חוקרים בפקולטה להנדסה ביו-רפואית מצביעים לראשונה על נזקיו של סילון האוויר היוצא מצינור ההנשמה

מודל מלאכותי חדש של דרכי הנשימה של פגים, וניסויים שנעשו בו, צפויים להפחית את הפגיעה הנגרמת לתינוקות מונשמים. המחקר שהתפרסם ב- Interface Journal of The Royal Society נערך על ידי הדוקטורנט אלירם נוף ופרופ’ ג’וזואה שניטמן מהפקולטה להנדסה ביו-רפואית בטכניון ופרופ’ דני וייסמן, מנהל יחידת היילודים במרכז הרפואי כרמל.

[su_image_carousel source=”media: 38236,38235,38234,38233″ slides_style=”minimal” crop=”16:9″ align=”center” captions=”yes” autoplay=”3″]

יותר מ-10% מן התינוקות בעולם נולדים בטרם עת. תינוקות אלה בכלל, ופגים בפרט, מוגבלים בתפקודם בהיבטים שונים מאחר שהמערכות בגופם לא הספיקו להתפתח כראוי. אחת המערכות האלה היא מערכת הנשימה, המגיעה לתפקוד מלא רק בשלב מאוחר בהתפתחות העוברית. זו הסיבה שלידה מוקדמת מאופיינת במקרים רבים במצוקה נשימתית, בין השאר בשל העדרו של חומר שומני ייחודי, סורפקטנט (surfactant), שמונע את קריסת נאדיות הריאה ומקל על הנשימה.

למרבה המזל, הרפואה המודרנית יודעת להתמודד עם בעיה זו ולהציל את הפגים, בעיקר במתן סורפקטנט חיצוני המשולב בהנשמה באמצעות מנשם – מכונת הנשמה המזרימה אוויר לקנה הנשימה של התינוק דרך צינור המוחדר דרך הפה.

אולם במתכונתו הנוכחית, השימוש במנשם אינו חף מבעיות. אחת מתופעות הלוואי האפשריות של הנשמת פגים היא הפגיעה ברקמות הריאה. בפעולת ההנשמה אין סטנדרטיזציה, שכן כל תינוק מצריך התאמה אישית של נתוני ההנשמה המלאכותית – אחוז החמצן באוויר המוחדר, נפח האוויר, הלחץ, הקצב ועוד. הרופאים עושים כמיטב יכולתם כדי להתאים נתונים אלה לצורכי התינוק ולצמצם את הפגיעה בו, ועדיין, תינוקות רבים נפגעים בתהליך הזה, החיוני להצלת חייהם.

כאן נכנס לתמונה המודל הייחודי שפיתחו חוקרי הטכניון. לאחר פעילות מחקרית ממושכת ברמת המודל המתמטי פיתחו נוף ופרופ’ שניטמן מודל פיזי, עשוי סיליקון, המדמה – בתלת-ממד ובגודל אמיתי – את דרכי הנשימה העליונות בגופו של הפג.

החוקרים הופתעו לגלות תופעה שאינה מוזכרת כלל בספרות הרפואית: סילון אוויר ביציאה מהצינור המוחדר לפיו של הפג. “עד כה ידעו שהצינור עלול לפצוע ישירות את הרקמה העדינה, אך לא התייחסו כלל להשפעת זרימת האוויר,” אומר נוף. “במחקר הנוכחי גילינו לראשונה שבשל מיקומו מפעיל סילון זה כוחות חיכוך חזקים על רקמת האפיתל – שכבת התאים שמצפה את דרכי הנשימה העליונות. הכוחות האלה עלולים לגרום נזקים ובהם דלקת, המהווים סיכון ממשי לפג.”

את הממצא האמור בחנו החוקרים במודל הסיליקון וגילו כי אכן, הסילון מפעיל על רקמת הריאה לחץ העלול לגרום לה נזק משמעותי. בהמשך המחקר הם מתכוונים לזרוע על הרקמה תאים ביולוגיים חיים ולבחון את השפעתו של הסילון עליהם.

החדשות הטובות, בכל אופן, הן שמתוך הממצאים הסיקו החוקרים המלצות באשר לנתוני ההנשמה הרצויים. להערכתם, התאמת נתוני ההנשמה לתצורת הזרימה במערכת הנשימה של התינוק עשויה למנוע את הנזקים המתוארים כאן ולשפר את סיכוייהם של תינוקות אלה לפתח מערכת נשימה תקינה.

מסקנות אלה תואמות את המגמה הכוללת במחלקת הפגים בקריה הרפואית רמב”ם – מגמה של צמצום הפולשנות בטיפול ושל הפחתת השימוש בהנשמה פולשנית ככל האפשר.

לדברי ד”ר לירון בורנשטיין, רופאה בכירה במחלקה לטיפול נמרץ ילודים ופגים ברמב”ם, “עם ההתקדמות ברפואה אנו מצליחים כיום לטפל בפגים צעירים יותר ובתחלואות מורכבות יותר. עם זאת, התחלואה הנשימתית עדיין מהווה גורם משמעותי בתמותה ובתחלואת פגים. הטכנולוגיה שמוצגת במאמר זה – יצירת מודל של אזור ספציפי בריאה וחקר הכוחות שמפעיל על הרקמה סילון האוויר הנוצר בהנשמה פולשנית – יכולה לקדם אותנו בהבנת המנגנונים המובילים לנזקי ההנשמה שאנו רוצים למנוע ובפיתוח טכניקות הנשמה עדינות יותר, המתאימות לאוכלוסיית הפגים.”

 

פרופ’ ג’וזואה שניטמן נולד בצרפת וגדל בארה”ב ובשוויץ. בקיץ 2010, עם דוקטורט מ-ETH ציריך, עלה לישראל והצטרף לסגל הטכניון. הוא זכה בפרסים רבים ובהם פרס החוקר הצעיר מטעם האגודה הבינלאומית לאירוסולים ברפואה (ISAM) לחוקרים מתחת לגיל 40. כיום הוא עומד בראש המעבדה לביו-זורמים בפקולטה להנדסה ביו-רפואית. פרופ’ שניטמן פיתח את כלי האיבחון הראשון המאפשר מעקב כמותי אחר הדינמיקה של חלקיקים במערכת הנשימה. זוהי “ריאה על שבב” (acinus-on-chip) הרלוונטית הן להערכת סיכונים בריאותיים (זיהום וכיו”ב) והן להערכה ותכנון של תרופות למערכת הנשימה.

 

אלירם נוף עלה ארצה לבד בגיל 18 מארה”ב כדי להתגייס לצה”ל. לאחר תום שירותו הצבאי השלים תואר ראשון ושני במסלול מהיר בפקולטה להנדסת מכונות באוניברסיטת בן גוריון. גם את התואר השני עשה בבן גוריון, בהנחיית פרופ’ אורן שדות ופרופ’ גבי בן-דור במעבדה לחקר גלי הלם – חקר השפעות של זרימה על-קולית בשיתוף משרד הבטחון. לקראת הדוקטורט החליט אלירם ליישם את הרקע שרכש בתחום הזרימה עבור בעיות בעולם הרפואה, וכך נוצר הקשר עם פרופ’ שניטמן, המנחה אותו בעבודת הדוקטורט.

 

 

למאמר ב- Interface Journal of The Royal Society   לחצו כאן

 

 

הכנס השנתי של המרכז לחקר המורשת הבנויה ע״ש אבי ושרה ארנסון, שנערך בתמיכת הטכניון ועיריית חיפה, התקיים בבניין העירייה ב-28 בנובמבר. האירוע התקיים כחלק מסדרת אירועים המוקדשים ל-100 שנות באוהאוס בחיפה.

המרכז לחקר המורשת הבנויה נוסד ב-1975 בפקולטה לארכיטקטורה ובינוי ערים, ופועל בכוחות מחודשים תודות לתרומתה של משפחת ארנסון ב-2017. המרכז  נועד להוות בית לחקר ההיסטוריה של הסביבה הבנויה בישראל באמצעות ארכיון מסמכים ואוספים, הוצאת ספרים ומחקר חוצה גבולות.

[su_image_carousel source=”media: 38205,38206,38207″ slides_style=”minimal” crop=”16:9″ align=”center” captions=”yes” autoplay=”3″]

האירוע, בהנחיית ראש המרכז פרופ’ אלונה נצן-שיפטן, התגבש כמחווה לספר  Bauhaus on the Carmel and the Crossroads of Empire שכתבו גילברט הרברט וסילבינה סוסנובסקי בשנת 1993  ויצא גם הוא בהוצאת מרכז המורשת ויד בן צבי . ספר זה הוא בסיס ומקור השראה למחקר היסטורי אודות האדריכלות בחיפה.

בשנות ה-20 וה-30 היגרו לארץ ישראל המנדטורית כ-100 אדריכלים, אשר השתתפו בעיצובו של המרחב המקומי ברוח התנועה המודרנית ובהשפעת אסכולת הבאוהאוס. אף שבתודעה הציבורית מתוייג הבאוהאוס כ”סגנון תל אביבי” בפועל מובילה חיפה במספר המבנים המזוהים עם אסכולה זו. חלקם הגדול של המבנים נמצא בשכונת הדר הכרמל שתוכננה על ידי האדריכל היהודי-גרמני ריכרד קאופמן. ההרס, הנטישה, חוסר העניין וההזנחה של מבנים אלו הם חלק מהסיבות לכך שחיפה אינה מוכרת כמרכז מובהק של התנועה המודרנית בארכיטקטורה.

דיקן הפקולטה לארכיטקטורה ובינוי ערים בטכניון פרופ’ יאשה גרובמן הודיע במסגרת דבריו בכנס כי זוהי “שנת חיפה” בפקולטה. לדבריו, “אנחנו יושבים על יהלום, וברצוננו לסייע לעיר לחשוף את אוצרותיה ולהחזיר את הברק לחיפה.”

בדברי הפתיחה שלה אמרה ראש העיר חיפה ד”ר עינת קליש-רותם כי אחד הנושאים הראשונים בהם טיפלה עם כניסתה לתפקיד הוא תכנון שנת המאה לבאוהאוס בחיפה. נושא זה קרוב לליבה שכן את השכלתה האדריכלית רכשה בטכניון, שבו גם לימדה, ומכיוון שכיהנה בעבר כיו”ר אגודת האדריכלים בחיפה. “חיפה נדרשת למחשבה מחודשת על התפתחותה הכלכלית. אחד הנכסים הגדולים של העיר הוא מורשתה האדריכלית, ועלינו לשכנע את התושבים והמתכננים להביא לידי ביטוי את היהלום הזה,” אמרה. ראש העיר גילתה כי היא חולמת על היום שבו תוכרז חיפה כאתר מורשת עולמית של אונסק”ו, כפי שקרה עם “העיר הלבנה” בתל אביב.

שרה ארנסון, שקיבלה בחודש יוני תואר “עמית כבוד” של הטכניון, דיברה על האדריכלות ככלי חשוב בעיצוב המרחב הציבורי. “חשוב לשמר את העבר בעודנו בונים את העתיד, וזה המקום שבו המחקר האקדמי פוגש את האינטרס הציבורי,” אמרה. היא הביעה את תודתה לפקולטה לארכיטקטורה ובינוי ערים, “המבינה כי עתידנו חייב להיבנות מתוך מורשת העבר המגוונת,” ואמרה כי היא מאמינה בכל ליבה בחשיבות היחסים בין הטכניון לעיר.

בית הספר לעיצוב ואמנות הבאוהאוס אומנם נוסד בגרמניה, אך השפעתו ניכרה היטב גם באוסטריה וברחבי אירופה. זו הסיבה שלכנס הוזמנו מומחים משתי המדינות. ארנו מיטלדורפר, הנספח התרבותי של שגרירות אוסטריה בישראל, דיבר באריכות על הקשר בין אוסטריה לחיפה. בין היתר הזכיר מיטלדורפר את הקשר כפי שהוא בא לידי ביטוי בספרו של תאודור הרצל, “אלטנוילנד” (1902). הרצל, שהיה  יליד הממלכה האוסטרו הונגרית, התחנך והתבגר בוינה, תיאר את חיפה כעיר אוטופית וכמרכז כלכלי – טכנולוגי ותרבותי עתידי . לימים, בשנות ה-30, אדריכלים יהודים רבים שהוכשרו בוינה מצאו מקלט בחיפה והשפיעו רבות על בנייתה של העיר בסגנון הבינלאומי של הבאוהאוס.

פרופ’ ורנר מולר מקרן באוהאוס דסאו תיאר את אסכולת הבאוהאוס ואת חתירתה לשינוי החברה באמצעות עידוד חיים בצוותא. הוא הציג קווי דמיון בין אידיאולוגיית הבאוהאוס לבין החלוצים המוקדמים שהגיעו לארץ ישראל, ובעיקר מייסדי הקיבוצים. פרופ’ רודולף לוקמן מאוניברסיטת אנהלט למדע יישומי בגרמניה דיבר על הקשר היהודי הנרחב לבאוהאוס. הרצאתו התמקדה בלאופולד פישר, אדריכל יהודי שעבד עם מייסד הבאוהאוס, האדריכל ואלטר גרופיוס, ולימד בבית הספר בדסאו. פרופ’ אלפרד יאקובי מאוניברסיטת אנהלט, שלימד שנה בטכניון לפני כ-25 שנה ושומר על קשרים עמוקים עם המוסד ועם חיפה, הרחיב את היריעה כשהציג את מיזמי הדיור הציבורי החלוציים של האדריכל ארנסט מאי בפרנקפורט החדשה.

החוקר מתיאס דורפשטלר מהאוניברסיטה הטכנולוגית של וינה דן בעבודתם של האדריכלים שהגיעו מווינה ועבדו בחיפה בשנות השלושים. “כ-100 אדריכלים הגיעו מאירופה, רבים מהם מאוסטריה. שישה מהם היו סטודנטים בבית הספר לבאוהאוס, מתוכם שלושה אדריכלים: אריה שרון, שמואל מיסטצ’קין ומוניו וייראוב-גיתאי. בנו, במאי הקולנוע עמוס גיתאי, סיפר על אביו, שלמד בבאוהאוס ועלה לישראל, התגורר בחיפה ותכנן יותר מ-8,000 בניינים בישראל.

ד”ר אור אלכסנדרוביץ, מומחה בקלימטולוגיית בנייה וחבר סגל בפקולטה, תיאר כיצד בארץ ישראל של תחילת המאה ה-20 נעשה ניסיון מדעי חלוצי ראשון מסוגו לתכנן בניינים תוך התחשבות בהיבטים אקלימיים. האדריכל אלכסנדר ברוולד, שהיגר מגרמניה לחיפה, שקל כבר ב-1909 את חשיבות השמש והרוח בתכנונו של בניין הטכניון ההיסטורי. האדריכל הנודע אריה שרון, שלמד בבית הספר לבאוהאוס תחת ואלטר גרופיוס והאנס מאייר, שקל גם הוא היבטים אקלימיים כמרכיב חיוני בתכן בריא, אף שכמה מהנחותיו היו שגויות.

ואליד כרכבי, ראש צוות השימור בחיפה, הציג סקירה של שיתוף הפעולה היהודי-ערבי בתחום האדריכלי בתקופת המנדט הבריטי. הוא הסביר כי הבריטים תכננו את חיפה כמרכז המינהלי הראשי שלהם במזרח התיכון, וכי אוכלוסיית העיר גדלה באופן אקספוננציאלי בשנות ה-30 וה-40. אחד הפרויקטים החשובים באותן שנים היה הקמת הנמל החדש בחיפה, שנבנה באותו סגנון בין-לאומי. רבים מהאדריכלים שנמלטו מהנאצים והתיישבו בחיפה בנו בתים לאליטה הערבית בחיפה. אחד הבולטים שבהם היה משה גרשטל, שגם תכנן את שוק תלפיות ברחוב סירקין.

האדריכל אדיב דאוד-נקאש, מומחה בשיחזור ובשימור במגזר הערבי בישראל, דיבר על הסגנון האדריכלי שפותח בשלהי שנות ה-30 ואותו כינה “מודרניזם לבנטיני”, במרכז מחקרו עמדו עבודותיו של האדריכל הלבנוני אנטון תאבט, מנהיג של התנועה המודרנית בארצות ערב, שבנה את ״אחוזות הגן״ בחיפה.

את שילוב הכוחות האדריכליים בחיפה ואת מגוון מקורות הידע וההשפעה לאורך השנים תיאר ד”ר רון פוקס מאוניברסיטת חיפה המלמד בפקולטה לארכיטקטורה בטכניון. את האירוע סיכמה ד”ר ליאורה ברעם-שחל שתיארה את תהליכי המחקר בנושא האדריכלות בחיפה שהתקיימו במרכז המורשת בראשית שנות ה-90, את כתיבתו של הספר “באוהאוס על הכרמל” ואת התערוכה שהופקה בעקבותיו. בסיום הערב תיארה האוצרת ד”ר גליה בר אור את ארועי ה”באוהאוס החברתי” שאצרה במסגרת אירועי “בתים מבפנים” שהתקיימו בחיפה.

חוקרים בטכניון פיתחו מערכת אב-טיפוס חדשנית להפקה יעילה ובטוחה של מימן באמצעות אנרגיית השמש בלבד. את המחקר, שהתפרסם בכתב העת Joule מקבוצת Cell, הובילה הדוקטורנטית אביגיל לנדמן מתוכנית האנרגיה ע”ש גרנד, יחד עם המסטרנטית רואן חלבי מהפקולטה למדע והנדסה של חומרים. המחקר נערך בהנחייתם המשותפת של פרופ’ גידי גרדר מהפקולטה להנדסה כימית ופרופ’ אבנר רוטשילד מהפקולטה למדע והנדסה של חומרים, ושותפים בו פרופ’ אדליו מנדס וד”ר פאולה דיאז מאוניברסיטת פורטו בפורטוגל.

המערכת החדשנית מכילה התקן סולארי דו-שכבתי (Tandem cell), המאפשר ניצול יעיל יותר של ספקטרום האור: חלק מקרינת השמש נבלע בשכבה העליונה, העשויה תחמוצת ברזל שקופה למחצה; והקרינה שאינה נבלעת בשכבה זו עוברת דרכה ונבלעת בהמשך על ידי תא פוטו-וולטאי. יחד מספקות שתי השכבות למערכת את האנרגיה הדרושה לפירוק המים.

[su_image_carousel source=”media: 38190,38191,38192,38193,38194,38195″ slides_style=”minimal” crop=”none” align=”center” captions=”yes” autoplay=”3″]

מתיאוריה ליישום

המערכת החדשנית היא המשך לפריצת דרך תאורטית של צוות המחקר הטכניוני, שהוצגה במאמר שהתפרסם ב-Nature Materials בחודש מרץ 2017. באותו מאמר הציגו החוקרים שינוי פרדיגמטי בהפקת מימן: במקום תא הפקה אחד שבו מתפרקים המים למימן ולחמצן פיתחו החוקרים מערכת שבה נוצרים המימן והחמצן בשני תאים שונים לחלוטין. פיתוח זה חשוב בין השאר משום שערבוב בין החמצן למימן יוצר אינטראקציה נפיצה ומסוכנת. את הוכחת ההיתכנות הציגו החוקרים במערכת מעבדתית המופעלת בעזרת מקור חשמל קונבנציונלי.

כעת, במחקר הנוכחי שהתפרסם ב-Joule, מימשו החוקרים את התיאוריה בפיתוח יישומי – מערכת אב-טיפוס פוטו-אלקטרוכימית המייצרת מימן וחמצן בשני תאים נפרדים באמצעות אור שמש בלבד. במסגרת הניסוי נערכו כ-80 שעות עבודה (10 ימים של כ-8 שעות), שהדגימו את יעילות המערכת באור שמש טבעי. הניסוי נערך בפקולטה להנדסה כימית בטכניון.

 

רקע למחקר

מימן הוא חומר מבוקש מאוד בתחומים רבים בחיינו. רוב המימן המיוצר כיום מְשַמֵש לייצור אמוניה לייצור דשנים החיוניים לחקלאות המודרנית. בנוסף, מימן הוא אחד המתחרים המובילים בתחום הדלקים האלטרנטיביים, במיוחד בהקשר של הנעת כלי רכב. בהקשר התחבורתי יש למימן כמה יתרונות על פני דלקים מבוססי מחצבים:

• אפשר להפיקו ממים על ידי אנרגיות ירוקות כגון אנרגית השמש, וכך לצמצם את התלות בדלקים מחצביים ואת התלות בארצות העשירות בעתודות נפט;
• הפקת מימן ממים מאפשרת אגירה של אנרגיות ירוקות, שאינן זמינות בכל שעות היום
• בניגוד למנועי סולר ובנזין הפולטים זיהום רב לאוויר, תוצר הלוואי היחיד של מנועי מימן הוא מים.

כיום מופק המימן בעולם, רובו ככולו, מגז טבעי, בתהליך הפולט פחמן דו-חמצני (CO₂) שנזקיו הסביבתיים ידועים. שיטת הפקה חלופית היא אלקטרוליזה – פירוק מים (H₂O) למימן (H₂) ולחמצן (O₂). תהליך האלקטרוליזה פותח לפני יותר ממאתיים שנה, בשנת 1800, אך מאז לא פותחו טכנולוגיות אלקטרוליזה רבות. בשנים האחרונות, עם המעבר החיוני לאנרגיות חלופיות, ברור כי יש לשכלל את תהליכי האלקטרוליזה כך שיתאימו למקורות אנרגיה אלה.

על רקע זה התפתח התהליך הפוטו-אלקטרוכימי, המפרק את המים ישירות על ידי קרינת השמש. אולם גם כאן ישנם אתגרים טכנולוגיים שונים. למשל, ייצור המימן בדרך המקובלת באלקטרוליזה – פירוק המים למימן וחמצן באותו תא הפקה – כרוך בסיכון משום שהמפגש בין מימן לחמצן מוביל לפיצוץ. יתר על כן, בשדות סולאריים רחבי ידיים קשה מאוד לייצר מימן בתצורה זו. מכאן חשיבותה של פריצת הדרך הנוכחית המוצגת ב-Joule.

החוקרים מקווים שגורמים באקדמיה ובתעשייה ימשיכו ויקדמו את המערכת לכדי מוצר מסחרי.

המחקר נתמך על ידי תוכנית האנרגיה ע”ש ננסי וסטיבן גרנד בטכניון (GTEP), תרומת אד סאטל, קרן אדליס, משרד האנרגיה והנציבות האירופית (שני מענקי ERC) ומרכז המצוינותPAT  של הקרן הלאומית למדע.

למאמר בכתב העת Joule  לחצו כאן

[su_youtube_advanced url=”https://youtu.be/0xRYoKAgmWY” width=”720″ height=”200″ controls=”no” autohide=”yes” autoplay=”yes” rel=”no” fs=”no” theme=”light”]

חוקרים בפקולטה להנדסה ביו-רפואית בטכניון פיתחו טכנולוגיה חדשה המאפשרת אנליזה, ברמת המולקולה הבודדת, של גדילי די-אן-איי גנומיים ארוכים במיוחד. אנליזה כזו חיונית לאפיון מדויק של מולקולות הדי-אן-איי, ותוביל בעתיד לזיהוי מחלות על בסיס שינויים ברצף מולקולות בודדות של הדי-אן-איי. את המחקר שהתפרסם במאמר בכתב העת ACS NANO הובילו פרופ’ עמית מלר, הדוקטורנט אדם זריהן ומנהלת מעבדת מלר ד”ר דיאנה הוטנר.

[su_image_carousel source=”media: 38158,38157″ slides_style=”minimal” crop=”none” align=”center” captions=”yes” autoplay=”3″]

המערכת שפיתחו חוקרי הטכניון מכילה מערכת תעלות מיקרוסקופיות שמאפשרות מתיחה מבוקרת של גדילי די-אן-איי בודדים והובלתם אל חיישן נקבובי ננומטרי. זהו חריר זעיר הנקדח בממברנת סיליקון דקיקה באמצעות קרן לייזר ממוקדת, וקוטרו קטן פי 10,000 מקוטרה של שערה. כאשר גדיל הדי-אן-איי מושחל אל תוך החריר, הוא נשאב באמצעות מתח חשמלי המעביר אותו מצד אחד לצד השני של הממברנה. מעבר זה מאפשר סריקה של מבנה הדי-אן-איי לאורך הגדיל ומספק מידע חשוב על מאפייניו הגנטיים.

הטכנולוגיה להעברה של מולקולות בודדות בחיישן נקבובי פותחה על ידי פרופ’ מלר בעבר, וכעת היא הותאמה לטובת “טיפול” כזה בגדילי די-אן-איי גנומיים ארוכים במיוחד. מדובר בגדילים שהופקו ישירות מתאים אנושיים ומכילים מאות אלפי זוגות בסיסים.

העברה של גדילים ארוכים בחריר ננומטרי היא אתגר טכנולוגי מורכב, משום שמולקולות ביולוגיות כאלה נוטות ללבוש צורת סליל סבוך, שבו הקצוות נחבאים. במצב זה, מציאת אחד הקצוות והשחלתו לתוך החור הזעיר דומה למציאת קצה של חוט בפקעת סבוכה של חוט תפירה ארוך והשחלתו לתוך חור של מחט.

להערכת פרופ’ מלר, ההתקן יוביל לשיפור דרמטי ביכולתה של הקהילה המדעית לאפיין את תכונות הדי-אן-איי הגנומי ולזהות שינויים ברצף שלו וחלבונים שקשורים אליו בנקודות מפתח המשפיעות על התפקוד הביולוגי של התא. בעתיד ישמשו טכנולוגיות כאלה גם לזיהוי, ברמה של מולקולת די-אן-איי בודדת, של שונויות גנטיות הקשורות להופעת מחלות, ולאבחונן על סמך דגימות זעירות.

המחקר נערך על ידי צוות המחקר של פרופ’ עמית מלר מהפקולטה להנדסה ביו-רפואית, התוכנית הבינתחומית לננו-מדעים ומרכז לוקיי למדעי החיים וההנדסה בטכניון, ונתמך במענקים מטעם הנציבות האירופית למחקר (ERC) ותוכנית i-Core של קרן המדע הישראלית.

אתר מעבדת מלר:  www.meller-lab.net

למאמר במגזין ACS NANO  לחצו כאן

[su_image_carousel source=”media: 38153,38155,38156″ slides_style=”minimal” align=”center” captions=”yes” autoplay=”3″]

המחקר נערך בפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט בטכניון

מחקר שנערך בטכניון והתפרסם ב-PNAS – כתב העת של האקדמיה האמריקנית למדעים – צפוי לקדם טיפולים מותאמים-אישית במחלות מוח. המחקר, שנערך בעכברים, מראה כי לכל פרט יש “טביעת אצבע מבנית” במפת הקישורים העצביים במוח. טביעת אצבע זו היא הבסיס לתפקוד מוחו של הפרט הספציפי.

[su_image_carousel source=”media: 38135,38138,38137,38136″ slides_style=”minimal” crop=”16:9″ align=”center” captions=”yes” autoplay=”3″]

המחקר נערך בשיתוף פעולה בין חוקרים מאוניברסיטת אקס-מרסיי ומכון INSERM ו-Allen Institute בארצות הברית וראש המעבדה לארגון מערכות במוח בבריאות ובחולי, פרופ’ איתמר קאהן מהפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט; בהובלה משותפת של הדוקטורנט אייל ברגמן, הלומד במסלול המשולב MD/PhD בטכניון, והדוקטורנטית פרנצ’סקה מלוזי מאוניברסיטת אקס-מרסיי.

החוקרים סרקו ב-MRI (סריקה מבנית-אנטומית) את מוחותיהם של 19 העכברים שנבחנו בניסוי. זהו דימות מבני שגרתי המספק מעין מפה של המוח, לרבות הקישורים בין אזורים שונים בתוכו, בדומה למפה של כבישים המחברים בין ערים שונות.

על סמך סמולציות ניבאו החוקרים את הארגון התפקודי של כל אחד ממוחות העכברים ואימתו את הניבוי שלהם מול סריקות fMRI (סריקה תפקודית) של אותם עכברים. כך הם הראו כי לכל פרט מפה ייחודית משלו, וכי הסימולציות מנבאות היטב את הארגון התפקודי על סמך אותה טביעת אצבע מבנית.

לתגלית האמורה, שחשיבותה רבה ברמת המחקר הבסיסי, השלכות פוטנציאליות משמעותיות גם בהקשר של טיפול במחלות מוח כגון אלצהיימר, דיכאון ואפילפסיה. זאת משום שמחלות אלה, הנובעות בין השאר משינויים באותה “מפת כבישים” של הקישורים במוח, מאופיינות בדפוסי-שינוי שונים אצל חולים שונים. להערכתו של פרופ’ קאהן “סימולציות מסוג זה יאפשרו לזהות, על סמך MRI מבני, את ביטוי המחלה ואולי אף את שלב המחלה במוחו של האדם הספציפי, ולתפור עבורו טיפול ספציפי. אפשרות זו תואמת את המגמה השלטת כיום בעולם הרפואה – טיפול מותאם אישית.”

למאמר בכתב העת  PNAS לחצו כאן

תשעים סטודנטים השתתפו בהאקתון הראשון בישראל לבטיחות בבנייה האירוע נערך ביוזמת קבוצת תדהר והפקולטה להנדסה אזרחית וסביבתית בטכניון

ההאקתון התקיים במתכונת של מרתון שנמשך 24 שעות ברציפות ועסק באתגרים השונים של בטיחות באתרי בנייה. האירוע הפגיש את הסטודנטים עם נושאים מהותיים בעבודה באתרי בנייה: בטיחות בהנפה – התמודדות עם השפעות מזג האוויר במהלך הנפת אלמנטים בעלי מפרש גדול, דרכים לשיפור שליטת המנופאי ופינוי פסולת מאתרי בנייה; בטיחות בסביבת העבודה – מערכות זמניות, ציוד בטיחות אישי, סגירת פתחים ופירים, ניהול סיכונים, דילמות עבודה בסביבה אורבנית צמודה ועוד; ובטיחות בעבודה בגובה – פתרונות עיגון, ריתום, ציוד מגן וכו’.

[su_image_carousel source=”media: 38106,38107,38108,38109,38110″ slides_style=”minimal” crop=”16:9″ align=”center” captions=”yes” autoplay=”3″]

צוות השיפוט כלל אנשי מקצוע רבים ובהם מנכ”ל תפעול ותשתיות אינטל ישראל נדב בר נר, מנכ”ל תדהר בניה טל הרשקוביץ, דיקן הפקולטה להנדסה אזרחית וסביבתית בטכניון שלמה בכור, מייסד ומנהל פרויקט Versatile Natures דני הרמן, ראש מטה הבטיחות של ענף הבנייה בהתאחדות הקבלנים אייל בן ראובן, ראש יחידת הבטיחות בטכניון ד”ר עדי חן ופרופ’ אמריטוס יצחק שמולביץ מהטכניון.

את צוותי הסטודנטים ליוו מנטורים ומלווים בכירים מהתעשייה ובהם מנהל תחום הבינוי באינטל ישראל זוהר נבו, מנכ”ל קרן מנוף שגב קיים, מנכ”ל ובעלים של חברת סייפגארד – צחי פז, מהנדס ראשי בתדהר – אלון בן מנחם, ראש היחידה למבנים וניהול הבנייה בטכניון פרופ’ אמנון כץ ורועי לחיאני מחברת קומסקו.

בהאקתון זכו הסטודנטים אורי ישראלי, דור רותם, שקד בנימיני ודני שר שפיתחו סמן לייזר שיותקן בתחתית זרוע ההנפה של המנוף ויהווה בקרה כפולה על אזורים סטריליים באתר. הצוות זכה בפרס כספי ובאפשרות לממש את הרעיון באתרי בנייה בתמיכה מלאה של תדהר.

בקבוצת תדהר ובטכניון מסכמים האקתון מוצלח ביותר ומציינים כי מדובר בסנונית ראשונה. בכוונת המארגנים לקיים האקתונים נוספים ולגבש צוותים משותפים לקידום רעיונות נוספים העשויים להציל חיים באתרי הבנייה. החברה תסייע לצוותים אלה להשתלב בתעשייה ולפתח את הרעיון לכדי מוצר.

טל הרשקוביץ, מנכ”ל תדהר בנייה, ציין כי “ההאקתון הוא המשך ישיר של שיתוף הפעולה המתמשך בין תדהר לטכניון, ואין תחליף לחיבור בין האקדמיה והתעשייה. חיבור הסטודנטים, דור העתיד של המהנדסים בישראל, לתעשייה ולנושאים המרכזיים והבוערים בענף ובמדינה חשוב מאין כמוהו.

עבודת צוות רחבה של סטודנטים ומנטורים מקצועיים הן מהטכניון והן מבכירי התעשייה, וכן ההשקעה וההירתמות של הסטודנטים, הניבו תוצאות פנומנליות שנשמח להוציא לפועל בתדהר. אנו מאמינים שלפיתוחים האלה יש פוטנציאל להפוך למיזמים של ממש, שיהיה להם אימפקט משמעותי על התעשייה, ולהוביל לשינוי ממשי בתפיסה ובשגרת העבודה והניהול בענף.

פרופ’ שלמה בכור, דיקן הפקולטה להנדסה אזרחית וסביבתית בטכניון, אמר: “ההאקתון הוא פרי שיתוף פעולה מבורך בין הפקולטה להנדסה אזרחית וסביבתית לתדהר, חברה מובילה בענף הבנייה. ההאקתון נועד למצוא פתרונות לבעיות הבוערות ביותר כיום בענף הבנייה. זהו אירוע ראשון מסוגו בתחום זה שמתקיים בטכניון, ומאמצים רבים הושקעו כדי לקיימו ולהביא את מיטב המנחים בתחום להדרכת הקבוצות. אנו תקווה כי פתרונות אלו ייושמו בענף ויובילו לשינוי.”

עם פתיחת שנת הלימודים הנוכחית נפתח בפקולטה להנדסה אזרחית וסביבתית בטכניון קורס חובה חדש לסטודנטים בשנה א’, “מבוא לניהול ובטיחות בבנייה”. זהו קורס ראשון מסוגו בארץ, והוא נפתח לאור החשיבות הרבה שרואה הטכניון בהקניית נושא הבטיחות לסטודנטים. במסגרת זאת ילמדו הסטודנטים את דרישות החוק והתקנים וכן שיטות מתקדמות בניהול בטיחות ובניהול סיכונים.

[su_youtube_advanced url=”https://youtu.be/s-TLKRk3EeY” width=”720″ height=”200″ controls=”no” autohide=”no” autoplay=”yes” rel=”no” fs=”no” theme=”light”]

מערכת אוטומטית המספקת מידע רציף על מצבו הבריאותי של הנבדק. חוקרים בטכניון ובסין מציגים מערך חישה היברידי לניטור רציף של נתונים בריאותיים, בשילוב בינה מלאכותית ומחשוב ענן

חוקרים בטכניון ובאוניברסיטת שידיאן בסין מציגים, בכתב העת היוקרתי Chemical Reviews, סקירה מקיפה של מערכות חכמות המספקות מידע רציף על מצבו הבריאותי של הנבדק. מערכות אלה מבוססות על מערך חישה היברידי מתקדם ועל בינה מלאכותית ומחשוב ענן.

חלק ניכר מהסקירה מבוסס על עבודות המחקר של המחברים, ובראשם פרופ’ חוסאם חאיק וד”ר יואב ברוזה מהפקולטה להנדסה כימית ע”ש וולפסון בטכניון ופרופ’ ווייוי וו מאוניברסיטת שידיאן.

[su_image_carousel source=”media: 38081,38082,38083,38084″ slides_style=”minimal” crop=”16:9″ align=”center” captions=”yes” autoplay=”3″]

ניטור לביש הוא שם כולל לטכנולוגיות חדשניות המספקות מידע על מצבו הבריאותי של האדם, וזאת בהתבסס על מעקב רציף אחר שורה של סמנים ביולוגיים. התפתחותו המהירה של תחום זה היא בשורה חשובה מאוד, בעיקר נוכח הגידול המהיר באוכלוסייה המבוגרת והעובדה שבני 60 ומעלה מהווים כיום כ-13% מכלל האנושות.

עם זאת, מסיבות שונות, טכנולוגיות האבחון מתפתחות באפיקים שונים, ללא יד מכוונת וללא אינטגרציה של הנתונים השונים המתקבלים מהן. אינטגרציה כזו היא תנאי לאופטימיזציה של האבחון, הטיפול והמעקב. בהיעדרה של אינטגרציה כזו, ולמרות ההתפתחויות בתחום האבחון הרפואי, במקרים רבים מבוצע האבחון מאוחר מאוד, מה שמקטין את יכולתה של המערכת הרפואית לטפל בבעיה בהצלחה. גם הרפואה המונעת, אחת הגישות החשובות בעולם הרפואה, אינה מתקדמת במהירות הראויה.

הארכת החיים, המבורכת כשלעצמה, מעבירה את מרכז הכובד ממחלות חמורות, קצרות טווח ובנות ריפוי, שמקורן בגורמים חיצוניים כגון זיהומים ופציעות, למחלות כרוניות ארוכות טווח, חסרות מרפא, הפוגעות באיכות החיים לאורך זמן. כיום סובלים כמעט 45% מכלל האמריקאים ממחלות כרוניות, והצורך בניטור רציף ואינטגרטיבי חשוב במיוחד בהקשר זה.

זה הרקע למאמץ הרב המושקע בשנים האחרונות בקבוצת המחקר של פרופ’ חוסאם חאיק. בדיווח הנוכחי מציגים חוקרי הקבוצה, בשיתוף פרופ’ וויוי וו שעשה את הפוסט-דוקטורט שלו בהנחייתו של פרופ’ חאיק, סקירה מעמיקה ונרחבת של חיישנים חדשניים שפותחו בהשראת הטבע ומספקים אבחון מהיר וזול בפולשנות מינימלית. בסקירה זו מציגים החוקרים מערכת מורכבת המנתחת, באמצעים טכנולוגיים ובהם סלולר, ענן ואנליטיקה של ביג דאטה, שורה של סמנים ביולוגיים שמקורם בנוזלי הגוף – דם, דמעות, הבל פה, זיעה, רוק, שתן, נוזל המוח והשדרה ועוד. היעד הכולל של פעילות מחקרית זו הוא פיתוח מערכי חישה היברידיים המשלבים טכנולוגיות חישה שונות. לשם כך דרוש שילוב של תחומי ידע שונים ובהם כימיה, אלקטרוניקה, ופיזיקה – שילוב המתקיים בקבוצת המחקר של פרופ’ חאיק.

לדברי פרופ’ חאיק, “עד היום, אמצעי האבחון האמינים ביותר היו אבחון רדיולוגי (למשל צילומי רנטגן, MRI, CT), בדיקות מעבדה (של דגימות שתן, דם וכיו”ב) ובדיקות מיקרוביולוגיות שונות. הבעיה היא שמדובר בשיטות יקרות המצריכות מומחים שיפענח את הממצאים. ההתפתחות הטכנולוגית מאפשרת לנו להציג שיטות אוטומטיות זולות, מהירות ומדויקות האוספות מגוון רחב של נתונים ומנתחות אותם. באמצעות אינטגרציה של יכולות טכנולוגיות שונות אנו מציגים כלי מעקב זול, פשוט לשימוש ויעיל שיעניק למטפלים משוב מקיף ורציף על מצבו הבריאותי של הנבדק.”

אחד התנאים החיוניים להשגתה של מטרה זו הוא פיתוחם של חיישנים רגישים ומדויקים במיוחד. כאן, לדברי פרופ’ חאיק, נכנסת ההשראה מהטבע. “במשך מיליארדי שנים פיתחה האבולוציה חיישנים מעולים ויעילים, המבוססים למשל על אינטראקציה בין אנזימים לקולטנים ועל מערכות יניקה כמו הלשון של יונק הדבש. אנחנו לא רק שאבנו השראה ממנגנונים אלה, אלא יצרנו מערכות טובות יותר באמצעים הנדסיים. לכל זה אנחנו מחברים טכנולוגיות כגון בינה מלאכותית, IoT ומחשוב ענן. השורה התחתונה היא מערכת מורכבת שתספק לגורם הרפואי הרלוונטי אבחון רציף מקיף ומדויק בזמן אמת והמלצות על טיפול מוקדם ואפקטיבי.”

פרופ’ חוסאם חאיק הוא ראש המעבדה להתקנים מבוססי ננו-חומרים בפקולטה להנדסה כימית ע”ש וולפסון וחבר במכון לננוטכנולוגיה ע”ש ראסל ברי (RBNI). המחקר הנוכחי נערך בתמיכת תוכנית המסגרת 2020 של האיחוד האירופי לקונסורציום VOGAS ולקונסורציום A-PATCH.

למאמר בכתב העת  Chemical Reviews לחצו כאן

[su_image_carousel source=”media: 38063,38064,38065,38066″ slides_style=”minimal” crop=”16:9″ align=”center” captions=”yes” autoplay=”3″]

מחקר שנערך בטכניון מצביע על ירידה חדה במספרן של הציפורים הנפוצות בישראל לצד עלייה דרמטית במספר הציפורים הפולשות. החוקרים מזהירים: לתהליך זה השלכות עתידיות שליליות על המערכת האקולוגית בישראל

הפיכת שטחים טבעיים לאזורים עירוניים או חקלאיים מסבה נזק לציפורים מקומיות ומיטיבה עם ציפורים פולשות, ולתהליך זה השלכות אקולוגיות שליליות. כך טוענים פרופ’-משנה אסף שוורץ וד”ר אגת קולאוני מהטכניון במחקר שהתפרסם בכתב העת .Biological Conservation פרופ’-משנה שוורץ הוא ראש המעבדה לחקר האדם והמגוון הביולוגי בפקולטה לארכיטקטורה ובינוי ערים.

המחקר מראה שאוכלוסיות של ציפורים מקומיות נפוצות הולכות ומתמעטות ברחבי הארץ בכלל, ובפרט באזורים עירוניים שאליהם פלשו מינים כדוגמת המיינה, התוכי הנזירי והדררה. לדברי פרופ’-משנה שוורץ, “השינויים בנוף הארץ-ישראלי במאה ה-20 הובילו לעלייה בגודל האוכלוסיות של מינים כדוגמת דרור הבית, הדוכיפת, הבולבול ואחרים, אך ב-15 השנים האחרונות המגמה השתנתה. אותם מינים מוכרים שבעבר שגשגו ברחבי הארץ נמצאים כעת במגמת ירידה. מה שמדאיג הוא שהירידות הללו מלוות בעליות חדות במספרי הפרטים של מינים פולשים. אוכלוסיות המיינה והדררה, לדוגמה, גדלה בקצב מסחרר של 843% ו-250% (בהתאמה) ב-15 השנים האחרונות.” המחקר מראה שבפארק הירקון, שם החלו רבות מפלישות הציפורים בסוף המאה ה-20, כבר כמעט לא ניתן לצפות באותם מינים מקומיים שבעבר שגשגו בפארק.

המינים הפולשים מתחרים עם המינים המקומיים על משאבים מוגבלים, ונראה שבתחרות זו הפולשים מנצחים. תהליך זה, והפגיעה ההולכת ומתעצמת בבתי הגידול הטבעיים, מפרים את האיזון במערכת האקולוגית ומסכנים מינים נדירים כמו גם מינים נפוצים שבעבר לא נשקפה להם סכנה.

כדי לבחון את המגמות באוכלוסיות הציפורים בארץ התבסס המחקר על שלושה מסדי נתונים שנאספו במהלך 15 השנים האחרונות: (1) סקרים ומחקרים בפארק הירקון בת”א; (2) סקר ספירת הציפורים הגדולה – פרויקט מדע אזרחי, בהובלת שלומית ליפשיץ מהמרכז לטיפוח ציפורי הבר והחברה להגנת הטבע, שבו הציבור הרחב מסייע בניטור ציפורים מאז 2006; (3) ניטור ארוך טווח שנערך מעל עשרים שנה בתחנה למחקר ארוך טווח בשמורת הטבע ברמת הנדיב. שלושת הסקרים מצביעים על גידול באוכלוסיות המינים הפולשים ועל ירידה מספרית ברבים מהמינים המקומיים. “כיום ממוקדת תפוצת המינים הפולשים בעיקר באזורים עירוניים וכפריים,” אומרת ד”ר אגת קולאוני, “אך יש סימנים שמינים אלה יגיעו גם לאזורים אחרים ברחבי ישראל. לכן חשוב מאוד לייצר ממשק לעצירת התפשטותם.”

הניטור בירקון נעשה במימון ובשיתוף רט”ג (רשות הטבע והגנים). ד”ר יריב מליחי, אקולוג מחוז מרכז ברט”ג, אומר כי “הרשות עוקבת בדאגה אחר חדירת המינים הפולשים גם לשמורות טבע וגנים לאומיים בישראל בכלל ובאזור המרכז בפרט. אנו סבורים כי חדירה זו מסכנת את מגוון המינים בשטחים המוגנים ואת קיומם של תהליכים ביולוגים ואקולוגיים שלשמם הוכרזו שטחים אלו.”

“לפני כמעט שני עשורים התחלנו לחקור את ההשפעה של מיני ציפורים פולשות על ציפורים מקומיות,” מסכם פרופ’-משנה שוורץ. “מצאנו כי המיינות מתחרות במינים מקומיים כגון דרור הבית ודוחקות אותם. לצערנו, המחקר הנוכחי מצביע על כך שהתחזיות שלנו לגבי דחיקת מינים נהפכו למציאות. אני חושש שילדיי לא יוכלו לשמוע ולראות את הדרורים, הצופיות והבולבולים מהמינים הנפוצים בארץ כיום.”

המחקר מומן על ידי הקרן הלאומית למדע ובסיוע מענק מטעם הטכניון לפוסט-דוקטורנטים מצטיינים ורשות הטבע והגנים. החוקרים התבססו על מסדי מידע שונים ובהם מיזם “ספירת ציפורי בר בחצר בשיתוף ציבור”, הפועל מאז 2006, ומחקר אקולוגי ארוך טווח הנערך אחת לשלוש שנים ברמת הנדיב החל מ-1988.

פרופ’ דן אריאלי, מולי אדן, דב מורן, אלונה בר און ויוסי ורדי נפגשים בטכניון. ביום חמישי הקרוב יתקיים בטכניון “יום יזמות, קריירה וחברה” בהשתתפות עשרות מרצים מובילים מהטכניון ומהתעשייה

ביום חמישי, 19 בדצמבר 2019, יתקיים בטכניון לראשונה אירוע t-day – “יום יזמות, קריירה וחברה”. האירוע יכלול שלל פעילויות חווייתיות ואחרות שיחשפו את אלפי המשתתפים להיבטים שונים מעולם היזמות והקריירה.

״t-day נועד לחשוף באופן חוויתי את קהילת הטכניון, על כל גווניה, לתכנים בנושאים של טכנולוגיות חדשות, אתגרי העתיד והכישורים הנדרשים לקריירה,” הסביר פרופ’ עזרי טרזי המוביל את מרכז היזמות בטכניון. “דרך האקתונים, דיונים בשולחנות עגולים על העתיד וסדנאות לחשיבה יצירתית נחבר בין סטודנטים, חברי סגל ועובדי הטכניון לפסטיבל שחוגג יצירתיות, חדשנות ויזמות.״

במסגרת האירוע יתקיימו בפקולטות השונות האקתונים ובהם האקתון כלכלה התנהגותית עם פרופ’ דן אריאלי, שבו יעסקו המשתתפים בפיתוח פתרונות לבעיות התנהגותיות, ההאקתון הראשון בישראל לבטיחות בבנייה שמקיימות קבוצת תדהר והפקולטה להנדסה אזרחית וסביבתית והאקתון BME-HACK בפקולטה להנדסה ביו-רפואית.

בשעה 10:30 יתקיים פאנל חדשנות בנושא “תרבות ארגונית המעודדת חדשנות” בהשתתפות מומחים מובילים מהתעשייה ובהנחיית כלת פרס ישראל פרופ’ מרים ארז מהפקולטה להנדסת תעשייה וניהול ע”ש דוידסון.

בשעה 11:30 יתקיים פאנל יזמות בנושא “אומת הסטארטאפ – לאן?” בהנחייתה של יו”ר גלובס אלונה בר און. בפאנל ישתתפו מולי אדן, סגן נשיא אינטל העולמי לשעבר; דב מורן – מייסד
M-Systems וממציא הדיסק-און-קי; יוסי ורדי – יזם סידרתי הנחשב ל”גורו של האינטרנט”; גל הבר – מייסד ומנכ”ל Plus500, ולנה לוין – מייסדת שותפה ב-ViaSurgical.

במהלך היום יתקיימו הרצאות של מומחי הטכניון לצד הרצאות מקצועיות של מומחים מהתעשייה בתחומים מגוונים ובהם הפקת מים מהאוויר, מחשבי העתיד, חיישנים לאבחון רפואי, ניבוי עמידות לאנטיביוטיקה, “האם ניוטון טעה?”, מציאות מדומה למתחילים, טיפים למנהל מוצלח במאה ה-21 ו”איך כלכלה התנהגותית משנה את העולם?”

בפן החברתי תקיים החממה החברתית בטכניון עם עמותת “רובין פוד” סדנה ייחודית, שמטרתה לחשוף את ציבור הסטודנטים לשינוע מתוחכם ומדויק של עודפי מזון. במסגרת הסדנה יציגו סטודנטים מהפקולטה למדעי המחשב ומהפקולטה להנדסת תעשייה וניהול ע”ש דוידסון פרויקטים משותפים עם עמותות הפועלות לצמצום אי-השוויון במרחב העירוני.

את האירוע מוביל מרכז היזמות בטכניון והוא מיועד לכלל הסטודנטים בטכניון, חברי הסגל האקדמי, עובדי הסגל המינהלי ובוגרי הטכניון לדורותיו. גם תלמידי תיכון הוזמנו.

לתוכנית המלאה לחצו כאן

הטכניון דורג במקום ה-25 ברשימת המוסדות האקדמיים המובילים בתחום הבינה המלאכותית. כך קובע דירוג AI Research Rankings שפורסם בתחילת דצמבר

בדירוג רחב יותר, הכולל מלבד אוניברסיטאות גם חברות ענק ובהן גוגל, פייסבוק, מייקרוסופט ו-IBM, דורג הטכניון במקום ה-29 – לפני אמזון, אוניברסיטת פנסילבניה, אוניברסיטת סיאול ואוניברסיטת ג’והנס הופקינס. עוד עולה מהדירוג כי הטכניון הוא המוסד הישראלי היחיד (מבין המוסדות האקדמיים והחוץ-אקדמיים) הנכלל ברשימת 40 המוסדות המובילים בתחום.

גם מדינת ישראל זכתה בכבוד גדול בדירוג החדש, כשדורגה במקום השני בעולם במספר מחקרים לנפש, כשהיא מקדימה במקום אחד את ארצות הברית.

בשנים האחרונות הגביר הטכניון את השקעותיו – בכסף ובהון אנושי – בתחום הבינה המלאכותית. באוקטובר 2018 נחנך בקמפוס מרכז משותף בתחום זה עם אינטל בראשות פרופ’ שי מנור, חבר סגל בפקולטה להנדסת חשמל ע”ש ויטרבי.

דירוג המוסדות התבסס על 2,200 מחקרים שהוצגו ב-2019 בשני הכנסים היוקרתיים ביותר בתחום הבינה המלאכותית: Neural Information Processing Systems ו- International Conference on Machine Learning.

הטכניון, נציג ישראלי יחיד ברשימה, מדורג במקום ה-25

הטכניון דורג במקום ה-25 ברשימת המוסדות האקדמיים המובילים בתחום הבינה המלאכותית. כך קובע דירוג AI Research Rankings שפורסם בתחילת דצמבר.

בדירוג רחב יותר, הכולל מלבד אוניברסיטאות גם חברות ענק ובהן גוגל, פייסבוק, מייקרוסופט ו-IBM,  דורג הטכניון במקום ה-29 – לפני אמזון, אוניברסיטת פנסילבניה, אוניברסיטת סיאול ואוניברסיטת ג’והנס הופקינס. עוד עולה מהדירוג כי הטכניון הוא המוסד הישראלי היחיד (מבין המוסדות האקדמיים והחוץ-אקדמיים) הנכלל ברשימת 40 המוסדות המובילים בתחום.

גם מדינת ישראל זכתה בכבוד גדול בדירוג החדש, כשדורגה במקום השני בעולם במספר מחקרים לנפש, כשהיא מקדימה במקום אחד את ארצות הברית.

בשנים האחרונות הגביר הטכניון את השקעותיו – בכסף ובהון אנושי – בתחום הבינה המלאכותית. באוקטובר 2018 נחנך בקמפוס מרכז משותף בתחום זה עם אינטל בראשות פרופ’ שי מנור, חבר סגל בפקולטה להנדסת חשמל ע”ש ויטרבי.

 

דירוג המוסדות התבסס על 2,200 מחקרים שהוצגו ב-2019 בשני הכנסים היוקרתיים ביותר בתחום הבינה המלאכותית: Neural Information Processing Systems ו- International Conference on Machine Learning.

דירוג AI Research Rankings

 

 

 

 

 

חוקרים בטכניון ובחברת טאואר ג’אז פיתחו טכנולוגיה המתאימה טרנזיסטורים מסחריים לעידן הבינה המלאכותית

חוקרים בטכניון ובחברת טאואר ג’אז (Tower Jazz) פיתחו טכנולוגיה מהפכנית ההופכת את רכיבי זיכרון הפלאש המסחריים של טאואר ג’אז לממריסטורים – התקנים המכילים זיכרון וכוח חישוב. הטכנולוגיה, שפותחה בהשראת פעולת המוח האנושי, מאיצה באופן משמעותי את פעולתם של אלגוריתמים של בינה מלאכותית (AI).

את המחקר שהתפרסם בכתב העת Nature Electronics, הובילו הדוקטורנט לואי דאניאל ופרופ’ שחר קוטינסקי מהפקולטה להנדסת חשמל ע”ש ויטרבי בטכניון, תוך שיתוף פעולה עם פרופ’ יעקב רויזין וד”ר יבגני פיחאי מחברת טאואר ג’אז ופרופ’-משנה ראמז דניאל מהפקולטה להנדסה ביו-רפואית בטכניון.

כבר מתחילת דרכם גברו המחשבים על האדם בפתרון בעיות חשבוניות, אולם בזיהוי תמונות, בסיווג מאפיינים בתוך התמונה ובקבלת החלטות פיגר המחשב אחר האדם במשך עשרות שנים. את הפער הזה מדביקה בשנים האחרונות הבינה המלאכותית, המצליחה לבצע פעולות מורכבות על סמך אימון המבוסס על דוגמאות. בעשורים האחרונים הוקדשו משאבים עצומים בפיתוחה של בינה מלאכותית ברמת התוכנה, השקעה שהובילה לקפיצת מדרגה באפקטיביות של הבינה המלאכותית בתחומים רבים ומגוונים ובהם רפואה, תחבורה חכמה, רובוטיקה וחקלאות.

הדלק המניע את עולם הבינה המלאכותית הוא נתונים, וליתר דיוק נתונים בכמות עצומה (big data). זו הסיבה שהפריצה הגדולה בבינה מלאכותית “המתינה” לשיפור הדרמטי בכוח המיחשוב. אולם ההתפתחות המהירה בביצועי התוכנה הותירה מאחור את החומרה, ופיתוחה של חומרה המתאימה לדרישות של תוכנות בינה מלאכותית התעכב במשך שנים רבות. חומרה כזו נדרשת לעבוד היטב במונחים של  מהירות, הספק נמוך, דיוק, שטח ומחיר. כל אלה קשים מאוד להשגה במודל החומרה המסורתי – מודל של חישוב דיגיטלי (ספרתי).

המודל הדיגיטלי מגביל את ביצועי החומרה בשני הקשרים עיקריים: 1. חומרות כאלה מתקשות לבצע פעולות רבות במקביל , שכן הן נועדו לבצע מספר קטן יחסית של פעולות; 2. הן יכולות להפגין דיוק רב רק בתמורה לצריכת משאבים גדולים מאוד במונחי אנרגיה וזמן. לכן, אומרים החוקרים, נדרשת חומרה חדשנית שתתאים לעידן הבינה המלאכותית.

“אחד האתגרים הגדולים שמציבה הבינה המלאכותית בפני מהנדסי חומרה,” מסביר פרופ’ קוטינסקי, “הוא המימוש של אלגוריתמים מורכבים הדורשים (א) אחסון של מידע רב בזיכרון המחשב; (ב) שליפה מהירה מהזיכרון; (ג) ביצוע חישובים רבים במקביל; ו(ד) דיוק גבוה.  החומרה הדיגיטלית הסטנדרטית (מעבדים) לא מתאימה לכך מהסיבות שצוינו לעיל.”

זה הרקע לטכנולוגיה החדשה המוצגת במאמר ב-Nature Electronics. לדברי פרופ’ קוטינסקי, “הטכנולוגיה שלנו הופכת את החומרה, שהיא דיגיטלית במהותה, לתשתית נוירומורפית – תשתית מעין-אנלוגית הדומה למוח. כפי שהמוח מבצע מיליוני פעולות במקביל, גם החומרה שלנו מבצעת פעולות רבות במקביל וכך מאיצה את כל הפעולות הקשורות בה.”

“החישוב הנוירומורפי,” אומר הדוקטורנט לואי דאניאל, “מעניין אותי ברמה האישית הן כסטודנט להנדסת מחשבים והן כמי שאיבד את אביו כתוצאה ממחלה נוירולוגית נדירה. המוח תמיד היווה מקור השראה למערכות מחשוב, והאתגר שלי הוא להבין את המנגנון החישובי של פעולת המוח על ידי ארגז כלים הנדסי. במחקר הנוכחי הראינו שבב חשמלי המבוסס על טכנולוגיה סטנדרטית מסחרית ומפגין שתי יכולות קריטיות: זיכרון אסוציאטיבי, העובד בדומה למוח על סמך תכונות ולא לפי חיפוש באינדקס; ויכולת למידה.”

הזיכרון האסוציאטיבי, המוכר לנו מפעולת החשיבה האנושית, פירושו שכאשר אנחנו רואים עיניים, לדוגמה, איננו מחפשים התאמה של העין לסעיף כלשהו באינדקס של פריטים, אלא מזהים את העין באופן אסוציאטיבי. זהו מנגנון מהיר, אפקטיבי וחסכוני באנרגיה. וכמו במוח, יכולת הלמידה של המערכת משתפרת מתוך שינוי ועדכון של הקשרים בין הסינפסות ותאי העצב.

לדברי פרופ’ רויזין מטאואר ג’אז, “הטכנולוגיה החדשה פשוטה להטמעה והופכת את הטרנזיסטור של טאואר ג’אז, שתוכנן במקור לאחסון מידע בלבד, לממריסטור – יחידה המכילה לא רק זיכרון אלא גם יכולת חישוב. מאחר שהממריסטור יושב על הטרנזיסטורים הקיימים של  טאואר ג’אז, הוא מתממשק באופן מיידי עם כל ההתקנים שאיתם עובדים טרנזיסטורים אלה. הטכנולוגיה החדשה נבחנה בתנאי אמת והראתה כי אכן היא ניתנת להטמעה בבנייה של רשתות עצביות בחומרה ובכך משפרת משמעותית את ביצועיהן של מערכות בינה מלאכותית מסחריות. בדומה למוח, המערכת המשופרת מצטיינת בשמירת מידע לטווח ארוך ובצריכת אנרגיה נמוכה מאוד.”

לדברי פרופ’-משנה ראמז דניאל, בעבר מהנדס חשמל בטאואר ג’אז וכיום חבר סגל בפקולטה להנדסת ביו-רפואית בטכניון, “כוח החישוב של ההתקן המשופר נובע מיכולתו לתפקד בתחום התת-הולכה, ובמילים פשוטות – באופן דומה למנגנונים ביולוגיים טבעיים. כתוצאה מכך אנחנו משיגים יעילות גבוהה בהספק נמוך, כמו המנגנונים שהתפתחו בטבע במשך מיליארדי שנות אבולוציה.”

במחקר השתתפו חוקרי הטכניון אריק הרבלין, ניקולס ויינשטיין, ואסו גופטה ונמרוד וולד מקבוצת המחקר של פרופ’ קוטינסקי.

 המחקר נערך בתמיכת ות”ת (הוועדה לתכנון ולתקצוב), מענק קמין מטעם משרד הכלכלה, מלגת אנדרו וארנה פינצ’י ויטרבי לתלמידי תארים מתקדמים ומענק ERC. לאחרונה הציג לואי דאניאל את המחקר שלעיל בכנס של Nature בסין ואף זכה בפרס המאמר הפוסטר המצטיין בכנס.

 

על השותפים במחקר:

פרופ’ שחר קוטינסקי השלים תואר ראשון ושני באוניברסיטה העברית ודוקטורט בטכניון ועבד באינטל בתכן מעגלים. לאחר פוסט-דוקטורט באוניברסיטת סטנפורד הוא חזר לטכניון כחבר סגל בפקולטה להנדסת חשמל ע”ש ויטרבי. במרוצת השנים הוא זכה בפרסים רבים ובהם פרס קריל של קרן וולף על מצוינות במחקר מדעי, מלגת ויטרבי, מלגת ג’ייקובס ומענק ERC וכן בשבעה פרסי הצטיינות בהוראה.

לואי דאניאל השלים תואר ראשון בטכניון, ובשנים 2016-2013 עבד במעבדות המחקר של IBM בחיפה. כיום הוא עושה את הדוקטורט (במסלול ישיר) בהנחיית פרופ’ קוטינסקי. הוא זכה בפרס הרשל ריץ’ לחדשנות ויזמות, בפרס אנדרו וארנה פינצ’י ויטרבי לתלמידי תארים מתקדמים ובמלגת ות”ת לדוקטורנטים מצטיינים בני החברה הערבית.

פרופ’ יעקב רויזין הינו מנהל מחקר ופיתוח של טכנולוגיות עתידניות ו-Fellow בחברת טאואר-ג’אז. הוא פרופסור אורח בטכניון ובאוניברסיטת תל-אביב. ליעקב ניסיון נרחב של 40 שנה בתחום פיתוח רכיבים בענף המוליכים-למחצה. ב-23 השנים האחרונות הוא עובד בטאואר ג’אז ומתמחה בפיתוח טכנולוגיות CMOS ייחודיות ורכיבים חדשניים.  הוא פרסם מעל ל-200 מחקרים ומחזיק ביותר מ-50 פטנטים (USA patents) בתחום טכנולוגיית המוליכים-למחצה ורכיבים.

ד”ר יבגני פיחאי הוא מהנדס רכיבים בכיר בטאואר ג’אז. הוא בעל ניסיון של 15 שנה בפיתוח רכיבי CMOS  הכוללים זיכרונות משולבים (embedded NVM), תאים סולאריים וחיישני קרינה מייננת. יבגני השלים תואר ראשון בטכניון, תואר שני באוניברסיטת תל-אביב ודוקטורט בטכניון. הוא פרסם מעל ל-40 מאמרים ופטנטים.

פרופ’-משנה ראמז דניאל השלים תואר ראשון בפקולטה להנדסת חשמל ע”ש ויטרבי בטכניון ותואר שני בהנדסת אלקטרוניקה וחשמל אוניברסיטת תל אביב שאחריו יצא לתעשייה. לאחר שמונה שנות עבודה בטאואר ג’ז הוא יצא לדוקטורט ואחריו פוסט-דוקטורט ב-MIT, שם בנה את המחשב הביולוגי הראשון בתוך חיידק. כיום הוא עומד בראש המעבדה לביולוגיה סינטטית בפקולטה להנדסה ביו-רפואית בטכניון.

 

למחקר בכתב העת  Nature Electronics לחצו כאן