פרופ' אבנר רוטשילד

פרופ' אבנר רוטשילד

היקף הפרס כמיליון דולר והוא הפרס הכספי הגדול בעולם המוענק בתחום הדלקים האלטרנטיביים והתחבורה החכמה. הוא ניתן בכל שנה, מטעם מנהלת תחבורה חכמה במשרד ראש הממשלה יחד עם משרד המדע והטכנולוגיה וקרן היסוד, על חדשנות גלובלית, פריצת דרך מדעית או פיתוח טכנולוגי בתחום של תחליפי דלקים לתחבורה.

 

בשנת 2020 הוענקו שני סוגי פרסים: פרופ' גרדר מהפקולטה להנדסה כימית ע"ש וולפסון ופרופ' רוטשילד מהפקולטה למדע והנדסה של חומרים זכו בפרס למחקר פורץ דרך בהתבסס על הישגיהם במחקר בתחום התחבורה החכמה ותחליפי הדלקים. ד"ר רומנו זכה בפרס הניתן לחוקרים בינלאומיים מובילים בתחום התחבורה החכמה ותחליפי הדלקים שיצטרפו כחברי סגל מלאים למוסדות להשכלה גבוהה בישראל.

 

פרופ' רוטשילד ופרופ' גרדר, חברי תוכנית האנרגיה ע"ש ננסי וסטיבן גרנד בטכניון, זכו בפרס על תרומתם לפיתוח טכנולוגיה חדשנית שמחוללת מהפכה בייצור מימן ירוק שצפויה לספק בשנים הקרובות מימן במחיר תחרותי לדלק פחמימני וללא פליטת גזי חממה. מימן ירוק הוא דלק חלופי מבטיח לדלק פחמימני והשימוש בו יקטין את פליטות המזהמים וגזי החממה ממקורות שונים – תחבורה, ייצור חומרים וכימיקלים, חימום וייצור חשמל. במטרה לפתח את הטכנולוגיה הזו הקימו השניים את חברת ההזנק H2PRO., שקיבלה רישיון בלעדי למסחור הטכנולוגיה מ-3T, יחידת המסחור של מוסד הטכניון.

 

פרופ' גדעון (גידי) גרדר

פרופ' גדעון (גידי) גרדר

"זהו כבוד גדול לחוקרים שלנו ולטכניון," אמר נשיא הטכניון פרופ' אורי סיון. "אתגר האנרגיה הוא מהאתגרים הגדולים של המאה ה-21, ואני שמח שהטכניון מוביל בתחום ומהווה שחקן מרכזי במחקר ובפיתוח טכנולוגיות חדשניות וידידותיות יותר לסביבה לטובת האנושות."

 

"פרופ' גידי גרדר מהפקולטה להנדסה כימית ע"ש וולפסון ופרופ' אבנר רוטשילד מהפקולטה למדע והנדסה של חומרים בטכניון הם חוקרים מובילים בתחום וממקימי תוכנית האנרגיה ע"ש גרנד בטכניון (GTEP). השניים רותמים תחומי ידע שונים לפיתוח מקורות אנרגיה חלופיים חדשים ומתחדשים תוך חיבור בין דיסציפלינות מחקר שונות, ולפריצת הדרך המדעית שלהם השלכות יישומיות שישפיעו בעתיד על חיי כולנו."

 

ד"ר יניב רומנו, שזכה בפרס לחברי סגל צעירים, השלים בטכניון את כל תאריו. הוא חזר לטכניון השנה כחבר סגל לאחר השתלמות פוסט-דוקטורט באוניברסיטת סטנפורד. הוא זוכה בפרס על תרומתו פורצת הדרך במדעי הנתונים, בלמידת מכונה ובעיבוד אותות. תרומותיו הבולטות כוללות שיטות חדשניות להבטחת אמינותן של מערכות לומדות מתקדמות, תאוריה נרחבת המסבירה היבטים מרכזיים בלמידה עמוקה ופיתוח טכנולוגיות שהובילו לשינוי משמעותי ביכולת לשחזר מידע ויזואלי מתמונות באיכות ירודה. ד"ר רומנו מכהן כמרצה בכיר בהשתייכות משותפת לשתי פקולטות בטכניון: הפקולטה להנדסת חשמל ע"ש ויטרבי והפקולטה למדעי המחשב ע"ש טאוב. במחקריו הוא עוסק בפיתוח שיטות מתקדמות לניתוח מידע המבטיחות תאורטית ומעשית את איכות המסקנות המתקבלות על ידי אלגוריתמי למידה חישובית בהיבטים של אמינות, עמידות, הוגנות ונכונות.

 

ד"ר יניב רומנו

ד"ר יניב רומנו

"ד"ר יניב רומנו, הוא חוקר צעיר ומבטיח שהשלים את כל תאריו האקדמיים בטכניון ולאחרונה, לשמחתנו, שב אלינו – הפעם כחבר סגל," הוסיף נשיא הטכניון פרופ' אורי סיון. "ד"ר רומנו הוא מומחה למדעי הנתונים וללמידת מכונה, נושאים שהמחקר בהם מתפתח כל הזמן ויש בהם פוטנציאל משמעותי לקידום תחום התחבורה החכמה".

 

"שלושת הזוכים בפרס מייצגים את ההכרה ההולכת וגוברת שמחקר בין-תחומי החוצה גבולות פקולטיים, דיסציפלינריים, מוסדיים ולאומיים הוא תנאי הכרחי לפריצות דרך במדע הבסיסי וביישומיו הטכנולוגיים," סיכם נשיא הטכניון. "אבנר, גידי ויניב – בהישגכם הרבים נתברך."

ד"ר מארק גדלה בצרפת, ואחרי תואר שני בהנדסה מ-Ecole Nationale des Ponts et Chaussées בפריז הגיעה לישראל כדי ללמוד לתואר דוקטור בפקולטה למדעי המחשב ע"ש טאוב בטכניון. מאז היא שומרת על קשר הדוק עם הטכניון וכיום היא חברה בקורטוריון ובוועד המנהל של הטכניון.

ד"ר יואל מארק

ד"ר יואל מארק

במסגרת תפקידה באמזון מובילה ד"ר מארק בישראל, בארצות הברית ובבריטניה חוקרים העובדים על שיפור בחקר הקול, על תשובות אוטומטיות לשאלות ועל AI בשיחות. היא מתמקדת בתחום הקניות וחוקרת תחומים חדשים כגון הומור חישובי, שהוא בעיניה אחד האתגרים הגדולים בתחום ה-AI.

ד"ר מארק, עמיתת ACM, מצטרפת לשורות ה-NAE בשל "תרומתה לאחזור מידע מקוון ולניהול נתונים ומנהיגותה במחקר תעשייתי יישומי." לדבריה, "קבלתי לקהילה היוקרתית של NAE היא כבוד עצום עבורי ואני מצפה בקוצר רוח לשיתופי פעולה עם מהנדסים ומדענים במה שאהבתי לעשות מאז ומעולם – מינוף המדע והטכנולוגיה לשיפור חייהם של אנשים ברחבי העולם. "

"בחירתה של ד"ר מארק לאקדמיה הלאומית האמריקאית להנדסה מהווה הכרה בין-לאומית חשובה והישג אישי אדיר," אמר נשיא הטכניון פרופ' אורי סיון. "כחברה בוועד המנהל ובקורטוריון של הטכניון היא תורמת רבות מזמנה וממרצה למען הפקולטה למדעי המחשב והטכניון ומשמשת שגרירה חשובה של הטכניון בחיזוק קשרי אקדמיה ותעשייה בתעשיית ההייטק הישראלית והעולמית. כאחת הישראליות הבכירות בעולם ההייטק היא מעודדת סטודנטים וסטודנטיות להשקיע במחקר מתקדם ובתארים גבוהים שיקנו להם ערך מוסף בתעשייה. ד"ר מארק מהווה דוגמה ומקור השראה לסטודנטיות ולצעירות המתעניינות במדע ובטכנולוגיה, ובדבריה ובמעשיה היא מוכיחה שאין תקרה שאין ביכולתן לפרוץ. אנו מברכים את ד"ר מארק ומתברכים בהישגיה."

פרופ' ג'ף סטיינהאור

קבוצת המחקר של פרופ' ג'ף סטיינהאור מהפקולטה לפיזיקה בטכניון יצרה חור שחור אקוסטי – מערכת שבה גלי קול אינם יכולים להימלט, באנלוגיה לחורים שחורים אמיתיים שמהם גלי אור אינם יכולים להימלט מעבר למשטח כדורי הקרוי אופק המאורעות. במאמר שהתפרסם בכתב העת Nature Physics  בתחילת 2021 הראתה קבוצת המחקר שקרינת הוקינג קבועה (סטציונרית) אכן נפלטה מהחור השחור האקוסטי. הם מדדו 97,000 חזרות של הניסוי אשר שוות ערך ל-124 ימים של מדידה רציפה, וצפו בקרינת הוקינג ספונטנית בשישה זמנים שונים לאחר היווצרות החור השחור האקוסטי, וכן וידאו כי הטמפרטורה והעוצמה של הקרינה נותרו קבועות לאורך זמן.

יתרה מכך, הם עקבו אחר התפתחות קרינת הוקינג לאורך חייו של החור השחור האקוסטי והשוו אותה לקרינה הצפויה להיפלט מחורים שחורים אמיתיים. בשלב ראשון הם צפו בהתעצמות הקרינה בדומה לקרינה הצפויה בזמן היווצרות חורים שחורים רגילים. לאחר מכן נצפתה הקרינה הקבועה.

השלב הקבוע בקרינת הוקינג בחור השחור האקוסטי הגיע לסיומו עם היווצרות אופק פנימי, משטח כדורי בתוך החור השחור, אשר פנימית לו גלי קול כבר אינם לכודים על ידי החור השחור. אופק פנימי זה פלט קרינה שאילצה קרינת הוקינג נוספת מהחור השחור והביאה לגידול משמעותי בקרינת הוקינג אשר נמדדה מהמערכת.

"התוצאות הניסיוניות של פרופ ג'ף סטיינהאור הן בעלות חשיבות גדולה ועניין רב. ג'ף מודד קרינת הוקינג שנפלטת מחור שחור אנלוגי בקצב קבוע, בהתאם לחיזוי התיאורטי של הוקינג. זה נותן תמיכה ניסיונית משמעותית ביותר לאנליזה של הוקינג, שלמעשה זוכה לאישור ניסיוני בפעם הראשונה בניסויים של ג'ף," אומר פרופ' עמוס אורי מהפקולטה לפיזיקה בטכניון שהוא מומחה ביחסות כללית וחורים שחורים.

קבוצת המחקר (מימין לשמאל): ג'ף סטיינהאור, חואן רמון מונז דה נובה, ויקטור ל. קולובוב וקטרינה גולובקוב. *התמונה צולמה לפני מגפת הקורונה.

קבוצת המחקר (מימין לשמאל): ג'ף סטיינהאור, חואן רמון מונז דה נובה, ויקטור ל. קולובוב וקטרינה גולובקוב. *התמונה צולמה לפני מגפת הקורונה.

"עם זאת," מוסיף פרופ' אורי, "הניסוי הנוכחי גם הראה שלאחר זמן מסוים, הקרינה שנפלטת מהמערכת האנלוגית מתחילה להתעצם באופן משמעותי, ככל הנראה בגלל התפתחות של קרינה מאולצת בעקבות היווצרות האופק הפנימי. זוהי תופעה שכבר לא כלולה באנליזה של הוקינג, ולכן בעיניי היא הרבה יותר מעניינת. התופעות שנצפו בניסוי הזה מעוררות את השאלה הבאה: האם גם חורים שחורים אמיתיים יכולים לפלוט קרינה מאולצת חזקה, כפי שעשה החור השחור האקוסטי בניסוי של ג'ף? בעיניי זוהי שאלה מרתקת, ובעלת חשיבות קריטית לפיזיקה של חורים שחורים וכן לאסטרופיזיקה ולקוסמולוגיה."

תוצאות פורצות דרך אלו מאירות זרקור ומעניקות לקהילה המדעית תובנות משמעותיות בדבר אופיים של חורים שחורים, אקוסטיים ושמימיים. "המטרה החדשה שלנו לטווח הרחוק," מסכם סטיינהאור, "היא לראות מה קורה כאשר חוקרים פיזיקה מעבר לקירובים שבהם השתמש הוקינג, קירובים שבהם קרינת הוקינג היא קוונטית אך המרחב-זמן הינו קלאסי. במילים אחרות, אנחנו רוצים לקחת בחשבון שהחור השחור האקוסטי מורכב מחלקיקים נקודתיים בקירוב."

לעמוד הבית של פרופסור ג'ף סטיינהאור: לחצו כאן

למאמר בכתב העת המדעי Nature Physics לחצו כאן

*הכתבה נכתבה על ידי ד"ר אפרת סבח לאתר הפקולטה בפיזיקה

קבוצת המחקר של פרופ' אשרף בריק מהפקולטה לכימיה ע"ש שוליך בטכניון מדווחת על סדרה של פריצות דרך בסינתזה של חלבונים בעלי חשיבות רפואית עצומה. לדברי פרופ' בריק, "2020, שהייתה שנה קשה במיוחד, הסתיימה עבורנו בבשורה מרגשת – אישור לפרסום חמישה מאמרים של קבוצת המחקר שלנו בתחום הכימיה הביולוגית, באותו השבוע. מדובר בפרסומים בעיתונים המדעיים המובילים בעולם, וכולם עוסקים בסינתזה כימית של חלבונים וביישומה בפיתוח מולקולות בעלות חשיבות תרופתית. אנחנו מעריכים שאסטרטגיות הסינתזה החדשות יעזרו רבות בייצור תרופות רבות לסרטן, למחלות מעיים, לסוכרת ולמחלות נוספות."

שיטות הסינתזה שמפתח פרופ' בריק מניבות חלבונים בעלי חשיבות במחקר ובתעשיית התרופות. בין השאר מדובר בחלבונים אנטימיקרוביאליים, העשויים לחסל ביעילות חיידקים שנמצאו עמידים לאנטיביוטיקות קונבנציונליות, והורמונים כגון אינסולין המשמש לאיזון רמות הסוכר בדם.

אחד מחמשת המאמרים פורסם בכתב העת המדעי Nature Communications והוא מציג שיטה כימית חדשנית ליצירה של פפטידים בעלי פוטנציאל רפואי משמעותי. פפטידים הם רצפים של חומצות אמינו, מעין חלבונים קצרים, וחלקם נמצאו יעילים מאוד בקטילת חיידקים, נגיפים ופטריות.

פפטידים ממשפחת הפלקטסינים (plectasins), המאופיינים ביעילות גבוהה בהקשר זה, מופקים כיום מהפטרייה Pseudoplectania nigrella, אולם בשל הפוטנציאל הרפואי שלהם נעשה מאמץ עולמי מתמשך לפיתוח שיטות להפקה מלאכותית שלהם (סינתזה). במאמר הנדון מדווחת קבוצת המחקר מהטכניון על הצלחה ראשונה בכך. הטכנולוגיה החדשה מבוססת על מולקולות קטנות, על קרינת UV ועל המתכת פלדיום.

פריצת הדרך הכימית במחקר האמור היא יצירה של פפטידים המכילים טבעות הנוצרות דרך קשרי גופרית-גופרית – אתגר סינתזה המעסיק קבוצות מחקר רבות מאז הניסיון הראשון בשנת 1966. השיטות המסורתיות לסינתזה של פפטידים אלה הצריכו זמן הפקה ממושך (כמה ימים) ותהליכים רבים וארוכים של בידוד חומרי הביניים וניקויים. התוצאה: אובדן חומר רב בדרך. בנוסף לכך, שיטות אלו לא היו ישימות בסינתזה של מולקולות חלבון חיוניות אחרות. השיטה שפיתחה קבוצת המחקר של פרופ' בריק אורכת דקות בודדות, אינה מצריכה ניקוי של החומר בשלבי הביניים וחשוב מכל – היא אינה פוגעת בחומצות האמינו שבפפטיד.

חוקרי הקבוצה הכינו בשיטה האמורה כמה פפטידים מאתגרים המכילים שתיים או שלוש טבעות, ובהם מולקולת לינקלוטייד המשמשת בתרופות לבעיות מעיים (מעי רגיש). לדברי פרופ' בריק, "השיטה החדשה צפויה לסייע רבות בפיתוח תרופות רבות ששיטות הסינתזה הקיימות לא אפשרו לייצרן. מדובר בסינתזה של ציקלוטידים הרלוונטיים לטיפול בסרטן ובסינתזה של אינסולין ונגזרותיו לטיפול בסוכרת. יתר על כן, השיטה תאפשר הפקה מהירה של תרופות חדשניות וספציפיות ברוח רפואת העתיד – הרפואה המותאמת אישית."

במחקר האמור השתתפו הדוקטורנט שי לפס (המחבר הראשי במאמר), המסטרנטית פאטמה אטאמלה, ד"ר גיא קמינצקי (חוקר ראשי במעבדה) וד"ר האו סאן שהיה פוסט-דוקטורנט במעבדה וכיום הוא חבר סגל באוניברסיטת נאנג'ינג בסין. המחקר נתמך על ידי מענק המצוינות של האיחוד האירופי (Advanced ERC).

למאמר בכתב העת המדעי Nature Communications לחצו כאן

בתרשים: סגירה של שלוש טבעות שונות בחלבון באמצעות יצירה סלקטיבית ומהירה של קשרי גופרית-גופרית תוך שימוש חדשני באור אולטרה-סגול, פלדיום ומולקולת דיסולפירם (DSF)

בתרשים: סגירה של שלוש טבעות שונות בחלבון באמצעות יצירה סלקטיבית ומהירה של קשרי גופרית-גופרית תוך שימוש חדשני באור אולטרה-סגול, פלדיום ומולקולת דיסולפירם (DSF)

היום הבינלאומי לנשים ונערות במדע חל היום, אבל אצל סופי גרהם, ובקרוב דוקטור x2, כל יום הוא הוא יום של מדע.

סופי, דוקטורנטית בפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון בטכניון, נמצאת כעת בתהליך סיום של שני תוארי דוקטור במסלול כפול יוקרתי המשותף לטכניון ולאוניברסיטת לייבניץ בהנובר שבגרמניה, תחת הנחייתם של פרופ' אסתי סגל ופרופ' תומס שפר. באמתחתה מספר רב של מאמרים חדשניים ושיתופי מחקר בינלאומיים.

לתחום הביוטכנולוגיה נחשפה סופי עוד בתיכון, שם למדה בבית ספר מקצועי מדעי והרחיבה במגמות הביוטכנולוגיה, כימיה ופיזיקה. "אני אוהבת את השילוב של ההנדסה והטכנולוגיה עם המדע הביולוגי והכימי הבסיסי ואת האפשרויות היישומיות הרפואיות שבתחום זה. היה לי ברור שאלך בעקבות התשוקה שלי וארחיב את לימודיי במוסד ההנדסי הטוב ביותר בארץ."

את התואר הראשון היא סיימה בפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון בטכניון בהצטיינות יתרה, ועוד בתחילתו הצטרפה למעבדתה של פרופ' סגל כעוזרת מחקר לפיתוח של חיישנים ביולוגיים המבוססים על סיליקון נקבובי. את התואר השני המשיכה תחת הנחייתה, עוד בזמן התואר הראשון, ועד מהרה עברה למסלול ישיר לדוקטורט. שיתוף הפעולה המחקרי עם פרופ' תומס שפר בגרמניה הוביל להצטרפותה למסלול של דוקטורט כפול. "מה שהניע את התהליך היה ביקור שלי בכנס שבו התעניינתי בעבודתה של חברת סגל במכון לכימיה תחת פרופ' שפר, ד"ר יאנינה בהנמן, ויזמתי שיתוף פעולה. זה קידם את הצטרפותי למסלול הדוקטורט הכפול. בפועל, זה אומר הרבה נסיעות לחו"ל למעבדות בגרמניה ושיתופי פעולה מחקריים פוריים. זה תרם לי המון. יצא לי להתנסות בסביבת מחקר אחרת עם תרבות שונה ולהכיר חוקרים מעולים. לאחרונה, שני מאמרים שעבדנו עליהם יחדיו התפרסמו בעיתונים מובילים."

המחקר שלה מתמקד בפיתוח חיישנים ביולוגיים המבוססים על סיליקון נקבובי. "הרעיון הוא שנוכל לקחת דגימה ממטופל, כגון דם או שתן, לבדוק אותה ישירות על החיישן ולזהות נוכחות של סמני מחלה, באופן די דומה לבדיקת הריון. הבסיס של החיישן הוא סיליקון נקבובי שהינו בעל מבנה דומה לספוג, עם נקבים ננומטריים – מבנה שמקנה לו הרבה מאוד יתרונות. התכונות האופטיות הייחודיות שלו מאפשרות לזהות בזמן אמת קישור של מולקולות לפני השטח שלו על ידי ניטור שינויים בתבנית החזרת האור."

למרות יתרונותיו של הסיליקון הנקבובי, חיישנים ביולוגיים מסוג זה לא הגיעו לכדי יישום בקליניקה בעקבות רגישות נמוכה יחסית. זה הרקע למחקר של סופי, שכלל הבנה בסיסית של הגורמים המגבילים חיישנים מסוג זה על ידי מידול מתמטי ופענוח הבדלים של סדרי גודל בין תוצאות ניסיוניות ותאורטיות. בעזרת המודל יכולנו גם להמליץ על קווים מנחים לבניית חיישנים מסוג זה (המאמר פורסם בכתב העת ACS Sensors). במקביל עבדנו על פיתוח שיטות להגברת רגישותם, למשל על ידי שילוב במערכות מיקרופלואידיות שמקטינות את ממדי החיישן לסדר גודל מיקרוני. זה מאפשר לשלב מספר פונקציות יחד וליצור מעבדה קטנה על גבי צ'יפ בודד (lab-on-a-chip). במאמר שפורסם השבוע בכתב העת Microchimica Acta הראינו לראשונה אינטגרציה של החיישנים האלה במיקרו-תעלות פלסטיק המודפסות במדפסת תלת-ממד, דבר שמזרז משמעותית את תהליך הייצור של מערכות אלה לעומת השיטות הקונבנציונליות כיום."

כאישה נשואה ואֵם לשניים, שרק לאחרונה חזרה מחופשת לידה, היא אומרת ש"להיות אישה באקדמיה זה לעיתים מאתגר, שכן ההצלחה תלויה במידה רבה בכמות ההשקעה (כמו בכל תחום), וכאמא לשניים אין אפשרות להריץ ניסויים עד הלילה. מה עושים? לומדים להיות מאוד יעילים, בין אם זה לכתוב ולהגיש תזה תוך כדי חופשת לידה ובידוד של חודש עם הילדים, לשאוב חלב בזמני המתנה של ניסוי (כן, אני עדיין מיניקה), או לשבת לעבוד כשהילדים הולכים לישון. מצד שני, בעלי ואני מנהלים משק בית שוויוני כך שיש לי הרבה תמיכה שבלעדיה לא הייתי מצליחה. בנוסף, אני מקבלת הרבה השראה מנשים חזקות בתחום כמו המנחה שלי, פרופ' אסתי סגל, שלאורך השנים הראתה לי שאפשר לשלב בהצלחה קריירה ענפה באקדמיה עם חיי משפחה."

כרגע סופיה נמצאת בעיצומו של חיפוש פוסט-דוקטורט באירופה. "חלומי הוא לפתח כלים או טכנולוגיות רפואיות בעלות השפעה ואני חושבת שבאקדמיה יש הרבה חופש לגלות וללמוד, מה שמאפשר לייצר פיתוחים טכנולוגיים, ולראייה – כל חברות הסטרטאפ שהוקמו בעקבות מחקר אקדמי. לכן אני מקווה בעתיד לפתוח מעבדת מחקר משלי. אני נמצאת כרגע בתהליך של הגשת מלגות למימון חיצוני של הפוסט-דוקטורט ויש הרבה תמיכה לנשים בתחום הזה. מובן שהתהליך לא פשוט כשמדובר במשפחה עם שני ילדים, אבל אני דווקא רואה את זה כחוויה והזדמנות של פעם בחיים."

היום הבין-לאומי השישי לנשים ולנערות במדע, המתקיים היום, מוקדש השנה למאבק במגפת הקורונה. מועד זה, שנקבע על ידי האו"ם, נועד לקדם את מעורבותן של נשים במדע לאורם של שבעה-עשר יעדי האו"ם לפיתוח בר-קיימא.

ביום חמישי האחרון, 4 בפברואר 2021 כ"ג בשבט תשפ"א, התקיים בפקולטה לכימיה ע"ש שוליך בטכניון גמר תחרות הכימיאדה תשפ"א. פעילות זו נערכת בניהול הטכניון מזה 20 שנה, ובשנים האחרונות היא מתקיימת  כמיזם משותף עם מרכז מדעני העתיד של קרן מיימונידיס ועם משרד החינוך.

גמר התחרות מהווה גם את שלב המיון הסופי לנבחרת התלמידים לאולימפיאדה הבין-לאומית בכימיה, שתיערך השנה ביפן בהשתתפות ארבעה תלמידים שיזכו לייצג את מדינת ישראל. לתהליכי המיון ניגשו כמעט 3,000 מועמדים מכל רחבי הארץ, ולשלב הגמר הגיעו 37 תלמידים מקרית שמונה דרך ירושלים ועד באר שבע.

את הטקס הנחה פרופ' זאב גרוס מהפקולטה לכימיה ע"ש שוליך, שנשא הרצאה בנושא "המדע שמאחורי החיסון החדשני נגד נגיף הקורונה". פרופ' גרוס, כיום דיקן לימודי המשך בטכניון, עומד בראש תוכניות הנוער בפקולטה לכימיה. בצוות שהכין את התלמידים ומלווה אותם חברים שלושה בוגרים של אולימפיאדות בין-לאומיות לכימיה, שלושתם כיום סטודנטים בטכניון, ובראש הצוות עומדת ד"ר איזנה ניגל אטינגר, מאמנת ראשית של הנבחרות בכימיה. ביום חמישי עברו התלמידים בחינה תאורטית ובחינה מעשית, ואת הבחינה המעשית כתבה גב' גבריאלה הלוי, מהנדסת מעבדת סטודנטים ביסודות הכימיה וכימיה כללית.

מטעם הנהלת הטכניון בירכו את התלמידים דיקן לימודי הסמכה פרופ' חוסאם חאיק וסגן הנשיא לקשרי חוץ ופיתוח משאבים פרופ' אלון וולף; מטעם משרד החינוך מפמ"ר כימיה ד"ר דורית טייטלבאום ומנהלת נבחרות ישראל במדעים גב' ענת רולניק; ואלי פריד, מנכ״ל מרכז מדעני העתיד של קרן מיימונידיס.

הזוכים בתחרות הם:

בתחרות לתלמידי י"א, שבה השתתפו גם תלמידים צעירים יותר:

ציון לשבח: נטע אייגר, תיכון שקד דרכא (כיתה י), שדה אליהו

ציון לשבח: נביא מנסור, תיכון נזירות סנט ג'וזף (כיתה י"א), נצרת

מקום ראשון: ניר כהן, תיכון הגימנסיה הריאלית (כיתה י"א), ראשון לציון

מקום שני: לאורה קרני, תיכון עירוני ב (כיתה י"א), מודיעין

מקום שלישי: אלון אלפסי, תיכון אוהל שם (כיתה י), רמת גן

 

בתחרות לתלמידי י"ב:

ציון לשבח: שון צ'רנייב, תיכון אורט דנציגר, קריית שמונה

ציון לשבח: טלי טייטלבאום, תיכון ליד"ה, ירושלים.

מקום ראשון: שלי סקופ , תיכון הכפר הירוק, רמת השרון

מקום שני: סאלח בשארה, תיכון עמל 1, טירה

מקום שלישי: איתמר שטייניץ, תיכון הכפר הירוק, רמת השרון

Defi – דפיברילטור נייד הנטען ממכשיר הטלפון הנייד

Defi – דפיברילטור נייד הנטען ממכשיר הטלפון הנייד

הקורס היה הגירסה הווירטואלית הראשונה של iTrek, תוכנית שנתית של מכון טכניון-קורנל ע"ש ג'ייקובס בקורנל טק, המביאה לישראל סטודנטים לתואר שני מקורנל טק כדי לשתף פעולה עם סטודנטים וחברי סגל מהטכניון. אף שהמגפה ריתקה את הסטודנטים של קורנל טק לבתיהם, היא לא מנעה מהם לבקר בישראל במתכונת וירטואלית ולעבוד כתף אל כתף עם עמיתיהם בחיפה.

השנה אורגנה תוכנית iTrek בהובלת אנשי מכון ג'ייקובס מייקל אסקוסיה, עוזר מנהל לתפעול, ולוסי מילנז, מנהלת פרויקטים ומתאמת התוכנית בטכניון, ומעבדת הרעיונות MindState. MindState, שנוסדה על ידי תמר מני (מכללת שנקר ואוניברסיטת תל אביב) והנק ון אסן (אוניברסיטת ייל ו-Parsons School of Design), חוקרת אתגרים גלובליים במתודולוגיה של חשיבה עיצובית בין תחומית ומתוך חתירה להשיג שינוי מבוסס חדשנות.

האירוע המרכזי, שנערך תחת הכותרת Time to Care, היה פרויקט משותף של MindState, הטכניון וקורנל טק בסיוע המרכז הרפואי ת"א ע"ש סוראסקי (איכילוב).

את התוכנית הובילו אקדמית ד"ר יואכים בהר, ראש המעבדה לבינה מלאכותית ברפואה (AIMLab) בפקולטה להנדסת ביו-רפואית בטכניון; פרופ' רון ברכמן, מנהל מכון טכניון-קורנל ע”ש ג'ייקובס; ופרופ' אריאל אורדע, ראש תוכנית ג'ייקובס בטכניון. סופיה סגל מהפקולטה להנדסה ביו-רפואית בטכניון סייעה בהוראה.

12 צוותים רב-תחומיים של סטודנטים מהטכניון ומקורנל טק ומעצבים מקצועיים מחברות ובהן Wix, Lightricks, Google,  Climacellו- Similar Webהשתתפו בתחרות באמצעות מרחבים וירטואליים של Zoom  ו-GatherTown. בליווי מנטורים מאיכילוב התמודדו המשתתפים עם מגוון רחב של בעיות ובהן תקשורת בין מטופלים לצוות המטפל, אתגרים בשגרת העבודה של האחיות, אבחון מוקדם של אלצהיימר ואפילו טיפול בשיירי מזון בבתי חולים.

Defi – דפיברילטור נייד הנטען ממכשיר הטלפון הנייד

Defi – דפיברילטור נייד הנטען ממכשיר הטלפון הנייד

הקבוצה הזוכה הציעה בתחרות הרעיונות את Defi – דפיברילטור נייד הנטען ממכשיר הטלפון הנייד. בקבוצה חברים שלושה סטודנטים מקמפוס הטכניון בחיפה – רוית אבל, אלון גלעד ועידן שנפלד ושניים מקורנל טק: אשלי דיי ואריק צ'ן.

זמינותו של דפיברילטור עשויה להציל את חייהם של אנשים הלוקים בדום לב, וחברי הקבוצה הציעו קונספט שיבטל את הצורך בסוללה גדולה, התופסת את רוב נפחם של הדיפיברילטורים הקיימים. ביטול הסוללה הגדולה יתאפשר באמצעות טעינה מהירה, האורכת שניות ספורות, מהטלפון הנייד. האפליקציה הנלווית למכשיר תספק הנחיות, תתקשר באופן אוטומטי לשירותי חירום ותספק לצוותים הרפואיים מידע בזמן אמת על מצבו של המטופל. אם יתברר שהקונספט ישים, הדפיברילטור העתידי יהיה קומפקטי, זול וקל לשימוש.

בפרס השני זכתה קבוצת Minder, שפיתחה רעיון שיסייע לאוכלוסייה המבוגרת לעקוב אחר צריכת תרופות ולשמור על קשר יום-יומי עם הרופאים. במקום השלישי זכתה קבוצת Libi, שפיתחה רעיון שיסייע לאנשים המשתקמים לאחר דום לב, וזאת באמצעות הפחתת הסיכון לאירוע שני באמצעות מעקב וחינוך.

ביצירתו של מפגש בין אנשים מהאקדמיה ומנהיגים מהתעשייה, תוך מיזוג כישורים שונים, הפכה תחרות הרעיונות להתנסות מיוחדת ויוצאת דופן עבור המשתתפים. חברי הקבוצה המנצחת Defi ייחסו את זכייתם ל"הזדמנות לעבוד עם מומחים מובילים בתחום וללמוד על הצדדים העסקיים של יצירת פתרונות קונספטואליים טכנולוגיים". הם הוסיפו כי "גם אנחנו בקבוצה מגיעים מתחומים שונים; התחרות נתנה לנו הזדמנות לשלב כוחות, להעלות רעיונות שונים ולהשיג יחד מה שאיש מאיתנו לא היה יכול להשיג לבד".

חדשנות, חשיבה תכנונית והשפעה חברתית היו תמיד הכוח המניע של תוכנית iTrek במכון טכניון-קורנל ע"ש ג'ייקובס. פרופ' רוני גמזו, מנכ"ל איכילוב ואחד השופטים בתחרות, סיכם את אירוע הסיום בעידוד לצוותים. הוא אמר לסטודנטים: "המשיכו לחדש, כי זו הדרך לקדם את הרפואה גם בתקופה של מגפה ופנדמיה".

פרופ' אריאל אורדע, ראש תכנית ג'יקובס בטכניון, אמר: "השותפות בין הטכניון לבין אוניברסיטת קורנל בקמפוס קורנל ובמכון ג'ייקובס פותחת הזדמנויות יוצאות-דופן לחברי הסגל ולסטודנטים של שני המוסדות. הקורס המשותף הנוכחי ותוצריו המעולים הינם דוגמא נפלאה לכך".

הסטודנטים שהשתתפו בתחרות משתלמים לקראת תואר ראשון ושני. את קבוצת Defi הנחו מנהל המרכז למחקר קרדיווסקולרי (CVRC) פרופ' ירון ארבל ומנמ"ר בית החולים איכילוב אייל קלנר. צוות העיצוב נעזר באלעד רחמים, ורה מורדכייב ואורן אלבז מחברת Climacell.

הפעילות מומנה על ידי הטכניון, מכון ג'ייקובס בקורנל טק והמועצה להשכלה גבוהה בישראל, וכן ע"י Monday ו-IMed Medical Habitat. הפרסים, בסך 10,000 דולר, נתרמו על ידי קרן ד"ר ג'וזף הולט והלן מכבי רוז.

 

תמונות הסטודנטים בעבודה המשותפת עם הרופאים:

פרופ' שולמית לבנברג (במרכז) עם ד"ר ידידיה זגורי (מימין) והדוקטורנטית איריס ינוביץ (משמאל). קרדיט צילום : ניצן זוהר, דוברות הטכניון

פרופ' שולמית לבנברג (במרכז) עם ד"ר ידידיה זגורי (מימין) והדוקטורנטית איריס ינוביץ (משמאל). קרדיט צילום : ניצן זוהר, דוברות הטכניון

חברת אלף פארמס ופרופ' שולמית לבנברג מהפקולטה להנדסה ביו-רפואית בטכניון הצליחו לגדל את הסטייק המתורבת הראשון בעולם בגודל מלא (אנטריקוט), זאת באמצעות טכנולוגיה חדשנית לביו-הדפסה בתלת-ממד, עם שימוש בתאי פרה טבעיים וללא הנדסה גנטית. מאז שהציגה ב-2018 את הסטייק המתורבת הראשון, בפורמט של פרוסת בקר דקה, החברה פיתחה את היכולת לגדל כל נתח של סטייק ולהרחיב את מגוון מוצריה המבוססים על גידול רקמות.

האנטריקוט הוא פרוסת בקר עבה המכילה רקמות שריר ושומן בדומה לסטייק שמקורו בשחיטה, והמוצר מעורר בטועמים את אותן תחושות – מראה, טעם וריח – כשל סטייק רך, טעים ועסיסי. פיתוח זה הוא חלק מהמגמה האסטרטגית של החברה: הרחבת קו המוצרים תוך פיתוח אפשרויות עיצוב מגוונות בהיבטים של עובי, תכולת שומן, מרקם וטעם. זאת במסגרת משימתה של החברה לספק לאנשים המגיעים מתרבויות שונות מנעד רחב של חוויות קולינריות הקשורות לאכילת בשר.

"זו התפתחות דרמטית עבור החברה המשקפת מימוש אומנותי של ניסיונו המדעי של הצוות שלנו," אמר מייסד שותף בחברה והמנכ"ל דידיה טוביה. "אני זוכה לעבוד עם כמה מהאנשים הטובים בעולם בתחום הזה. אנו יודעים שכיום ישנם צרכנים שיעדיפו נתחים עבים ושומניים יותר. פריצת הדרך הנוכחית מייצגת את מחויבותנו להעדפותיהם הייחודיות של הצרכנים ולטעמם, ובכוונתנו להמשיך לגוון את ההיצע שלנו. למוצרים החדשים האלו תהיה השפעה משמעותית מאוד בטווח הבינוני והארוך. התפתחויות אלו מציינות בעיניי זינוק גדול בהגשמת החזון שלנו – להיות גורם מוביל בשינוי מערך המזון הגלובלי לקראת עולם שוויוני יותר, בטוח יותר ובר קיימא."

בניגוד לטכנולוגיית ההדפסה התלת מימדית הרגילה, המוצר החדש מבוסס על ביו-הדפסה תלת-ממדית, גישה שבה מגדלים, בתוך מצע ייחודי, תאים טבעיים שמקורם בבעלי חיים. המצע עוטף את התאים באופן המעודד אותם לייצר את אבני הבניין של הרקמה כולה. בשלב הבא, המתקיים גם הוא בתנאים מבוקרים, מובילות האינטראקציות בין התאים ליצירתה של רקמה המאופיינת באיכויות השונות של סטייק. מערכת החללים המדמים כלי דם הנוצרת ברקמה לא רק מאפשרת ספיגה של חומרי תזונה ברקמה אלא גם מקנה לרקמה את הצורה והמבנה של סטייק שמקורו בשחיטה – במצבו הטבעי ובהכנתו לאכילה.

הסטייק המתורבת בגודל מלא. קרדיט : אלף פארמס והטכניון.

הסטייק המתורבת בגודל מלא. קרדיט : אלף פארמס והטכניון.

"זהו ציון דרך חשוב בפיתוח הטכנולוגי ובמשימה שלנו לייצר שונות בין נתחים של בשר מתורבת. הישג זה התאפשר הודות לצליחת המשוכות הטכנולוגיות שעצרו בעדנו. כשאנו מביטים אל עתיד הביו-הדפסה התלת-ממדית, אין גבול לאפשרויות," אומרת פרופ' שולמית לבנברג, מייסדת שותפה ויועצת מדעית ראשית באלף פארמס, שמחקריה המדעיים אפשרו את פריצות הדרך של החברה. פרופ' לבנברג היא מומחית בעלת שם עולמי בהנדסת רקמות ופריצות הדרך המחקריות שהובילה תחילה ב-MIT ובהמשך בטכניון הן רבות. עד לאחרונה הייתה פרופ' לבנברג דיקנית הפקולטה להנדסה ביו-רפואית.

חברת אלף פארמס הוקמה כשיתוף פעולה בין קבוצת שטראוס (חממת הפודטק The Kitchen) ופרופ' שולמית לבנברג מהפקולטה להנדסה ביו-רפואית מהטכניון.

פרופ"ח שחר קוטינסקי מהפקולטה להנדסת חשמל ע"ש ויטרבי ופרופ׳ ראמז דניאל מהפקולטה להנדסה ביו-רפואית הם שניים מהחוקרים המובילים בפרויקט Neu-ChiP. הפרויקט האירופי החלוצי צפוי לחולל מהפכה בהתפתחות המחשוב ושינוי פרדיגמה בתחום הבינה המלאכותית.

פרופ"ח שחר קוטינסקי

פרופ"ח שחר קוטינסקי

בתוכנית שותפים הטכניון וארבעה גופים נוספים: אוניברסיטת אסטון בבריטניה, אוניברסיטת ברצלונה בספרד, המרכז הלאומי למחקר מדעי (CNRS) בצרפת וחברה שוויצרית המתמחה בחיבור בין תאים לרכיבים אלקטרוניים (3Brain). הפרויקט יוצא לדרך בהשקעה גדולה של המועצה האירופית למחקר באיחוד האירופי: 3.5 מיליון יורו.

 

יעילותה העצומה של הבינה המלאכותית הובילה להשקעה מתמשכת בתחום זה. רשתות נוירונים רבודות, למידה עמוקה ולמידה חישובית חדרו לכל תחומי החיים – בריאות, כספים, תחבורה אוטונומית, זיהוי דיבור ועוד. אפל, גוגל, אמזון, נטפליקס ופייסבוק משקיעות משאבים עצומים בבינה מלאכותית כדי לשפר את מוצריהן ולהתאימם לצרכיו של המשתמש הספציפי.

אולם מורכבות טכנולוגית מגיעה בדרך כלל במחיר כספי ואנרגטי גבוה, וזה הרקע לפיתוחו של המחשוב הנוירומורפי: קונספט חדשני השואב השראה מהמוח ומבצע, בדומה למוח, פעולות רבות במקביל. חוקרי הטכניון פרופ' קוטינסקי וד"ר דניאל הם מומחים בתחום זה, וכבר הציגו בעבר הישגים דרמטיים ובהם שבב נוירומורפי המאופיין בזיכרון אסוציאטיבי וביכולת למידה.

ד"ר ראמז דניאל

פרופ׳ ראמז דניאל

ועדיין, המורכבות מציבה אתגרים טכנולוגיים לא פשוטים וגובה כאמור מחיר, וכאן נכנסת לתמונה המעבדה הגדולה בעולם: האבולוציה. נוירונים, שנוצרו בתהליך אבולוציוני ממושך, מפגינים יכולות עצומות העולות במקרים רבים על ביצועיהם של התקנים מלאכותיים שפיתח האדם. תאים אלה מבצעים פעולות מסוימות במהירות וביעילות, תוך חיסכון אנרגטי מרשים. כעת, בפרויקט Neu-ChiP, צפוי האדם לרתום תאי גזע (המדמים נוירונים) להעצמת היכולות החישוביות של מערכות מלאכותיות.  כדי להפעיל את תאי הגזע באופן מבוקר יכוונו אליהם אלומות אור שיעוררו אותם. באמצעות מידול תלת-ממדי ממוחשב אפשר יהיה לעקוב אחר תגובת התאים ולהעריך את התאמתם לשימושים אלקטרוניים.

פרויקט Neu-ChiP, מסביר פרופ' קוטינסקי, "מציג פרדיגמה חדשה לגמרי של מחשוב נוירומורפי: גידול שכבות של נוירונים ביולוגיים על רכיב ייעודי (ביוצ'יפ). אנחנו בטכניון מביאים למחקר בעיקר את ההיכרות המעמיקה עם מודלים אלקטרוניים בכלל ועם חומרה נוירומורפית בפרט."

"בהקשר של ביולוגיה סינתטית," אומר ד"ר דניאל, "מרשים מאוד לראות כיצד המחשוב בתאים חיים התקדם מהדיגיטלי, דרך האנלוגי, לקראת פרדיגמה חדשנית של מחשוב נוירומורפי."

לסיכום, אם עד כה התמקד חקר הבינה המלאכותית בבניית רשתות נוירונים מלאכותיות בהשראת המוח, בפרויקט הנוכחי תיבנה מערכת מחשוב המבוססת על תאים ביולוגיים. רשת הנוירונים הביולוגית הזאת צפויה להאיץ תהליכים חישוביים ואף לאפשר פעולות שאינן זמינות במחשוב הקלאסי. אף שהמטרה העיקרית של הפרויקט היא טכנולוגית והנדסית, המשתתפים מעריכים כי המחקר שיתקיים במסגרתו יקדם את חקר המוח ואולי גם יוביל לפיתוחם של טיפולים חדשניים במחלות הקשורות במוח ובתאי גזע.

תרבית נוירונים הגדלה על מיקרוצ'יפ תלת-ממדי. הנוירונים ממוקמים בקצה האלקטרודות ובבסיסן. צולם במיקרוסקופ אלקטרונים סורק (SEM) Credit: 3Brain AG

תרבית נוירונים הגדלה על מיקרוצ'יפ תלת-ממדי. הנוירונים ממוקמים בקצה האלקטרודות ובבסיסן. צולם במיקרוסקופ אלקטרונים סורק (SEM) Credit: 3Brain AG

פרופ' תומר שלומי

פרופ' תומר שלומי

אותם תאים סרטניים אינם מקשה אחת אלא משפחה עצומה ומגוונת, ותהליכים המאפיינים תא סרטני אחד אינם מתקיימים בהכרח בתא סרטני אחר. לכן, כאשר אנו באים לטפל בגידול באופן המתואר לעיל, עלינו לדעת מראש אם התהליכים שאנו 'מיירטים' בטיפול אכן אופייניים לתא היעד. רק כך נוכל להתאים את הטיפול לגידול, כפי ששואפת הרפואה המותאמת אישית. אם נדע מראש אם הגידול יגיב לטיפול נוכל לחסוך ניסוי וטעייה הגוזלים זמן ומשאבים, ובעיקר עלולים לאפשר לגידול לשגשג עד למציאת הטיפול המדויק המתאים.

 

קבוצת המחקר של פרופ' תומר שלומי מהפקולטה למדעי המחשב, הפקולטה לביולוגיה ומרכז לוקיי למדעי החיים וההנדסה בטכניון גילתה תהליך כזה – תהליך שעל בסיסו אפשר לפגוע באופן סלקטיבי וספציפי בתאי הסרטן בלי לגרום נזק לרקמה הבריאה. הממצאים פורסמו בכתב העת Cell Metabolism.

 

התהליך האמור הוא מעגל הפולאטים – מרכיב חיוני בייצורם של הדי-אן-איי ושל האר-אן-איי. מאחר שייצור די-אן-איי הוא שלב מכריע בחלוקת התא ולכן גם בהתפתחות של גידול סרטני, פגיעה במחזור הפולאט היא יעד כימותרפי מקובל. הבעיה היא שמאותה סיבה בדיוק, פגיעה במחזור זה גוררת נזק גם לרקמות בריאות ולכן גם תופעות לוואי.

 

בנקודה זו קיים הבדל בין תאים בריאים לתאי סרטן מסוימים. בתאים בריאים יש שני מעגלי פולאט – האחד מתרחש בציטוזול, הנוזל הממלא את התא, והשני במיטוכונדריה, יצרנית האנרגיה בתא. לכן פגיעה במעגל הציטוזולי לא תוביל לחיסול התא אלא להמרת הנתיב הציטוזולי לנתיב המיטוכונדרי, והתא ישרוד. בתאי סרטן מסוימים, לעומת זאת, מתקיים רק המעגל הראשון, הציטוזולי, ופגיעה בו תוביל למות התא.

 

לכן חשוב מאוד לזהות, עוד לפני תחילת הטיפול, את סוג התא הסרטני – האם הוא אכן תא מהסוג המתואר ופגיעה בנתיב הציטוזולי תוביל למותו. גם כאן מצאה קבוצת המחקר את הפתרון: זיהוי רגישות התא לפגיעה בנתיב הציטוזולי על סמך רמתו של  חלבון בשם RFC. חלבון זה, הנמצא על גבי ממברנת התא, מבקר את כניסתם של פולאטים לתוך התא. לכן רמת חלבון נמוכה מעידה שחסימת הנתיב הציטוזולי תוביל למות התא הסרטני.

 

לסיכום, קבוצת המחקר של פרופ' שלומי פיתחה קונספט טיפולי המבוסס על זיהוי התאים הסרטניים הפגיעים ועל פגיעה במסלול הפולאט הציטוזולי. בשל ההבדל המטבולי בין תאים אלה לתאים הבריאים יפגע טיפול זה רק בתאים הסרטניים הפגיעים ולא ברקמות הבריאות שמסביב.