוונטום למדע, חומרים והנדסה ע”ש הלן דילר. “נושא הקוונטום נמצא בליבת המחקר העולמי ואנו עומדים בפתחה של מהפכה טכנולוגית בתחום זה. על כן נבחר הקוונטום כתחום מחקר מרכזי שבו יתמקד הטכניון וישקיע בשנים הבאות. גם בסין יש פרויקטים רבים בתחום הקוונטי, ונשמח לשיתוף פעולה מחקרי בנושא.”

לאחר הפגישה ביקר השר במעבדת הרובוטים הקוגניטיביים של ד”ר ארז כרפס בפקולטה להנדסת תעשייה וניהול ע”ש דוידסון. ד”ר ארז כרפס התמחה בכלים לתכנון פעילות של רובוטים בדגש על עבודה של רובוטים ואדם במרחב משותף. בנושאים אלה עוסקים גם המעבדה בראשותו, שחודשה לאחרונה בשיתוף חברת אינטל ישראל, והקורס שהוא מעביר בטכניון.

 

קבוצת פורמולה טכניון השתתפה הקיץ בשתי תחרויות “פורמולה סטודנט” באירופה. בשתי התחרויות הייתה המכונית הטכניונית המכונית הקלה ביותר, 139 ק”ג, וזאת לאחר שחברי הקבוצה עבדו במהלך השנה על הפחתה של 38 ק”ג מהרכב של השנה שעברה.

התחרויות התקיימו בזו אחר זו באוסטריה ובגרמניה, ולדברי הסטודנטית ליאל אלגרבלי “השיפור מהתחרות הראשונה לשנייה ניכר בכל המקצים הודות להתמדה, לאמונה ולכוח רצון.” בתחרות הראשונה, באוסטריה, פיגרה הקבוצה ב-3 שניות בלבד אחרי הקבוצה הטובה בעולם. לקראת התחרות השנייה, בגרמניה, בוצע סבב שיפורים שניכר בגרמניה, ואכן, במקצה התאוצה השתפר הרכב ב-2 עשיריות השנייה והקבוצה שיפרה את מיקומה ב-15 מקומות.

טל ליפשיץ, בן 21, נכנס לתפקיד ראש קבוצת פורמולה טכניון. הוא מחליף את דוד דיסקין שהוביל את הקבוצה בשנתיים האחרונות. לדברי דיסקין, “הפורמולה שלנו יוצרה השנה בזמן שיא – פחות מחצי שנה – והיא מאיצה למאה קמ”ש תוך 3.2 שניות. היא מונעת ב-60 כ”ס, ממש כמו הפורמולה הראשונה של הטכניון משנת 2013, אבל משקלה רק מחצית ממנה.”

חוקרים בפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון בטכניון ריפאו זיהומים פטרייתיים בעור באמצעות “מפעל חיידקים” זעיר

חוקרים מהפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון בטכניון ריפאו זיהומים פטרייתיים באמצעות חיידק השוכן בקרקע. המחקר שהתפרסם בכתב העת Advanced Functional Material נערך בהנחיית פרופ’-משנה בעז מזרחי ובהובלת הסטודנטית מעיין לופטון וד״ר איילת אורבך.

זיהומים פטרייתיים נפוצים בקרב בעלי חיים שונים לרבות האדם. אחד המקורות העיקריים לזיהומים אלה הוא הקנדידה, פטריית שמר הנמצאת באופן קבוע בגופנו. פטרייה זו מנצלת שיבושים בתפקוד האורגניזם כדי להתפשט ולפגוע בו, ורוב בני האדם יחוו לפחות פעם אחת בחייהם זיהום פטרייתי במקום כלשהו בגופם – על העור, במערכת העיכול או באיברים האינטימיים.

שכיחות הזיהומים הפטרייתיים נמצאת בעלייה מתמדת בשל הזדקנות האוכלוסייה ויתכן שגם בעקבות ההתחממות הגלובלית. סיבות נוספות לעליית השכיחות הן השימוש בתרופות המדכאות את מערכת החיסון והשימוש הגובר בתרופות אנטיביוטיות, התומכות בקנדידה באופן עקיף – דרך פגיעה במאזן החיידקים בגוף.

התרופות הניתנות כיום בבליעה כנגד זיהומים פטרייתיים מאופיינות ביעילות נמוכה, בשלל תופעות לוואי כגון כאבי ראש ופריחה, ובמקרים מסוימים גם ברעילות מסכנת-חיים בכבד ובכליות. יתר על כן, בשנים האחרונות התגלו זני קנדידה העמידים לתרופות הקיימות.

חוקרי הטכניון בחנו את האפשרות לטפל בקנדידה באמצעות החיידק בצילוס סבטיליס (Bacillus subtilis), המפריש באופן טבעי חומרים המעכבים גדילה של קנדידה. מנגנון זה התפתח בחיידק כחלק מהמאבק שלו בקנדידה על הקרקע, על בית הגידול ועל שורשי הצמחים.

לדברי פרופ’-משנה מזרחי, “האתגר הראשון שלנו היה לפתח מערכת הובלה שתאפשר למרוח את החיידקים על הנגע המזוהם מבלי לפגוע ביכולתם להתרבות ולהפריש את החומרים הרפואיים באתר המטרה.” החוקרים פיתחו ג’ל ייחודי הנמצא במצב נוזלי במקרר ובטמפרטורת החדר (כך שיהיה נוח למריחה) אך מתקשה תוך שניות לאחר מריחתו על העור. בנוסף לחומרים הפולימריים האחראיים להתקשות, הג’ל מכיל גם חומרי מזון המבטיחים שהחיידק ימשיך לחיות על העור ובכך יוכל “לטפל” בזיהום.

 

החוקרים מרחו את הנוסחה החדשנית על רקמת עור לאחר שסימנו אותה בחומר פלורוסנטי, והראו כי הפורמולה חודרת למעמקי העור אך לא לכלי הדם שמתחתם. בהמשך, יעילות הפורמולה נבדקה על עכברים הסובלים מזיהום פטרייתי. בקבוצות הביקורת, זו שקיבלה משחה ללא חיידקים וזו שלא טופלה כלל, המשיך הזיהום להתפתח. בקבוצה שטופלה בג’ל החיידקי שפותח בטכניון, לעומת זאת, נרפא העור במהירות. יתר על כן, בדיקת הטיפול החדש לעומת טיפול במשחה הנפוצה קטוקונזול הדגימה לא רק את עדיפותו של הג’ל הטכניוני אלא גם את העובדה שהוא נעדר כל תופעות לוואי.

החוקרים מציינים כי מעבר לפיתוח הג’ל הספציפי פותח כאן מודל חדש לטיפול תרופתי: מפעל זעיר, שלאחר החדרתו ליעד הרצוי בגוף מתחילים החיידקים שבתוכו לייצר את החומר הפעיל. זאת בניגוד למודל התרופתי הרגיל, שבו נעה התרופה בתוך הגוף וחלקים ממנה עלולים להתפרק בדרך. החוקרים מקווים כי בעתיד אפשר יהיה להשתמש במודל החדשני לטיפול במגוון מחלות ובהן פסוריאזיס, אקנה, דלקות שונות ואף סרטן.

למאמר המלא ב- Advanced Functional Material לחצו כאן

לסרטון המציג את המחקר

קרדיט: המעבדה לביו-חומרים- פרופ’ משנה בעז מזרחי

חוקרים בפקולטה למדעי המחשב פיתחו מערכת חכמה לפיתוח תרופות חדשות. המערכת צפויה לקצר ולהוזיל את תהליך הפיתוח באופן דרמטי

ד”ר קירה רדינסקי והמסטרנט שחר הראל מהפקולטה למדעי המחשב בטכניון פיתחו מערכת חכמה לפיתוח תרופות חדשות. המערכת, הצפויה לקצר ולהוזיל את תהליך הפיתוח באופן דרמטי, תוצג בכנס KDD2018 שיתקיים בלונדון בשבוע הבא. ד”ר רדינסקי היא המדענית הראשית ומנהלת מדעי הנתונים ב-eBay ישראל ופרופסור-אורח בפקולטה למדעי המחשב בטכניון. שחר הראל הוא סטודנט לתואר שני, העורך את המחקר בהנחייתה.

יצירת תרופות היא תהליך יקר וממושך מאוד. כמה יקר וממושך? 0.5 מיליארד דולר עד 2.5 מיליארד דולר, ותקופה של 15-10 שנים, הם מספרים מקובלים בעולם הפרמקולוגיה.

אם בעבר התגלו תרופות חדשות במקרה – גילוי הפניצילין הוא הדוגמה המפורסמת ביותר – הרי שכיום התהליך מחושב ומערכתי יותר. תחילתו בסריקה של מולקולות רבות כדי לבחור מתוכן את אלה שיש להן פוטנציאל ריפויי משמעותי.

הבעיה היא שמספר המולקולות שיש להן פוטנציאל תרופתי הוא עצום: בין 10²³ ל-10⁶⁰. לשם השוואה – מספר הכוכבים ביקום הנצפה כולו נאמד בכ-10²². לכן נהוג לקצר את תהליך הפיתוח באמצעות צמצום המרחב הראשוני למולקולות שכבר מאופיינות בתכונות הרצויות. ועדיין, מדובר בכמות עצומה של מולקולות.

במחקר שיוצג בלונדון מציגים חוקרי הטכניון גישה חדשה ליצירת מולקולות בעלות פוטנציאל ריפויי. לדבריהם, “נקודת המוצא היא שאוצר המילים של הכימיה האורגנית, הרלוונטית לפיתוח תרופות, פועל בדומה לאוצר המילים של השפה הטבעית. המערכת שפיתחנו, הבנויה על בינה מלאכותית ולמידה עמוקה, למדה את השפה הזאת על סמך מאות אלפי מולקולות. בנוסף סיפקנו לה את ההרכב הכימי של כל התרופות המאושרות שהיו ידועות עד שנת 1930. אותן תרופות קיימות היוו עבור המערכת אבות-טיפוס שעל בסיסם היא יצרה וריאציות שונות – תרופות פוטנציאליות חדשות. כדי שהמערכת תהיה יצירתית הכנסנו לה במתכוון ‘רעש’ היוצר שונוּת. פירוש הדבר הוא שעל סמך כל תרופה קיימת היא תייצר וריאציות רבות.”

המערכת, אם כן, מבוססת על שפה פרמקולוגית, מידע על תרופות קיימות ומנגנון המעודד יצירתיות. החוקרים הורו לה להציע 1,000 תרופות המבוססות על אותן תרופות ישנות, והופתעו לגלות ש-35 מתוך התרופות החדשות שפיתחה המערכת הן תרופות קיימות, מאושרות FDA, שפותחו ואושרו אחרי 1930. במילים אחרות, החוקרים הדגימו את יעילותה של המערכת בפיתוח תרופות ‘הגיוניות’ או תקפות. “למעשה אנחנו מציגים כאן אלגוריתם שמספק את השלב היצירתי בפיתוח התרופה – שלב המצאת המולקולה. היכולת הזאת נשענת על החידוש המתמטי שלנו, שמאפשר למחשב להבין את שפת הכימיה ולייצר מולקולות חדשות לפי תרופת האב-טיפוס.”

לדברי ד”ר רדינסקי, “יש כאן לא רק ייעול של שיטה קיימת אלא פרדיגמה חדשה לגמרי לפיתוח תרופות ולפרקטיקה המדעית בכלל. במקום לחפש קשרים ספציפיים על סמך השערות שניסחנו בעצמנו אנחנו נותנים למחשב למצוא קשרים כאלה ללא הכוונה ועל סמך מדגם עצום. המחשב אינו חכם יותר מהאדם, אבל הוא מסוגל להתמודד עם כמות עצומה של נתונים ולמצוא קישורים בלתי צפויים. כך הצלחנו (במחקר אחר) למצוא תופעות לוואי בלתי ידועות של תרופות ושל שילובי-תרופות שונים, וכעת גם להציג מנגנון לפיתוח תרופות חדשות. כאמור, יש כאן מדע מסוג חדש לגמרי, שאינו עובד על השערה מוקדמת הנבדקת בניסוי אלא על נתונים הקובעים את השערת המחקר.”

חשיבותה של פריצת הדרך הנוכחית גדולה במיוחד על רקע חוקEroom , הקובע כי מספר התרופות החדשות המאושרות על ידי ה-FDA יורד בקצב של כ-50% בכל 9 שנים (מדובר ביחס בין מספר התרופות החדשות להשקעה במחקר ופיתוח). המונח חוק  Eroom נטבע בשנת 2012 במאמר ב-Nature Reviews Drug Discovery, ושמו הוא היפוך אותיות של חוק מור (Moore), הקרוי על שמו של גורדון מור, ממייסדי אינטל. חוק מור קובע כי מספר הטרנזיסטורים המשולבים במעגל משולב יוכפל מדי שנתיים. חוק Eroom, לעומתו, קובע כאמור כי מדי שנה יוצאות לשוק פחות ופחות תרופות.
ד”ר רדינסקי מעריכה כי “המערכת החדשה שפיתחנו תאיץ ותוזיל את פיתוחן של תרופות חדשות ויעילות וכך תקצר את זמן ההמתנה של החולים לתרופות אלה. יתר על כן, הפיתוח החדש צפוי להוביל לפיתוח תרופות שלא היו נוצרות בפרדיגמה הפרמקולוגית המסורתית.”

לקישור למאמר שיוצג בכנס לחצו כאן

לסרטון הסבר על המחקר

 

 

 

רון מרקוביץ ויובל רון סטודנטים בפקולטה למדעי המחשב בטכניון חשפו פרצת אבטחה בקורטנה – הסייעת הקולית של מיקרוסופט והציגו את המחקר ב- Black Hat- אחד מכנסי הסייבר ואבטחת המידע החשובים והיוקרתיים בעולם, שהתקיים בשבוע שעבר בלאס וגאס.

המתקפה שיצרו הסטודנטים לתואר ראשון בהנחיית עמיחי שולמן מאפשרת השתלטות על מחשב נעול. המחקר פורסם ביוני האחרון, לאחר שמיקרוסופט סיימה לתקן את הפרצה בעקבות הפרטים שקיבלה מהסטודנטים.

הסטודנטים הציגו את המחקר בכנס יחד עם המנחים שלהם עמיחי שולמן וטל בארי.
“ההרצאה הייתה מצוינת. זה כנס מדהים, אתה מרגיש שאתה נמצא על גג העולם בתחום הסייבר ואבטחת המידע,”סיפר הסטודנט יובל רון. האולמות ענקיים והמון קהל מכל העולם מגיע להרצאות השונות, לצד המומחים המובילים בתחום הסייבר בעולם כמו צ’ארלי מילר. המיקום בלאס וגאס רק מעצים את כל החוויה.”

“התרגשנו מאוד לפני ההרצאה, אבל הגענו מוכנים ולקחנו את ההזדמנות הייחודית הזאת בשתי ידיים. ההרצאה שלנו נבחרה לאחת מההרצאות המועדפות לפני תחילת הכנס, אז השתתפנו גם במסיבת עיתונאים מיוחדת. נהנו מכל רגע על הבמה ואנו מקווים מאוד לחזור לכאן בעתיד. ”

קורטנה היא סייעת קולית המאפשרת למשתמשים להפעיל מחשבים, סמארטפונים  ושעונים חכמים באמצעות דיבור. מערכת זאת, שבפיתוחה שותף גם מרכז הפיתוח של מיקרוסופט בישראל, נחשפה ב-2014 בכנס המפתחים של מיקרוסופט העולמית.

הסטודנטים רון מרקוביץ ויובל רון גילו את הפרצה בקורטנה במסגרת קורס “פרויקט באבטחת מידע” לתואר ראשון בפקולטה בהנחיית עמיחי שולמן ופרופ’ אלי ביהם. הרעיון למתקפה על קורטנה החל משיחה של שולמן ובתו, שגם היא עוסקת באבטחת סייבר, על פריצה יצירתית למחשבים. בעקבות השיחה החלו שולמן ושותפו טל בארי לחשוב על אפשרויות שאינן דורשות כתיבת נוזקה (Malware), וכך הגיעו לרעיון של ניצול הממשק הקולי של מערכות ממוחשבות.

במשך הסמסטרים האחרונים עבדו כמה קבוצות סטודנטים בפקולטה למדעי המחשב בטכניון על פרויקטים בנושא של אבטחת סייעת קולית, ובסמסטר האחרון רשמו הסטודנטים מרקוביץ ורון הצלחה במתקפה על קורטנה. השניים הצליחו להשתלט על מחשב נעול ולהוריד אליו קובץ תוכנה חיצוני, וכך לשלוט בכל הפונקציות שלו. בעקבות ההצלחה הם דיווחו לחברת מיקרוסופט, שתיקנה כעת את הפרצה האמורה. לדבריהם, “לא היינו מגיעים לפרויקט כזה, ובטח לא היינו מצליחים לזהות את פרצת האבטחה, בלי ההנחיה והכלים שקיבלנו בטכניון.”

החדשנות בשיטת הפריצה שפיתחו מרקוביץ ורון טמונה בשימוש בממשק קולי כדי לעקוף מנגנוני אבטחה. שיטה זו מאפשרת ליזום התקפה ללא כל צורך בנוזקה. לדברי שולמן, זו כבר הפרצה השנייה המתגלה במסגרת המחקר. הפרצה הקודמת, שגם היא אפשרה השתלטות על מחשב נעול באמצעות פקודות קוליות, הוצגה בכנס של חברת קספרסקי בחודש מרץ 2018. לדברי שולמן, “הפרצה החדשה דרמטית אף יותר, ואני מעריך שקבוצות נוספות יציגו בסמסטר הנוכחי תוצאות משמעותיות בנוגע לסיכון הכרוך בשילוב של ממשק תפעול קולי במערכות מחשוב קלאסיות.”

עמיחי שולמן השלים תואר ראשון ושני בפקולטה למדעי המחשב בטכניון ומאז משמש מנחה חיצוני בקורס זה במקביל לפעילותו העניפה בתעשייה. הוא שירת בחיל הקשר בתחום הגנת מערכות, הקים חברת סטארטאפ בתחום זה (Imperva) וכיום עובד כיועץ לחברות אבטחה. כמה מהפרויקטים שהנחה בטכניון זכו בפרסים יוקרתיים ואחד מהם התפרסם בניו יורק טיימס  בדצמבר 2012; באותו פרויקט תקפו הסטודנטים 40 מוצרי אבטחה (אנטי-וירוס) באמצעות 82 וירוסים וגילו כי יעילות ההגנה של אותם מוצרים היא 5% בלבד. פרויקט אחר שזכה בתשומת לב (ובפרס אמדוקס לפרויקט הטוב ביותר) הראה כיצד ניתן לנצל את מנוע החיפוש גוגל כדי לתקוף בשיטתיות אתרים ברשת. תוצאות של פרויקטים נוספים, כגון ניתוח אבטחה של פרוטוקול HTTP/2 ומעקב אחרי פעילות של עברייני Phishing, הוצגו בכנסים בינלאומיים.

פרופ’ אלי ביהם מכהן כראש מרכז המחקר לאבטחת סייבר ע”ש הירושי פוג’יווארה בטכניון. הוא מוביל את הוראת הקורסים בתחום הסייבר לרבות קורס הפרויקט באבטחת מידע, שבו מבצעים הסטודנטים מגוון רחב של פרויקטים בנושאים שונים של אבטחת מידע.

 

לסרטון הסבר על הפרויקט

 

 

חוקרים בטכניון ועמיתיהם בחו”ל הצליחו למוטט את חומת האבטחה החדשנית של אינטל, Intel SGX. הפריצה תוצג בכנס USENIX Security ’18 שיתקיים בבולטימור ב-17-15 באוגוסט.

החוקרים הם פרופ’-משנה מרק זילברשטיין מהפקולטה להנדסת חשמל ע”ש ויטרבי ומרינה מינקין, סטודנטית לתואר שני בפקולטה למדעי המחשב בהנחיתו. הם ערכו את המחקר יחד עם עמיתיהם מהאוניברסיטאות אדלייד (אוסטרליה), מישיגן (ארצות הברית) ו-KU Leuven (בלגיה). במחקר היו מעורבים גם בוגרי הטכניון אופיר וייס וד”ר דניאל גנקין.

 

Intel SGX היא הרחבת-אבטחה במעבדי אינטל, המיועדת להגן על פרטיות המידע והחישובים במחשבים פרטיים ובשירותי מחשוב ענן. Foreshadow, החולשה שהתגלתה כעת, מנצלת פרצה באחד ממנגנוני האבטחה של מעבדי אינטל ומאפשרת לתוקף לחשוף את הנתונים הפרטיים ולזייף חישובים שאובטחו על ידי SGX.

חוקרי הטכניון דיווחו על החולשה לאינטל בינואר 2018. מאז ניתחה החברה את השלכותיה של Foreshadow וגילתה כי חולשה זו מאפשרת מתקפות הרסניות נוספות. המתקפות, שנקראות Foreshadow-NG (Foreshadow – הדור הבא) מסכנות את הפרטיות של כל המשתמשים במערכות ענן המבוססות על מעבדי אינטל. עדכוני אבטחה לכל הפרצות הללו כבר הופצו.
SGX היא יכולת חדשה ומהפכנית המספקת ללקוח מעטפת הגנה חזקה במיוחד. לדברי פרופ’-משנה זילברשטיין, “ההרחבה הזאת רלוונטית למגוון יישומים. נניח שנטפליקס רוצה לאפשר ללקוחותיה לראות את הסרטים שלה אבל רק דרך האפליקציה שלה, כך שהמשתמש לא יוכל לשמור ולהפיץ אותם. איך אפשר לוודא שהלקוח – שהמחשב נמצא בשליטתו המלאה – לא פרץ לאפליקציה ולא החליף אותה בגרסה פרוצה? זה מה שמאפשרת SGX – היא מאפשרת לנטפליקס להריץ את האפליקציה ב’מובלעת בטוחה’ (Enclave) ולוודא שהסרט נשלח רק לאפליקציה אמיתית שלא עברה שינויים.”

בנוסף, SGX מצפינה את כל המידע במובלעת עם מפתח ייחודי המוגן על ידי חומרה, כך שרק לתוכנה של נטפליקס יש גישה לתוך המובלעת, לפעילויותיה ולזיכרון שבתוכה. פירוש הדבר שהמובלעת חסומה לכל תוכנה אחרת במחשב ואפילו למנהל המערכת. יכולת זאת של SGX  שימושית גם למחשוב ענן, מאחר שהיא מאפשרת למשתמשי קצה לסמוך על החישובים שמתבצעים במחשבים מרוחקים שאינם נמצאים בבעלותם. לכן, כמה חברות מחשוב ענן כגון IBM, Google ו-Microsoft  כבר הכריזו על מוצרים שמסתמכים על SGX.

 

אבל לא לעולם חוסן. Foreshadow עקפה את האבטחה של SGX וסיפקה לחוקרים גישה למידע פרטי במובלעת – מידע שהמשתמש מניח שהוא מוצפן וחסוי לגמרי. יתר על כן, החולשה אפשרה להם לפרוץ למנגנוני האבטחה של המובלעת עצמה וכך להחליף את התוכנות שרצות בתוכה – וכל זה מבלי שהמשתמש המורשה יוכל לזהות את השינוי. במילים אחרות, הם מוטטו את כל ההגנות ש-SGX אמורה לספק למשתמש. לדברי פרופ’-משנה זילברשטיין, “המתקפה חושפת את הפגיעוּת של SGX ואת העובדה שחולשת חומרה קריטית בודדת מאפשרת לתוקף ולהפיל את רוב חומת האבטחה של SGX.”

ראוי לציין כי ד”ר דניאל גנקין וד”ר יובל ירום, שניים מהחוקרים שגילו את Foreshadow, היו מעורבים גם בגילוי פירצת Spectre ו-Meltdown שהסעירו את העולם בינואר 2018. אותו גילוי חייב את אינטל להפיץ עדכוני אבטחה לכ-90% מהמעבדים שמכרה בחמש השנים האחרונות. גם המתקפה הנוכחית היא למעשה מתקפה מסוג של Meltdown – המתקפה הראשונה מסוג זה על Intel SGX.

פרופ’-משנה מרק זילברשטיין עלה לישראל לבד בגיל 19,במסגרת תוכנית לאקדמאים מצטיינים. “היה לי ברור שאני רוצה ללמוד בטכניון מהיום הראשון שלי בארץ”, הוא אומר. לאחר שהשלים תואר ראשון בהנדסת מחשבים הוא התגייס לצה”ל ובתום השרות חזר לתואר שני ושלישי בהנחייתם של פרופ’ דן גייגר ופרופ’ אסף שוסטר מהפקולטה למדעי המחשב בטכניון. במסגרת הדוקטורט הוא פיתח Superlink-online – מערכת מבוזרת למיפוי הקשרים גנטיים לזיהוי מוטציות הגורמות למחלות שעוברות בתורשה. זאת על סמך העובדה שסמנים גנטיים הסמוכים זה לזה על הכרומוזום נוטים להישאר בצמידות כשהם עוברים מהורה לצאצאים. התוכנה, המבוססת על מחשוב מבוזר, משמשת עד היום חוקרים ורופאים בכל העולם.

לאחר פוסט-דוקטורט אצל פרופ’ עידית קידר מהפקולטה להנדסת חשמל ע”ש ויטרבי המשיך זילברשטיין לפוסט-דוקטורט באוניברסיטת טקסס אוסטין בהנחייתו של פרופ’ אמט וויצ’ל (Emmett Witchel). ב-2013 חזר לטכניון, הפעם כחבר סגל.

מרינה מינקין נולדה בברית המועצות ועלתה לישראל בגיל חודש. לאחר שירות צבאי כטכנאית רשתות היא השלימה תואר ראשון בפקולטה למדעי המחשב. במהלך לימודיה עבדה במשרת סטודנט באינטל, הייתה חלק ממייסדי קורס הפרויקטים ב-IoT בפקולטה, ובמשך 4 שנים שימשה מתרגלת בקורס זה. כיום היא לומדת לתואר שני בהנחייתו של פרופ’-משנה מרק זילברשטיין.

המחקר הנוכחי נתמך על ידי מרכז המחקר לאבטחת סייבר ע”ש הירושי פוג’יווארה בטכניון, הקרן הלאומית למדע בארה”ב (NSF), משרד המסחר האמריקאי, מכון התקנים האמריקאי, תוכנית אריאן דה רוטשילד לתלמידות דוקטורט והסוכנות הצבאית לפרויקטים מחקריים מתקדמים (DARPA).

לסרטון הסבר על הפרויקט

 

 

 

 

הטכניון טיפס למקום ה-77 ברשימת המוסדות האקדמיים הטובים בעולם

 הטכניון והאוניברסיטה העברית (מקום 95) הם שני הנציגים הישראליים במאייה הפותחת של מדד שנחאי לשנת 2018

הטכניון זינק למקום ה-77 במדד שנחאי – הדירוג הטוב ביותר לאוניברסיטה ישראלית בשנה הנוכחית. כך על פי מדד שנחאי, המדד המוביל בעולם לדירוג מוסדות להשכלה גבוהה. במאייה הפותחת של המדד נכללת השנה גם האוניברסיטה העברית, שדורגה במקום ה-95. מאז 2012 מדורג הטכניון בהתמדה ברשימת ה-Top 100 של מדד שנחאי, וכעת הוא חזר למקום ה-77, שבו דורג גם בשנת 2015. זאת לאחר עליה ב-2016 וירידה ב-2017.

נשיא הטכניון פרופ’ פרץ לביא אמר כי “נוכחותו של הטכניון בנבחרת מאה האוניברסיטאות המובילות בעולם במשך 7 שנים רצופות היא תוצאה של עבודה קשה ומסורה של הנהלת הטכניון, חברי הסגל ועובדיו. את חברי הסגל אנחנו בוחרים בקפידה על סמך קריטריון אחד ויחיד – מצוינות – והדבר מוכיח את עצמו. כדי לחזק את מעמדו של הטכניון כאוניברסיטת מחקר מדעית-טכנולוגיות מובילה בעולם, אנו פועלים גם בחזית הגלובלית – אסטרטגיה שבמסגרתה חנכנו בסוף השנה שעברה את מכון טכניון-קורנל ע”ש ג’ייקובס בניו יורק (JTCI) ואת מכון טכניון-גואנגדונג בסין (GTIIT). בלי קשר לדירוגים הבינלאומיים, אנו מודדים ומשפרים את עצמנו ללא הרף, אולם ברור שדירוג גבוה במדד שנחאי מהווה חותמת מרגשת של הכרה בינלאומית במצוינות הטכניון.”

במסגרת מדד שנחאי פורסם השנה, בפעם השנייה, גם דירוג נושאי – דירוג על פי נושאי מחקר. גם בדירוג זה, שהתפרסם ב-17 ביולי, מככב הטכניון בכמה קטגוריות. בנושאים הבאים מדורג הטכניון במקום הראשון מבין האוניברסיטאות בישראל: הנדסת חלל (מקום 22 בעולם), אוטומציה ובקרה (30), כימיה (קבוצת המקומות 51-57) ומדע והנדסה של תחבורה (קבוצת המקומות 75-51).

מדד שנחאי, המתפרסם מאז שנת 2003, בוחן את רמת המוסדות האקדמיים בעולם על פי קריטריונים אובייקטיביים ובהם מספר הזוכים בפרס נובל ופרסים יוקרתיים אחרים, מספר המאמרים המדעיים שפורסמו בכתבי העת המובילים Nature ו-Science וביצועים אחרים באופן יחסי לגודלה של האוניברסיטה. המחקר הסיני היסודי מקיף 1,200 אוניברסיטאות, שמתוכן נבחרות 500 האוניברסיטאות המובילות.

 

לדירוג המלא לחצו כאן: http://www.shanghairanking.com/ARWU2018.html

חוקרים בטכניון וברמב”ם פיתחו מודל חדשני לבדיקת השפעתן של תרופות על הפרעות מורכבות בקצב הלב. המודל מבוסס על רקמת לב שפותחה מתאי גזע מושרים

 

מודל חדשני צפוי לקדם את חקר הפרעות הלב ולאפשר לבדוק במעבדה את השפעתן של תרופות על הפרעות אלה. המודל שפיתח פרופ’ ליאור גפשטיין, מנהל המערך הקרדיולוגי בקריה הרפואית רמב”ם וחבר סגל בפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט, התפרסם לאחרונה בכתב העת Stem Cell Reports.

 

הפרעת קצב (Arrhythmia) היא משפחה של הפרעות לב מסכנות חיים. הפרעות קצב נובעות משיבוש בתפקוד החשמלי או המבני של שריר הלב והן מושפעות מגורמים גנטיים וסביבתיים כאחד. תרופות הן גורם סביבתי כזה ואכן, תרופות מסוימות שכבר אושרו נפסלו לאחר שנמצא שהן גורמות הפרעות קצב מסוכנות.

 

הטיפול בהפרעות קצב משלב כיום טיפול בתרופות, בצריבה של מוקד הפרעת הקצב ובהשתלת התקנים חשמליים כגון קוצב לב ודיפיברילטור מושתל. כדי לפתח טיפולים יעילים יותר ופולשניים פחות להפרעות קצב דרושים מודלים מחקריים חדשניים. כזהו המודל שפיתח פרופ’ גפשטיין – מודל של הפרעות קצב ברקמת לב אנושית המדמה את המצב הקליני.

 

מעבדתו של פרופ’ גפשטיין הייתה מהחלוצות בעולם בייצור תאי לב אנושיים ממקור של תאי גזע עובריים ותאי גזע מושרים. תאי גזע מושרים הם תאים שנלקחו מהחולה (למשל מהעור), עברו תהליך מעבדתי שהופך אותם לתאי גזע ייחודיים – תאי לב, תאי עצם וכיו”ב. מחקריו של פרופ’ גפשטיין הדגימו את ישימותם של תאי לב שהופקו בדרך זאת למגוון מטרות ובהן רפואה רגנרטיבית – שיקום רקמות לב כטיפול באי ספיקת לב ויצירת קוצב ביולוגי כחלופה לקוצבים חשמליים. תאי גזע מושרים עשויים לשמש גם כמודלים ייחודיים לחקר מחלות גנטיות וכפלטפורמה לפיתוח תרופות ולבדיקתן.

 

כמו במודלים קודמים שפיתח פרופ’ גפשטיין, גם תאי הלב המרכיבים את הרקמה הנוכחית מבוססים על שימוש בטכנולוגיית hiPSC (תאי גזע פלוריפוטנטיים מושרים). פיתוח טכנולוגיה זו זיכה את פרופ’ שיניה ימנאקה היפני בפרס נובל ברפואה לשנת 2012. מאז השתכללה טכנולוגיית hiPSC הודות לעבודתם של חוקרים רבים ובהם פרופ’ גפשטיין.

 

בתהליך hiPSC נלקחים מהמטופל תאים בוגרים כגון תאי עור או תאי דם, העוברים תכנות מחדש במעין “מנהרת זמן תאית” ומוחזרים למצב של תאי אב המזכירים ביצית מופרית (או תאי גזע עובריים). בהמשך ממוינים תאי הגזע המושרים חזרה לרקמה הרצויה – שריר הלב, במקרה הזה. לרקמות שיוצרו בשיטה זו יתרון משמעותי בהקשר של השתלה: הן אינן נדחות על ידי המערכת החיסונית של המטופל שכן מקורן בתאי המטופל עצמו (ולא בתאים של תורם).

עבודות קודמות של פרופ’ גפשטיין הדגימו את היכולת ליצור תאי לב ממקור תאי גזע מושרים מחולים עם הפרעות קצב על רקע גנטי ולהדגים שתאי הלב המתקבלים, בדומה ללב של החולה, מפתחים הפרעות קצב ברמת התא הבודד. הסטודנטים נעים שאהין ואסעד שיטי, שערכו את הניסוי בהנחיית פרופ’ גפשטיין יחד עם צוות המעבדה, הצליחו כעת ליצור הפרעות קצב ברמת הרקמה. לדברי פרופ’ גפשטיין “מדובר בצעד משמעותי, מאחר שמרבית הפרעות הקצב בחולים (כגון פרפור עליות או הפרעות קצב חדריות) אינן יכולות להתפתח ברמת התא הבודד אלא רק ברמת הרקמה”.

הרקמה שפיתחו חוקרי הטכניון במעבדה מכילה מיליוני תאי לב, והיא תאפשר לבדוק במעבדה את המנגנונים העומדים בבסיס התפתחות הפרעות קצב לבביות, כמו גם את ההשפעות של טיפולים שונים על הפרעות אלה.

לדברי פרופ’ גפשטיין, “הרקמה שפיתחנו כאן היא יריעה דו-ממדית, אבל אנחנו מקווים שבעתיד הקרוב נפתח גם רקמה תלת-ממדית. היריעה שפיתחנו מתחילה לפעום באופן ספונטני, כפי שראינו במודלים קודמים שפיתחנו, אבל כאן אנחנו יוצרים בה הפרעת קצב יזומה בצורת רוטור (או גל ספירלי), המזכירה בצורתה סערת הוריקן. כך אנחנו יכולים לבדוק עליה את השפעותיו של כל טיפול שהוא.”

 

המחקר הנוכחי משלב שלושה מרכיבים: תהליך התמיינות מכוון של תאי הגזע המושרים ליצירת תאי לב אנושיים ביעילות גבוהה (יצירת עשרות מיליוני תאי לב ביעילות של מעל 90%); יצירת רקמה דו-ממדית אחידה, פעילה חשמלית, מתאים אלה; השריה (יצירה) של הפרעת הקצב; וניטור מדויק של הפעילות החשמלית ברחבי הרקמה. ניטור זה מבוסס על שימוש משולב במצלמה רגישה ומהירה ובחיישן פלורוסנטי ביולוגי המדווח על שינויי מתח ברקמה.

התוצאה, כאמור, היא מודל מחקרי חדשני המאפשר לבדוק את השפעתם של טיפולים שונים – טיפול חשמלי, טיפול תרופתי, טיפול גנטי ועוד. יתר על כן, רקמות המודל זהות בתכונותיהן הגנטיות לרקמות של  המטופל שממנו נלקחו התאים הבוגרים בתחילת התהליך, ולכן הניסוי משקף את תפקוד רקמת הלב האמיתית של החולה. לדברי פרופ’ גפשטיין, “בעבודה הנוכחית בחנו מנגנונים שונים האחראים ליצירת הפרעות קצב בלב. כך לדוגמה הצלחנו לשפוך אור על המנגנונים שבהם תרופות שונות עלולות לגרום לתופעות לוואי ובהן הפרעות קצב מורכבות, וכן לבחון טיפולים אפשריים להפרעות אלה. גישה זו תאפשר לחברות תרופות לסרוק תרופות בשלב מאוד התחלתי של תהליך הפיתוח – אפשרות שתמנע השקעה בפיתוח תרופות בעלות תופעות לוואי מסוכנות ותשפר בטיחות של תרופות היוצאות לשוק.”

פרופ’ ליאור גפשטיין הוא חבר סגל בפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט ומאז 2015 עומד בראש המערך הקרדיולוגי בקריה הרפואית רמב”ם. לאחר שהשלים את לימודי הרפואה בפקולטה לרפואה בטכניון הוא המשיך לתואר דוקטור למדעים. במסגרת זאת הוא פיתח מערכת חדשה למיפוי חשמלי של הלב – מערכת המספקת עד היום את הפתרון הטוב ביותר לטיפול בהפרעות בקצב הלב באמצעות צריבה חשמלית. לאחר התמחות ברפואה פנימית ובקרדיולוגיה בקריה הרפואית רמב”ם הוא יצא לפוסט-דוקטורט בבית החולים של אוניברסיטת קליפורניה בסן פרנסיסקו. משם הוא חזר לפקולטה לרפואה בטכניון, הפעם כחבר סגל וכראש המעבדה למחקר אלקטרופיזיולוגי ולשחזור תפקודי הלב. מחקריו מתמקדים באלקטרופיזיולוגיה של הלב, חקר מחלות גנטיות של הלב ושימוש בטכנולוגיות של תאי גזע, הנדסת רקמות, והנדסה גנטית בפיתוח שיטות טיפול חדשניות במחלות לב. הוא זכה בפרסים חשובים רבים ובהם פרס זייפס מטעם האיגוד האמריקאי לקרדיולוגיה ופרס החוקר המצטיין מטעם האיגוד הקרדיולוגי האירופי ונבחר לחבר באקדמיה הלאומית הצעירה למדעים.

למאמר ב- Stem Cell Reports: לחצו כאן

לסרטונים המציגים את המחקר:

סרטון 1 – מיפוי דינמי של הפרעת קצב בצורת גל ספירלי. ההתערבות שנקטו החוקרים (דפיברילציה, כלומר מכת חשמל) מתקנת את ההפרעה ומחזירה את הלב לתפקוד תקין

סרטון 2 – שוב, תיקון הפרעת קצב בצורת גל ספירלי. התערבות מסוג אחר (קיצוב חשמלי מהיר) משככת את ההפרעה ולבסוף מבטלת אותה לגמרי

סרטון 3 -הדגמה של תופעת לוואי מסוכנת של תרופה. התרופה dofetilide, שנועדה לטיפול בהפרעות קצב, דווקא מפתחת כאן הפרעת קצב מסכנת חיים. ההפרעה מתחילה אחרי הפעימה השנייה

מחשבי על גרמנים וישראלים הקדישו 100 שבועות לחישוב מספרים אסטרונומיים

הירח הוא הלוויין הטבעי היחיד של כדור הארץ. היווצרותו מעלה שאלות רבות במחקר האסטרופיזיקה – ייתכן שהירח לא היה לבדו בשמי כדור הארץ הקדמוני. מחקרים שנערכו לאחרונה מצביעים כי היו מספר ירחים קטנים – המכונים ירחונים – אבל איננו יודעים מה קרה להם.

מחקר משותף, של ד”ר אורי מלמוד ופרופ’ חגי פרץ מהפקולטה לפיזיקה בטכניון, ד”ר כריסטוף שפר מאוניברסיטת טיבינגן וכריסטוף בורגר מאוניברסיטת וינה, נועד לחקור מה קרה לירחונים של כדור הארץ. הסימולציות המורכבות של החוקרים העלו כי ייתכן שהם נפלו לכדור הארץ בהתנגשויות ששינו את הרכב מעטפת כדור הארץ. מחקרם פורסם בגיליון האחרון של כתב העת Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

על פי התאוריה המקובלת כיום, הירח נוצר לפני כ-4.5 מיליארד שנים בהתנגשות בין כדור הארץ הקדמוני לבין כוכב לכת אחר בגודל של מאדים. אסטרופיזיקאים מכנים כוכב לכת זה בשם תיאה (Theia). אירוע זה הוביל להיווצרות דסקה סביב כדור הארץ, המורכבת מחומר שנפלט מתוך שני הגופים בשל ההתנגשות. החומר בדסקה הצטבר בסופו של דבר לירח שאנו מכירים היום.

אולם מחקר שנערך לאחרונה מצביע כי כדור הארץ לא עבר רק התנגשות אחת, אלא מספר התנגשויות גדולות, וכי גופים קטנים יותר פגעו בכדור הארץ לעיתים תכופות אף יותר. תהליכים אלו הובילו להיווצרות מספר ירחונים, שהחוקרים מניחים כי המסה של כל אחד מהם הייתה בין שישית למחצית ממסת הירח.

“ישנן שלוש אפשרויות: ייתכן שחלק מהגופים התמזגו בשל כוח הכבידה ויצרו אובייקטים גדולים יותר (ובסופו של התהליך את הירח הנוכחי) , חלקם הוצאו מהשפעת הכבידה של כדור הארץ בשל אינטראקציות הדדיות, וחלקם נפלו לכדור הארץ והתנגשו בו,” מסביר האסטרופיזיקאי ד”ר כריסטוף שפר. “האפשרות האחרונה היא זו בה אנו מתמקדים בעיקר במחקר הנוכחי”.

לביצוע סימולציה של התנגשויות הירחונים עם כדור הארץ, השתמשו החוקרים בתוכנת מחשב שפותחה, בהנחייתו של ד”ר כריסטוף שפר, על ידי קבוצת העבודה של פרופ’ וילהלם קליי במכון טיבינגן לאסטרונומיה ואסטרופיזיקה. החישובים עצמם נערכו באשכול המחשבים טיבינגן BinAC ובאשכול תמנון בישראל. התוכנה של הפיזיקאים מטיבינגן עשתה שימוש בסימולציות הידרודינמיות כדי ליצור מודל של התהליכים, וביחידות עיבוד גרפי כדי להאיץ את תהליכי החישוב המורכבים. כריסטוף בורגר מהמכון לאסטרונומיה ואסטרופיזיקה באוניברסיטת וינה כתב את הקוד לתנאים המורכבים והראשוניים עבור הסימולציות.

זמן חישוב של 100 שבועות

האסטרופיזיקאים הניחו מודל מפושט של כדור הארץ הקדמוני וירחון נופל – שבו לשניהם הייתה ליבת ברזל ומעטפת סיליקט, לפי יחס מסות הדומה לזה שקיים כיום. הקבוצה ביצעה יותר מ-70 סימולציות של התנגשות ירחון עם כדור הארץ, עם משתנים שונים כגון זווית הפגיעה, גודל הירחון ומהירות סיבוב כדור הארץ. “בסך הכול, החישובים דרשו זמן חישוב של יותר מ-100 שבועות,” אומר ד”ר אורי מלמוד.

ד”ר אורי מלמוד מהטכניון ניתח את תוצאות הסימולציות. הוא קבע אילו רסיסים מהגופים היו יכולים לצאת מהמערכת, אלו רסיסים היו יכולים להיכנס למסלול הסובב סביב כדור הארץ, ואלו נותרו לאחר שפגעו בכדור הארץ. הוא חישב גם את השינוי בזמן סיבוב כדור הארץ שנגרם מההתנגשות. “התוצאות שלנו מראות כי כאשר ירחון פוגע בכדור הארץ, החומר שמתווסף למערכת אינו מתפזר באופן הומוגני. סוג זה של התנגשות עשוי, על כן, להוביל לחוסר סימטריות וחוסר הומוגניות בהרכב מעטפת כדור הארץ,” אומר ד”ר מלמוד. מחקר משותף זה נותן לנו תמונה שלמה יותר כיצד נוצר הירח ומציב אותו בהקשר נרחב יותר של היווצרות כוכבי הלכת במערכת השמש.

למאמר המלא ב- Monthly Notices of the Royal Astronomical Society  לחצו כאן

 

 

הפרס ע”ש דניאל שירן הוענק לפרופ’-משנה אבי שרודר מהפקולטה להנדסה כימית בטכניון

השבוע מלאו 12 שנים לנפילתו של דניאל שירן ז”ל במלחמת לבנון השנייה. הוא נפל בליל הרביעי באוגוסט 2006. לאחר נפילתו יזם סבו, פרופסור מנחם רבהון, חבר הפקולטה להנדסה אזרחית וסביבתית בטכניון פרס על שמו, המוענק מידי שנה לחוקר מצטיין בטכניון בתחום הביו-רפואה.

השנה הוענק הפרס ע”ש דניאל שירן לפרופ’-משנה אבי שרודר מהפקולטה להנדסה כימית בטכניון. הטקס להענקת הפרס התקיים בהנחיית פרופ’-משנה שלי צליל, שזכתה בפרס בשנה שעברה, ובהשתתפות הוריו של דניאל שירן ורדה ופרופ׳-חבר קליני אבינועם שירן, אחותו נגה והסבים סטלה ופרופ’ אמריטוס מנחם רבהון. זו השנה העשירית להענקת הפרס.

פרופ’-משנה שרודר הודה למשפחת שירן על הפרס ואמר: “לא זכיתי להכיר את דניאל אבל עברתי בתחנות רבות שהוא עבר בחייו, בין השאר בחטיבת גולני. סיפור המשפחה שלכם הוא סיפורה של מדינת ישראל, ואני מאחל לכולנו שהפוטנציאל של הדור הצעיר לא יוקדש עוד למלחמות אלא רק לטובת האנושות – ‘וכיתתו חרבותם לאתים וחניתותיהם למזמרות, לא ישא גוי אל גוי חרב ולא ילמדו עוד מלחמה’.” פרופ’-משנה שרודר הרצה על מחקריו, שבמסגרתם פיתח גישות חדשניות לטיפולים בסרטן ובמחלות אחרות. בין השאר הוא פיתח טכנולוגיה חדשנית לבדיקה מוקדמת של השפעת התרופה הספציפית על המטופל הספציפי – טכנולוגיה התואמת את הגישה המתפתחת של רפואה מותאמת אישית.

סגן נשיא הטכניון למחקר פרופ’ וויין קפלן אמר לבני משפחת שירן: “12 שנים חלפו מאז נפילתו של דניאל בקרב בלבנון. אין לי ספק שאילו היה חי בינינו היום היה מצליח בכל תחום שהיה בוחר בו. הפרס שייסדתם מאפשר לנו לזכור את דניאל ולהוקיר את משפחתכם, את דניאל ואת חבריו שבזכותם אנו חיים כאן כיום.”

פרופ’ קפלן הוסיף כי “הטכניון שאף מאז ומתמיד לאיזון בין מדע בסיסי למחקר יישומי ובתרגום תגליות מדעיות לטובת האדם. פרופ’-משנה אבי שרודר, הזוכה בפרס היום, הוא דוגמה קלאסית לחוקר העורך מחקר בסיסי מעולה וגם מפרסם ומיישם את תגליותיו.”

דניאל שירת כלוחם בגולני והיה ‘נגביסט’ במלחמת לבנון השנייה. בליל הרביעי באוגוסט 2006, הוא הוביל כוח של גולני ונהרג בהתקלות עם מחבלים. דניאל היה נכדו הבכור של פרופסור רבהון, איש אקדמיה ומדע, בעל שם עולמי בתחום שיפור איכותם של מי קולחין, מי שפכים ושיטות סינון. הסב ונכדו היו קשורים מאוד זה לזה. לאחר נפילתו אמר סבו פרופסור רבהון,” “עברתי הרבה בחיי, הבריחה מהנאצים, העלייה ארצה, אובדן אם ואחות בגיל צעיר – אבל שום אירוע שחוויתי לא משתווה לצער על נפילתו של דניאל. שום דבר, גם לא הגרוע ביותר, איננו דומה לכאב ולסבל שעברתי אחרי שאיבדתי את הנכד שלי.”

 

 

חוקרים בטכניון גילו מנגנון המסביר את הסתגלות הצמח לתנודתיות בזמינות מינרלים בסביבתו

חוקרים בפקולטה לביולוגיה בטכניון מציגים הסבר ליכולתם של שורשים לווסת את גדילתם בהתאם למצאי המינרלים בסביבה – מינרלים החיוניים להזנת הצמח (נוטריינטים). המאמר התפרסם בכתב העת Developmental Cell.

את המחקר הוביל הפוסט-דוקטורנט ד”ר עמר פאל סינג בהנחייתה של פרופ”ח סיגל סבלדי-גולדשטיין. עוד שותפים במחקר חברי צוות המעבדה של פרופ’ סבלדי-גולדשטיין וחוקרים מהמעבדה של פרופ’ משנה ארנון חן מהטכניון ומ ENS Lyon שבצרפת.

מאז ראשית דרכה המחקרית מתמקדת פרופ’ סבלדי-גולדשטיין בצמחים כמערכת מודל מרתקת למחקר ביולוגי. מעבדתה בפקולטה לביולוגיה בטכניון עוסקת בהבנת עקרונות התפתחותיים של הצמח. לשם כך היא חוקרת את שני מקורות ההשפעה על גדילת הצמח – האותות הבאים מתוך הצמח והאותות המגיעים מהסביבה. מחקרה מתבסס על מגוון שיטות ניסוייות כגון הדמיה, פענוח שינויים בביטוי גנים ברזולוציה תאית ושיטות בגנטיקה התפתחותית.

“הצמחים חיוניים לחיים על פני כדור הארץ ומהווים אורגניזם-מודל מרתק” אומרת פרופ’ סבלדי-גולדשטיין. “הם נבדלים מבעלי החיים בהיבטים שונים. בשעה שבעלי חיים יכולים לנוע ולנדוד למקומות בטוחים יותר, למאגרי מים וכן הלאה, הצמחים מקובעים למקומם. בניגוד לבעלי חיים, צמחים מייצרים איברים חדשים במשך כל חייהם ומווסתים את קצב גדילתם בהתאם לתנאי הסביבה – דבר החיוני להישרדותם. במהלך האבולוציה פיתחה ממלכת הצומח אסטרטגיות שונות כדי להסתגל לתנאי סביבה תנודתיים. לדוגמה, שורש יכול להאיץ או להאט את גדילתו וליצור שורשים חדשים המסתעפים ממנו בהתאם למצאי המינרלים בקרקע”.

הורמונים סטרואידיים, הנקראים ברסינוסטרואידים, הכרחיים לגדילה ולהתפתחות הצמח. חוקרי הטכניון בחנו את פעילותם של ברסינוסטרואידים ושל חלבוני המסלול שהם מבקרים בשורש של צמח Arabidopsis  (בעברית תודרנית). הם גילו כי חלבוני המסלול הסטרואידי מושפעים גם מאותות שמקורם בהרכב המינרלים בסביבת השורש. החוקרים הראו כי הרכב המינרלים במצע הגידול (כלומר, בתנאי מעבדה) עשוי להשפיע בשני כיוונים מנוגדים: חסך בברזל בסביבת הצמח מגביר את עוצמתו של מסלול הברסינוסטרואידים ועל ידי כך מאיץ את התארכות השורש, ואילו חסך בזרחה (פוספט) בסביבה, המוביל להצטברות ברזל בשורש, מחליש את פעילות מסלול הברסינוסטרואידים ובכך מאט את התארכות השורש.

בנוסף, החוקרים מצאו את הגורם המתווך בין הסביבה לצמח בתהליכים אלה – חלבון בשם BKI1. הם גילו כי חלבון זה, המבקר את המסלול הסטרואידי, מושפע גם מתנאי הסביבה; חסך בברזל מוריד את רמת החלבון וכך מאיץ את התארכות השורש, וחסך בזרחה מגביר את רמתו ומאט את התארכות השורש.  כלומר, BKI1 נמצא על “פרשת דרכים” בין מסלול שמקורו באות פנימי של הצמח (הורמון סטרואידי) ומסלול שמקורו באותות מהסביבה (מצאי מינרלים).

החוקרים גם גילו שישנה השפעה בכיוון ההפוך: עוצמת מסלול הברסינוסטרואידים משפיעה על רמת הברזל הנצברת בשורש וכך נוצר משוב המבטיח כנראה כי גדילת השורש תתאים לתנאי הסביבה. “למעשה גילינו מנגנון המקשר בין זמינותם של שני היסודות האלה – זרחה וברזל – והמסלול הסטרואידי, אשר יחד מווסתים את גדילת השורש.”  הבנת המורכבות של תגובת הצמח למחסור בזמינות מינרלים עשויה לסייע בעתיד להגדלת היבולים של צמחים חקלאיים תוך הפחתת הצורך בדישון.

למאמר המלא ב- Developmental Cell לחצו כאן