חודש: פברואר 2022

יצירתיות היא תכונה אנושית מורכבת המאפשרת לאדם לייצר רעיונות חדשים, לפתור בעיות ולהסתגל למציאות משתנה. נהוג להגדיר רעיון יצירתי כרעיון חדש שיש בו היגיון בהקשר מסוים.

בחיי היום-יום שלנו אנו מיישמים יצירתיות באומנות ובתחומים אחרים, ובמקרים מסוימים אפשר למדוד את ההצלחה הממשית הנובעת מיצירתיות זו – לדוגמה, יצירתיות בכתיבה יכולה להוביל לזכייה בפרס פוליצר. ביטויים שונים אלו של יצירתיות מבוטאים בצירוף “יצירתיות עולם-אמיתי” (real-life creativity) ונמדדים לרוב על ידי שאלונים שבהם אנשים מדווחים על הישגיהם בעולמות תוכן שונים. עם זאת, רק מעט ידוע על המנגנונים הקוגניטיביים והמוחיים המאפשרים יכולת יצירתיות עולם-אמיתי.

ממצאיו של מחקר ניורוקוגניטיבי חדש מצביעים לראשונה על הקשר בין יצירתיות עולם-אמיתי, ארגון זיכרון סמנטי וקישוריות פונקציונלית מוחית. תוצאות המחקר, שהתפרסם בכתב העת Science Advances, מראות כי יצירתיות עולם-אמיתי תלויה בהבדלים בין-אישיים בארגון זיכרון סמנטי, וכיצד תלות זו ניתנת לניבוי מתוך הארגון הפונקציונלי המוחי של אנשים.

את המחקר הובילו ד״ר יועד קנת מהפקולטה להנדסת תעשייה וניהול בטכניון, ד”ר עמנואל וולה מהרכז לחקר המוח בפריז וד״ר מתיאס בנדק מאוניברסיטת גרץ באוסטריה. הוא נערך במסגרת עבודת הדוקטורט של ד״ר מרסלה אובנדו-טלז ושילב את המומחיות של ד״ר קנת בייצוג ידע אנושי באמצעות כלים מתמטיים עם המומחיות של ד״ר בנדק בחקר הבדלים בין-אישיים ביכולת יצירתית והמומחיות של ד״ר וול בחקר תפקודים קוגניטיביים גבוהים במוח.

על פי התאוריה האסוציאטיבית של היצירתיות, שהוצעה בשנות ה-60, חשיבה יצירתיות קשורה לארגון של מושגים באופן אסוציאטיבי במערכת הזיכרון הסמנטי – המערכת הקוגניטיבית שמאחסנת מושגים וידע. על פי תאוריה זו, לאנשים יותר יצירתיים יש מבנה זיכרון עשיר וגמיש יותר, המאפשר להם לחפש יותר בעומק הזיכרון שלהם וכך לייצר קשרים חדשים בין מושגים שלא היו קשורים זה לזה במקור. ד״ר קנת חוקר כבר כעשור תיאוריה זו באופן אמפירי, זאת באמצעות שילוב של מחקר התנהגותי עם כלים מתמטיים מתורת הגרפים המאפשרים לייצג מערכות מורכבות כגרפים (או רשתות) ולחקור את המאפיינים של מערכות אלו כגרפים. בעבודתו מראה ד״ר קנת כיצד הבדלים בארגון הזיכרון הסמנטי של אנשים משפיע על היכולת היצירתית שלהם. עם זאת, הקשר בין זיכרון סמנטי (המיוצג כרשת, או גרף, סמנטית) והמנגנונים המוחיים המאפשרים רשת זו אינו ברור, במיוחד בהקשר של יצירתיות עולם-אמיתי.

במחקר הנוכחי ביקשו החוקרים מנבדקים לבצע מטלה שפיתחו ד״ר קנת וד״ר בנדק לפני כמה שנים – מטלה שנועדה לייצג רשתות סמנטיות ברמת הנבדק הבודד. במטלה זו נדרש הנבדק לשפוט את הקשר הסמנטי בין צמדי מילים ושיפוטים אלו משמשים לייצוג הארגון של מושגים אלו בזיכרון הסמנטי של אותו נבדק.

הנבדקים, כמאה במספר, ביצעו מטלה שבה הם שופטים את הקשר הסמנטי בין אוסף גדול של צמדי מילים, זאת בשעה שהם עוברים סריקת fMRI. שיפוטים אלה שימשו את החוקרים לייצג את הרשתות הסמנטיות של מושגים אלו של הנבדקים ולחקור את המאפיינים הטופולוגיים של רשתות סמנטיות אלו ביחס לרמות של יצירתיות עולם-אמיתי שהנבדקים הפגינו. ביטויי היצירתיות של הנבדקים נמדדו באמצעות שאלון לגבי הפעילויות וההישגים היצירתיים שלהם בשמונה עולמות תוכן שונים: ספרות, בישול, אומנות, מלאכת יד אומנותית, מוזיקה, ספורט, אומנויות הבמה ומדע והנדסה.

תוצאות המחקר הראו שארגון הרשת הסמנטית של הנבדקים ניבא יכולת יצירתיות עולם-אמיתי. תוצאה זו מדגימה לראשונה את חשיבותו של זיכרון סמנטי ביצירתיות עולם-אמיתי: אצל נבדקים עם פעילויות  גבוהה והישגים יותר גבוהים ביצירתיות עולם-אמיתי נמצאו רשתות סמנטיות יותר יעילות וגמישות. מעבר לכך, המחקר בחן את הקישוריות הפונקציונלית המוחית של הנבדקים בעודם מבצעים את המטלה, וכך זיהה דפוסים פונקציונליים מוחיים שניבאו את מאפייני הרשת הסמנטית שנמצאו כקשורים ליצירתיות (לדוגמה, יעילות  הרשת הסמנטית, מבחינת זרימת המידע שבה, למשל לתהליכי חשיבה אסוציאטיביים). לסיום, כ״סגירת המשולש״, הראו החוקרים כיצד מאפיינים ייחודיים אלו של הרשת הסמנטית מתווכים את הקשר בין קישוריות פונקציונאלית מוחית לביטויי יצירתיות עולם-אמיתי.

המאמר  ב-Science Advances מציג מחקר ייחודי ומקורי מבחינה קונספטואלית ומתודולוגית. קונספטואלית, המחקר קושר לראשונה בין זיכרון סמנטי לבין יצירתיות עולם-אמיתי, ובכך מעמיק את ההבנה לגבי תפקידו המהותי של זיכרון סמנטי בחשיבה יצירתית. מתודולוגית, מחקר זה מדגים כיצד השימוש בכלים מתמטיים מתורת הגרפים (מדעי הרשתות) ולמידת מכונה מאפשר שילוב של כמה רמות מחקר (מחקר התנהגותי, קוגניטיבי ומוחי) לפענוח השאלות הבאות: כיצד מידע מוחי מנבא התנהגות אנושית מורכבת וכיצד ידע (זיכרון סמנטי) מתווך קשר זה. בכך, מחקר זה פותח דלת לאפשרויות חדשות לחקר מערכות קוגניטיביות, התנהגותיות ומוחיות ולהרחבת ההבנה של התנהגות אנושית מורכבת.

למאמר- לחצו כאן

טכנולוגיה שפיתחו חוקרים ב-MIT ובטכניון צפויה להוביל לקפיצת מדרגה ביעילותם של מכשירי רנטגן ומערכות CT ובמהירות פעולתם. במחקר שהתפרסם ב-Science שותף פרופ’ עדו קמינר, ראש מעבדת AdQuanta ע”ש רוברט ורות מגיד.

גילוי קרני הרנטגן בשנת 1895 חולל שינוי דרמטי בעולם הרפואה. המצאתו של וויליאם רנטגן הובילה לשימוש בקרני רנטגן, הנקראות גם קרני X, במיפוי הרקמות הפנימיות של גוף האדם. אף שהרנטגן משמש בעיקר למיפוי מצבן של שיניים ועצמות, כיום נעשים בו שימושים אחרים ובהם איתור קרעים בשרירים וממוגרפיה של השד וכן שימושים לא רפואיים כגון בדיקת איכותם של רכיבי תעשייה שונים.

טכנולוגיית CT, שהומצאה רק ב-1972 – כמעט מאה שנה אחרי מכשיר הרנטגן הראשון – עושה שימוש מתוחכם יותר באותה קרינה; באמצעות עריכת צילומים רבים מזוויות שונות, וניתוחם הממוחשב, היא מספקת תמונה תלת-ממדית מורכבת של האזור הנסרק.

ביישומים הרפואיים של רנטגן ו-CT משוגרות קרני רנטגן לתוך גופו של הנבדק ונקלטות בצד השני על ידי גלאים הקרויים סינטילטורים (“נצנצים” בעברית). גלאים אלה קולטים את הפוטונים עתירי האנרגיה של קרני הרנטגן וממירים אותם לפוטונים “רגילים” – קרינת אור בספקטרום הנראה. קרינה זו פוגעת בלוח צילום וכך מתקבלת התמונה הקלינית של פנים הגוף. תהליך דומה משמש גם במחקר מדעי (במיקרוסקופ אלקטרונים) ובאופטיקה (מערכות ראיית-לילה, למשל).

אחד מצווארי הבקבוק בתהליך הסינטילציה הוא מיעוט הפוטונים שפולטים סינטילטורים כתוצאה מהפיזור שלהם לכלל הזוויות (נקרא פליטה איזוטרופית). בשל תופעה זו, חלק ניכר מפוטונים אלה אינם מגיעים ללוח הצילום והתוצאה היא רזולוציה נמוכה יחסית של התמונה המתקבלת. עקרונית אפשר לחפות על כך בהגברה משמעותית של קרינת הרנטגן, אולם נהוג להימנע מכך מסיבות ברורות – קרינה חזקה מסוכנת לתאי האדם, והיא מסוכנת במיוחד לילדים ואנשים העוברים סריקות אלה כדבר שבשיגרה.

עד כה, עיקר המאמץ בשיפור סינטילטורים התמקד בניסיון לבנות סינטילטורים מחומרים חדשים, אתגר שההתקדמויות בו הן מעטות ונדירות. קבוצת המחקר מMIT והטכניון נקטה גישה שונה: במקום לפתח חומרי סינטילציה חדשים, היא שינתה את פני השטח של החומרים הקיימים באופן המשפר את יעילותם. החוקרים מעריכים במאמר כי מדובר בשיפור של פי 10 ברזולוציה זו, אולם יתכן שזוהי הערכת חסר והשיפור הממשי קרוב יותר לפי 100.

את ההשראה לרעיון לשיפור הטכנולוגי האמור הגה יניב קורמן, דוקטורנט בפקולטה להנדסת חשמל ומחשבים ע”ש ויטרבי העורך את מחקר הדוקטורט בהנחיית פרופ’ עדו קמינר. במאמר שהתפרסם בקיץ 2020 ב-Physical Review Letters (ראו סיקור נוסף ב-Physics Today) הציגו השניים גישה חדשה בגילוי קרינת רנטגן – על ידי שיפורם של סינטילטורים מחומרים קיימים על ידי עיבוד החומרים בסקלה ננומטרית, המתואמת במיוחד לאורך הגל של אור הסינטילציה הנפלט מהם. באותו מאמר הדגישו השניים כי הצגה יישומית של המערכת עשויה לארוך זמן רב; בדיעבד מתברר כעת שתוך פחות משנתיים נבנתה המערכת הראשונה בשיתוף פעולה עם חוקרי MIT ובהובלתם.

אף שיידרשו עוד מחקרי המשך ומאמץ יישומי כדי להטמיע את הסינטילטורים המשופרים במערכות רפואיות של ממש, פרופ’ קמינר מאמין כי השיטה שפיתח עם עמיתיו “תוביל לשיפור דרמטי באיכות התמונה המתקבלת תוך הפחתה משמעותית בחשיפת המטופל לקרינה – שתי מטרות מרכזיות בפיתוחן של טכנולוגיות אבחון חדשות מבוססות רנטגן. השיטה החדשה תשפר גם טכנולוגיות לא רפואיות המבוססות על יצירה וגילוי של קרינת רנטגן.”

שני מדענים בעלי שם עולמי, שלא השתתפו במחקר האמור, התייחסו בהתלהבות לפרסום. “המאמר מציג הישג משמעותי מאוד,” אמר פרופ’ רג’יב גופטה, נוירו-רדיולוג ב-MGH (בית החולים הכללי במסצ’וסטס) ופרופסור בבית הספר לרפואה בהרווארד. “הוא מדגים את העובדה שהטכנולוגיה משפרת סריקות רנטגן פי 10, וגם אילו שיפרה אותן ‘רק’ פי שניים זו הייתה מהפכה של ממש בתחום זה.” לדברי פרופ’ אלי יבלונוביץ’, מהנדס חשמל ומחשבים באוניברסיטת קליפורניה ברקלי, “אף שעוד צריך להדגים את יישומה של הגישה ביישומים רפואיים, מדובר כאן בעבודה מקורית ואיכותית מאוד בנושא שלא זכה לתשומת הלב הראויה: סינטילטורים המבוססים על גבישים פוטוניים.”

במחקר שותפים חוקרי MIT פרופ’ מרין סוליאצ’יץ’, ניקולס ריברה, ושארל רוק-קארם.

למאמר ב- Science לחצו כאן

חוקרים בטכניון ובמכון במחקר והחדשנות של מכבי פיתחו אלגוריתם המסייע בבחירת אנטיביוטיקה באופן מדויק ומפחית בכ-70% את הסיכון של התפתחות עמידות חיידקית לתרופה. המחקר התפרסם בכתב העת היוקרתי Science ובוצע בהובלת ד”ר מתיו סטרייסי ופרופ’ רועי קישוני מהפקולטה לביולוגיה ומהמרכז הבין תחומי למדעי החיים וההנדסה ע”ש לורי לוקיי, עם פרופ’ ורדה שלו, פרופ’ גבריאל חודיק ופרופ’ יעקב קוינט ממכון המחקר והחדשנות של מכבי (KSM) בראשות דר’ טל פטלון.

טיפול אנטיביוטי הוא חרב פיפיות: הוא עשוי לנטרל את הזיהום הקיים, אולם גם להוביל לחיזוקה של אוכלוסיית החיידקים העמידה לאותו טיפול ספציפי ובכך להפחית יעילות של טיפולים עתידיים. לכן, התאמה אישית של אנטיביוטיקה היא אתגר רפואי חשוב ביותר, שכן התאמה כזו לא רק מייעלת את הטיפול, חוסכת טעויות ומצמצמת את מנת התרופה הנדרשת, אלא יכולה אולי גם לבלום את התופעה המסוכנת של עליה בעמידות לאנטיביוטיקה – תהליך שבו החיידקים מפתחים חסינות לתרופה.

קהילות המדע והרפואה מודעות כמובן לכל אלה, אולם ההתאמה המדויקת של התרופה, תוך התייחסות לפוטנציאל העמידות החיידקית, נעשית לרוב על ידי הרופא ללא כלים חישוביים מתאימים. כעת, במאמר משותף של חוקרי הטכניון ומכון המחקר והחדשנות של מכבי, KSM (קאהן-סגול-מכבי), מוצגת גישה חדשנית להתאמה האמורה.

במחקר האמור שילבו החוקרים כמה טכנולוגיות מתקדמות ובהן למידה חישובית, אנליזה של זיהומים וריצוף גנומי מלא של הדגימות שנאספו מהמטופלים לפני הטיפול האנטיביוטי ואחריו. המחקר מבוסס על מידע שנאסף ב”מכבי” במשך יותר מעשור – בין 2007 ל- 2019. מדובר בנתונים של כ- 235 אלף מטופלים, לרובם אבחנה של דלקת בדרכי השתן והשאר עם פצעים כרוניים – מצבים המאופיינים בזיהומים חוזרים ונשנים המטופלים באנטיביוטיקה. לגבי כל מטופל נאסף מידע מותמם על הרכב הזיהומים, רכישות אנטיביוטיקה ונתונים דמוגרפיים (גיל, מגדר והריונות), כמו גם מחלות רלוונטיות אחרות.

החוקרים מצאו כי עמידות לאנטיביוטיקה נוצרת, במרבית המקרים, לא כתוצאה ממוטציה חדשה אלא מתהליך של העברה גנטית – העברה של מקטעים גנטיים בין אורגניזמים או בתהליך של החלפה של החיידק המזהם בחיידק אחר, עמיד לתרופה. השימוש באנטיביוטיקה מאיץ תהליכים אלה. תהליך זה, גילו החוקרים, מתרחש גם כאשר הרופא רושם למטופל אנטיביוטיקה מתאימה לכאורה מבחינת יעילותה בזיהום.

“כעת,” אומר פרופ’ קישוני, “ביכולתנו לנבא את תהליך רכישת העמידות על סמך עברו הרפואי של אותו מטופל, בעיקר כשמדובר בזיהומים חוזרים; אנו מניחים שבתיד ניתוח המיקרוביום של המטופל – אוכלוסיית החיידקים בגופו יאפשר אף להגדיל את יכולת הניבוי. בניגוד להתפתחות מוטציות חדשות, שקשה מאוד לנבא, בהקשר של העברה גנטית או החלפה של החיידק המזהם אפשר לחזות את התהליך על סמך ידע קודם – בעיקר אם מסתמכים על ניתוח של מידע רב באמצעות למידה חישובית, כפי שעשינו במחקר.”

אכן, צוות המחקר מציג אלגוריתם הממליץ על מרשם מותאם אישית המנבא איזו תרופה תאיץ התפתחות של עמידות וכשל טיפולי. שימוש בכלי זה מפחית בכ- 70% את הסיכון להתפתחות עמידות לאנטיביוטיקה. לדברי ד״ר סטרייסי, “זה הכלי שאנחנו מציעים לרופאים – כלי שיאפשר להם לבחור, מתוך ספקטרום האנטיביוטיקות היעילות לזיהום הנתון, את זאת שלא צפויה להוביל להתפתחות עמידות.”

המחקר מומן על ידי NIH (המכונים הלאומיים לבריאות בארצות הברית), הקרן הלאומית למדע במסגרת התכנית לרפואה ממוקדת אישית, קרן המחקר ע”ש ארנסט ובוני בויטלר למחקרים מצוינים ברפואה גנומית, האיחוד האירופי (מענק ERC), מלגת Wellcome Trust, קרן דן ובטי קאהן.

ד”ר מתיו סטרייסי, שהוביל את המחקר עם פרופ’ קישוני, ערך את המחקר במסגרת שהותו במעבדת קישוני כחלק מהפוסט-דוקטורט שלו באוקספורד. לדבריו, “כחלק מהזכייה במלגת Wellcome Trust עודדו אותי לצאת לתקופה במעבדה אחרת, ומכיוון שכבר ידעתי על המחקרים של פרופ’ קישוני בטכניון פניתי אליו והוא השיב בחיוב. לצערי, המגפה אילצה אותי להמשיך את המחקר מאנגליה, אבל לשמחתי הספקתי לעשות את רוב עבודת המעבדה בטכניון, ושאר העבודה הייתה חישובית בעיקרה. אני מקווה שהמחקר יוביל למחקרים פרה-קליניים וקליניים שיאפשרו להטמיע בקליניקה את הגישה שפיתחנו.”

למאמר ב- Science לחצו כאן

שרת החינוך, ד”ר יפעת שאשא ביטון, הודיעה הערב (ד’) על זכייתו של פרופ’ אמריטוס יורם פלטי מהפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט בטכניון בפרס ישראל בתחום יזמות וחדשנות טכנולוגית לשנת תשפ”ב.

בנימוקיה ציינה ועדת הפרס, בה היו חברים ד”ר דורית דור (ראש הוועדה), ד”ר גיורא ירון וגב’ רונה שגב, כי “פרופ’ יורם פלטי פיתח שיטה פורצת דרך לטיפול חשמלי במספר סוגי סרטן. הטיפול אינו פולשני ובעל רמת סלקטיביות גבוהה. סיפורו האישי מעורר השראה, שכן פריצת דרך זו חייבה חשיבה מחוץ לקופסה ואמונה בדרך, והיא חייבה את פרופ’ פלטי להתמודד ולשנות אמונות ותפיסות קיימות בתחום.” עוד הדגישה הוועדה כי “בימים אלו פועל פרופ’ פלטי להרחיב את השימוש בטכנולוגיה לטיפול בסוגים נוספים של מחלת הסרטן.”

נשיא הטכניון פרופ’ אורי סיון אמר כי “אנו גאים ושמחים מאוד בהכרה החשובה כל כך ובפרס היוקרתי לפרופ’ פלטי, שלא רק פיתח טכנולוגיה חדשה אלא גם גישה חדשה לטיפול בסרטן – גישה שאינה מערבת כימותרפיה וטיפולים תרופתיים אחרים. עבודתו של פרופ’ פלטי היא דוגמה נפלאה לשילוב בין הנדסה ורפואה – שילוב שהוא ממאפייניו הבולטים של הטכניון. פרופ’ פלטי מהווה דוגמה ומופת ליכולת הנדירה לתרגם מדע ליישומים המועילים לאנושות, וזאת באמצעות שילוב של עומק מחקרי ויזמות. ברכות חמות.”

פרופ’ פלטי נולד בחיפה ב־1937 ועבר לטבריה ואחר כך לארצות הברית. בשובה לישראל השתקעה המשפחה בירושלים, שם סיים פלטי את לימודיו בבית הספר התיכון בית הכרם שליד האוניברסיטה. ב־1955 החל ללמוד רפואה בבית הספר לרפואה של הדסה והאוניברסיטה העברית בירושלים. לבקשת צה”ל לקח פסק זמן מלימודיו כדי לערוך פרויקט מחקר ולאחר מכן השלים תואר כפול ברפואה – MD ו-PhD. עבודת המחקר שלו עסקה במה שיהפוך למפעל חייו: השפעה של שדות חשמליים על רקמות חיות.

פרופ’ פלטי זכה במלגת פוסט-דוקטורט מה־NIH, המכונים האמריקאים לבריאות בארצות הברית, ויצא לפוסט-דוקטורט באוניברסיטת מרילנד, בולטימור. תוך שנה בלבד הוא התמנה לחבר סגל באוניברסיטה. ב-1969 חזר לאוניברסיטה העברית, אולם כעבור שנתיים נקרא לסייע בהקמת בית הספר לרפואה בטכניון. מאז קשר את גורלו בגורלה של הפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט בטכניון.

לצד עבודתו המחקרית המקורית, ותפקידים ניהוליים שמילא בפקולטה לרפואה בטכניון ובמכון המחקר ע”ש רפפורט, פעל פרופ’ פלטי לתרגומם של מחקריו החדשניים לשדה הקליני. פעילות זו הפכה אותו ליזם סדרתי שהקים שורה של חברות ובהן Carmel Biosensors (ניטור גלוקוז בקרב חולי סוכרת), EchoSense (אבחון הפרעות לב),  O2Cure(אמצעי עזר לנשימה וריאה מלאכותית) ו-BetaVive (טיפול בסוכרת).

גולת הכותרת בפעילותו המחקרית והיזמית היא חברת נובוקיור (NovoCure), שנוסדה בשנת 2000 ופיתחה טיפול חדשני בחולי סרטן. הטיפול מבוסס על שדות חשמליים יחודיים (TTFields) הפוגעים בתאי הסרטן בלי לגרום נזק לתאים הבריאים שבסביבתם ולכן אינם גוררים תופעות לוואי וסיכונים אחרים. ב-2004 החלו הניסויים הקליניים בטכנולוגיה זו, והצלחתם הובילה לאישורי FDA (רשויות הבריאות בארצות הברית) לטכנולוגיה של נובוקיור בטיפול בשלושה סוגי סרטן, ובהמשך לאישור CE (המקבילה האירופית ל-FDA) לטיפול בכל סוגי הסרטן המוצק. טיפולים בשישה סוגי סרטן נוספים, ובהם סרטן הלבלב, הכבד, השחלות והריאות, נמצאים כיום בשלבים שונים של ניסוי קליני. עד כה טופלו בטכנולוגיה של נובוקיור כ־20,000 חולים בכ-250 מרכזים רפואיים ברחבי העולם. את החברה מנהלים המנכ”ל אסף דנציגר והיו”ר ביל דויל.

שלוש קבוצות מחקר הכוללות חוקרים ממגוון פקולטות זכו במענק ייחודי מטעם יוזמת בריאות האדם בטכניון (THHI). היוזמה נוסדה ביוזמת נשיא הטכניון פרופ’ אורי סיון בשנה שעברה במטרה לקדם מחקר בין-תחומי הקשור בעולמות הבריאות והרפואה.

“בריאות האדם היא אחד האתגרים העיקריים הניצבים בפני האנושות במאה ה-21,” אמר נשיא הטכניון פרופ’ אורי סיון. “כמו אתגרי ענק אחרים, מהפכה משמעותית בבריאות האדם מצריכה מאמצים רב-תחומיים. כדי להביא את מכלול יכולותיו של הטכניון לידי מיצוי, מתאפיינת יוזמה זו ברוחב יריעה מחקרי, טכנולוגי וחברתי ותתמוך לא רק בקידום המחקר בבריאות האדם אלא גם בתרגומן של תגליות מחקריות לכדי יישומים ומוצרים שישמשו את מערכות הרפואה ואת הצוותים הרפואיים הניצבים בחזית. זאת מתוך גישור בין הרפואה למדעי החיים, המדעים המדוייקים, ההנדסות, מדע הנתונים ועיצוב. היוזמה מאגדת חוקרים מפקולטות שונות ומממשת את ההבנה שסילוק החומות בין פקולטות ודיסציפלינות הכרחי לשימור מעמדו של הטכניון בצמרת האוניברסיטאות העולמית ולהתמודדותו עם אתגרי המאה ה-21.”

במסגרת קידום המחקר הכריזה היוזמה על תחרות פנימית לתמיכה בקבוצות מחקר מולטי-דיסציפלינריות שתצענה פרויקטי מחקר חדשניים, שיקדמו בטכניון תחומי דעת חדשים בממשקים בין רפואה, מדעי החיים, הנדסה, מדעי הנתונים, ודיסציפלינות נוספות. לתחרות ניגשו שלוש עשרה קבוצות מכלל פקולטות הטכניון, ולבסוף זכו שלוש קבוצות.

ההצעות שזכו הן:

מרכז-טכניון-רמב”ם לבינה מלאכותית ברפואה (CAIH)

חברי הקבוצה הם ד”ר יואכים בהר (יו”ר), ד”ר אורי שליט, פרופ’ שי מנור, פרופ’ ליאור גפשטיין, פרופ’ שי שן-אור, ד”ר דני איתן, ד”ר רונית אלמוג וד”ר אורן כספי.

לדברי ד”ר בהר, “מטרת המרכז החדש היא לקדם מחקרי AI בתחום הרפואי, שיובילו לפיתוחים משמעותיים שייטיבו עם המטופלים. אנו מקווים שהמרכז יהווה ממשק בין רפואה, מדעי הבריאות ו-AI וייצור סינרגיה בין שני הגופים השותפים בו.”

לדברי ד”ר אורי שליט, “הרעיון של המרכז החדש הוא לייצר שיתוף פעולה בין עולם הרפואה לעולמות הנתונים והבינה המלאכותית. אנחנו, כאנשי נתונים, זקוקים מעל לכל לנתונים בכמות עצומה – נתוני עתק או Big Data – והעולם הקליני זקוק למומחים שינתחו את אותם נתונים ויפיקו מהם תובנות מועילות. המרכז החדש יסיר צווארי בקבוק כגון הגישה שלנו לדאטה, ובנוסף יעודד מפגש ממשי בינינו לרופאי רמב”ם.  אנו בטוחים שהיוזמה החדשה תיצור סביבה שתאפשר לנו להציג אנליזות שישפרו את האבחון, הטיפול והמעקב בעולם הרפואה. יתר על כן, חשוב לנו מאוד ששיתוף הפעולה יתקיים במובן של יישום מודלים מבוססי-נתונים בשטח, כלומר בקריה הרפואית רמב”ם. עבורנו כמדענים זהו חיבור חשוב לשטח ואמצעי משמעותי להשפיע על רווחת האדם.”

בפיתוח הכלים האמורים ישתתפו רופאים, חוקרים ומהנדסים מרמב”ם ומהטכניון שירתמו את תחום הביג-דאטה ואת הלמידה החישובית לשיפור האבחון והטיפול. “זה החידוש הגדול,” אומר ד”ר אורן כספי, מנהל היחידה לאי ספיקת לב ברמב”ם, חוקר בפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט בטכניון וממובילי הקמת המרכז, “כולנו מכירים את הנוהל המקובל – המטופל מתאשפז, עובר בדיקות אבחנתיות ומקבל טיפול כמיטב יכולתו של הצוות הרפואי. החזון החדש שמציג המרכז הוא חזון של אבחון וטיפול המבוססים על מידע נרחב ממספר עצום של חולים. כתוצאה מכך, הרופא יוכל ‘לתפור’ טיפול אופטימלי, מדויק ומותאם אישית למטופל. ייחודו של המרכז בכך שהוא יסייע לנו לתרגם הישגים אקדמיים בתחום הבינה המלאכותית והביג דאטה לכלים טיפוליים הזמינים מיידית ליד מיטת החולה ברוח הרפואה המותאמת אישית.”

פעילות המרכז המשותף, שיפעל במימון הטכניון והקריה הרפואית רמב”ם, תתחיל כבר החודש (פברואר 2022). כנס הפתיחה הרשמי יתקיים ברמב”ם ב-9 במרץ, בשיתוף MIT ובהשתתפות נשיא הטכניון פרופ’ אורי סיון ומנכ”ל רמב”ם ד”ר מיקי הלברטל. בצמוד לאירוע הפתיחה ייערך “דאטאתון” – תחרות פיתוח בתחום מדעי הנתונים – בתאריכים 8-7 במרץ.

ביולוגיה סינתטית בשירות האלקטרוניקה: ניטור סמנים פיזיולוגיים במערכת העיכול.

חברי הקבוצה הם פרופ’ ראמז דניאל (ראש הקבוצה), ד”ר נעמה גבע-זטורסקי, פרופ’ חוסאם חאיק, ד”ר עילם ילון ופרופ’ שחר קוטינסקי.

הקבוצה תפעל לפיתוח מערכות חדשניות לניטור מחלות בדרכי העיכול. מערכות אלה יכילו חיידקים מהונדסים שיתכנתו מעגלים אלקטרונים המבוססים על רכיבים אלקטרוניים ננומטריים (ננו-ממריסטורים). שילוב זה בין ביולוגיה ואלקטרוניקה יאפשר למשתמשים עתידיים ללמוד את המסלולים המטבוליים בדרכי העיכול ולהתערב בהם ביעילות במצבי מחלה.

לדברי פרופ’ דניאל, “באמצעות כלים מעולם הביולוגיה הסינתטית ניצור תאי חיידק (אי-קולי) המזהים סמנים ביולוגיים בדרכי העיכול, מעבדים מידע זה ומתכנתים ממריסטורים באמצעות תגובות ביוכימיות. החישובים הנדרשים יבוצעו בתאי החיידק באמצעות “התקנים” ננומטריים המבוססים על חלבוני די-אן-איי המאופיינים בצריכת אנרגיה נמוכה  פי 1000 לפחות בהשוואה לטרנזיסטור . את האנרגיה המזערית הדרושה לפעילותם ולפעילות הממריסטורים יגייסו החיידקים מחומרי התזונה המצויים בשפע במערכת העיכול, ולכן לא יידרש למערכת הזאת מקור אנרגיה חיצוני.”

“המערכות האמורות יותקנו בקפסולות זעירות שגודלן פחות מסנטימטר,” אומרת פרופ’ גבע-זטורסקי, “ובאמצעותן נוכל לחקור אסטרטגיות אבחון חדשות לטובת מחקר יישומי ופיתוח טיפולים חדשים למחלות בדרכי העיכול. המערכות יספקו אנליזה מולקולרית ממוקדת בזמן אמת – כלי חיוני לאבחון רציף של מצבי מחלה.”

MRI מטבולי – גישה לא-פולשנית חדשה באבחון רפואי, בטיפול ובחקירה של תחלואה בזמן אמת.

חברי הקבוצה הם פרופ’ אהרון בלנק (ראש הקבוצה), ד”ר קתרין ונדורנה, פרופ’ בעז פוקרוי, פרופ’ מרשה ג’וויט וד”ר גלית סער.

מטרת הפרויקט היא לפתח טכנולוגיה לשימוש ב-MRI מטבולי לאבחון רפואי מהיר, יעיל ובטוח של מחלות שונות.

MRI היא טכנולוגיית דימות נפוצה ויעילה המספקת מידע רב על מצבים פיזיולוגיים על סמך תכונות פיזיקליות של הרקמה – צפיפות פרוטונים, זמני חיים של מצבים מעוררים ברקמה, תהליכי דיפוזיה ועוד. עם זאת, במקרים רבים המידע הפיזיקלי לבדו אינו מספיק, ונדרש גם מידע כימי מפורט על מטבוליטים שונים – חומרים הקשורים בתהליכי חילוף חומרים – ועל פעילותם ברקמה הנבדקת.

לרוע המזל, בשל בעיות רגישות, אפילו מערכות ה-MRI המתקדמות ביותר מאתרות רק את המטבוליטים הנמצאים ברקמה במינון גבוה מאוד ואינן רגישות מספיק לרוב המטבוליים הרלוונטיים לאבחון רפואי. בעיה זאת ניתנת לפתרון בחלקה על ידי טכנולוגיה הקרויה PET-CT, אולם טכנולוגיה זו כרוכה בקרינה מייננת מזיקה ובמיפוי יקר של מקורות הקרינה.

הטכנולוגיה שתפתח הקבוצה תספק מידע חשוב על התכונות המטבוליות של רקמות ותרחיב את היריעה בהקשר של הבנת תהליכים פיזיולוגיים, אבחון קליני וניהול הטיפול בחולה.

הקבוצה שואפת לפתח שיטה המגבירה את אותות המטבוליטים הרלוונטיים עד פי אלף מהעוצמה הרגילה שלהם ושומרת על העוצמה הגבוהה שלהם לאורך דקות, כדי שאפשר יהיה למפות אותם במערכות MRI  נפוצות.

הטכנולוגיה תיבדק בניסוי פרה-קליני בפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט בטכניון, ובהמשך עתידה להיכנס לניסויים קליניים. לאחר ניסויי יעילות ובטיחות תיבחן הטכנולוגיה בהקשרים רפואיים שונים ובהם סרטן ערמונית, כבד וכליות, במחלות כליה וכבד, במחלות דלקתיות מערכתיות, בגידולי מוח ועוד.

חברי סגל מהטכניון זכו במענקי PoC מטעם הנציבות האירופית למחקר (ERC). המענקים היוקרתיים, בסך 150,000 יורו לחוקר, נועדו לקדם את תרגומם של מחקרים אקדמיים ליישום ולמסחור, לרבות הקמת חברת הזנק. הם ניתנים רק לחוקרים שכבר זכו במענק ERC בעבר.

לסבב הנוכחי הוגשו 348 בקשות, שמתוכן נבחרו 166 הצעות מחקר. 18 מהחוקרים הזוכים, כלומר יותר מ-10% מהם, הם ישראלים, ושניים מהם חברי סגל בטכניון: פרופ’ שולמית לבנברג מהפקולטה להנדסה ביו-רפואית ופרופ’ שחר קוטינסקי מהפקולטה להנדסת חשמל ומחשבים ע”ש ויטרבי.

פרופ’ שחר קוטינסקי מהפקולטה להנדסת חשמל ומחשבים ע”ש ויטרבי זכה במענק לטובת פיתוח יכולות עיבוד ביחידות אחסון, זאת באמצעות טכנולוגיית “זיכרון שינוי פאזה” (PCM).

אחד מצווארי הבקבוק בביצועי מחשבים כיום הוא התקשורת בין שני ה”מוחות” של המחשב המסורתי – המעבד והזיכרון. אף שיכולותיהם של מעבדים משתפרות בקצב מהיר, ה”דיאלוג” בין המעבד לזיכרון מצריך זמן רב יחסית המאריך את משך ביצוען של משימות במחשב.

על בסיס מענק ה-ERC הקודם שקיבל (קטגוריית Starting Grants) פיתח פרופ’ קוטינסקי יחידה חדשנית בשם mMPU המשלבת עיבוד ואחסון באותו תא. במסגרת המענק החדש הוא מתכוון לחבר לכך את טכנולוגיית “זיכרון שינוי פאזה” (PCM), המבוססת על ניטור השינויים בהתנגדות החשמלית של החומר. טכנולוגיה זו כבר זמינה כיום באופן מסחרי, ולדברי פרופ’ קוטינסקי, “הדגמה מוצלחת של יחידת mMPU המבוססת על זיכרון שינוי פאזה עשויה להוביל לתכנון ולבנייה של מחשבים מהירים וחסכוניים באנרגיה, שמחירם יהיה נמוך מזה של מחשבים קיימים. פריצת דרך כזאת תשפיע באופן דרמטי על מגוון יישומים בבינה מלאכותית, מאגרי מידע וגנומיקה.”

פרופ’ שולמית לבנברג מהפקולטה להנדסה ביו-רפואית זכתה במענק לטובת פיתוח גישה חדשנית בתחום הנדסת הרקמות: Print and Grow.

ביו-הדפסה תלת-ממדית היא אחת הטכנולוגיות המבטיחות בעולם הנדסת הרקמות, והטכנולוגיה המובילה כיום בהקשר זה היא הדפסה בהידרוג’לים. בשיטה זו, הידרוג’ל שבתוכו תאים חיים מודפס שכבה אחר שכבה על חומר המצע ועובר תהליך התמצקות בהשפעת כוחות שונים ומורכבים.

טכנולוגיה זו מספקת דיוק גבוה ביצירת המבנים המורכבים הנדרשים, אולם הפיכת המבנה המתקבל לרקמה מעין-טבעית מצריך שלבים נוספים לאחר ההדפסה, לרבות גדילת התאים באותם מבנים. בשלבים אלה נוצרת בעיה משמעותית: המבנים המודפסים עוברים שינויים צורניים שונים, לרבות התכווצות ועיוות, והתוצאה היא פער בין הרקמה המהונדסת הרצויה לזו המתקבלת בפועל.

הפתרון המפותח במעבדת לבנברג הוא קונספט Print and Grow. “בטכנולוגיה זו,” מסבירה פרופ’ לבנברג, “אנו משיגים יציבות מבנית ארוכת טווח של המבנים המודפסים, וזאת באמצעות מיקרוג’ל ייחודי, תמיכה מבנית משופרת ומעקב מתמשך בזמן אמת אחר צמיחת הרקמה. הניסויים הראשונים שעשינו בשיטה הובילו לחִיוּת גבוהה של הרקמה המהונדסת וזאת תוך שמירה על התכונות המבניות הרצויות שלה (צורה וגודל). בכוונתנו לשפר את תכונות חומרי התמיכה ולפתח טכניקות המתאימות לגדלים שונים, לסוגי רקמות שונים ולייצור בהיקף נרחב. בהמשך המחקר נבחן את ההיתכנות של השתלת הרקמה בחיה. אנו מקווים שמחקר זה יוליד טכנולוגיה אמינה, בטוחה ויעילה של ביו-הדפסה להנדסת רקמות.”

להודעת ה-ERC על המענקים:

https://erc.europa.eu/news/erc-2021-proof-of-concept-grants-results

המסדר, שנוסד על ידי נפוליאון בשנת 1808, מעניק את האות לאישים בולטים מהאקדמיה ומעולמות התרבות והחינוך על הצטיינות אקדמית ועל תרומה משמעותית למדע, לחינוך ולעולם האקדמי.

פרופ’ לביא, מומחה בעל שם עולמי לחקר השינה, הוא יזם שנמנה עם מייסדי “איתמר מדיקל” וחברות נוספות בתחום ההנדסה הביו-רפואית. לפני מינויו לנשיא הטכניון הוא שימש בתפקידים בכירים אחרים ובהם דיקן הפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט וסגן נשיא הטכניון לקשרי ציבור ופיתוח משאבים. ב-2015, במקביל לכהונתו כנשיא הטכניון, הוא התמנה ליו”ר ור”ה (ועד ראשי האוניברסיטאות). במרוצת השנים היה פרופ’ לביא מעורב, כמומחה עולמי בתחום השינה, בכמה החלטות ציבוריות משמעותיות ובהן ביטול שעת האפס בבתי הספר היסודיים, הנהגת שעון הקיץ, הארכת משך השינה המינימלי בצה”ל והפעלת הגל השקט בתקופת מלחמת המפרץ הראשונה.

כיום מכהן פרופ’ לביא יו”ר אגודת ידידי הטכניון בישראל ויו”ר המולמו”פ – המועצה הלאומית למחקר ופיתוח אזרחי.

ביום חמישי, 24 בפברואר יתקיים במלון אלמא בזיכרון יעקב כנס בנושא .”AI: From Hype to Productivity”  זהו כנס שנתי בהובלת הטכניון והוא יבחן את התפתחותו של תחום הבינה המלאכותית מנקודת מבט יישומית – כיצד להביא את ההתפתחות המהירה בתחום זה לכדי מימוש שישפיע על החברה?

בכנס שותפים שלושה גופים טכניוניים:  MLIS- המרכז ללמידה חישובית ולמערכות נבונות, – TCE המרכז להנדסת מחשבים ו- TDSI- המרכז הכלל-טכניוני למחקר במדעי הנתונים. הכנס נתמך על ידי החברות NVIDIA  והראל טכנולוגיות מידע. ההרצאות יתקיימו בעברית ומתאימות לקהל הרחב וזאת כדי לעודד השתתפות של מגוון גורמים מהאקדמיה, מהתעשייה ומהמגזר הממשלתי.

הכנס ייפתח בשעה 9:00 בבוקר בדברי פתיחה של נשיא הטכניון פרופ’ אורי סיון  ושל פרופ’ אסף שוסטר, העומד בראש MLIS עם פרופ’ שי מנור. לאחר מכן יתקיימו הרצאותיהם של עשרה חוקרים נוספים מהטכניון, מהמובילים בתחומיהם בעולם. בנוסף יתקיימו סדנאות ויוצגו פוסטרים של סטודנטים מהטכניון והדגמות מסחריות, הכול תחת ההקשר הרחב המוצג בכותרת המשנה של הכנס: “באזז שיווקי או יכולות מתקדמות: היכן מצוי כיום מחקר הבינה המלאכותית וכיצד ניתן להטמיע אותו בחברה?”

במסגרת הכנס יתקיימו מפגשי AI speed dating  – מפגשים בני חצי שעה שיספקו לבוגרי טכניון הזדמנות להיפגש עם חוקרי AI מובילים מהטכניון.

ההרצאות והסדנאות:

• פרופ’ אסף שוסטר: ניטור של שטפי נתונים בזמן אמת. בעקבות התפתחויות טכנולוגיות מהירות כגון ערים חכמות, מערכי חיישנים ומערכות ענן מיוצרים כיום שטפי נתונים עצומים המכילים לעתים עשרות אלפי אירועים בשנייה. לעתים, כל אירוע בשטף הוא מורכב כשלעצמו. מכאן הצורך במערכות שינטרו שטפי נתונים מורכבים ויזהו בזמן אמת תבניות ואירועים משמעותיים במיוחד. ההרצאה תסקור את פריצות הדרך המשמעותיות בניטור כזה.
• פרופ’ שי מנור: למידה על ידי חיזוקים (RL) מבטיחה לשנות את הפרדיגמה ההנדסית של תכן מערכות שבהן יש חוג בקרה סגור. למרות הצלחות מרשימות במגוון משחקים כמו גו, משחקי וידאו, ועוד, האימפקט ההנדסי של התחום עודנו מוגבל. בהרצאה נסקור את הקשיים העקרוניים העומדים בפני יישום של שיטות RL בבעיות שונות ואת אסטרטגיות ההתמודדות עם קשיים אלה.
• פרופ’ מיכאל אלעד: עיבוד תמונות הוא תחום עתיר הישגים, אקדמיים ותעשייתיים, עם פעילות ענפה הנפרסת לאורך של יותר מ-5 עשורים של מחקר אינטנסיבי. תחום זה השתנה לחלוטין בעשור האחרון בשל מהפיכת ה-AI. כיום, ניקוי תמונות מרעש היא אחת המשימות הבסיסיות ביותר בתחום זה. ההרצאה תתמקד ברתימת שיטות של למידה עמוקה לטובת תיקון טשטוש, אובדן רזולוציה, חורים בתמונה, רעש נלווה ועוד.
• פרופ’ תומר מיכאלי: מהפכת הלמידה העמוקה הולידה יכולות חסרות תקדים בתחומים של יצירה, עריכה, שיפור ומניפולציה של תוכן דיגיטלי כגון תמונות ושמע. שיטות למידה עמוקה דורשות לרוב מאגרי נתונים עצומים לצורך “אימון” המערכת, אולם יש יישומים שבהם מאגרים כאלו לא קיימים וגם כלל לא ניתנים לאיסוף. בשנים האחרונות פותחו שיטות חדשניות לאימון המערכת על סמך דוגמאות מועטות ואפילו תמונה אחת או אות בודד.
• פרופ’ דניאל סודרי: מהפכת הבינה המלאכותית מתבססת, בחלקה הגדול, על למידה עמוקה – מודלים שקיבלו השראה ממערכת העצבים והשיגו ביצועים פורצי דרך במגוון רב נושאים כגון ראייה ממוחשבת, זיהוי דיבור ותרגום טקסט. התפתחותם המעריכית של מודלים אלה הובילה לבעיות חדשות: עלות המשאבים הנדרשים לאימון הרשת והיווצרות “הטיות אלגוריתמיות” חבויות. ההרצאה תתייחס לגישות חדשות המתמודדות עם בעיות אלה.
• פרופ’ אלכס ברונשטיין: ההתקדמות המרשימה בלמידה חישובית הולידה כלים חדשים לפתרון בעיות שונות בראייה ממוחשבת, כל הדרך עד לתהליך קבלת החלטות על סמך מידע ויזואלי. למרות זאת, תמונת הקלט עצמה עדיין מופקת על ידי מערכות דימות שנבנו כדי לייצר תמונות מובנות שאינן בהכרח אופטימליות למשימה הסופית. בהרצאה זו נבחן את הרעיון לכלול את חומרת המצלמה (אופטיקה ואלקטרוניקה) בין דרגות החופש הניתנות ללמידה.
• פרופ’ עפרה עמיר: סוכנים ממוחשבים מבוססי בינה מלאכותית כגון מכוניות אוטונומיות, רובוטים, מערכות המלצה רפואיות ועוד הופכים לחלק מחיינו. כדי להצליח לממש את ההבטחה הטמונה בסוכנים מסוג זה עליהם לעבוד בשיתוף פעולה עם אנשים. אחת הבעיות במימוש מטרה זו הוא הפער בין אופיים של אלגוריתמים לדרך החשיבה האנושית. ההרצאה תסקור מחקרים המובילים לפיתוח שיטות לתיאור והסבר הפעולות של סוכנים ממוחשבים לבני אדם ותתייחס גם לאתגרים בהערכת יעילותן של שיטות אלה.
• פרופ’ אורית חזן: מדעי הנתונים פותחים הזדמנויות אינסופיות לארגונים המשתמשים באופן מושכל בנתונים שהם אוספים. עם זאת, נתונים רבים הנאספים במערכות חינוך אינם משמשים די הצורך לניווט מערכת החינוך לעבר החזון החינוכי באופן המשרת את צורכי הפרט והחברה. הסדנה תדון באופן בו מדעי הנתונים עשויים להשתלב במערכות חינוך בכלל ובישראל בפרט על ידי התייחסות למצב הנוכחי, לאופן שילוב מתאים של מדעי הנתונים במערכת החינוך ולשיתופי פעולה בין מגזריים המתאימים להטמעת תהליך שינוי זה.

כתבים וצלמים מוזמנים. הכניסה בתיאום מראש.

לתוכנית הכנס המלאה – כאן

לאתר MLIS – כאן  ‌‌ ‌‌ ‌‌ ‌‌ ‌‌ ‌‌ ‌‌ ‌‌ ‌‌ ‌‌ ‌‌ ‌‌

פרופ’-אמריטוס יצחק עציון מהטכניון הוא הישראלי הראשון בהיסטוריה הזוכה במדליית הזהב “ג’יימס וואט” – מאותות הכבוד היוקרתיים בעולם בתחום הנדסת המכונות. המדליה ניתנת בכל שנתיים, מאז 1937, למהנדסי מכונות בולטים במיוחד “שזכו בהכרה בין-לאומית הן בהישגיהם כמהנדסי מכונות והן ביכולותיהם ליישם את המדע לקידום ענף הנדסת המכונות.”

פרופ’ עציון השלים את כל תאריו האקדמיים בפקולטה להנדסת אווירונוטיקה וחלל בטכניון. את הדוקטורט סיים ב-1974, ב-1975 הצטרף לסגל הפקולטה להנדסת מכונות ולימים הקים את מעבדת הטריבולוגיה ע”ש שמבן, העוסקת במחקר תאורטי וניסויי במגוון תחומים ובהם מכניקת מגע, חיכוך, שחיקה, אדהזיה, סיכה וביו-טריבולוגיה. פרופ’ עציון הכשיר יותר מ-60 משתלמים ופוסט-דוקטורנטים, וקבוצת המחקר בראשותו מקיימת שיתופי פעולה בין-לאומיים עם מכוני מחקר ואוניברסיטאות מובילות.

פרופ’ עציון הוא מומחה בעל שם עולמי בטריבולוגיה – תורת החיכוך. זהו ענף מדעי וטכנולוגי החוקר את החיכוך, הסיכה והשחיקה בין משטחים והשלכותיו משתרעות על מגוון עצום של תחומים. פרופ’ עציון הוא עמית באגודות המובילות בתחום – ASME, STLE ו-ITS. על פועלו הוא זכה בפרסים רבים ובהם פרס החדשנות ע”ש הרשל ריץ, פרס סנפורד קפלן בניהול יצירתי בטכנולוגיה במאה ה-21 ופרסי מחקר של האגודות ASME ו-STLE. בנובמבר 2021 נוספה לרשימה המכובדת מדליית הזהב ג’יימס וואט.

מדליית וואט קרויה על שם ג’יימס וואט (1819-1736), ממציא שהשפיע רבות על ההיסטוריה המודרנית של התעשייה והתחבורה. בהיותו עובד צעיר באוניברסיטת גלזגו התבקש וואט לתקן “מנוע ניוקומב” – משאבה שפעלה על פחם – ובעקבות זאת המציא מנוע קיטור משופר שיעילותו גבוהה פי כמה משל קודמיו. זה היה אחד הצעדים החשובים בדרך למהפכה התעשייתית; מנועי וואט השתפרו בהדרגה וכבשו את בתי החרושת, הרכבות והאוניות.

סרטון שלו לכבוד הזכייה:

[su_youtube url=”https://youtu.be/8kbFrwZAzmY” width=”700″ height=”200″]

בשבוע שעבר נערך טקס הוקרה לחברי משלחת ישראל לאולימפיאדת הכימיה הבין-לאומית לנוער. באולימפיאדה, שנערכה בשנת 2021 במתכונת מקוונת, זכו כל חברי המשלחת הישראלית במדליות: ניר כהן ממושב נטעים זכה במדליית זהב, איתמר שטייניץ מרמת השרון זכה במדליית כסף ונטע איידר מקיבוץ טירת צבי וטל ששון מחדרה זכו במדליות ארד.

הכנתם של המתחרים לאולימפיאדה נערכת בפקולטה לכימיה ע”ש שוליך בטכניון. את טקס ההוקרה הנחה פרופ’ זאב גרוס, ראש תוכניות הנוער וחבר סגל בפקולטה, והשתתפו בו המשנה הבכיר לנשיא הטכניון פרופ’ עודד רבינוביץ’, דיקן הפקולטה לכימיה פרופ’ נעם אדיר, מנהלת האולימפיאדות מטעם תוכנית “מדעני העתיד” ד”ר שירה הירש ומפמ”ר כימיה במשרד החינוך ד”ר דורית טייטלבאום, שהוקירה את חשיבותם של המורים בהצלחת התלמידים.

פרופ’ רבינוביץ’ בירך את התלמידים והעניק להם את המדליות יחד עם פרופ’ אדיר והמאמנת הראשית של הנבחרת ד”ר איזנה ניגל אטינגר. וורד יחיא, כיום סטודנט מן המניין בטכניון (מגמת חומרים-פיזיקה), סיפר על חוויותיו באימונים ובתחרויות לקראת אולימפיאדת הכימיה הקודמת (2020), שבה הוא זכה במדליית ארד.

בהמשך האירוע נערך טקס סיום הכימיאדה – תחרות הכימיה הלאומית לתלמידי תיכון, שבמסגרתה נבחרים הנציגים לאולימפיאדה הבין-לאומית. לשלב הגמר הגיעו 31 תלמידים, שחלקם יזכו גם להיות חלק מהנבחרת הישראלית לשנת 2022. אחד ממאמני הנבחרת יהיה איתמר שטייניץ, שזכה כאמור במדליית כסף באולימפיאדה האחרונה.

 

אלה הזוכים בשלב הגמר:

במקומות הראשונים זכו נויה דישון, כיתה י”ב מביה”ס אורט פסגות, כרמיאל, ונטע דוד אייגר, כיתה י”א מביה”ס תיכון שק”ד דרכא, שדה אליהו. במקומות השניים זכו ליאורה קרני, כיתה י”ב מתיכון ע”ש יצחק רבין עי”ס, מודיעין מכבים, ונעם ברש בירם, כיתה י”א מביה”ס מקיף שפיה. במקומות השלישיים זכו פחרי ג’יאדי, כיתה י”א מתיכון טרה סנטה יפו, תל אביב, ושון חנץ, כיתה י”א מביה”ס גבעול, חדרה.

בנוסף הוענקו שני מקומות שלישיים מיוחדים כהוקרה לתלמידים הצעירים שהגיעו להיבחן בשלב הגמר של הבוגרים:

במקום שלישי מיוחד לכיתה י’ זכו מקסים סבוסטיאנוב מביה”ס מקיף ג’ ע”ש רוגוזין באשדוד ומרק צ’חאידזה מביה”ס קריית חינוך ע”ש רבין בגן יבנה. מרק זכה גם באות הצטיינות על הציון הגבוה ביותר בבחינה המעשית.

 

פרופ’ זאב גרוס הודה למאמנת הראשית של התלמידים ד”ר איזנה ניגל אטינגר ולוות המאמנים שתחת חסותה שכולל את אסף מעודה (זכה במדליות זהב באולימפיאדות של 2009 ו-2010 וסיים שני תארים שניים של הטכניון בכימיה ובמדעי המחשב), איתמר שטייניץ (זכה במדליית כסף באולימפיאדת 2021 ומתגייס בסוף החודש), לראש מינהל הפקולטה לכימיה חנה אולשטיין, למהנדסות המעבדה אמה גרץ וגבריאלה הלוי ולכל צוות הפרופסורים והדוקטורנטים של הפקולטה שתרמו מזמנם וממרצם להעלאת רמת התלמידים.

 

בטכניון מציגה את הדור הבא של סריגת קרושה: טכנולוגיית סריגה רובוטית בתלת-ממד לטובת אובייקטים בקנה מידה אדריכלי

תמר ניקס, דוקטורנטית בפקולטה לארכיטקטורה ובינוי ערים בטכניון, מציגה מיצב ייחודי בתערוכה “חוט מחשבה” בגלריה “פריסקופ”. המיצב, המשלב אמנות ומחקר אקדמי, מתמקד בעיצוב וייצור ממוחשב של סריג קרושה תלת-ממדי.

טקסטיל מיוצר לרוב במשטחים ונאסף לגלילים. כדי “לפרוץ” למרחב התלת-ממדי יש צורך בגזירה ובתפירה, תהליכים הכרוכים לפחת רב בחומר גלם ומצריכים מאמצי ייצור ידניים. סריגה, בניגוד לתפירה, מאפשרת יצירה של מבנים תלת-ממדיים ישירות מהחוט, ללא צורך במאמצי ייצור נוספים; אוטומציה של הסריגה נותנת מענה לצורך ההולך וגדל לצורך בייצור המוני מותאם (mass customization) בעולמות ההלבשה והמוצרים הטכניים.  למרות התפתחותן של טכנולוגיות לסריגה אוטומטית, הן עדיין מוגבלות בהקשרים כמו גודל החוט וגיאומטריה של המוצר. זה הרקע למחקר הדוקטורט של ניקס בפקולטה לארכיטקטורה ובינוי ערים בטכניון.

לדברי ניקס, סריגת קרושה (Crochet) היא מלאכת יד מסורתית הנהוגה בעיקר בקרב נשים. מלאכה זו מתבצעת באמצעות מסרגה אחת שמשלימה בכל פעם קשר אחד. זאת בניגוד לסריגה בשתי מסרגות ולסריגה תעשייתית שמתבצעת באמצעות שורות של עיניים רבות. “לפיכך לקרושה, יחסית לטכניקות סריגה אחרות, יש פוטנציאל משמעותי מבחינת חופש העיצוב והייצור, לרבות מבנים מסולסלים ומורכבים שאינם מתאפשרים בטכנולוגיות הקיימות. אחד היעדים שלנו הוא יישומים אדריכליים, שם נדרש קנה מידה גדול – אתגר ששיטות הייצור הנוכחיות אינן מצליחות להתמודד עמו.”

תמר ניקס היא מעצבת טקסטיל שהשלימה תואר ראשון בשנקר ותואר שני בעיצוב תעשייתי בטכניון. לדבריה, “עבדתי הרבה שנים בעיצוב ופיתוח מוצרי טקסטיל, ונושא המחקר התגבש מתוך הבנה שיש מקום לטקסטיל במהפכה התעשייתית הרביעית. יש הרבה ניסיונות לייצר פתרונות של – Additive manufacturing  ייצור באמצעות הדפסת תלת-ממד על סמך תכנון דיגיטליים – אבל ייצור המוני וממוכן בטכנולוגיה זו עדיין לא נעשה בהצלחה. אני מאמינה שבפיתוח טכנולוגיות לסריגת קרושה רובוטית יש פוטנציאל עצום, גם לקראת ייצור תעשייתי נרחב, ולכן בחרתי בכיוון הזה בעבודת הדוקטורט: פיתוח כלים ממוחשבים עם כלים אחרים כגון זרועות רובוטיות. המחקר שלי קושר את הקרושה כמלאכת יד מסורתית למהפכה התעשייתית הרביעית, בשאיפה לספק תנאים לייצור המוני מותאם ולצמצום של פליטות פחמן.

המחקר נערך במעבדת MTRL בראשותו של פרופ’ אהרון שפרכר מהפקולטה לארכיטקטורה ובינוי ערים ובהנחיית פרופ’ שפרכר והארכיטקטית איילת כרמון משנקר. בתאריך 4.3 יתקיים בגלריה שיח גלריה מקצועי-אקדמי בין השלושה.

צילום:עופר אסף

לכתבה על התערוכה – לחצו כאן

 

כאשר אנו חושבים על תחבורה אנו מתארים לעצמנו תכנון סבוך של כבישים ומחלפים, אמצעי בקרת זרימה כגון רמזורים או מעגלי תנועה, וכן תנועה חופשית או גדושה בפקקים כתלות בתשתית התחבורתית אל מול הדרישה לכלי רכב רבים הנעים בכביש. בעוד אנו נאבקים כיום למצוא פתרונות חכמים ויצירתיים לשיפור התחבורה המסורתית, התקדמויות טכנולוגיות ומסחריות מהתקופה האחרונה מצביעות על כך שאנו צפויים לראות מספר הולך וגדל של כלים אוויריים טסים בשמי ערינו – כלים מאוישים הנשלטים מרחוק או אוטונומיים לחלוטין. עובדה זו מציבה אתגר חדש בעולם התחבורה: כיצד לאפשר להמוני כלים אוויריים לטוס במרחב בטוח, הוגן, מבוקר ויעיל באוויר העירוני?

הצצה ראשונה לעולם זה ניתן לראות כבר עכשיו במחקרים הנערכים בפקולטה להנדסה אזרחית וסביבתית בטכניון על ידי פרופ’ ג’אק חדד וקבוצת המחקר שלו – T-SMART. החוקרים מביטים בעין בוחנת על ההתנהגות של להק כלי רכב אוויריים ומתכננים ארכיטקטורה חדשה לתנועת הכלים, שתמצה את תנועת כלי הרכב האוויריים באופן גלובלי – כלומר תביא לזרימה מקסימלית של כלים במרחב הנתון. במאמר בכתב העת  Transportation Research Part C הם מראים ארכיטקטורה אפשרית שתאפשר ליצור מרחבים מבוקרים שבהם הכלים יוכלו להתנהג באופן אוטונומי לחלוטין, אולם בין מרחב למרחב תהיה בקרה יזומה על מעבר זרימת הרכבים שתאפשר צמצום של תופעות כמו גודש כלי רכב (“פקק”) וחסימה של מרחבים.

אף שכלים אוויריים קיימים שנים רבות, הכלים האוויריים הנבנים בשנים האחרונות הם הרבה יותר קטנים, איטיים יחסית ומאופיינים ביכולת לבצע תמרונים שונים כגון המראה אנכית, ריחוף מעל נקודה ספציפית וסיבוב ברדיוס אפסי. כל אלה מתאימים לתחבורה בסביבה אורבנית ולמשימות כגון הסעה של אוכל, מצרכים ואפילו אנשים ברחבי העיר. בשל כך אנו עדים לגדילה מואצת במספר הכלים האוויריים במרחב האורבני.

כדי לבנות תשתית שתתמוך בדרישה גבוהה לכלים אוויריים אורבניים לא ניתן להסתמך על פעילות אנושית של הקצאת מסלולי טיסה מוגדרים מראש ופיקוח עליהם – בעיקר בשל בעיות של ריכוזיות וזמני אישורים ארוכים מידי. הארכיטקטורה המוצעת מאפשרת בקרת התנגשות מבוזרת מקומית בין כלי רכב תוך בקרת זרימה בין מרחבים שונים ואפילו שכבות גובה שונות כדי למנוע גודש רכבים. סוג כזה של בקרה נקרא בקרה היקפית – Perimeter Control.

קבוצת T-SMART (Technion Smart Mobility and Robust Transportation) מתמחה בחקר התחבורה החכמה ובבקרה בשיטות חדשניות. החוקרים הראו כי על אף שהתנועה של כלי רכב אוויריים במרחב העתידי היא תלת-ממדית, אפשר לתאר מערכת מרובת כלים באופן דומה לצורה בה מתארים תחבורה קרקעית – כלומר קיים קשר בין צפיפות הכלים במרחב כלשהו לבין הזרימה במערכת (מספר כלי רכב המגיעים אל היעד). קשר זה מהווה מוטיבציה מרכזית לנסות שיטות בקרה מעולם התחבורה הקרקעית לעולם התחבורה האווירית, למשל בקרה היקפית שתוארה לעיל. במאמר שפורסם בכתב העת Transportation Research Part C פותח מנגנון משוב בקרה אדפטיבי המתמודד עם השהיות תקשורת ואתגרים טכניים צפויים, זאת תוך מזעור של שינוי מדיניות הזרימה בין אזורים ככל האפשר.

מחקרים אחרים בקבוצה בוחנים באופן השוואתי כיצד ניתן ליישם ארכיטקטורות מבוססות נתיבים אוויריים או ללא נתיבים כלל, תוך בקרה היקפית ריכוזית ומבוזרת, התחשבות בהשפעות של מנגנוני מניעת התנגשות של כלים ספציפיים על הזרימה של כלל התחבורה וכן פיתוח של סימולציית זמן-אמת מקצה לקצה לבחינת אפקטיביות שיטות הבקרה על תרחישים שונים של מרחבים בעלי מאפיינים שונים.

מחקרים פורצי דרך אלה יאפשרו להבין את עקרונות הבסיס בתכנון של תשתית התחבורה האווירית האורבנית של העתיד הקרוב.

למאמר בכתב העת  Transportation Research Part C לחצו כאן