חודש: נובמבר 2020

פרופ’-מחקר יעקב זיו מהפקולטה להנדסת חשמל ע”ש ויטרבי בטכניון זכה ב-IEEE Medal of Honor – מדליית הכבוד של האיגוד הבינלאומי למהנדסי חשמל ואלקטרוניקה. פרופ’-מחקר זיו, מהאישים החשובים בעולם המידע וממציאם של אלגוריתם למפל-זיו ואלגוריתם ויינר-זיו, יקבל את המדליה על תרומתו הנרחבת לתורת האינפורמציה ולדחיסת נתונים ועל מנהיגותו המחקרית יוצאת הדופן ובכך יהיה לישראלי הראשון הזוכה בהכרה עולמית זו.

את דבר הזכייה בישר לפרופ’-מחקר זיו נשיא IEEE, פרופ’ טושיו פוקודה.

IEEE הוא האיגוד האקדמי-הנדסי הגדול בעולם והוא מונה כחצי מיליון חברות וחברים מ-150 מדינות. מדליית הכבוד של האיגוד מוענקת מאז 1917 לזוכה יחיד בשנה על תרומה הנדסית-אקדמית או קריירה יוצאות דופן. זהו הפרס המכובד ביותר שמעניק איגוד IEEE ומהיוקרתיים בעולם הטכנולוגיה, והוא מוקיר אישים שהישגיהם יוצאי הדופן הותירו חותם לשנים על הטכנולוגיה, על החברה ועל ההנדסה.
הזוכים במדליה במרוצת השנים הם אישים שעיצבו את ההיסטוריה של עולמות המידע, התקשורת והמחשוב, ואלה כמה מהם: קלוד שאנון, אבי תורת המידע; ג’ולילמו מרקוני, ממציא האלחוט; גורדון מור, שניסח את חוק מור; אנדי גרוב, שהיה מנכ”ל ויו”ר אינטל; הארי ניקוויסט, מהאישים הבולטים בתורת המידע; ומייסדי קוואלקום ארווין ג’ייקובס ופרופ’ אנדרו ויטרבי (שתרם לפקולטה להנדסת חשמל בטכניון תרומה משמעותית ומאז היא קרויה על שמו ועל שם אשתו המנוחה ארנה).

לדברי דיקן הפקולטה להנדסת חשמל ע”ש ויטרבי פרופ’ נחום שימקין, “אין ראוי מפרופ’-מחקר זיו להוקרה נכבדה זו. זוהי גאווה גדולה לפקולטה ולטכניון.”

“זהו כבוד גדול לפרופ’-מחקר זיו ולטכניון,” אמר פרופ’ אורי סיון נשיא הטכניון. “תרומותיו המדעיות והיישומיות פורצות הדרך מהוות מקור השראה לטובי המהנדסים בעולם. מחקריו בפקולטה להנדסת חשמל חוללו מהפכה משמעותית והניחו את היסודות לאומת הסטארטאפ הישראלית. ”

פרופ’-מחקר זיו, יליד 1931, השלים תואר ראשון ושני בפקולטה להנדסת חשמל בטכניון ואחריהם דוקטורט ב- MIT(ב-1962). לאחר כשמונה שנים של מחקר ופיתוח בחברת רפאל ובמעבדות בל בארצות הברית הוא הצטרף לסגל הטכניון. במרוצת השנים הוא כיהן בתפקידים בכירים ובהם המשנה לנשיא הטכניון לעניינים אקדמיים, יו”ר ות”ת ונשיא האקדמיה הישראלית למדעים. הוא חבר האקדמיה הלאומית של ארצות הברית והאקדמיה האמריקנית לאומנויות ומדעים.

פרופ’-מחקר זיו זכה בפרסים יוקרתיים רבים ובהם פרס ביטחון ישראל (פעמיים), פרס ישראל במדעים מדויקים (1993), פרס מרקוני (1995), מדלית ריצ’רד המינג (1995), פרס שאנון (1997), פרס חזית הידע של קרן BBVA (2009) ופרס א.מ.ת. (2017).

בשנת 1977 פרסמו פרופ’-מחקר זיו ופרופ’ אברהם למפל מהפקולטה למדעי המחשב את הגרסה הראשונית של אלגוריתם למפל-זיו, ובשנת 1978 את הגרסה השנייה. שתי הגרסאות שימשו בסיס לטכנולוגיות דחיסה חיוניות ובהן TIFF ,PNG ,ZIP ו-GIF ומילאו תפקיד מרכזי בפורמטים PDF (למסמכים) ו-MP3 (למוזיקה). זהו אלגוריתם לדחיסת מידע המאפשר דחיסה ללא אובדן מידע ,(lossless compression) ללא תלות במבנה הנתונים וללא ידיעה מוקדמת של תכונותיהם הסטטיסטיות של הנתונים. על בסיסו של אלגוריתם זה פותחו רבות מטכנולוגיות הדחיסה המשמשות כיום בהתקני זיכרון, במחשבים ובטלפונים חכמים.

אלגוריתם למפל-זיו תרם לעולם, ללא תמורה, טכנולוגיה חסרת תקדים המאפשרת העברת מידע ויזואלי ואחר במהירות גבוהה ללא אובדן מידע. בשנת 2004 הכריז האיגוד הבינלאומי של מהנדסי החשמל והאלקטרוניקה (IEEE) כי אלגוריתם למפל-זיו הוא “אבן דרך בהנדסת האלקטרוניקה והמחשבים” וכי הוא “תרם תרומה משמעותית להפיכתה של רשת האינטרנט לאמצעי אפקטיבי בתקשורת הגלובלית”.

פרופ’-מחקר זיו השתתף גם בפיתוחו של אלגוריתם ויינר-זיו במעבדות בל. אלגוריתם זה, המהווה כיום חלק ממערכת ההפעלה של מיקרוסופט, מאפשר את דחיסתן של תמונות רבות ממצלמות שונות, למשל במשחקי כדורגל, ואת שידורן בעת ובעונה אחת.

לצפייה בראיון עם פרופ’-מחקר יעקב זיו:

[su_youtube url=”https://youtu.be/sGdgjTAIFd8″ width=”700″ height=”200″ autoplay=”yes”]

נבחרת הטכניון ל- iGEM- תחרות בין-לאומית יוקרתית בביולוגיה סינתטית – התבשרה על זכייתה במדליית זהב. זוהי מדליית הזהב השביעית הניתנת לנבחרות הטכניון בתחרות זו במרוצת השנים. הפיתוח שזיכה את קבוצת הסטודנטים במדליית הזהב הוא ACT – ג’ל אקטיבי הלוכד את נגיפי הקורונה. השם ACT הוא קיצור של Anti COVID-19 Technology, וכאשר תרגמו אותו הסטודנטים לעברית התקבל הקיצור טנ”ק – טכנולוגיה נגד קורונה.

נגיף הקורונה מדבק בשתי דרכים: בשאיפת אירוסולים או טיפות או בנגיעה באזור הפנים לאחר מגע עם משטח מזוהם. חברי הקבוצה, רובם סטודנטים בפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון, ביקשו לפתח מוצר שיפחית את הזיהום הנגרם עקב מגע.

שני היתרונות העיקריים בג’ל על פני חומרי חיטוי קיימים הם (1) פעילותו המתמשכת – הוא פועל מרגע שנמרח על העור למשך שעות ולכן הוא גם פתרון מניעתי; ו(2)היותו סלקטיבי – הוא אינו פוגע במיקרוביום של העור ולא בתאי הגוף, שכן הוא ספציפי לגמרי לנגיף קורונה.

 

iGEM היא תחרות יוקרתית שנוסדה ב-2004 ב-MIT כדי להקנות לסטודנטים, בעיקר בלימודי התואר הראשון, הזדמנות להתנסות במחקר מדעי ויישומי בעולם הביולוגיה הסינתטית. נבחרות הטכניון משתתפות בתחרות מאז 2012 ביוזמתו של פרופ’ רועי עמית, ראש המעבדה לביולוגיה סינתטית לפענוח צפנים גנומיים בפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון. פרופ’ עמית מדגיש כי “ההישגים של נבחרות הטכניון ל-iGEM משמעותיים ואינם מסתכמים רק במדליות, שכן מצטבר כאן מחקר וקניין רוחני משמעותי שמתבטא במאמרים מדעיים ובפטנט שפרסמו שתיים מהנבחרות שלנו.”

 

השנה, מטבע הדברים, התקיימה התחרות לראשונה במתכונת מקוונת בהשתתפות של 256 קבוצות מאוניברסיטאות מכל רחבי העולם. 14 חברי נבחרת הטכניון, רובם מהפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון הם: הדס יונג, חיפה, תומר אנטמן, יד מרדכי, אמיר בטקר, חיפה, דור יוסף, חיפה, אלה סמואל, כפר הס, אילנה אליזרוב, נתניה, ניב סקרביאנסקיס, נתניה, נועה וייס, חיפה, שני אקרמן, בנימינה, שני גרינשטיין, רמת גן, שי במני, חולון, יארא זיבק, עכו, סער שביב, חיפה וזישואן לי, שאנטאו, סין.

את נבחרת הטכניון הובילו הסטודנטים תומר אנטמן והדס יונג, שהצטרפו כבר בשנה השנייה ללימודיהם למעבדת פרופ’ עמית כדי “לטעום מעולם המחקר,” כדבריהם. בתחילת השנה העלו חברי הקבוצה רעיונות שונים לפרויקט המשותף, אולם מגפת הקורונה טרפה את הקלפים והובילה לבחירה באתגר קטיעת שרשראות ההדבקה. לדברי הסטודנט תומר אנטמן, “ידענו שבעניין מגפת הקורונה עלינו לפעול לא מתוך תקווה להתפתחויות חיוביות אלא מתוך החלטה להניע התפתחויות כאלה.”

“למדנו שנגיף SARS-CoV-2 יכול לשרוד על העור שעות רבות, פי כמה מנגיפי שפעת,” מסבירה הסטודנטית הדס יונג. “למרבה המזל, חומרי חיטוי שכיחים נמצאו יעילים נגד הנגיף, אבל יש להם שני חסרונות – הם משמידים את הנגיף רק ברגע השימוש בהם ולא אחריו; והם פוגעים גם בחיידקים הטובים שעל העור, המיקרוביום שלנו.”

“אנחנו ממשילים את הנגיף לדג ואת המערכת לדייג,” מוסיף אנטמן. “שער הכניסה של נגיפי הקורונה לתאי הגוף הוא חלבון ACE2, ולכן ה’פיתיון’ שלנו הוא חלבון ACE2 מהונדס המושך את הנגיפים להיצמד אליו; ה’קרס’ הוא המרכיב שנושא את אותם חלבונים; וה’חכה’ היא הג’ל עצמו שבתוכו פועלים הפיתיון והקרס.”

אחד התנאים להשתתפות בתחרות הבינלאומית הוא תרומה לקהילה. במסגרת זו חברה נבחרת הטכניון לנבחרות הסטודנטים של אוניברסיטת תל אביב ואוניברסיטת בן גוריון והתמקדה באתגר צמצום הגזענות בלימודי STEM (מדעים, טכנולוגיה, הנדסה ומתמטיקה).

חברי הקבוצה מודים לחברי הסגל שסייעו להם בפרויקט – פרופ’ רועי עמית, פרופ’ בעז מזרחי, פרופ’ אסתי סגל ופרופ’ יובל שוהם – ולמתרגלים שליוו אותם: נאור גרניק, צילה דוידוב, נועה עדן-נבון וענבל וקנין, כולם מהפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון.

ACT – ג’ל אקטיבי הלוכד את נגיפי הקורונה

לצפייה בסרטון המסביר על המחקר שהוצג בתחרות:

[su_youtube url=”https://youtu.be/QVKq2rRW3qQ” width=”700″ height=”200″ autoplay=”yes”]

 

חברת ההזנק H₂PRO, המפתחת טכנולוגיה חדשנית לייצור מימן באמצעות אנרגיה ירוקה, זכתה בתואר “החברה הטובה ביותר המיועדת ל-Scale up” בתחרות הבין-לאומית New Energy Challenge של ענקית האנרגיה SHELL. החברה, שנוסדה על סמך מחקרים של פרופ’ גדעון גרדר מהפקולטה להנדסה כימית ע”ש וולפסון ופרופ’ אבנר רוטשילד מהפקולטה למדע והנדסה של חומרים, מפתחת טכנולוגיה לייצור מימין בדרך יעילה, זולה ובטוחה. בחברה צופים כי עוד לפני תום העשור הנוכחי צפויה הטכנולוגיה החדשה לספק מימן במחיר הנמוך מדולר לקילוגרם.

מימן ירוק הוא דלק חלופי לפחם, לנפט ולגז טבעי, ויש לו תפקיד קריטי במאבק בהתחממות הגלובלית. השימוש במימן יקטין את פליטות המזהמים ממקורות הזיהום השונים: תחבורה, ייצור חומרים וכימיקלים, חימום וייצור חשמל. אחד הבלמים בדרך לשימוש נרחב במימן המיוצר מאנרגיות מתחדשות הוא האתגר הטכנולוגי – ייצור המימן באופן יעיל, זול ובטוח. בשיטות הייצור הקיימות המבוססות על פירוק מים (אלקטרוליזה), המימן והחמצן מופקים בעת ובעונה אחת בסמיכות זה לזה – מצב מסוכן המצריך ממברנה המפרידה ביניהם. השימוש בממברנה מייקר משמעותית את המערכת ואת תפעולה. כאן נכנסת הטכנולוגיה החדשנית שזיכתה את H₂PRO בתחרות.

הטכנולוגיה שפיתחו חוקרי הטכניון ו-H₂PRO מייתרת את הממברנה משום ששני הגזים נוצרים בשלבים שונים. יתר על כן, טכנולוגיה זו מגדילה את ניצולת האנרגיה מסביבות 75%
ל-95%, משפרת משמעותית את בטיחות התהליך, מפחיתה בכמחצית את ההוצאה ההונית לבניית המערכת ומגדילה את לחץ המימן הנוצר ובכך מצמצמת את המאמץ הנדרש לדחיסת הגז.

H₂PRO נוסדה ב-2019 על ידי חוקרי הטכניון פרופ’ גדעון גרדר (הנדסה כימית), פרופ’ אבנר רוטשילד וד”ר חן דותן (מדע והנדסה של חומרים), שחברו למייסדי חברת Viber בראשות היזם טלמון מרקו. החברה קיבלה רישיון בלעדי למסחור הטכנולוגיה מ-³T, יחידת המסחור של מוסד הטכניון, ועד כה גייסה הון מהחברות יונדאי, סומיטומו ובזן, מקרנות וממשקיעים פרטיים. המחקר שהוביל להקמת H₂PRO  נתמך על ידי תכנית האנרגיה ע”ש ננסי וסטיבן גרנד בטכניון (GTEP), תרומת אד סאטל, קרן אדליס, משרד האנרגיה והנציבות האירופית (תוכנית המסגרת 2020 של האיחוד האירופי). המחקר התבצע עם ד”ר אביגיל לנדמן, שהייתה סטודנטית משותפת של הפרופסורים רוטשילד וגרדר.

לדברי פרופ’ גרדר, “אנחנו מתרגשים מהמהירות שבה מתורגמת הטכנולוגיה שלנו ממחקר ליישום מסחרי, והזכייה בתחרות של SHELL היא הכרה אדירה בטכנולוגיה הזאת והיא תסייע לנו בבניית אב טיפוס בקנה מידה מסחרי בסוף 2022.”

התהליך שפיתחה הקבוצה בטכניון נקרא E-TAC והוא מבוסס על פעולה מחזורית. לדברי פרופ’ גרדר, “הצלחנו לשנות לסירוגין את ההרכב הכימי של האנודה (האלקטרודה שבה מתרחש תהליך החמצון במערכת) כך שבשלב הראשון, בעזרת זרם חשמלי, הקתודה (האלקטרודה שבה מתרחש תהליך החיזור במערכת) מייצרת מימן והאנודה משנה את הרכבה הכימי בלי לייצר חמצן; בשלב השני הקתודה פסיבית ואילו האנודה מייצרת חמצן בתהליך כימי ללא צריכת חשמל. בסוף השלב השני חוזרת האנודה למצבה ההתחלתי והמחזור מתחיל מחדש.

“דלק מימן הוא החלופה המושלמת לדלק מחצבי,”  אמר מנכ”ל H₂PRO טלמון מרקו. “אפשר לשרוף אותו כמו דלק מחצבי או להפיק ממנו חשמל, וכל זאת ללא פליטות של פחמן, העתיד שלנו תלוי בכך. דמיינו לעצמכם עתיד שבו נחמם את בתינו ונניע מכוניות, אוניות, מטוסים ואת התעשייה עצמה במימן – במחיר של פחות מדולר לקילו מימן.”

מגזין הטכניון – סתיו 2020
שנת הלימודים תשפ”א נפתחה בסימן למידה מקוונת ותקווה לחזור לקמפוס במהרה. המגפה המתמשכת חוללה שינוי דרמטי בדפוסי ההוראה והלמידה אך המחקר נמשך, ואף ביתר שאת, ורבים מהמחקרים החדשים ממוקדים בבלימת המגפה.

במגזין הטכניון שלפניכם תקראו על יוזמות טכניוניות חדשות ובהן “היוזמה לבריאות האדם”, על “אתיקה ורפואת העתיד” – הרצאתו של חתן פרס נובל פרופ’-מחקר אהרן צ’חנובר – וכרגיל על מחקרים פורצי דרך במגוון תחומים ובהם ניטור קורונה במי הביוב, מנגנוני הלמידה המוטורית, המיקרוסקופ הקוונטי הראשון בעולם, תצפית ראשונה בהסתעפות אור, שינויים בדפוסי הפוריות בקרב מהגרות, מערכת לניבוי ביצועים של שחקני NBA, מערכת לומדת ליצירת קטעי ג’ז לטעמו המוזיקלי של המשתמש, מערכת ניווט עירונית לעיוורים ועוד.

 

 

הארגון האירופי למדע וטכנולוגיה של מזון, EFFoST, קיים את הכנס השנתי שלו תחת הכותרת “מגשרים בין הייטק, פודטק ובריאות: חדשנות ממוקדת-צרכן”. הכנס התקיים לראשונה במתכונת מקוונת בתאריכים 12-10 בנובמבר 2020 בהשתתפות יותר מ-500 חוקרים, אנשי תעשייה וסטודנטים ובהובלת חוקרים מהפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון בטכניון. זאת הפעם הראשונה שכנס בינלאומי חשוב זה, המתקיים מאז 1986, נערך בהובלת חוקרים ממוסדות שמחוץ לגבולות אירופה. את כנס EFFoST2020 ארגנו חוקרי הטכניון פרופ”ח אורי לזמס (יו”ר הכנס), פרופ’ אסתי סגל, ד”ר מאיה דוידוביץ -פנחס וד”ר אבי שפיגלמן עם ד”ר צביקה חיוקה מהאוניברסיטה העברית ובליווי ועדה מדעית עשירה של מיטב החוקרים בארץ ובעולם.

 

“כמדעני מזון יש לנו מחויבות לאנושות ואחריות להובלת מהלכים דרמטיים הנחוצים לקידום עולם המזון בימים כתיקונם – ועל אחת כמה וכמה בתקופת המשבר הנוכחית,” אמר יו”ר הכנס פרופ’ לזמס. “המשבר הגיע בתקופה שבה האנושות מודעת יותר ויותר לנזקים הכלכליים, הסביבתיים והאתיים של גידול בעלי חיים למאכל – ענף המוביל לפליטה נרחבת של פחמן ולנזק סביבתי ניכר. זה הרקע להקמתן של חברות להפקת חלבונים מבוססי אצות וחרקים, לפיתוח בשר מתורבת ולניצול מוגבר של מקורות מזון צמחיים. בישראל נוספות לתמונה התפתחותו המהירה של מגזר הפודטק והפיכתה של ישראל ל’אומת הפודטק’, תהליכים המציבים את ישראל בחזית המחקר והפיתוח בתחום זה.”

את הכנס פתח יום שידורים מקוון וייחודי שכלל הרצאות, דיונים מדעיים והצגה של חברות הזנק ישראליות. “זאת תקופה מוזרה,” אמרה נשיאת EFFoST פרופ’ אולגה בייוסו-מרטין, “אבל אנחנו מתייחסים אליה כאל פיילוט, כאל הזדמנות לחקור דרכים חדשות להוראה ולמחקר וללמוד כיצד לשמור על איזון בריא בין עבודה וחיים פרטיים. המגפה מביאה עימה מצוקה רבה אבל עבור עולם המדע היא גם מזמנת הזדמנויות, יצירתיות, חדשנות ושיתוף פעולה קהילתי – מרכיבים חיוניים מאוד להמשך התפתחותו של עולם המזון.”

בינה מלאכותית, חלבונים אלטרנטיביים ומוצרים מופחתי בשר

לאחר דברי הפתיחה התקיימו הרצאותיהם של המרצים הראשיים בכנס. פרופ’ אינדרווטי אוי מאוניברסיטת אוטגו בניו זילנד הרצתה על תהליכי עיבוד מזון ללא חימום. לדבריה, “לתהליכים של עיבוד ללא חימום יש יתרונות רבים ובהם שימור ערכים תזונתיים, צמצום האנרגיה הנדרשת והפחתת הפסולת. הבעיה היא שחברות חוששות להיכנס לתחום החדש הזה כי זה דורש השקעה עצומה הנראית להן מסוכנת. ואכן, עלינו לשקול את ההשלכות השונות, לרבות תופעות לוואי. עם זאת, אין לי ספק שככל שתגבר המודעות ליתרונותיו של עיבוד ללא חום יותר ויותר חברות ייכנסו לתחום זה. לנו באקדמיה יש תפקיד חשוב מאוד בגישור בין התאוריה ליישום ובקידומן של טכנולוגיות חדשניות אל עבר יישום בענף המזון.

פרופ’ אלחנדרו מרנגוני מאוניברסיטת גוולף בקנדה הציג שיטות טבעיות להקשיית שמנים ליצירת תחליפים לחמאה ושומן. פרופ’ ג’וליאן מקלמנטס מאוניברסיטת מסצ’וסטס בארה”ב דיבר על הבנת תהליכי העיכול לצורך יצירה של מזון מותאם אישית, לדוגמה – שליטה בעיכול שומנים וחלבונים תוך אספקה יעילה של ויטמינים ונוגדי חמצון. פרופ’ כריסטוף הרטמן מחברת נסטלה-שוויץ דיבר על שימוש בבינה מלאכותית בפיתוחי מזון להתאמת טעמים ומרקמים תוך התחשבות בחומרי הגלם ובהעדפות השונות של הצרכנים. ד”ר ליז ספקט מ-The Good Food Institute עמדה על הצורך במקורות חלבון אלטרנטיביים לקידום קיימות סקטור המזון וליצירת מוצרים עתידניים כגון מוצרי בשר מופחתי בשר, שיצמצמו את הנזקים הסביבתיים הנובעים מתעשיית המזון.

פרופ’ אסתי סגל מהפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון בטכניון הרצתה על הטכנולוגיה החדשנית שפיתחה – אריזות מזון אקטיביות, אנטי-מיקרוביאליות, המפחיתות את הצורך בחומרים משמרים, מאריכות את חיי המדף של מוצרי מזון ומונעות פגיעה בריאותית הנובעת מצריכת מזון מקולקל. הפיתוח כולל חיישנים נקבוביים ושמנים המונעים הצטברות חיידקים ומזהמים אחרים על המזון. הטכנולוגיה כבר מיוצרת באופן מסחרי ותורמת לבריאות האוכלוסייה, תוך תרומה כלכלית וסביבתית בצמצום השלכת מזון מקולקל.

כיום, על פי ההערכות, מושלך בישראל כשליש מהמזון המיוצר – מיליוני טונות של מוצרי מזון – והמצב בעולם דומה. פיתוח הטכנולוגיה האמורה ומיסחורה נעשו באמצעות קונסורציום NanoPack, שבראשו עמדה פרופ’ סגל. הקונסורציום שנחנך רשמית בינואר 2017 הוקם במסגרת תוכנית HORIZON2020 של האיחוד האירופי ושותפים בו 18 מוסדות מחקר וחברות תעשייתיות מובילות מבלגיה, מאוסטריה, מנורווגיה, מספרד, מישראל, מאירלנד, מדנמרק, מפורטוגל, מצרפת, מגרמניה ומהולנד. האיחוד האירופי תמך בקונסורציום החדש במשך שלוש שנים תוך התייחסות לאתגרים המדעיים, הטכנולוגיים, הכלכליים, הבטיחותיים והרגולטוריים. במסגרת הקונסורציום הוקמו קווי ייצור נסיוניים (pilot lines) בסביבה תעשייתית, שבחנו את כל שלבי פיתוח האריזות וייצורן.

ביום השני והשלישי לכנס נערכו מושבים מקבילים, שבהם שודרו יותר מ-100 הרצאות, בהן גם הרצאות של חברי סגל וסטודנטים מובילים מהטכניון, נערכו מפגשים ודיונים עם המרצים בשידור חי, בהם דנו בקשת רחבה של נושאים, כגון שימוש בטכנולוגיות OMICS ובינה מלאכותית להבנת הרכב המזון, עיכול המזון והנדסת תזונה אישית.

בחזית הטכנולוגיה: סטארטאפים ישראלים מובילים

כדי להציג מעט מהחידושים בעולם הסטארטאפ אירח הכנס שלוש חברות סטארטאפ ישראליות:

• Redefine Meat, זוכת תוכנית ההאצה של הטכניון ושטראוס (EIT Food Accelerator network) בשנת 2018, שפיתחה טכנולוגיה להדפסת בשר ותחליפי בשר על בסיס מקורות צמחיים;
• Amai Proteins המשתמשת בבינה מלאכותית לפיתוח ממתיקים חדשניים על בסיס הנדסת חלבונים;
• סולוטום (Solutum) המפתחת פלסטיק מתכלה. מייסדת סולוטום שרון ברק הסבירה בהרצאתה כי “בכל שנה מיוצר פלסטיק במשקל של כ-400 מיליון טונות, וכמחצית מהפלסטיק הזה משמשת למוצרים חד פעמיים. אחת הבעיות היא שהפלסטיק אינו נעלם – כל הפלסטיק שיוצר מאז המצאת הפלסטיק עדיין קיים. כאן אנחנו נכנסים לתמונה עם פיתוח של פלסטיק מתכלה. ולא סתם מתכלה – אלא מתכלה בזמן שקבענו לו מראש. אנחנו מאמינים כי הפיתוח הזה יחולל שינוי דרמטי ויבלום את הפגיעה בסביבה.”

בדברי הסיכום אמר פרופ’ אורי לזמס: “גידול האוכלוסין, מגפת הקורונה והמודעות הגוברת לבריאות האדם ולאיכות הסביבה מציבים אתגרים רבים בפני תעשיית המזון, ורק שיתוף פעולה בין התעשייה לאקדמיה יאפשר לנו לייצר פתרונות חדשניים, יצירתיים ומבוססי מדע וטכנולוגיות. זאת בדיוק מטרת הכנס – לחלוק ידע מדעי וטכנולוגי ולייצר שותפויות שיעצימו את יכולתו של סקטור המזון לספק פתרונות בריאים, טעימים ומגוונים העולים בקנה אחד עם המודעות הסביבתית, מורכבות שרשרת המזון והרבגוניות האנושית. אין לי ספק שכנס EFFoST2020 יוביל להבנה טובה יותר של האתגרים שעומדים בפנינו ולניצול המדע והטכנולוגיות של המאה ה-21 לגיבוש פתרונות יצירתיים שיקדמו את המגוון בעולם המזון, את זמינותם של מוצרים, את התאמתם להעדפות של צרכנים שונים ואת השפעותיהם על אורחות חיינו, על בריאותנו ועל הסביבה. לכבוד היה לטכניון להיות חלוץ בארגון הכנס בימים מאתגרים אלו ולתרום לקידום עשייה מדעית עם תכלית. “

חברת הסטארטאפ הישראלית  The Mediterranean Food Lab היא אחת משלוש הזוכות ב-EIT Food Accelerator Network – תוכנית של האיחוד האירופי המאיצה חברות סטארטאפ שיעצבו את עולם המזון בעשורים הקרובים. את החברה ייסדו יאיר יוספי, עמר בן גל וביזי (בן) גולדברג שעסקו בשנים האחרונות, כל אחד באופן עצמאי, במחקר ובפיתוח של חומרי טעם מהצומח, ולאחרונה חברו יחד כדי להקים את חברת הסטארט-אפ.

התוכנית EIT Food Accelerator Network נוסדה על ידי המכון האירופי לחדשנות ולטכנולוגיה (EIT) ומתקיימת זו השנה השלישית בפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון בטכניון ובחמישה מוסדות באירופה במקביל. התוכנית בטכניון מתקיימת בשיתוף עם שטראוס גרופ והיא מהתוכניות הראשונות שמתמקדות בטיפוח  חדשנות ויזמות בעולם המזון.

השנה השתתפו בתוכנית האירופית 60 חברות בשישה מוקדים : שוויץ, גרמניה, ישראל, בריטניה, ספרד ופינלנד. בישראל, התוכנית נערכה בקמפוס הטכניון בהובלת פרופ”ח אורי לזמס (מנהל אקדמי), ד”ר אביטל רגב סימן טוב (מנכ”לית) ופרופ’ אייל שמעוני (שטראוס גרופ) ובהשתתפות עשר חברות סטארטאפ מישראל, מאיטליה ומבריטניה, כולן מתחומי המזון או החקלאות. שתי החברות המצטיינות עלו לשלב הגמר של התחרות האירופית.

בשלב התחרות הסופי של תוכנית ההאצה האירופית זכו כאמור שלושה סטארטאפים בקטגוריות שונות: The Mediterranean Food Lab הישראלית, המפתחת פתרונות טבעיים המשפרים טעימוּת (deliciousness) של מזון שמקורו מהצומח בכלל ושל תחליפי בשר בפרט; Odd.Bot ההולנדית, שפיתחה את Weed Whacker – מערכת רובוטית לניכוש עשבים הצפויה לצמצם את השימוש בחומרי הדברה; ו-Arborea הבריטית, שפיתחה עלים מלאכותיים ביוסולאריים המייצרים חמצן ומצמצמים את פליטת הפחמן החד-חמצני לאטמוספרה. כל אחת מהחברות תקבל 100 אלף יורו.

חברת The Mediterranean Food Lab מפתחת “בסיסי טעם” טבעיים ובריאים המיוצרים בשיטות בנות קיימא, פרמנטציה מדויקת ובמחיר שווה לכל כיס. החברה זכתה השנה גם במענק מה–Good Food Institute כדי לחקור את הפוטנציאל הטמון במוצרי מזון מסורתיים מדרום מזרח אסיה בפיתוח חומרי טעם לשוק תחליפי הבשר.

ביזי גולדברג, מנהל המו”פ ומנכ”ל Mediterranean Food Lab, מסביר כי ההתפתחות המהירה במגזר תחליפי הבשר מצומצמת למנת החלבון העיקרית – המבורגר, לדוגמה – התופסת רק 20% מהשוק; לעומת זאת, שימוש בבשר להשפעה על מזונות אחרים תופס 30% מהשוק. לכן, מסביר גולדברג, “גם אם נפסיק לשחוט חיות כדי לייצר המבורגרים וסטייקים, עולם המזון יזדקק למיליארדי בעלי חיים בשנה כדי לספק את התיאבון שלנו למאפייני הטעם המגיעים כיום מחלבון מן החי. אלא אם יהיה לכך תחליף ראוי. וזה התחליף שאנחנו עובדים עליו.”

גולדברג מסביר כי תוכנית המאיץ בטכניון, שכללה לימודים אינטנסיביים, גישה למנטורים מהתעשייה וייעוץ צמוד של חברי סגל מהפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון בטכניון, העניקה לחברה דחיפה משמעותית מאוד. זכייתה של החברה בגמר התחרות המקומי בטכניון הקנתה לה את כרטיס העלייה לגמר האירופי של התוכנית, לשם הגיעו החברות המצטיינות שעברו את התוכנית במרכזים האירופיים השונים.

“אנו מאמינים כי חדשנות היא המפתח לשיפור מערכת המזון ותנאי לכך שהמזון שאנחנו צורכים יהיה בריא ובר קיימא,” אמר מנהל פיתוח העסקים ב- EIT Food, בנואה בונטין בטקס ההכרזה על הזוכים. “חברות הסטארטאפ שנבחרו משקפות את הייחוד ואת החדשנות המאפיינים את קהילת EIT Food וממחישים את חיוניותם של יזמים בהאצת השינוי בעולם המזון.”

“EIT Food Accelerator Network היא תוכנית כלל אירופית ייחודית שהוקמה לקדם פריצות דרך בעיקר באמצעות תמיכה וייעוץ לסטרטאפים חדשים,” אמר פרופ’ אורי לזמס מהפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון שהוביל את תוכנית ההאצה בטכניון. “השנה השתתפו בתוכנית בטכניון עשר חברות הזנק הנמצאות בראשית דרכן. בשל משבר הקורונה התנהלה התוכנית באופן היברידי ושילבה בין הוראה מקוונת לסדנאות מעשיות בפקולטה. החברות שהשתתפו בתוכנית בטכניון עוסקות במציאת תחליפי מזון ובהעשרת שרשרת המזון המוכרת – מגמה הרווחת כיום בעולם המזון. לשמחתי, ישראל נמצאת היום בחזית החדשנות בתחום. היזמים הישראלים מביאים לתחום המזון יצירתיות ותעוזה, ולא בכדי ישראל היא שחקן חשוב בתעשיית הפודטק העולמית.”

ד”ר אבי שפיגלמן מהפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון וממובילי התוכנית בטכניון מציין כי “הייחוד של התוכנית טמון בשילוב של ידע וכישורים מהאקדמיה ומהתעשייה ובמיקומה של התוכנית בתוך הפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון – מיקום המנגיש למשתתפים את הידע ואת התשתיות המתקדמות שלה.”

לדברי ד”ר אביטל רגב סימן-טוב, מנכ”לית התוכנית בישראל, “התוכנית מבטאת את הרוח של אומת הסטארטאפ הישראלית ואת הידע שנצבר בה וחושפת את המשתתפים לשילוב ייחודי של הרצאות, סדנאות מעשיות ומומחים מובילים בתעשייה. למעשה, התוכנית שגובשה על ידנו בטכניון יחד עם שטראוס, הפכה להיות אחת מאבני הבניין של תוכנית ההאצה האירופית, שבקרוב תתחיל את השנה הרביעית לפעילותה. ”

זו הפעם השנייה בשלוש שנות התוכנית שחברה שהשתתפה בתוכנית בטכניון זוכה בפרס היוקרתי. במחזור הראשון הייתה זאת Redefine Meat – חברה ישראלית שפיתחה טכנולוגיה להדפסת תלת-ממדי של נתחי סטייקים מחומרים צמחיים. לדברי מנכ”ל החברה אשחר בן שטרית, אותה זכייה הובילה לגיוסים משמעותיים ולהרחבת הצוות.

לסרטון המציג את הפרויקט:

[su_youtube url=”https://www.youtube.com/watch?v=Gs49qA_cK3M&feature=youtu.be&ab_channel=Technion” width=”700″ height=”200″ autoplay=”yes”]

במקום השני זכו דנה שביב ואסף אלחנתי, במקום השלישי מרים זערורה וראזי ח’דר ובציון לשבח קובי לחם כהן, אור שטרית, מירן קלמנוביץ ויפתח משל. 

ארכ’ שולי ביימל, שריכזה את התחרות והנחתה את הקורס בנושא, אומרת כי “חלל אולמות הגלים נמצא בתוך בניין ההידראוליקה שתוכנן על ידי האדריכלים אל מנספלד ומוניו גיתאי וינרויב והוא הוקם ב-1958. כעת, בעקבות כוונת המכון לשדרג את אולם תעלת הגלים ואת האולם הפנימי, קיימנו את התחרות. משתתפי התחרות נדרשו לגבש שפה עיצובית המשלבת בין המסורת העשירה של המכון עם משימותיו כיום ובעתיד.”

 

 

הטכניון משיק את תוכנית “מנהיגי שוליך ליזמות”, תוכנית דגל חדשה לסטודנטים מצטיינים. 15 חלוצי התוכנית בטכניון, סטודנטים וסטודנטיות בפקולטות השונות, ישתתפו בטקס פתיחת השנה של התוכנית הארצית שיתקיים באופן מקוון ביום חמישי, 19 בנובמבר. הטקס יתקיים בהשתתפות בני משפחת שוליך, שר החינוך יואב גלנט, המשנה הבכיר לנשיא הטכניון פרופ’ עודד רבינוביץ, סגן נשיא הטכניון לקשרי חוץ ופיתוח משאבים פרופ’ אלון וולף ומנהל תוכנית שוליך בישראל אורי כרמי. את ההרצאה המקצועית באירוע יישא מייסד Waze אורי לוין.

“יזמות היא דרך חיים עבורנו בטכניון, והיא טבועה עמוק בDNA – הארגוני שלנו”, אמר נשיא הטכניון פרופ’ אורי סיון. “מהטכניון יצאו פיתוחים רבים, משני מציאות, שהשפיעו על חייהם של מיליונים בישראל ובעולם כולו. אנחנו משקיעים מאמצים רבים על מנת להנחיל את הערכים והרוח היזמית הזו גם לסטודנטיות ולסטודנטים שלנו. תוכנית מנהיגי שוליך ליזמות תהפוך כעת לגולת הכותרת של מאמצים אלה ותאפשר לטפח ולהכשיר את דור העתיד של יזמים ויזמיות בישראל. אני מודה לקרן שוליך מקרב לב על החזון המשותף ועל הבעת האמון.”

תוכנית המנהיגות החדשה היוצאת כאמור לדרך השנה בטכניון תקנה למשתתפיה ארגז כלים יזמי וליווי בפיתוחו של רעיון לקראת פיתוח מעשי. לדברי ראש התוכנית, פרופ’ דניאלה רווה מהפקולטה להנדסת אווירונוטיקה וחלל, “בכל שנה יצטרפו לתוכנית 15 סטודנטים וסטודנטיות שיזכו לתמיכה נדיבה ולליווי צמוד בנושאי מנהיגות ומעורבות. מדובר בקבוצת סטודנטים קטנה ואיכותית שתשפיע הרבה מעבר לגבולותיה. בכוונתנו שהמשתתפים בתוכנית “מנהיגי שוליך” יהיו נושאי דגל היזמות, החדשנות והמנהיגות בטכניון.”

בראש משפחת שוליך עומד היזם והפילנתרופ הקנדי סימור שוליך, שתרם עד כה כ-350 מיליון דולר למטרות שונות, רובן בתחומי ההשכלה הגבוהה והבריאות, בקנדה, בארצות הברית ובישראל. השותפות בין שוליך לטכניון נמשכת כבר למעלה מעשור והחלה בפקולטה לכימיה ע”ש שוליך ובמלגת מנהיגי שוליך, תכנית המלגות היוקרתית בישראל שפעלה עד השנה בטכניון.

תוכנית מנהיגי שוליך ליזמות תספק למשתתפיה תמיכה נדיבה הכוללת מלגת מחיה בסך 25 אלף שקל בשנה ומלגת שכר לימוד.

“מיום היווסדו, הטכניון הוא מקור לחדשנות טכנולוגית שאת השפעתה ניתן לראות בכל העולם,” אמר מנהל מנהל קרן שוליך בישראל אורי כרמי. “אנו מקווים ומצפים לראות את בוגרות ובוגרי התכנית ממשיכים במסורת זו, בונים חברות מצליחות ומייצרים שינוי חיובי בעולם.”

בקבוצת הסטודנטים הראשונה בתוכנית חברים איתי נקאש, שיר ברקן, ליעד פרל, עדי מח’ול, חנין נעראן, הראל מנדלמן, מיכל מימון, אליה סוליימנוב, רוני אשכנזי, רון חודדי, אסף אהרנסון, רועי לוי, הלל סער, רותם אלימלך וניצן משעל.

לחצו כאן להיכרות עימם.

קבוצת המחקר של פרופ’ בז’ה חוקרת רודופסינים – חלבונים המשמשים הן לקצירת אנרגיית אור (בדרך שונה מפוטוסינתזה) והן במנגנוני חישת אור תת-תאית הדומים במידת מה לעין. המחקר הנדון התמקד ברודופסינים ייחודיים שהם תעלות רודופסינים המופעלות באור. אלה הם רודופסינים מיקרוביאליים שמשתמשים באנרגיית אור כדי להעביר שטפי יונים דרך קרום התא. חלבונים אלה, שמקורם הטבעי במיקרובים, משמשים במדעי המוח כאמצעי אופטוגנטי לביצוע מניפולציות מדויקות – עירור ועיכוב – על תאי העצב, הנוירונים, באמצעות אור. האופטוגנטיקה חוללה מהפכה בחקר המוח וכיום היא נחשבת לשיטה הטובה ביותר להפעלה של תאים ספציפיים כדי לבדוק את השפעתם על תפקוד האורגניזם.

המחקר על תעלות הרודופסינים החל באפיון חלבונים הנמצאים באצות ירוקיות, ומאז התגלו תעלות רודופסינים שונות ומגוונות באצות חד-תאיות נוספות וביצורים חד-תאיים אחרים. גם ליצורים אלה יש עיניים תת-תאיות קטנות והם משתמשים ברודופסינים כדי להתרחק מאור חזק מדי או כדי להתקרב לאור ברמה הרצויה.

קבוצת המחקר מהטכניון, שערכה אנליזה מטא-גנומית של החומר הגנטי שבמים, גילתה כעת כי גם בנגיפים התוקפים אצות מצויים גנים המובילים להתפתחות תעלות רודופסינים. הקבוצה גילתה משפחה חדשה של תעלות רודופסינים הנוצרות באצות המותקפות, ובאמצעות ניסויי אלקטרופיזיולוגיה הראתה כי תעלות הרודופסינים של הנגיפים התוקפים שייכות לאותה משפחה.

לדברי פרופ’ בז’ה, “מהמיפוי הגנומי שערכנו הסקנו שמקורם האבולוציוני של הגנים באצה, לא בנגיף, ואנחנו מעריכים כי בשלב מסוים באבולוציה ‘גנב’ הנגיף מהאצה את הגנים לרודופסינים באופן המאפשר לו לבצע בה מניפולציה כלשהי הקשורה לחישת אור ומקנה לו יתרון הישרדותי. יתכן שהנגיף התוקף גורם לאצה לשנות התנהגות ולשחות לאזור שבו התאורה מסייעת לו.”

המחקר מבוסס על מידע שנאסף ב-Tara Oceans, פרויקט בינלאומי הממפה את המגוון הביולוגי בים באמצעות מסעה המתמשך של האונייה “טארה” בימים ובאוקיינוסים. המחקר נעשה בשיתוף עם קבוצתו של פרופ׳ פטר הגמן מאוניברסיטת הומבולדט בברלין.

למאמר המלא ב–  Current Biology לחצו כאן

מקורה של אומנות האוריגמי ביפן של סוף המאה ה-17 ושמה ביפנית 折り紙 – אורי (קיפול), גמי (נייר). בראשית המאה ה-20 התפתח בקרב מתמטיקאים עניין רב באומנות זאת ובניסיונות לפתור באמצעות אוריגמי בעיות בנייה גיאומטריות שאינן פתירות באמצעים הקלאסיים. מרגע שנמצאו פתרונות כאלה העלו המתמטיקאים כדרכם שאלות נוספות, למשל: האם אפשר לקבל כל צורה רצויה מקיפולי נייר? מהם התנאים שצריכים להתקיים כדי שתבנית קיפולים מסוימת תתקפל למבנה שטוח? מה קורה עם תצורות מרחביות שאינן בנויות מחלקים שטוחים? עד כמה הפתרונות לבעיות הקיפול מסובכים, יעילים ומועילים?

אחד המובילים בתחום הוא המתמטיקאי-פיזיקאי האמריקאי רוברט לאנג, יליד 1961, שעזב את עבודתו בנאס”א כדי להתמסר לחקר האוריגמי. לאנג התעניין בשאלה אם אפשר ליצור מודלים חדשים באוריגמי באמצעות תוכנת מחשב. שיתוף פעולה בין רוברט לאנג ותוכנות האוריגמי שפיתח לבין חברת הנדסה גרמנית הוביל ליצירת סימולציית מחשב של התנפחות כריות האוויר ברכב שנקלע לתאונת דרכים. סימולציות המחשב הובילו לייעול של תהליך הפיתוח של כריות האוויר וחסכו את הצורך במבחני ריסוק יקרים.

בשנת 1995 השתמשו מדענים יפניים ברעיונות מעולם האוריגמי כדי לדחוס קולטי שמש לתוך תחנת חלל ששיגרו – קולטים שנפרסו רק כשתחנת החלל כבר הייתה במסלול. צורת הקיפול שבה השתמשו נקראת קיפול מׅיאוּרָה על שם האסטרופיזיקאי קוריו מיאורה מאוניברסיטת טוקיו שפיתח אותה.

בשנת 2005 פיתחו זוֹנְג יוּ וקָאוֹרִי קוּרִיבָּיָאשִי מאוניברסיטת אוקספורד באנגליה צינורית המבוססת על קיפולי  אוריגמי, שיכולה לשמש להרחבתם של כלי דם חסומים. ההתקן עשוי מסגסוגת מתכתית בעלת תכונות קפיציות. הוא מוחדר לכלי הדם על ידי צנתר כשהוא במצב מכווץ, וחום הגוף גורם לו לעבור באופן אוטומטי למצב הפתוח.

אז מה הקשר בין מתמטיקה וקיפולי נייר? אתם שואלים, “המתמטיקה היא תחום פתוח, המתפתח בהתמדה, מאתגר, שימושי ומפתיע, המשרת את הקידמה האנושית ממנה כולנו נהנים, אך האם לימודי המתמטיקה בבית הספר משקפים זאת?” שואלת פרופ’-אמריטוס נצה מובשוביץ-הדר מהפקולטה לחינוך למדע וטכנולוגיה, מחלוצות הוראת המתמטיקה בישראל, ששילבה את אומנות האוריגמי בתוכנית ייחודית שהיא ייסדה – “הבזקי-חדשות במתמטיקה” (MNS). תוכנית זאת מנגישה את המתמטיקה בת-זמננו לתלמידי תיכון ומיועדת לקרב את אזרחי המחר לעולם המתמטיקה. התוכנית פועלת בישראל כבר מ-2012, ויעילותה אומתה במחקר ממושך שערכה פרופ’ מובשוביץ-הדר בתמיכת משרד החינוך, משרד המדע והאקדמיה הלאומית למדעים.

התוכנית מספקת לתלמידי החטיבה העליונה בישראל הצצה אל המתרחש כיום בתחום המתמטיקה באמצעות מצגות שכל אחת מהן מתמקדת בידיעה שהתפרסמה בעיתונות המתמטית המקצועית בשנים האחרונות. ההבזקים הם פרי יצירתם של צוותי מומחים במתמטיקה ובחינוך מתמטי והם מתעדכנים על סמך גילויים רלוונטיים חדשים. כל אחד מההבזקים חושף את התלמידים לתוצאה חדשה, לרקע המתמטי שלה, למשמעותה, ליישומיה ולפרטים על אודות המתמטיקאים שעסקו בה וממשיכים לעסוק בה.

תוכנית ה”הבזקים” כבר פועלת בעשרות בתי-ספר ברחבי הארץ. לדברי אסי דביר, מורה למתמטיקה בגימנסיה הרצליה, “אני עובד כבר ארבע שנים עם תוכנית ‘הבזקים’ בשיעורי המתמטיקה לחטיבה העליונה, והתוכנית תפסה כאן חזק. זו פעילות של הרחבת אופקים המשמשת אתנחתא בתוכנית הלימודים הרגילה ומביאה תכנים מתמטיים ייחודיים בגובה העיניים, תוך שילוב של סוגיות מופשטות והתייחסות ליישומים מעשיים. השיעורים מביאים משב רוח מרענן שמוציא אותנו מהשטאנץ של פתרון בעיות ותרגילים מהספר, והתלמידים מחכים להם.”

לפרטים נוספים: לחצו כאן

פרופ’-אמריטוס נצה מובשוביץ-הדר החליטה להקדיש את כל זמנה להכשרת מורים, וזאת אחרי 12 שנה של הוראת מתמטיקה במערכת החינוך. בעקבות ההחלטה היא סיימה לימודי דוקטורט בברקלי, קליפורניה, חזרה כחברת סגל לפקולטה לחינוך למדע וטכנולוגיה וגם עמדה בראשה עוד לפני שהפכה ממחלקה לפקולטה. פרופ’ מובשוביץ-הדר הובילה פרויקטים רבים ובין השאר ניהלה את המוזיאון הלאומי למדע בחיפה והקימה את “קשר חם” – מרכז מו”פ לקידום, שיפור ורענון החינוך המתמטי בישראל.

היום לפני 43 שנה, ב-10 בנובמבר 1977, החל לראשונה בהיסטוריה תהליך של הפריה חוץ-גופית בבני אדם. כעבור שמונה וחצי חודשים נולדה תינוקת המבחנה הראשונה בעולם, לואיז ג’וי בראון, וכבר בספטמבר 1982 נולדה תינוקת המבחנה הראשונה בישראל, רומי נוימרק. בשנת 2010, כשרומי נוימרק בת ה-28 כבר הייתה אישיות מוכרת ב”חדשות עשר”, זכה אחד ממפתחי השיטה, פרופ’ רוברט אדוארדס מאוניברסיטת קימברידג’, בפרס נובל לרפואה ופיזיולוגיה.

הפרייה חוץ גופית (IVF) היא במקרים רבים הפתרון היחיד הפתוח בפני ההורים לעתיד – אימהות יחידניות, זוגות חד-מיניים, זוגות הסובלים מהפרעות תורשתיות הקשורות למערכת הרבייה ועוד. בתהליך זה עוברת האישה טיפול המגדיל את כמות הביציות; הביציות נשאבות משחלת האישה ועוברות במעבדה הפריה מזרעו של הגבר; כעבור כמה ימים, לאחר שההפריה כבר הובילה להיווצרות עוברים בתחילת דרכם, מוכנסים חלק מהעוברים לרחם.

למרות חשיבותה של ההפריה החוץ-גופית, שיעורי ההצלחה של התהליך עדיין פחותים מ-40%. עובדה זאת קשורה בין השאר בבחירה נכונה של העוברים שיושתלו ברחם – בחירה שעדיין נעשית באופן ידני על ידי האמבריולוג ובלי קריטריונים ברורים ואחידים.

תמונה זו עשויה להשתנות באופן דרמטי הודות ל-Ubar – טכנולוגיה חדשנית שפיתחו חוקרים מהפקולטה למדעי המחשב ע”ש טאוב בטכניון ומחברת Embryonics. טכנולוגיה זו, המשפרת את בחירת העוברים לרמה חסרת תקדים, מוצגת כעת באתר MIDL – כנס ליישומי למידה עמוקה ברפואה – במאמר שהתפרסם תחת ביקורת-עמיתים פתוחה (open review). את הטכנולוגיה פיתחו פרופ’ אלכס ברונשטיין מהפקולטה למדעי המחשב ע”ש טאוב ומייסדי חברת Embryonics דוד סילבר, שלמד בטכניון במסגרת תוכנית רוטשילד-טכניון למצוינים ומנכ”לית החברה ד”ר יעל גולד-זמיר.

במאמרם מתארים החוקרים מערכת חדשנית, מונחית-נתונים, הצפויה לשפר באופן דרמטי את ניבוי סיכויי ההיקלטות של העובר. זאת על סמך סרטונים של צילום דולג זמן (time-lapse imaging videos). המחקר מבוסס על 8,789 סרטונים כאלה, מתוכם 272 עוברים שיש לגביהם נתוני אמת על הצלחת ההיריון. ניבויי המערכת האוטומטית הושוו לניבויים של פאנל מומחים (אמבריולוגים) בעלי ניסיון בתחום, ו-Ubar הפגינה שיפור דרמטי בבחירת העוברים – שיפור של 12% בניבוי חיובי (ניבוי הצלחת התהליך) ו-29% בשיפור הניבוי השלילי (פסילת עוברים בשל סיכוייהם הנמוכים להיקלט).

המחקר נתמך על ידי רשות החדשנות. 

למאמר – כאן

לסרטון המציג את המחקר – כאן

חוקרים בטכניון פיתחו מקור אור חדש המבוסס על שכבה אטומית בודדת. הפיתוח החדשני, שהתפרסם בכתב העת Nature Nanotechnology, מאפשר שליטה בספין של הפוטונים הנפלטים בחומר דו-ממדי וסולל דרך להתקנים פוטוניים חדשים המבוססים על “ספינאופטיקה בסקאלה אטומית”. התגלית מבוססת על אינטראקציה של שכבה אטומית בודדת עם מערכי ננו-אנטנות על שבב סיליקון תוך יצירת פגמים בגבישים פוטוניים.

המחקר נערך בקבוצת המחקר של פרופ’ ארז חסמן, ראש המעבדה לפוטוניקה בסקאלה אטומית, עם פרופ’ אלעד קורן, ראש המעבדה לננו-חומרים אלקטרוניים וננו-רכיבים בפקולטה למדע והנדסה של חומרים. שתי קבוצות המחקר משתייכות למרכז הקוונטום ע”ש הלן דילר ולמכון לננוטכנולוגיה ע”ש ראסל ברי. המחקר בוצע והובל על ידי ד”ר קישו רונג (Dr. Kexiu Rong) וד”ר בו וונג (Dr. Bo Wang) בשיתוף החוקרים ד”ר אלחנן מגיד, ד”ר ולדימיר קליינר, אבי ראובן, בר כהן ושאול כצנלסון.

מהם חומרים דו-ממדיים? לדברי פרופ’ קורן, “בשנת 2004 נבחנה לראשונה האפשרות ליצירת שכבה אטומית בודדת כשהפיזיקאים אנדרה גיים וקונסטנטין נובוסלוב, לימים חתני פרס נובל בפיזיקה (2010), פיתחו שיטה פשוטה ליצירת שכבות בודדות של אטומי פחמן. השניים הצמידו נייר דבק לפיסת גרפיט וקילפו את החומר שכבה אחר שכבה עד להשגת שכבת אטומים בודדת המכונה גרפן. הם הראו ששכבת החומר האטומית שונה מאוד בתכונותיה מתכונותיו של החומר בצורתו התלת-ממדית. זהו חומר חזק פי מאה מפלדה ועם תכונות חשמליות יוצאות דופן, ועל פי ההערכות הוא צפוי לחולל מהפכה במוליכים ובמוליכים-למחצה, בצגים ובמסכים, בתאים סולריים ועוד. בעקבות גילוי זה פותחו שכבות אטומיות מחומרים אחרים, וגם הן הפגינו תכונות מפתיעות וייחודיות.”

 

פרופ’ חסמן ממשיך ומסביר: “בעקבות גילוי הגרפן התגלו ונחקרו חומרים דו-ממדיים רבים כגון מוליכים למחצה שונים שמאפשרים לקבל גם תכונות אופטיות מעניינות. שבבים אלקטרוניים סטנדרטיים מבוססים על סיליקון, המגביל מאוד את פיתוח הדור הבא של המחשבים שמחייב שילוב של אלקטרוניקה ופוטוניקה, וזאת בין השאר בשל חסרונו של מצב חיוני הקרוי ‘פער אנרגיה ישיר’ בסיליקון. להפתעתנו, במוליכים-למחצה דו-ממדיים התגלה אותו פער אנרגיה ישיר, מה שמאפשר לשלב באמצעותם פוטוניקה ואלקטרוניקה בסדרי גודל ננומטריים, לייצר בעזרתם מקורות אור והתקנים פוטוניים אקטיביים ולסלול דרך לדורות הבאים של השבבים.”

 

כדי למזער את השבב האלקטרוני ולהגדיל באופן משמעותי את מהירות העיבוד ואת קצב העברת האינפורמציה, הגישה המקובלת כיום היא ספינטרוניקה – ביצוע פעולות על הספין, אחת מתכונותיו החשובות של האלקטרון, ולא על זרם האלקטרונים. לפני כמה שנים ייסד פרופ’ ארז חסמן מהטכניון תחום חדש בשם ספינאופטיקה, המאפשר לנצל את הספין של הפוטונים באמצעות מטא-משטחים לטובת העברה ועיבוד אינפורמציה בשבבים פוטוניים. העברת האינפורמציה מבוססת על שליטה בספין הפוטוני בעזרת ננופוטוניקה – אופטיקה בסקאלת הננומטר.

 

חומרים מוליכים למחצה דו-ממדיים, מאופיינים ברמות אנרגיה שהפליטה מהם תלוית ספין
(Spin valleys), זאת בגלל שבירת הסימטריה לשיקוף. החוקרים בטכניון החליטו לנצל את התכונה הזאת ולצמד שכבה אטומית בודדת של טאנגסטן סלנייד ((WSe₂ לננופוטוניקה – ננואנטנות שמאפשרות שבירת סימטריה בספין הפוטוני וקבלת שבב בסקאלה אטומית המאפשר מקור אור והתקנים פוטוניים תוך כדי שליטה ועיבוד אינפורמציה בספין הפוטוני.

 

החוקרים יצרו מבנה גבישי דו-ממדי מסיליקון היוצר פער אנרגיה בתחום הפליטה של החומר הדו-ממדי כך שצימוד המוליך למחצה האטומי לגביש הפוטוני חוסם את כל ערוצי הפליטה האופטית מהחומר הדו-ממדי. בעזרת יצירת פגמים חכמים בתוך הגביש הפוטוני, שליטה על הפאזה של הפגמים בעזרת הגאומטריה שלהם וצימוד ביניהם, החוקרים יצרו מקור אור משכבה אטומית בודדת שמפרידה וממיינת בין הספינים של הפוטונים הנפלטים מהמוליך למחצה הדו-ממדי. תגלית מדעית זאת תאפשר לשלב בין ספינטרוניקה וספינאופטיקה לפיתוח מגוון רחב של התקנים בסקאלה אטומית.

פרופ’ חסמן מציין בגאווה ש”הפרסום היוקרתי הזה מראה את החשיבות של מחקר רב-תחומי המשלב פיזיקה, כימיה, מדעי החומרים והנדסה.”

במחקר תמכו הקרן הלאומית למדע (ISF), משרד המדע והטכנולוגיה, הטכניון ולשכת המחקר של חיל האוויר האמריקאי. הרכיבים מומשו במרכז לננו-אלקטרוניקה ע”ש שרה ומשה זיסאפל (MNFU) בטכניון.

אתרי המעבדות: קורן, חסמן

למאמר ב- Nature Nanotechnology  לחצו כאן