מחבר: shlomi ben-oz

פריצת דרך תאורטית בתחום ה-Deep Learning מגיעה מקבוצתו של פרופ’ מיכאל אלעד מהפקולטה למדעי המחשב

פריצת דרך תאורטית המוצגת בעבודה חדשה של חוקרים מהפקולטה למדעי המחשב עשויה לחולל שינוי משמעותי בתחום הלמידה העמוקה (Deep Learning). סדרת מאמרים שמפרסם צוות זה מציגה תיאוריה נרחבת המסבירה היבטים מרכזיים בפעילותן של רשתות נוירונים רבודות, שהן הפלטפורמה של הלמידה העמוקה. החוקרים הם פרופ’ מיכאל אלעד והדוקטורנטים ורדן פפיאן, יניב רומנו וג’רמיה סולם.

תחום הלמידה העמוקה, שפרח בשנות ה-80 אך קפא עקב משוכות תאורטיות ומעשיות מאתגרות, התעורר בעשור האחרון וכיום מעסיק חברות ענק ובהן גוגל, פייסבוק, מיקרוסופט, ליקנדאין, איי-בי-אם ומוביליאיי. עם זאת, לדברי פרופ’ אלעד, “בשעה שהמחקר הניסיוני דהר בריצת אמוק וקצר הישגים מפתיעים, הניתוח התאורטי השתרך מאחור ולא הצליח עד היום להדביק את ההתפתחות המהירה בתחום. כעת אני שמח לבשר שבידינו תוצאות משמעותיות מאוד בנושא זה.

“אפשר לומר שעד כה עבדנו עם קופסה שחורה וסתומה – רשתות הנוירונים. הקופסה הזו עבדה מצוין אבל איש לא הצליח להצביע על הסיבות ועל התנאים להצלחתה. בעבודתנו הצלחנו לפתוח את הקופסה, לנתח אותה, להסביר מבחינה תאורטית את מקורות הצלחתה ולהציע דרכים לשפר אותה.”

 

רשתות נוירונים רבודות

רשתות נוירונים רבודות, שהן חלק מתחום רחב יותר הקרוי למידה עמוקה, הן גישה הנדסית המעניקה למחשב פוטנציאל למידה המקרב אותו לחשיבה האנושית. חברת הייעוץ דלויט (Deloitte) מדווחת כי תחום זה, הצומח בקצב מסחרר של 25% בשנה, צפוי לגלגל 43 מיליארד דולר בשנת 2024.

רשתות נוירונים רבודות הן מערכות המבצעות קיטלוג מהיר, יעיל ומדויק של נתונים. מערכות מלאכותיות אלה מזכירות במידת מה את המוח האנושי ובדומה לו מורכבות משכבות של נוירונים המחוברים ביניהם בסינפסות. המבנה ההיררכי של רשתות אלה מאפשר להן בין השאר לנתח מידע מורכב, ולזהות דפוסים במידע זה. גדולתן בכך שהן לומדות בעצמן מתוך דוגמאות, כלומר – אם נזין אותן במיליוני תמונות מתויגות של בני אדם, חתולים, כלבים ועצים, הן יוכלו לזהות בתמונות חדשות את הקטגוריות השונות (אדם, חתול, כלב, עץ), וזאת ברמות דיוק חסרות תקדים בהשוואה לגישות קודמות בלמידה חישובית.

בעשור האחרון התרחשו כאמור כמה פריצות דרך חשובות בתחום זה, ומערכות המבוססות על רשתות נוירונים רבודות הצליחו לקרוא (בדיוק של 99% ויותר) ספרות שנכתבו בכתב יד ולזהות רגשות כגון עצב, הומור וכעס בטקסט נתון. בנובמבר 2012 הציג מנהל המחקר הראשי במיקרוסופט, ריק ראשיד, את מערכת התרגום הסימולטני שפיתחה החברה על בסיס למידה עמוקה. בהרצאה שהתקיימה בסין דיבר ראשיד באנגלית, ודבריו עברו תהליך ממוחשב של תמלול-תרגום-קריאה, כך שהסטודנטים הסינים שמעו את ההרצאה בזמן אמת ובשפתם, כמעט ללא שגיאות.

גוגל לא ישבה בחיבוק ידיים, והמערכת שפיתחה (AlphaGo) הצליחה לנצח את אלוף העולם במשחק “גו”. גם פייסבוק הצעירה כבר עשתה צעדים משמעותים בתחום, ומנכ”ל החברה מארק צוקרברג הצהיר כי מטרתו היא לייצר מערכות ממוחשבות שיהיו טובות יותר מן האדם בראייה, בשמיעה, בשפה ובחשיבה.

לדברי פרופ’ אלעד, “איש כיום אינו מטיל ספק בכך שלמידה עמוקה היא מהפכה דרמטית בכל הקשור לעיבוד ולסיווג של כמויות מידע עצומות בדיוק גבוה. אבל למרבה הפלא, להתקדמות עצומה זו לא נלוותה הבנה תאורטית בסיסית המסבירה את מקור יעילותן של הרשתות האמורות. התאוריה, כמו במקרים רבים אחרים בתולדות הטכנולוגיה, פיגרה אחר המעשה.”

כאן נכנסת לתמונה קבוצתו של פרופ’ אלעד, המציגה הסבר תאורטי חדש לרשתות עמוקות. “פעמים רבות במדע אנו משתמשים במודלים מתמטיים כדי לסייע בהבנת המציאות. אם נחשוב על כך, כל התאוריה הפיזיקלית בנויה על פילוסופיה זו בבואה לתאר את העולם באמצעות אוסף כללים ומשוואות פשוטים. כך עשינו גם אנחנו: לקחנו תהליך מציאותי ידוע (רשת נוירונים רבודה המעכלת מידע) וניסחנו לו מודל מתמטי. מודל זה מתאר בדרך מתמטית את הרכבו של המידע המטופל – שכבות של צירופים דלילים של אבני יסוד (אטומים). הראינו שהמודל שלנו מוביל לרשתות הנוירונים המקובלות כאמצעי לפירוק המידע למרכיביו היסודיים. כך התאפשר לנו לבצע ניתוח ולקבל ניבוי מדויק של ביצועי הרשת. בניגוד לאנלוגיה לפיזיקה, אנחנו יכולים לא רק לנתח ולנבא את המציאות אלא גם לשפר את המערכות שאנחנו חוקרים, כיוון שהן בשליטתנו.”

 

 

 

הכנס השנתי ה-57 למדעי התעופה והחלל: מפגש פורה בין תעשייה ואקדמיה

האם בעתיד הקרוב נייצר לוויינים בחלל?

הכנס השנתי ה-57 למדעי התעופה והחלל: מפגש פורה בין תעשייה ואקדמיה

בתאריכים 16-15 במרץ התקיים בתל אביב ובטכניון הכנס הישראלי השנתי ה-57 למדעי התעופה והחלל. כנס IACAS, שבו משתתפים כ-500 מהנדסים, מדענים ומומחים אחרים מישראל ומחו”ל, הוא האירוע המרכזי בעולם האווירונוטיקה והחלל בישראל.

לווינים קטנים. את הרצאת הפתיחה נשא סר מרטין סוויטינג, פרופ’-מחקר באוניברסיטת סורי (Surrey) ומייסד חברת Surrey Satellite Technology. הוא סקר את פריצתם של הלווינים הקטנים לשוק ואת השפעתם עליו ותיאר “להקות לוויינים” (קונסטלציות) – קבוצות לוויינים הנעות בטיסת מבנה. הוא דיבר גם על כוונה עתידית לייצר את הלוויין בחלל, מחומרים שיוטסו לאתר הייצור, וזאת כדי להקל משמעותית בדרישות לתכן רכיבי הלוויין. זאת משום שכיום נדרשים לוויינים לעמוד בעומסים הכבדים שבהם כרוך השיגור.

שיתופי פעולה. במסגרת הרצאת תיאודור פון קרמן ה-25 דיבר פרופ’ אדוארד גרייצר מ-MIT על החשיבות שבקשרי אקדמיה-תעשייה, ונתן כדוגמה מטוס נוסעים על קולי עם תצורה חדשנית שבפיתוחו שותפים MIT, נאס”א, פראט אנד וויטני ואורורה. אחד מיתרונותיו הדרמטיים של המטוס הוא הפחתה של כ-35% בצריכת הדלק.

מטוסים וציפורים. פרופ’ אמריטוס יוסי לשם מהמחלקה לזואולוגיה באוניברסיטת תל אביב הציג את סוגיית המפגש המסוכן בין מטוסים לציפורים. פרופ’ לשם, מנהל המרכז הבינלאומי לחקר נדידת הציפורים בלטרון, אמר כי פעמיים בשנה חולפים במרחב האווירי של ישראל כחצי מיליארד ציפורים, מה שגורם לריבוי התנגשויות של מטוסים בציפורים. “תוך שלושה עשורים התרסקו מעל ישראל 11 מטוסי קרב ושלושה טייסים נהרגו. 75 מטוסים היו מעורבים בהתנגשויות, שכל אחת מהם גובה נזק של מיליוני דולרים. בעקבות זאת נערך מחקר מקיף שהוביל להפחתה של 76% במספר ההתנגשויות וחסך חיי אדם וכסף רב.”

מעפיפונים לקורס טיס. את היום השני של הכנס פתח המשנה הבכיר לנשיא הטכניון פרופ’ אדם שוורץ. הוא סיפר כי “העניין שלי באווירונוטיקה התעורר כבר בילדות, בהעפת עפיפונים. כששאלתי איך מטוסים אינם נופלים אמרו לי שהאוויר מחזיק אותם, וכששאלתי איך לווינים אינם נופלים אמרו לי: ‘זה אותו דבר, רק בלי אוויר’.” פרופ’ שוורץ, ששירת כטייס בחיל האוויר, אמר כי “הבעיות המעניינות מגיעות מהעולם שמחוץ לאקדמיה ומעוררות השראה במדענים ובמהנדסים שלנו. לכן יש חשיבות עצומה לקשר ההדוק בין מדעי האווירונוטיקה לתעשייה שבתחום – קשר שסביבו מתקיים הכנס הזה.”

סילון ימי. פרופ’-אמריטוס  אלון גני מהפקולטה להנדסת אווירונוטיקה וחלל הציג חידושים ממעבדתו בנושא הנעה סילונית של כלי שיט. “התחלנו מטורבו-ג’ט, שהוא מדחס שמגביר את מהירות הנוזל באמצעות חום, והמשכנו למנועי רמג’ט הפועלים ללא מדחס. טכנולוגיה זו פותחה בכלי טיס ואנחנו התאמנו אותה לים.” הפיתוח של פרופ’ גני – two phase marine ramjet  – מבוסס על יצירת תערובת של מים ואוויר, הגברת הלחץ ויצירת סילון חזק כתוצאה מהתרחבות בועות האוויר. זהו מנגנון יעיל שאין בו הילוכים, מדחף וחלקים נעים אחרים. בניסויים בכלי השיט Jet Ski  של חברת ימאהה הצליחו חוקרי הטכניון להגדיל משמעותית את הניצולת ואת מהירות השיט.

להק לוויינים. פרופ’ דניאל מורטרי מאוניברסיטת טקסס סקר את התצורות השונות הנפוצות של קונסטלציות לוויינים והסביר כיצד, בפיתוח התצורות החדשות, נלקח בחשבון הקונפליקט המרכזי שבין רצון לחיסכון בתקציב (מינימום לוויינים בקונסטלציה) לבין הרצון למקסימום כיסוי של הממד בחלל (בתלות במשימת הלוויינים).

תחום ההנעה לאן? פרופ’ אפרים גוטמרק מאוניברסיטת סינסינטי אמר כי מערכות ההנעה הרקטיות והסילוניות הגיעו לקצה היכולת הביצועית שלהן, וכדי לחולל פריצת דרך בתחום דרושה ארכיטקטורה חדשה. כדוגמה לכך הוא תיאר טכנולוגיה של פיצוצים מבוקרים בפעימות במנוע בתדירויות שונות, שתאפשר עלייה ביעילות המערכות לצד הפחתה בעלות המערכת, בגודלה ובמשקלה כמו גם בזיהום שהיא מייצרת.

 

פרויקט מצטיין. במסגרת מליאת הכנס התקיימו הרצאות על פרויקטי סטודנטים אשר זכו במקומות גבוהים בתחרויות בינלאומיות חשובות, ובמסגרתן הוצג פרויקט AUVSI של סטודנטים מהטכניון ופרויקט DBF של סטודנטים מאוניברסיטת תל אביב. בתחרות פרויקטי הסטודנטים ע”ש דר’ שלומית גליא, הנערכת מדי שנה במסגרת הכנס, זכה פרויקט של סטודנטים בטכניון להגנה על אסדות קידוח מפני ספינות נפץ. מערכת ההגנה כוללת מסוק ללא טייס הממריא מהאסדה ומשגר טיל אוויר-ים המשמיד את האיום.

עוד הוצגו במהלך הכנס אתגרים הנדסיים בהמרת מטוס הנוסעים בואינג 737 למטוס תובלה, לקחים מפיתוח מדגים טכנולוגי עבור רחפן לוגיסטי ועוד.

יו”ר הועדה המארגנת של הכנס הוא מר אבי בלסברגר, מנכ”ל סוכנות החלל הישראלית, המסיים בימים אלה את הדוקטורט שלו בטכניון בהנחיית פרופ’ אהוד בכר מהפקולטה לפיזיקה. יו”ר ועדת המאמרים הוא ד”ר יובל לוי, מנכ”ל חברת ISCFDC ומרצה מן החוץ בפקולטה להנדסת אוירונוטיקה וחלל. מנהלת הכנס היא ורד סגינר. חברי הוועדה המארגנת הינם בכירים מהתעשיות הגדולות, מצה”ל ומהאקדמיה.

 

תמונות מתוך המצגת של פרופ’ אדוארד גרייצר:

 

 

 

 

 

תאי לב, דימות, רובוטיקה רפואית והנדסת רקמות בכנס השנתי להנדסה ביו-רפואית שהתקיים בחיפה בשיתוף הטכניון

בתחילת החודש התקיים בחיפה הכנס השנתי להנדסה ביו-רפואית. כנס זה, המאורגן על ידי האיגוד הישראלי להנדסה רפואית וביולוגית (ISMBE), התקיים זו השנה החמישית ביוזמה משותפת עם הפקולטה להנדסה ביו-רפואית בטכניון.

המשתתפים – חוקרים באקדמיה, רופאים ונציגים מהתעשייה הביו-רפואית – דנו בנושאים רבים ומגוונים ובהם מכשור רפואי, דימות, הנדסת רקמות ושחרור מבוקר של תרופות. יו”ר הכנס, פרופ’ אמיר לנדסברג מהפקולטה להנדסה ביו-רפואית בטכניון, אמר כי “תחום ההנדסה הביו-רפואית הוא התחום ההנדסי הצומח ביותר בישראל ובעולם. בארה”ב צפויה בתחום זה צמיחה של 23% בעשור הקרוב, וזאת לעומת 4% בלבד בכלל תחומי ההנדסה. בישראל פעילות בסקטור ההנדסה הביו-רפואית יותר מ-1,300 חברות, האחראיות לכ-20% מכלל הייצוא הישראלי.”

לפענח את סוד החיים

לדברי פרופ’ מיטל זילברמן, נשיאת ISMBE, מהווה הכנס מפגש פסגה ייחודי בין האקדמיה, התעשייה ומערכת הבריאות והזדמנות להציג פריצות דרך וליצור שיתופי פעולה חדשים. האיגוד העניק חברות של כבוד לפרופ’ שמואל עינב מאוניברסיטת תל אביב, מחלוצי ההנדסה הרפואית בארץ, ולמייסד חברת אינטרקיור ד”ר בני גביש. גביש סיפר כי בגיל 4 אמר לאמו כי הוא רוצה לפענח את סוד החיים,” כיום אני יודע שהמקום להגשמת החלום שלי הוא האיגוד הזה, המקיים את השילוב הרב תחומי בין הבנה מולקולרית להנדסה, לאלקטרוניקה, לתוכנה ולעולם הסטארט-אפ. בטבע אין הפרדה בין מתמטיקה, פיזיקה וכימיה, ולכן כדי להוביל חידושים בתחום הביו-רפואה עלינו לחצות את הגבולות בין התחומים.”

הגוף כמערכת חשמלית

את ההרצאה הראשית בכנס נשא מייסד אלסינט ד”ר אברהם סוחמי. “בתום הדוקטורט שלי בטכניון התכוונתי לצאת לפוסט-דוקטורט בחו”ל,” סיפר סוחמי, “אבל עוזיה גליל ודן טולקובסקי, ממייסדי ההייטק הישראלי, הסיטו אותי מהאקדמיה לתעשייה. הם הקצו לי רבע מיליון דולר כדי לעשות מה שאני רוצה, ואני הקמתי את אלסינט כחברה לפיתוח מוני גייגר.” עד מהרה עברה החברה לתחום הדימות הרפואי והייתה לחברה המובילה בישראל בתחום זה. “ב-1976, אחרי שלוש שנות עבודה, הצגנו את מכשיר ה-CT הראשון בישראל,, וב-1982 את מכשיר ה-MRI הישראלי הראשון.” כיום שוקד ד”ר סוחמי על המצאת טכנולוגיית דימות חדשה בשם Velocity Tomography, המבוססת על הבדלים במטען החשמלי של רקמות שונות – למשל הבדלים בין המטענים בתאים שפירים לבין המטענים בתאים סרטניים. להערכתו, הטכנולוגיה תהיה זמינה כבר בשנה הבאה.

הלב המתחדש

פרופ’ ליאור גפשטיין, חבר סגל בפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט בטכניון וראש המחלקה לקרדיולוגיה בקריה הרפואית רמב”ם, הציג את ההתפתחויות האחרונות במעבדתו בתחום שיקום הלב.

הלב הוא איבר שתאיו אינם מתחדשים במקרה של פגיעה, וארוע כגון אוטם לב עלול להכחיד מיליארד תאים – כרבע מאוכלוסיית התאים בלב. הטכנולוגיות שמפתח פרופ’ גפשטיין מבוססות ברובן על התהליך הבא: מן החולה נלקחים תאים זמינים כגון תאי עור, ובמעבדה הם הופכים לתאי גזע ייחודיים (iPS – תאי גזע מושרים). מתאי הגזע האלה מופקים תאי הלב הייעודיים הדרושים (תאי חדר, תאי קוצב וכו’), ואלה מושתלים בלבו של המטופל. מאחר שמקורם של תאי הלב באותו מטופל, שיטה זו פותרת את בעיית הדחייה האופיינית להשתלות. ואכן, טכנולוגיה זו הודגמה בהצלחה על ידי פרופ’ גפשטיין בכמה אפיקים ובהם השתלת תאי קוצב לאנשים הסובלים מבעיית קצב בלב והשתלת תאי עליית לב לסובלים מפרפור חדרים. גישה זו, המבוססת על מחקר שזיכה את החוקר היפני שיניה ימנאקה בפרס נובל, טומנת בחובה פוטנציאל עצום לא רק בהיבטים הטיפוליים אלא גם בחקר הלב. אחד הפיתוחים האחרונים במעבדה הוא סינכרון קצב הלב באמצעות הארה על תאי הלב (אופטוגנטיקה).

גם השנה, כבשנים קודמות, תמכו עיריית חיפה והחברה הכלכלית המקימה את פארק מדעי החיים, בקיום הכנס ובהקצאת מרכז הקונגרסים. מאות משתתפים נכחו באירוע, אשר כלל 15 מושבים מקבילים והרצאות בחזית הטכנולוגיה בתחומים מגוונים ובהם דימות רפואי, Nanomedicine, הנדסת רקמות ומכנו-ביולוגיה, אופטיקה רפואית, כלי דם, ביו-חומרים, ביולוגיה מערכתית וסינתטית, המערכת הקרדיו-וסקולרית, רובוטיקה רפואית, Mobile Health ו-Sports Engineering. הכנס כלל ארבעה מושבי תעשייה שבהם הציגו 16 חברות ביורפואיות ובהן חממות טכנולוגיות כגון NGT3, Trendlines ו-.MEDX במהלך הכנס נערכה תערוכת פוסטרים מדעיים, שבה הוצגו כ-90 פוסטרים של מחקרים בחזית המדע באקדמיה ובתעשייה.

 

 

 

 

 

במסגרת ביקורו של הנשיא אנדריי קיסקה נחתם הסכם ישראלי-סלובקי לאיתור התפרצויות של קרני גמא בחלל.

 

נשיא סלובקיה נפגש עם נשיא הטכניון פרופ’ פרץ לביא, המשנה הבכיר לנשיא פרופ’ אדם שורץ והמשנה לנשיא למחקר פרופ’ ויין קפלן. בנוסף נפגש הנשיא עם סטודנטים סלובקים הלומדים בטכניון. בביקור השתתפו שגריר ישראל בסלובקיה מר צבי אבינר-ופני, שגריר סלובקיה בישראל פיטר הולני ומשלחת של כ-50 אנשי עסקים סלובקים.

במסגרת הביקור השתתף הנשיא קיסקה (Andrej Kiska) בטקס חתימתו של הסכם מדעי-טכנולוגי לשילוב כוחות ישראלי-סלובקי: פרויקט משותף לטכניון, למשרד החלל הסלובקי ול-STU (האוניברסיטה הטכנולוגית של ברטיסלבה). ההסכם יסייע בקידום המאמץ המדעי לאיתור התפרצויות של קרני גמא, וזאת על סמך הידע שהטכניון רכש בפרויקט סמסון ובעזרת גלאים מיוחדים שפותחו על ידי המדענים הסלובקים. על ההסכם חתמו ראש מכון אשר לחקר החלל בטכניון פרופ’ פיני גורפיל, מנכ”ל סוכנות החלל הישראלית אבי בלסברגר, רקטור STU רוברט רדהאמר ומיכאלה מוסילובה מ-SOSA (ארגון החלל הסלובקי).

נשיא הטכניון הציג בפני האורחים את השפעתו הנרחבת של הטכניון על מדינת ישראל ואף מחוצה לה. “בוגרי הטכניון היו מאז ומתמיד גורם מרכזי בפיתוח הטכנולוגי של מדינת ישראל, ואומת הסטארט אפ נולדה כאן. בפרק זמן של עשרים שנה בלבד היו בוגרי הטכניון מעורבים בהקמתן וניהולן של יותר מ-1,600 חברות בישראל. חברות אלה הניבו הכנסות של למעלה מ-30 מיליארד דולר וייצרו בישראל 95,500 מקומות עבודה.”
הוא הוסיף כי “הקיצוץ החריף בתקציבי המחקר הוביל את הטכניון להשקעה גוברת במיסחור טכנולוגיות, וכיום אנו ניצבים בשורה אחת יחד עם מוסדות מובילים בעולם מבחינת ההכנסות ממיסחור. זאת למרות העובדה שתקציב המחקר של הטכניון נמוך משמעותית יחסית לאוניברסיטאות מחקר מובילות בעולם.”

נציגי חברת ReWalk Robotics, שנוסדה על ידי בוגר הטכניון ד”ר עמית גופר, הציגו לאורחים את הפיתוח המרכזי של החברה: שלד חיצוני המאפשר למשותקי גפיים תחתונות לקום, ללכת ואפילו לעלות ולרדת במדרגות. השימוש במתקן הודגם על ידי ראדי כיוף, אב לארבעה שנפצע במהלך שירותו בצנחנים והיה מרותק במשך שנים לכיסא גלגלים. “עד שראדי קיבל את המתקן שלנו היה קשה מאוד לדבר איתו בגובה העיניים,” אמר נשיא החברה עמי קרפט. “האפשרות לעמוד וללכת באופן עצמאי לא רק מעצימה אותו ומאפשרת לו לדבר עם אנשים בגובה העיניים אלא מחליפה תהליכי שיקום קשים שקודם הוא נזקק להם.” החברה, שהוקמה בהשקעה ראשונית צנועה של 50 אלף דולר מהמדען הראשי, נסחרת היום בנסדאק וכ-350 מכשירי ReWalk משמשים אנשים משותקי גפיים ברחבי העולם. לדברי איתי לוינסון, מנהל הפיתוח העסקי בחברה, “המערכת הזאת אינה רובוט שתוכנת מראש. היא קוראת את תנועות הגוף ונעה בהתאם, כשידיו של המשתמש פנויות לכתוב, לאחוז בדברים, ללחוץ על כפתור במעלית וכו’.”

בנוסף ביקרו הנשיא ופמלייתו במעבדה לביו-רובוטיקה וביו-מכניקה של פרופ’ אלון וולף מהפקולטה להנדסת מכונות בטכניון. פרופ’ וולף הציג לנשיא את “הנחש הרובוטי” ואת הטכנולוגיה שעל בסיסה הוקמה Medrobotics – חברה פורצת דרך בכירורגיה זעיר-פולשנית. המוצר של Medrobotics  הוא רובוט-נחש כירורגי גמיש המשתחל דרך חור קטן בגוף ודרכו (דרך הרובוט) מוכנסים כלי הניתוח. הרובוט מבצע צילום, ניקוי ותפירה כשהמנתח רואה בזמן אמת את הרקמות הרלוונטיות. כיום, לאחר אישורי הרשויות בארה”ב ובאירופה, כבר מבוצעים באמצעותו ניתוחים שונים ובהם הוצאת גידולים סרטניים וניתוחי אף אוזן גרון.

בנוסף הציג פרופ’ וולף לנשיא את המחקר המרכזי במעבדה, במסגרתו נבחנת הביו-מכניקה של ההליכה האנושית ומפותחות שיטות חדשניות המסייעות למטופלים באמצעות התאמת נעליים עם סוליות ייחודיות. הוא הסביר כי “לסוליית הנעל מוצמד חצי כדור גומי, ולכן היא גורמת למשתמש אי יציבות. כדי להתייצב נדרש המטופל להפעיל את שריריו, וכך הוא מחזק שרירים המסייעים לו לשפר את ההליכה, מפחיתים את הכאב ומשפרים את איכות החיים שלו.”

יאיר הרבסט, סטודנט לתואר שני בהנחייתו של פרופ’ וולף בפקולטה להנדסת מכונות בטכניון, הציג לנשיא הסלובקי פיתוח חדשני של יד תותבת לילדים המצוידת בחיישנים המזהים לחץ, החלקה וטמפרטורה. באמצעות החיישנים מאפשרת היד למשתמש לבצע פעולות עדינות כמו החזקת כוס פלסטיק חד פעמית. בעולם כבר יוצרו כמה ידיים תותבות על פי האלגוריתם שפיתח הרבסט יחד עם מורן דווידי, כחלק מפרויקט הגמר שלהם בפקולטה להנדסה ביורפואית.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

80 קבוצות מישראל ומחו”ל השתתפו בתחרות “רובוטראפיק 2017” ע”ש נדב שהם ז”ל

כאלף תלמידים השתתפו ביום חמישי בתחרות רובוטראפיק ע”ש נדב שהם. בתחרות, שהתקיימה בטכניון, השתתפו שמונים קבוצות מבתי ספר בישראל, בארצות הברית, בארגנטינה, במקסיקו, ברוסיה ובאוקראינה. סוניה כתיחבה, תלמידת כיתה ט’ בבית הספר אורט אודסה, סיפרה שקבוצתה פיתחה מערכת המותקנת ברכב ומודיעה למשטרה על חריגה מהמהירות המופרזת. חורחה בקר ממקסיקו סיפר כי הוא קשור לישראל וכי “התחרות היא הזדמנות מצוינת לבקר בישראל ובטכניון ולחוות את החוויה הגדולה של רובוטראפיק.”

המשנה הבכיר לנשיא הטכניון, פרופ’ אדם שוורץ, אמר כי ” בסופו של דבר המשאב החשוב ביותר במדינת ישראל הוא המשאב האנושי, ולכן הטכניון משקיע כל כך הרבה בדור הצעיר. מטרת התחרות היא להגביר את מעורבותם של בני נוער בתחום הרובוטיקה, המשתלבת בחיינו יותר ויותר.”

לקראת התחרות נדרשות הקבוצות המשתתפות לתכנן, להרכיב ולתכנת רובוטים אוטונומיים קטנים דמויי רכב, הנדרשים לנהוג בהתאם לחוקי התנועה. זו השנה השמינית לקיומה של התחרות, הקרויה כיום ע”ש נדב שהם ז”ל, מהנדס וסטודנט לתואר שני בפקולטה להנדסת מכונות בטכניון שנהרג בסופת שלגים בנפאל בשנת 2014. אביו של נדב ומייסד התחרות, פרופ’ משה שהם העומד בראש המעבדה לרובוטיקה בטכניון, אמר כי ההשתתפות הנרחבת בתחרות מרגשת מאוד והוסיף כי “עידן המכוניות האוטונומיות קרוב מכפי שנדמה לנו, והוא יאפשר לנו לנצל ביעילות את זמן הנסיעה לעבודה וממנה.”

תחרות רובוטראפיק מאורגנת על ידי מרכז הרובוטיקה ע”ש לאומי בטכניון, רשת אורט העולמית, ארגון “קדימה מדע” (WORLD ORT KADIMA MADA) וההסתדרות הציונית העולמית בשיתוף משרד החינוך, חברת YTEK וחברת Eytam Robotics. שמואל כהן, מנהל תוכניות פדגוגיות ברשת World ORT קדימה מדע, אמר כי “רובוטראפיק היא תחרות תוצרת הארץ, שבה משתתפים תלמידים מרחבי העולם – עובדה שתואמת את חתירתנו לחיזוק הקשר עם יהדות התפוצות. מטרת התחרות היא להקנות לתלמידים ידע ומיומנות הן ברובוטיקה והן בנהיגה בטוחה. זאת באמצעות כבישים חכמים המכילים חיישנים שמספקים מידע לרכב האוטונומי.”

פרופ’ צבי שילר, ראש האיגוד הישראלי לרובוטיקה, סיפר על נדב שהם ז”ל: “נדב היה שילוב נדיר של חוכמה, נדיבות וצניעות. הוא לימד אותנו שאפשר להיות מצוינים וצנועים בעת ובעונה אחת. הוא נכח בתחרויות רובוטראפיק והתעניין בהן מאוד.”

חיים דריבין, מדריך ארצי לרובוטיקה במשרד החינוך, סיפר כי התחרות התחילה לפני שמונה שנים עם חמש קבוצות בלבד, וגדלה בהדרגה עד למצב הנוכחי, עם שמונים קבוצות מהארץ ומחו”ל.

דורון גוטמן, נציג נשיונל אינסטרומנטס, אמר כי “המטרה שלנו היא לעורר בכם השראה ולהכשיר אתכם להיות ממציאי המחר.”

את התחרות מוביל ד”ר יבגני קורצ’נוי, מנהל מרכז הרובוטיקה ע”ש לאומי בטכניון.

בתחרות בין בתי הספר היסודיים זכה במקומות הראשונים בית הספר שמרית נתניה (בקטגוריות סיכום כולל, מירוץ ופרויקט רובוטראפיק), ובפרס צעירי רובוטרפיק זכה בית הספר אדם וסביבה געש. בתחרות בין החטיבות העליונות זכו במקומות הראשונים אורט אודסה (תחרות כוללת ומירוץ) וקרית גנים ראשון לציון (פרויקט רובוטראפיק). בפרס החדשנות זכה תיכון מדעי טכנולוגי בית חנינא. בתחרות בין החטיבות העליונות זכו במקומות הראשונים אורט אודסה (נהיגה זהירה), טומסק רוסיה (נהיגה זהירה מתקדמת, מירו ויוזמות בבטיחות בדרכים), אורט מוסקבה (SolidWORKS), אורט קייב ובית ספר משגב (מבחן בחוקי נהיגה).

תמונות מהתחרות:

 

 

שלושה פרסי נובל בכימיה ממקמים את הטכניון בעשירייה הפותחת של “אוניברסיטאות נובל”. כך עולה מפרסום של  Times Higher Education – כתב עת העוסק בעולם ההשכלה הגבוהה. תשע מתוך האוניברסיטאות האלה הן אמריקאיות ורק אחת מחוץ לארה”ב – הטכניון. במספר פרסי נובל למדינה ממוקמת ישראל במקום החמישי אחרי ארה”ב, בריטניה, יפן וגרמניה.

דירוג האוניברסיטאות מבוסס על פרסי נובל שהוענקו בשנים 2015-2000, וזאת בהתבסס על שיוכו המוסדי של כל חוקר בעת זכייתו בפרס. במקרה של הטכניון מדובר בשלושה חוקרים שהיו בטכניון לא רק בעת הזכייה אלא אף “גדלו” בטכניון כסטודנטים ועשו בו את כל הקריירה האקדמית שלהם: פרופ’-מחקר אברהם הרשקו, פרופ’-מחקר אהרן צ’חנובר ופרופ’-מחקר דן שכטמן. בוגר הטכניון פרופ’ אריה ורשל לא נכלל בדירוג זה שכן בעת הזכייה עבד באוניברסיטת דרום קליפורניה.

עורך הדירוג פיל בייטי אמר כי האוניברסיטאות בעשירייה הפותחת “הצליחו לטפח את המצוינות במחקר באמצעות סביבה יצירתית ונכונות לקחת סיכונים, וכך חוללו השלכות דרמטיות בעולם.” עם זאת הזהיר בייטי מפני נטייתן של ממשלות לממן רק מחקר יישומי קצר טווח ומפני הדרישה לייצר זרם של פרסומים מחקריים. “כדי לחולל תגליות פורצות דרך דרושה למדענים החירות ללכת בעקבות תחושת הבטן, לקיים מחקר המונע מסקרנות, לעתים בלי לדעת לאן יוביל המחקר.”

במקום הראשון ברשימה ממוקמת פרינסטון. הרשימה אינה מתייחסת לפרס נובל לשלום ולפרס נובל בספרות.

 

 

ועדת מומחים מיוחדת התכנסה בעיריית חיפה לדיון במניעת שריפות ובצמצום נזקיהן בשטחים עירוניים מיוערים. זוהי יוזמה משותפת של האגודה הישראלית לאקולוגיה ולמדעי הסביבה, הטכניון, האיגוד הישראלי של אדריכלי נוף והעירייה

בשבוע שעבר התכנסה בעיריית חיפה ועדת מומחים למניעת שריפות בשטחי יער וחורש עירוניים ולצמצום נזקיהן. בארוע השתתפו כ-70 מומחים ממגוון תחומים ובהם אקולוגיה וטבע, כיבוי אש, אדריכלות נוף, חברה וקהילה. הוועדה, שהתכנסה בעקבות שריפת הענק בחיפה בנובמבר 2016, היא יוזמה משותפת של האגודה הישראלית לאקולוגיה ולמדעי הסביבה, הטכניון, האיגוד הישראלי של אדריכלי נוף ועיריית חיפה.

באירוע הוזמנו טובי המומחים להציע רעיונות שעסקו בשלושה נושאים מרכזיים: שיקום השטחים שנשרפו, תכנון וניהול השטחים הירוקים הקיימים ותכנון וניהול הממשק בין השטח הבנוי לשטח הפתוח. בעקבות המפגש יוגש לעיריית חיפה מסמך מסכם שישמש את מקבלי ההחלטות ואת התושבים.

חדווה אלמוג, סגנית ראש עיריית חיפה, הודתה לכל הגורמים שחברו להקמת הוועדה ואמרה: “חיפה עברה לפני ארבעה חודשים טראומה קשה . . את השיקום התחלנו כבר למחרת השריפה, תחילה במתן מענה למשפחות שנפגעו ובהמשך בשיקום הנוף הירוק המאפיין את העיר.  שיתוף הפעולה הנוכחי יביא לאיגום משאבים וידע מקצועי, וצוות המומחים יוכל להשתמש בתכנית האב לוואדיות אותה השלמנו לאחרונה ואשר במסגרתה מופו כל הוואדיות ונקבעו המלצות לטיפול בהם.”

דיקנית הפקולטה לארכיטקטורה ובינוי ערים בטכניון פרופ’ איריס ערבות אמרה כי “הדגל של הטכניון בעניין השריפה, ובאופן כללי, הוא ‘עם העיר, עם הקהילה’ – בדיוק ההיפך מהקונספט של מגדל השן. אנחנו מקדמים מדע אזרחי – מדע שקשור לשטח ולקהילה. היוזמה בטכניון, שהתעוררה בפקולטה שלנו כבר בשבוע שלאחר השריפה, זכתה לברכת נשיא הטכניון ולתמיכתו, מה שאיפשר לנו להתחיל במאמץ משותף של חברי סגל וסטודנטים ללימוד הנושא ולהתחלה של גיבוש מסקנות ורעיונות לעתיד.”

פרופ’-חבר טל אלון מוזס, ראש המסלול לאדריכלות נוף בטכניון, הדגישה את חשיבות הדיון הנופי האינטגרטיבי בעקבות השריפה. לדבריה, “השריפה היא הזדמנות לשינוי תפיסות מקובעות אודות היפה והראוי בנוף העירוני לטובת תפיסות חדשות. הללו רואות בשריפה חלק מתהליכים טבעיים, מוצאות את היפה בירוק המבצבץ מתוך השחור, ואת הייחודי בתהליכי ההשתנות והשקום ההדרגתיים על פני ניסיון להחזיר תמונת נוף אידילית בן לילה.”

ד”ר ערן ברוקוביץ, המנהל המדעי היוצא של האגודה הישראלית לאקולוגיה ולמדעי הסביבה, אמר: “מטרתה של ועדת המומחים היא לשלב כוחות בין הגופים השונים – אקדמיה, עירייה, כיבוי ובעלי עניין נוספים – ולהתחיל לגבש המלצות. חשוב שזו תהיה תחילתו של תהליך שיוביל להמלצות מעשיות למניעת שריפות ולטיפול בהן.”

“מעבר לעצם השמירה על ערכי טבע חשוב לזכור שהטבע מעניק לנו שירותים עצומים – הפחתת זיהום אוויר ומים, ויסות שטפונות ויתרונות פיזיולוגיים, נפשיים וחברתיים,” אמר האקולוג העירוני ד”ר אסף שוורץ, חבר סגל בפקולטה לארכיטקטורה ובינוי ערים בטכניון. “עם זאת, ברור שהצמחייה העירונית, שתורמת לנו כל כך הרבה, גם מסכנת אותנו. לכן דרושה פעולה מושכלת שתשמר את הטבע העירוני אבל תפחית את הסיכונים.”

“לפני השריפה בנובמבר קיבלה הרשות הארצית לכבאות והצלה אזהרה חמורה מהשירות המטאורולוגי – התרעה על אפשרות להתפתחות שריפות כתוצאה ממזג אוויר קיצוני שכלל רוחות מזרחיות, לחות נמוכה, יובש וגל חום,” אמר יצחק סויסה, סגן מפקד תחנת כיבוי אש חיפה ובעבר אחראי על חיץ ויערות. “חשוב להבין שעבורנו, כלוחמי האש, חיי אדם קודמים לנזקים אחרים. בשריפה המדוברת הבנו מהר מאוד שמדובר במקרה קיצוני ומסוכן ולכן התמקדנו קודם בהצלת נפשות ורק אחר כך בנושא הרכוש. מה שדרוש לנו הוא שיתוף פעולה משמעותי בין הגופים השונים ובינם לתושבים.”

 

תארים מתקדמים – ההרשמה מתחילה עכשיו!

כ-100 סטודנטים לתארים מתקדמים מאוניברסיטאות שונות השתתפו בכנס מדעי-הנדסי שנערך בטכניון במסגרת פעילות האגודה הישראלית למתן מבוקר של ביו-חומרים. המטרה: לייצר מפגש וחילופי ידע בין סטודנטים לתארים מתקדמים העוסקים בתחום זה

לאחרונה התקיים בטכניון כנס הסטודנטים השני של ה– ICRS האגודה הישראלית למתן מבוקר של ביו-חומרים. זאת במסגרת YICRS – “החטיבה הצעירה” של האגודה. מטרת הכנס: מפגש וחילופי ידע בין סטודנטים לתארים מתקדמים.

בכנס השתתפו כמאה סטודנטים מהאוניברסיטאות המובילות בישראל: הטכניון, אוניברסיטת תל אביב, האוניברסיטה העברית, אוניברסיטת בן גוריון ואוניברסיטת בר אילן. הם דנו בנושאים שונים ובהם שחרור מבוקר של תרופות, תקיפת סביבת הגידול, ג’לים חדשים לשיקום רקמות לב, אבחון שחפת באמצעות פולימרים, וחומרים חדשים להצמדת תרופות לרקמות רטובות כגון הלשון והמעי.

 

פאנל לעתיד

חברי הוועדה המארגנת של הכנס הם הדוקטורנטים אסף זינגר וצבי יערי והדוקטורנטיות מאיה בר-זאב וצוף קרויטורו-סדגר – כולם מהטכניון. ארבעתם היו גם בוועדה המארגנת של הכנס הראשון שהתקיים בפברואר 2016 באוניברסיטת ת”א. “חשבנו יחד איך אפשר לשפר את הכנס הנוכחי לעומת הכנס בשנה שעברה,” אומר זינגר, “והחלטנו שההיערכות לתקופת הפוסט-דוקטורט היא סוגייה משמעותית ורלוונטית עבור כל דוקטורנט שמתכוון להמשיך הלאה. לכן ערכנו פאנל שבו השתתפו שלושה חברי סגל צעירים מהטכניון שעוד זוכרים היטב את תקופת הפוסט-דוקטורט שלהם.”

משתתפי הפאנל, פרופ’-משנה ירון פוקס (הפקולטה לביולוגיה), פרופ’-משנה יוני סביר (רפואה) ופרופ’-משנה מאיה דוידוביץ פנחס (הנדסת ביוטכנולוגיה ומזון), שיתפו את הסטודנטים בחוויותיהם ובמסקנותיהם מתקופת הפוסט-דוקטורט. פרופ’-משנה מאיה דוידוביץ פנחס הציעה לדוקטורנטים לערוך מחקר רציני על המעבדות הרלוונטיות להם בחו”ל, לדבר עם ישראלים שנמצאים באותן אוניברסיטאות, ובעיקר לחשוב היטב אילו נושאי מחקר חדשים הם יוכלו “לייבא” לישראל בתום הפוסט-דוקטורט. פרופ’-משנה סביר אמר כי “חשוב מאוד להעריך את עצמך נכון ולמצוא לקראת הפוסט-דוקטורט את המעבדה שמתאימה לך לא רק מבחינה מחקרית אלא גם מבחינת אופי.” ופרופ’-משנה פוקס סיפר: “מה שלמדתי זה שאם אתה טוב במה שאתה עושה ומתלהב משאלת המחקר שלך, ההתלהבות שלך כבר תדביק את כולם.”

 

לתוך המים הקרים

חיים סדגר, שותף מנהל בקרן ההון סיכון סקויה, הציג לסטודנטים את עולם היזמות בישראל. “מי שבוחר להמשיך באקדמיה ימשיך באקדמיה, אבל מי שרוצה לצאת לתעשייה צריך לחשוב טוב אם הוא רוצה לעבוד כשכיר עבור מישהו אחר או להקים משהו חדש. היזמות היא עולם חשוך וקר לעתים, אבל מי שמוכן לקפוץ למים הקרים עשוי לזכות לא רק בתמורה כספית אלא גם בשמחה גדולה ובסיפוק רב. אם יש לכם חוסן נפשי וכוח סיבולת שווה לכם לחשוב על האפשרות הזאת, שהיא דרך ארוכה ומפותלת אבל נפלאה.”

למעט חיים סדגר ומשתתפי הפאנל היו כל הדוברים בכנס דוקטורנטים ופוסט-דוקטורנטים מכלל האוניברסיטאות בישראל. לדברי פרופ’ מרסל מחלוף, דיקנית הפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון בטכניון ונשיאת ארגון ה-ICRS, “ארגון של אירוע כזה כולל לוגיסטיקה, גיוס מימון וקביעה של תכנית אקדמית ולכן דורש הרבה אומץ והשקעה. חשוב לומר שכנסים אקדמיים נוטים להיות ‘כנסים של פרופסורים’, ודוקטורנטים רבים מתביישים לדבר בהם. כאן היה ארוע של דוקטורנטים בלבד, ששיתפו זה את זה בידע שלהם ולא התביישו לדבר ולשאול, והתוצאה היתה דיון ברמה גבוהה מאוד.”

 

 

 

 

 

 

 

צילומים: עמוס בר-זאב

 

מושל מדינת ניו יורק הכריז על שותפות חדשה בין הטכניון למרכז הגנום בניו יורק. המטרה: האצת המחקר והפיתוח במדעי החיים

מושל מדינת ניו יורק אנדרו קואומו הכריז על ייסודו של שיתוף פעולה בין הטכניון למרכז הגנום בניו יורק (The New York Genome Center). השותפות החדשה תחבר את הניסיון היזמי של הטכניון עם העוצמה המחקרית של מרכז הגנום וכך תאיץ את המחקר בביורפואה, בגנומיקה, בטיפולים וביישומים רפואיים. התפתחויות אלה יעניקו דחיפה משמעותית לתעשיית מדעי החיים ולשוק התעסוקה בתחום זה.

“ניו יורק וישראל מחוברות בקשר בלתי ניתק, והשותפות החדשנית תחזק את היחסים הכלכליים בינינו ותמסד את עתידנו המשותף,” אמר המושל קואומו בעקבות פגישה ישראלית-אמריקאית שהתקיימה במלון המלך דוד בירושלים בהשתתפות ראש עיריית ירושלים ניר ברקת ואנשי עסקים מובילים מישראל. “באמצעות החיבור לטכניון נציב את ניו יורק בחזית הדור הבא של מחקר רפואי ותגליות רפואיות.”

“לפני חמש שנים חברנו לאוניברסיטת קורנל בהקמת מכון טכניון-קורנל ע”ש ג’ייקובס, הפועל לקידום המגזר הטכנולוגי בעיר ניו יורק,” אמר נשיא הטכניון פרופ’ פרץ לביא. “כעת אנו חוברים למרכז הגנום בניו יורק במטרה רחבה יותר: לקדם מחקר גנומי שיועיל לאנושות כולה. הטכניון גאה לחבור למדינת ניו יורק בהרחבת הגשר המחבר את ישראל וארצות הברית, ואנו אסירי תודה למושל קואומו על מנהיגותו ועל חזונו בחיזוק היחסים בין שתי האומות.”

שריל מור, נשיאת מרכז הגנום בניו יורק, אמרה כי “מרכז הגנום בניו יורק מוקיר יזמות, חדשנות וכושר המצאה – עקרונות שעליהם בנויה הצלחתו של הטכניון. שיתוף פעולה זה יסלול דרכים חדשות בחקר הגנום וימנף את יכולותיהם של שני המוסדות לקידום המחקר בתחום זה. אנו אסירי תודה למושל קואומו על מנהיגותו המסורה בקידום הארגונים העוסקים בתחום מדעי החיים בניו יורק ובעולם, ומודים לחברה הכלכלית של העיר ניו יורק (Partnership for New York City) על מחויבותה למגזר זה.”

מרכז הגנום בניו יורק הוא גוף מוביל בריצוף, באנליזה, בביואינפורמטיקה, במחשוב מתקדם ובמחקר בתחום הגנום. הוא פועל בשיתוף עם מוסדות אקדמיים, מחקריים ורפואיים ועם חברות בתחומי התרופות, הביוטכנולוגיה וה-IT. המרכז נוסד על ידי 12 ממוסדות המחקר הרפואיים המובילים בארה”ב במטרה לתרגם מחקר בתחום הגנום לפיתוח טיפולים חדשים ודרכי ריפוי, והוא מציב את ניו יורק בחזית הדור הבא של פיתוח טיפולים למחלות בבני אדם.

המרכז המשולב לחקר הסרטן בטכניון (TICC) מקדם פיתוח של כלים חדשים לאבחון ולטיפול בסרטן. באמצעות חיבור בין חוקרים מכל תחומי המדע, ממדענים ועד קלינאים ואונקולוגים, מתורגמות תגליות מדעיות לטיפולים מצילי חיים. החיבור בין המרכז החדשני והרב-תחומי ומרכז הגנום בניו יורק צפוי להאיץ משמעותית את המחקר הגנומי בתחום הסרטן ואת תרגום הידע המשותף לתועלת המין האנושי.

 

 

 

 

חוקרים בטכניון פיתחו שיטה חדשה לייצור מימן ממים באמצעות אנרגיה סולרית. השיטה החדשה תאפשר להפיק את המימן במרוכז הרחק מהחווה הסולרית באופן חסכוני ויעיל

חוקרים בטכניון פיתחו גישה חדשה לייצור מימן ממים באמצעות אנרגיה סולרית. במאמר המתפרסם בכתב העת Nature Materials מסבירים החוקרים כי גישה זו תאפשר להפיק את המימן במרוכז בנקודת המכירה – למשל בתחנת תדלוק של רכב חשמלי המונע במימן – גם אם היא רחוקה מהחווה הסולרית. הטכנולוגיה החדשה צפויה להפחית משמעותית את עלויות ייצור המימן והובלתו ללקוח.
את המחקר הובילו אביגיל לנדמן, דוקטורנטית בתכנית האנרגיה ע”ש גרנד בטכניון  (GTEP), ד”ר חן דותן מהמעבדה לחומרים והתקנים אלקטרוכימיים, יחד עם ד”ר גנדי שטר מהפקולטה להנדסה כימית. אביגיל עובדת על הדוקטורט בהנחיית פרופ’ אבנר רוטשילד מהפקולטה למדע והנדסה של חומרים ופרופ’ גדעון גרדר, דיקן הפקולטה להנדסה כימית. המחקר נתמך על ידי מרכז המצוינות (I-CORE) למחקר בדלקים סולריים (המתוקצב על ידי ות”ת), משרד התשתיות הלאומיות, האנרגיה והמים, המיזם האירופי המשותף לתאי דלק ומימן (FCH-JU), תכנית האנרגיה ע”ש גרנד בטכניון (GTEP) , התורם אד סאטל וקרן אדליס.

דלק העתיד
מימן נחשב לאחד מנשאי האנרגיה המבטיחים להנעת רכב ולצרכים שונים, וזאת בשל יתרונותיו הבולטים:

• את המימן אפשר להפיק ממים, ולכן ייצורו אינו תלוי בגישה למחצבי טבע מתכלים.
• שימוש בדלק מימן יצמצם את התלות בדלקים מחצביים כגון נפט וגז טבעי, שזמינותם תלויה בגורמים גיאוגרפיים, פוליטיים ואחרים, ויגדיל את האנרגיה הזמינה לאוכלוסיית כדור הארץ.
• בניגוד למנועי סולר ובנזין הפולטים זיהום רב לאוויר, תוצר הלוואי היחיד של מנועי מימן הוא מים.

בשל יתרונות ההנעה במימן משקיעות מדינות רבות ובראשן יפן, גרמניה וארה”ב סכומי עתק בתכניות לפיתוח טכנולוגיות “ירוקות” (ידידותיות לסביבה) לייצור מימן. מרבית המימן מופק כיום מגז טבעי בתהליך הפולט לאוויר פחמן דו-חמצני, אולם אפשר להפיק מימן גם בפירוק מולקולות מים למימן ולחמצן בתהליך הנקרא אלקטרוליזה (“פירוק באמצעות חשמל”). עם זאת, מאחר שייצור החשמל עצמו הוא תהליך יקר ומזהם, חוקרים בטכניון וברחבי העולם מפתחים תא פוטו-אלקטרוכימי המנצל את אנרגיית השמש לפירוק המים באופן ישיר ללא צורך בחשמל.

אתגר ההפרדה

האתגרים המרכזיים בפיתוח חוות סולריות לייצור מימן הם ההפרדה בין המימן לחמצן, איסוף המימן ממיליוני תאים פוטו-אלקטרוכימיים והובלתו לנקודת המכירה. חוקרי הטכניון פתרו את הבעיה באמצעות פיתוח שיטה חדשה לפירוק פוטו-אלקטרוכימי של מים. בשיטה זו נוצרים המימן והחמצן בשני מכלים נפרדים, המחוברים ביניהם בחיבורים חשמליים בלבד. זאת בניגוד לשיטה הקונבנציונלית, שבה נצברים המימן והחמצן בתוך מיכל (תא) אחד, כאשר ממברנה דקה מפרידה ביניהם ומונעת מהם להתערבב זה בזה. ראוי לציין שתערובת של מימן וחמצן היא דליקה ונפיצה ולכן הפרדה זו חיונית.

 

התהליך החדש מאפשר הפרדה גיאוגרפית בין החווה הסולרית, המורכבת ממיליוני תאים פוטו-אלקטרוכימיים המייצרים חמצן בלבד, לאתר שבו המימן מיוצר באופן מרוכז, חסכוני ויעיל. במילים אחרות, שיטה זו מאפשרת לקצור את אנרגיית השמש במקום אחד ולהפיק את המימן באתר אחר – תחנת דלק, לדוגמה. כל מה שנדרש הוא צמד אלקטרודות עזר מניקל הידרוקסיד, חומר זול המשמש בבטריות נטענות, וחוט מתכת המקשר ביניהן.

“במאמר הנוכחי אנחנו מתארים יצירת מימן בשיטה החדשה תוך הפרדה פיזית של ייצור המימן מייצור החמצן,” אומרת אביגיל. “על פי אומדן העלויות שערכנו, השיטה שלנו יכולה להתחרות בהצלחה עם שיטות קיימות של פירוק מים ולהוות פלטפורמה זולה ובטוחה לייצור מימן.”

מבט לעתיד

השיטה שפותחה בטכניון להפרדה בין ייצור המימן וייצור החמצן היוותה את הבסיס לפיתוח טכנולוגיה חדשה לאלקטרוליזה דו-שלבית. טכנולוגיה זו, אשר פותחה על ידי ד”ר חן דותן, מאפשרת ייצור מימן ביעילות חסרת תקדים ובלחץ גבוה, וכך מוזילה משמעותית של עלויות ייצור המימן. כעת נמצאת הטכנולוגיה החדשה בשלבי פיתוח טרום-תעשייתים.

הדוקטורנטית אביגיל לנדמן הציגה לאחרונה את המחקר האמור בתחרות Three Minute Thesis באוסטרליה. הרצאה זו זיכתה אותה במקום הראשון בקטגוריית אנרגיה. בתחרות, המתקיימת ביוזמת אוניברסיטת קווינסלנד, נדרשים המשתתפים להציג מחקר פורץ דרך בשלוש דקות בלבד.

למחקר המלא בכתב העת Nature Materials

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

לסרטון המסביר על המחקר:

 

 

כתב העת Nature Communications מדווח על הצלחתם של חוקרי הטכניון ביצירת “אתרי ריאקציה” חדשים במולקולות אורגניות

חוקרים בפקולטה לכימיה ע”ש שוליך בטכניון הצליחו ליצור אתרי-ריאקציה חדשים במולקולות אורגניות, וזאת לראשונה באמצעות העברה-מרחוק של מידע בין שני קצוות של המולקולה. על המאמר המתפרסם בכתב העת Nature Communications חתומים ראש המעבדה פרופ’ אילן מרק, סוקדב סינה (פוסט-דוקטורנט מהודו), ג’פרי ברופרטס (דוקטורנט מבלגיה) ואלכסנדר וסור (פוסט-דוקטורנט מצרפת).

כימיה אורגנית היא תחום רחב מאד הכולל את מרבית המולקולות הביולוגיות שעליהן מבוססים כל עולם החי והצומח, מרבית התרופות, פולימרים סינטטיים ועוד. אחד האתגרים המרכזיים בהקשר זה הוא פיתוח שיטות סינטטיות חדשות –  תחום שכבר זיכה מספר חוקרים מובילים בפרסי נובל. “אפשר לומר שאנחנו אדריכלים של מולקולות”, מסביר פרופ’ מרק, “וכמו שיש אדריכלים שמעדיפים את הסטנדרטי ויש כאלה שמחפשים את השונה, גם בכימיה יש כאלה שבונים מולקולות סטנדרטיות ויש מדענים כמוני, שמחפשים את השונה ואת המאתגר. במיוחד מושכים אותי אתגרים בסינתזה שנחשבים בלתי אפשריים להשגה.”

ואכן, במחקר הנוכחי פיצחה קבוצת המחקר של פרופ’ מרק אתגר שנחשב בלתי אפשרי: יצירה של אתר ריאקציה חדש במקום שלא הייתה בו עמדה כזאת. אתר הריאקציה – “קבוצה פונקציונלית” בשמו המקצועי – הוא השער של המולקולה לריאקציה עם מולקולות אחרות ומכאן חשיבותו. במאמר הנוכחי מדגים פרופ’ מרק יצירה של קבוצה כזו באמצעות “פונקציונליזציה מרחוק” (functionalization  (remote המבוססת על העברת מידע על גבי מתכת בתוך המולקולה.

“הרעיון של פונקציונליזציה מרחוק הוצע כבר לפני כמה עשורים,” מסביר פרופ’ מרק, “אולם עד כה הוא לא יושם בתחום הסינתזה האורגנית. זאת משום שההשפעה-מרחוק מבוססת על נדידת מתכת במולקולה, ונדידה זו מוגבלת על ידי אילוצים שונים ולא היה ברור כיצד לשלוט בה ולכוונה לאתר מסוים”. כעת, כאמור, הצליחה הקבוצה בהעברת מידע מאתר המיקום המקורי של הקבוצה הפונקציונלית לנקודה אחרת, רחוקה מאוד, במולקולה. העברה זו מתבצעת בתהליך יחיד (one-pot operation) וללא תלות במרחק המולקולרי בין שתי האתרים. למעשה מדובר במעין “קפיצת מוט” המעבירה את המידע ומייצרת קבוצה פונקציונלית חדשה במולקולה.

בשני העשורים האחרונים הושגה התקדמות דרמטית בתחום הסינתזה האורגנית. אם בעבר התמקדה הקהילה המדעית בתחום זה במאמץ ליצור קשרים קוולנטיים (covalent bonds) מהסוג הסטנדרטי, הרי שבשנים האחרונות מתחולל שינוי פרדיגמה לקראת מערכות גמישות, חסכוניות ורב תכליתיות. לפיכך, הצלחתה של קבוצת המחקר הטכניונית בפיתוח תהליך יעיל של פונקציונליזציה מרחוק עשויה להוביל ליישומים מרחיקי לכת, למשל בתעשיית התרופות.

פרופ’ אילן מרק נולד בישראל אך עבר בגיל שנה עם משפחתו לצרפת. ב-1988 השלים דוקטורט באוניברסיטת Pierre et Marie Curie בפריז, ולאחר פוסט-דוקטורט בבלגיה הוא עבד כחוקר באוניברסיטת  Pierre et Marie Curie. בשנת 1997, אחרי 34 שנים בצרפת, חזר לישראל והצטרף לסגל הפקולטה לכימיה בטכניון. כיום הוא עומד בראש מעבדה לכימיה אורגנית ע”ש משפחת מאלך ומחזיק בקתדרה ע”ש סובל. פרופ’ מרק זכה בפרסים רבים ובהם פרס ויצמן למדעים מדויקים, פרס המצוינות של החברה הישראלית לכימיה, מלגת אלון, פרס מיכאל ברונו, פרס טאוב להצטיינות אקדמית ופרסי הצטיינות בהוראה כולל פרס ינאי מטעם הטכניון.

 

למאמר: http://www.nature.com/articles/ncomms14200