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

משתתפי רובוטראפיק

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:

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

חותמים על הסכם משותף. מימין לשמאל : מנכ”ל סוכנות החלל הישראלית אבי בלסברגר, מיכאלה מוסילובה מ-SOSA (ארגון החלל הסלובקי), רקטור האוניברסיטה הטכנולוגית של ברטיסלבה רוברט רדהאמר וראש מכון אשר לחקר החלל בטכניון פרופ’ פיני גורפיל

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.”

הנשיא קיסקה עם נשיא הטכניון פרופ’ פרץ לביא ועם נציגי חברת ReWalk Robotics מימין לשמאל : איתי לוינסון, הנשיא קיסקה, ראדי כיוף, נשיא הטכניון פרופ’ פרץ לביא ועמי קרפט.

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.

מימין לשמאל: שגריר ישראל בסלובקיה מר צבי אבינר-ופני, נשיא הטכניון פרופ’ פרץ לביא, נשיא סלובקיה אנדרי קיסקה ושגריר סלובקיה בישראל פיטר הולני

פרופ’ אלון וולף מציג לנשיא קיסקה את הנחש הרובוטי

הנשיא הסלובקי אנדרי קיסקה עם פמלייתו במפגש משותף עם הנהלת הטכניון.

נציגי חברת ReWalk Robotics מציגים את הפיתוח שלהם

יאיר הרבסט מציג לנשיא הסלובקי את היד התותבת שפיתח. מימין לשמאל : נשיא הטכניון, נשיא סלובקיה אנדרי קיסקה, פרופ’ אלון וולף ויאיר הרבסט.

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

פרופ’ אמיר לנדסברג

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

ד”ר אברהם סוחמי

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.

פרופ’ מיטל זילברמן

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

פרופ’ אדם שוורץ, משנה בכיר לנשיא הטכניון

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 גריצר 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.”

פרופ’ אלון גני

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 הכנס התקיימו הרצאות על תחרויות בינלאומיות של פרויקטי סטודנטים. במסגרת זו הוצגו פרויקט AUVSI של סטודנטים מהטכניון ופרויקט DBF של סטודנטים מאוניברסיטת תל אביב. בתחרות הפרויקטים 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.

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

מימין לשמאל: יניב רומנו, ורדן פפיאן ופרופ’ מיכאל אלעד.

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

מיזוג של תמונות על ידי רשת נוירונים תוך שילוב בין תוכן (תמונת החוקרים המקורית) וסגנון (שנלקח מציור של ממתקים). לדברי פרופ‘ אלעד, ”הרשת מחפשת והוזה תוצאה שתהיה נאמנה לשני המקורות הללו“

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.”

ההגדה בשישים שניות – רק בטכניון. סטודנטים בטכניון בנו ‘מכונת רוב גולדברג’ בהשראת מוטיבים מרכזיים בהגדת הפסח. בפרויקט השתתפו סטודנטים מהפקולטה להנדסת מכונות ומהפקולטה לארכיטקטורה ובינוי ערים. “רצינו שהמכונה תציג מוטיבים מרכזיים של החג – קריעת ים סוף, משה בתיבה, עשר המכות והסנה הבוער,” סיפר נדב מכבי. “עבדנו על בניית המכונה כשבוע. הרעיונות היו שלי ושל ירון וקסלר.” וקסלר ומכבי הובילו את הפרויקט, שבו לקחו חלק סטודנטים נוספים מהפקולטה. בהיבטים העיצוביים – תפאורה ומוטיבים אמנותיים – סייעו הדר אדרי ועדי אלחלל, סטודנטיות בפקולטה לארכיטקטורה ובינוי ערים בטכניון.
חג שמח!!

לצפייה בסרטון: https://youtu.be/rO7MdSIk_uc

קבוצת ophek VR זכתה במקום הראשון בכנס 3DS בטכניון – 48 שעות של חיבור בין יזמות, מחקר, הנדסה ורפואה

הקבוצה הזוכה: דורון מנצור, רון לירז, סהר סלע, דן כהן, מגד שוהם, איגור ויינר וחן רייך. חסר בתמונה: איתמר גצלר

מסדרונות הפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט בטכניון הפכו למיני-חממה טכנולוגית מואצת למשך שלושהימי כנס 3DS.ביום האחרון של הכנס הציגו הסטודנטים המשתתפים את הרעיונות שפיתחו במהלכו והשופטים בחרו בזוכים בשלושת המקומות הראשונים. הצוות הזוכה במקום הראשון, ophek VR, יזכה בטיסה לכנס היזמות השנתי בבוסטון, שני המקומות הראשונים ייכנסו אוטומטית לתחרות היזמות BizTEC ושלוש הקבוצות הזוכות יקבלו 50,000 דולר מחממת עמית.

זו השנה הרביעית לקיומושל הכנסבתמיכת הפקולטה לרפואה והפקולטה להנדסה ביו-רפואית של הטכניון ובמסגרת המרכז המשותף MED²E . מטרת הכנס היא ליצור שיתופי פעולה בין סטודנטים לרפואה, סטאז׳רים ומתמחים לצד סטודנטים מפקולטות אחרות בטכניון ומהפקולטה להנדסה ביו-רפואית בפרט. המשתתפים נדרשים למצוא מענה טכנולוגי ועסקי לבעיות משמעותיות בעולם הרפואה, וזאת במסגרת זמן של 48 שעות בלבד.

השנה הגישו כ-150 סטודנטים מועמדות לתחרות, ומתוכם נבחרו שמונים. את הסטודנטים ליוו מנטורים מתחום הרפואה, התעשייה ומהאקדמיה, אשר הדריכו אותם באופן אישי. כמו פרופ’ משנה קליני רונן יפה, מנהל יחידת הצנתורים, מח’ קרדיולוגיה, מרכז רפואי כרמל, לנה לוין מייסדת וסמנכ”לית כספים בחברת Via Surgical, ד”ר יואב מדן מנהל טכנולוגי בחב’ Ninispeech, מארגן Haifa Digital Health ועוד רבים.

הכנס נפתח בפקולטה להנדסה ביו-רפואית במעמד דיקן הפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט פרופ’ שמעון מרום ודיקנית הפקולטה להנדסה ביו-רפואית פרופ’ שולמית לבנברג. בנוסף, השתתפו ולקחו חלק פעיל פרופ’ ירון הר-שי, סגן דיקן לפיתוח אסטרטגי בפקולטה לרפואה ופרופ’ אמיר לנדסברג, האחראי על תחום היזמות וקשרי התעשייה בפקולטה להנדסה ביו-רפואית. במהלך הערב הרצתה עדנה לזר, מנהלת הפיתוח העסקי בחממת MEDX, אשר סיפקה לסטודנטים מגוון טיפים ועצות לגבי התהליך משלב הרעיון ועד פיתוח המוצר.

ביום השני של התחרות, בתום גיבוש הרעיונות והקבוצות, הגיעו המשתתפים לסיורים במחלקות השונות בקריה הרפואית רמב”ם ובבתי החולים כרמל ובני ציון. “זו חוויה מדהימה שאין לנו בלימודי הנדסה,” סיפר יהונתן, חבר בקבוצת LaborLane. “אתה מסתובב במסדרונות ביה”ח ולומד מהרופאים על בעיות שיכולות להיפתר באמצעים טכנולוגיים.”

ביום האחרון הוצגו בפני השופטים 11 הרעיונות הסופיים ובהם EasyVisit- מצפן ניווט ומערכת מידע עבור מטופלים במיון בבית חולים; RedFlagו-Digitest–שיטות לבדיקה ידידותית יחסית של מערכת העיכול ואיבחוןסרטן המעי הגס; DentUS– שילוב אולטרסאונד וחומצה ייחודית בטיפולי שורש; TipOff- בדיקת אוזניים לילדים שיש שעווה באוזניהם; Heart n’Sole– מעקב יומי עצמאי אחר ספיקת לב; MamaRoo – חגורת חיישנים הלומדת את קצב הלב של האם ומעבירה את התחושה לתינוק בהעדרה של האם.

הקבוצה הזוכה, ophek VR, פיתחה מערכת חדשה לבדיקות עיניים לילדים באמצעות מציאות וירטואלית ואלגוריתם של ניתוח תמונה. המערכת נולדה מחוויה אישית של אחת מחבריה, איגור ויינר, סטודנט לרפואה שעובד כמתמחה במחלקת העיניים בבי”ח רמב”ם. לדבריו “לא תיארנו לעצמנו שננצח. באנו בשביל החוויה.”

במקום השני זכה Soundfit- מוצר שיאפשר לרדיולוג לשמוע בזמן אמת מה שומעים מטופלים הסובלים מבעיות שמיעה, לטובת התאמה אופטמלית ומהירה של מכשירי שמיעה. המוצר הוצג על ידי דליה אורבך, סטודנטית כבדת שמיעה לתואר שני בפקולטה להנדסת חשמל ע”ש ויטרבי.

במקום השלישי זכה LaborLane– חגורת חיישני לחץ המאפשרת זיהוי צירי טרום-לידה. הרעיון, שעלה בעקבות סיור במחלקת גיניקולוגיה ברמב”ם, נועד להפחית את שימוש מיותר במזרזי לידה.  “בעיני טכנולוגיה היא חלק בלתי נפרד מרפואה, וכסטודנטית לרפואה זו הייתה חוויה להכיר את הצד היזמי במסגרת התחרות”, סיפרה ניצן חלמיש, אשר השתתפה בקבוצה יחד עם בעלה עומר, סטודנט להנדסת מכונות בטכניון.

פרופ’ וויין קפלן, המשנה לנשיא הטכניון למחקר, אמר כי השיפוט בתחרות היה קשה בשל איכותם הגבוהה של התוצרים. לדבריו “ראינו ניצנים מבטיחים שעוררו התלהבות רבה.הטכניון כמוסד מחקרי מאמין שהמדע הוא העתיד ובלעדיו לא תהיה טכנולוגיה בעוד 10 שנים. עלינו להשקיע במשאב האנושי כי למדינת ישראל אין משאבי נפט ומים. המטרה שלנו היא לספק לחוקרים ולסטודנטים כלים ליצירת תעשייה עם רעיונות של החוקרים והסטודנטים, וזאת באמצעות תהליכים כמו BizTECואקסלרטורים כמו AMITו-The Drive.” חבריו של פרופ’ קפלן בצוות השופטים היו מנכ”ל מור יישום מחקרים פיני בן אליעזר, היזמית והרופאה ד”ר דליה מגידו, מייסדת ומנכ”לית חברת ההזנק זיקית יעל ויזל, מייסדת GSAPד”ר סיגלית אריאל פורט-נוי, מנהלת המרכז הרפואי “העמק” בעפולה  ד”ר אורנה בלונדהייםופרופ’ אמיר לנדסברג, הדיקן היוצא של הפקולטה להנדסה ביו-רפואית.

השנה ארגנו את הכנס הסטודנטים לרפואה שיראל לבנון, סטודנטית שנה רביעית בפקולטה לרפואה וגיא ברשדסקי, בוגר הכנס בשנה שעברה. השניים ממשיכים את דרכם של בר רינות ויובל ברקשהביאו את התחרות לטכניון בשנת 2013.\\

מאת: קרן-אור גרינברג

כ-1,500 סטודנטים, עובדים וחברי סגל השתתפו במירוץ שהתקיים בקמפוס הטכניון

עומר רמון (ימני, בגופייה ירוקה בהירה) בזינוק

הסטודנט עומר רמון, בן 19, הוא הזוכה בדירוג הכללי במירוץ הטכניון השלישי שהתקיים בקמפוס הטכניון. בקטגוריית הנשים זכתה בדירוג הכללי נועה חייט, בת 19, שסיימה את המירוץ ב-20 דקות בדיוק.

את 1,500 הרצים הזניקו נשיא הטכניון פרופסור פרץ לביא ויו”ר אגודת הסטודנטים בטכניון עומר עמית. המרוץ, לאורך 5 קילומטרים ברחבי הקמפוס, התקיים בשיתוף פעולה בין הנהלת הטכניון, אגודת הסטודנטים בטכניון, דיקן הסטודנטים ואיסתא טכניון בחסות חברת נובל אנרג’י.

עומר רמון זכה במקום הראשון גם בקטגוריית הסטודנטים, ומיד אחריו הגיע בן דודו אמיר רמון. בקטגוריית הסטודנטיות זכתה לימור גוטפריד, הלומדת לתואר שני בהנדסת מערכות בטכניון. בקטגוריית סגל צעיר זכו אולגה שניצר מהפקולטה לביולוגיה (נשים) ותומר ברקוביץ מהפקולטה להנדסת מכונות (גברים). בקטגוריית סגל בכיר זכו הדס דבשי מהיחידה לחינוך קדם-אקדמי (נשים) ואהרון בלנק מהפקולטה לפיזיקה (גברים). בקטגוריית עובדי הטכניון זכו שלומית בן איש וצחי פרץ ובקטגוריית ההייטק זכו רוית לסקוב ואבי אדטו – שניהם מרפאל.

לעומר רמון, סטודנט בפקולטה להנדסת אווירונוטיקה וחלל בטכניון ואתלט ותיק, זו השנה השנייה לנצחונו במירוץ. “אני מתאמן 6 או 7 פעמים בשבוע, לפעמיים אימון כפול, והיעד הבא שלי הוא אליפות ישראל באתלטיקה, שבה אני שואף לעשות 10 קילומטר ב-20 דקות.” התוצאה שהשיג, במסלול הקשה בטכניון, היא 16:33 – שיפור ניכר לעומת התוצאה שלו בשנה שעברה, 17:21.

יו”ר אגודת הסטודנטים בטכניון עומר עמית אמר כי השנה השתתפו במרוץ 140 עובדים, 26 חברי סגל בכיר וכמובן המוני סטודנטים. בוריס בייטמן, מנכ”ל אס”א טכניון וסגן יו”ר אס”א ישראל, אמר כי “בטכניון לא רק הלימודים קשים. המסלול בטכניון קשה מאוד ואנחנו לא נותנים הנחות לאף אחד. בסופו של דבר אפשר לראות את ההישגים בשטח: הטכניון דורג במקום הראשון ברוב אליפויות אס”א – 38 פעמים מתוך 50.”

במירוץ השתתפו חמישה רצים עיוורים במסגרת “המירוץ החברתי”, שהתקיים בסיוע  באגודת הסטודנטים. את הרצים העיוורים ליוו כעשרים סטודנטים עם כלבי הנחייה שאותם הם מכשירים במקביל ללימודיהם בטכניון.

תמונות מהמרוץ:

רז לוטן הזוכה במקום הראשון

ביום חמישי התקיים בטכניון גמר הכימיאדה – אולימפיאדת הכימיה הארצית לתלמידי תיכון. במקום הראשון בקטגוריית כיתות י”ב זכה אמיל ברגינסקי מתיכון מקיף אורט פסגות כרמיאל. במקום השני זכתה אנה זוקוב מתיכון אחד העם פתח תקוה ובמקום השלישי עדו אלדר מתיכון הכפר הירוק. בקטגוריית כיתות י”א זכה במקום הראשון רז לוטן מחמד”ע מרכז לחינוך מדעי תל אביב, במקום השני יובל אשל מקריית חינוך אורט השומרון בנימינה ובמקום השלישי איתי טולדנו מתיכון עירוני ד’, תל אביב.

הזוכים נבחרו על סמך מבחן תאורטי, מבחן מעבדה והרצאה מדעית מול חוקרים בפקולטה לכימיה ע”ש שוליך בטכניון. הזוכים במקום הראשון יקבלו מלגת שכר לימוד מלא לשנה ראשונה באוניברסיטה, הזוכים במקום השני יקבלו 75% משכר הלימוד והזוכים במקום השלישי – 50%.

הכימיאדה היא תחרות ארצית המתקיימת מדי שנה ביוזמת הטכניון ומשרד החינוך. בתחילת התהליך משתתפים בו כ-6,000 תלמידי תיכון, ולגמר מגיעים כ-30. פרופ’ זאב גרוס, האחראי האקדמי של הכימיאדה, אמר כי “זהו פרויקט חשוב שבו נבחרים התלמידים הטובים ביותר בתחום, ומדי שנה טסים ארבעה מהם לאולימפיאדת הכימיה הבינלאומית. עד כה צברו הנבחרות הישראליות לכימיאדה שתי מדליות זהב, חמש מדליות כסף ו-21 מדליות ארד.”

השנה תתקיים האולימפיאדה הבינלאומית בתאילנד בחסות נסיכת תאילנד, הכימאית ד”ר מאהא צ’קרי סירינטון, שתחגוג באותם ימים את יום הולדתה ה-60.

ד”ר דורית טייטלבאום, מפמ”ר כימיה במשרד החינוך, וד”ר חוסאם דיאב, המפקח על המדעים במגזר הערבי, בירכו את התלמידים ואמרו “כימיה היא עולם עצום, מלא מדע וחשיבה.”

פרופ’ זאב גרוס והקהל

דיקן הפקולטה לכימיה ע”ש שוליך בטכניון, פרופ’ נעם אדיר, אמר כי “מתמטיקה, כימיה ופיזיקה הן הבסיס לכל המדעים, אבל רק הכימיה מחייבת את העוסקים בה לשלוט בשלושתם ובה בעת לחיות בעולם האמיתי.”

דיקנית לימודי הסמכה בטכניון פרופ’ אורית חזן אמרה כי “מעבר לידע בכימיה אתם רוכשים כאן ביטחון עצמי ותחושת הצלחה ולומדים שהמפתחות להצלחה הם התמדה, סקרנות ואומץ.”

נשיא החברה הישראלית לכימיה פרופ’ אודי קינן אמר: “כל המדע עוסק בחומר, וחומר הוא כימיה: מולקולות ואטומים. כל האתגרים הניצבים בפני האנושות הם כימיים בעיקרם: אנרגיה, בריאות, מזון, התכלות חומרי הגלם, זיהום המים והמחסור בהם וזיהום האוויר. אלה בעיות כימיות והפתרונות להן כימיים. לכן חשוב כל כך לטפח כימאים מעולים.”

גלית פנונו מהאגף למצוינות במשרד החינוך אמרה כי “כימיה היא מקצוע חשוב, ואם תמשיכו בו צפויה לכם חתירה מתמדת לשיפור. בכל שלב תסתכלו קדימה ותבינו שהדרך לא הסתיימה, אבל בדרך הזאת יהיו לכם הפוגות רבות, שבהן תעצרו ותהנו מההישגים שלכם.”

אילנה טרוק, ראש מינהל תרבות, חינוך ורווחה בעיריית חיפה, אמרה: “העיסוק בכימיה נובע מההחלטה לפצח את המרכיבים הבסיסיים. הגמר הזה הוא גאוות יחידה גדולה ואני מקנאת בכם, הורי התלמידים שהגיעו עד כאן. הצלחתם – ובגדול.”

קבוצת חוקרים בינלאומית מהטכניון, מארה”ב, מאיטליה ומיוון מציגה הסבר חדש לפליטת האנרגיה ורוחות מחורים שחורים

פרופ’ אהוד בכר

כתב העת Nature Astronomy מפרסם מודל חדש המסביר את התופעות האופייניות לסביבתם של חורים שחורים: קרינה ורוחות פלזמה. על המאמר חתומים חוקרים מישראל, מארה”ב, מאיטליה ומיוון.

קיומם של חורים שחורים כגבול של כוח כבידה עצום נחזה כבר בשלהי המאה ה-18 על ידי הגאולוג ג’ון מישל והמתמטיקאי פייר לפלס, אך רק תורת היחסות הכללית של אלברט איינשטיין אפשרה הבנה ממשית של התופעה. בראשית המאה ה-20 גילה הפיזיקאי קרל שוורצשילד את פתרון החור השחור במשוואות של איינשטיין, אף שאיינשטיין עצמו סירב להאמין בקיומם של חורים שחורים בטבע. מאז חלו בתחום זה התפתחויות דרמטיות, ובפרט התרבו העדויות התצפיתיות החותכות לקיומם של חורים שחורים.

אחד המאפיינים הבולטים של חורים שחורים הוא הרוחות החזקות שנושבות בסביבתם. טבעם של הרוחות ושל הכוח המניע אותן מוסבר בדרכים שונות, ובאחת התאוריות מתוארת תופעה זו במונחים של שדות מגנטיים חזקים וסדורים. המאמר הנוכחי מראה שמודל הרוח המגנטית מסביר לא רק רוחות מחורים שחורים ענקיים במרכזי גלקסיות אלא גם רוחות מחורים שחורים קטנים הדומים במסתם לכוכב.

בתרבות הפופולרית מתוארים חורים שחורים כיצורים בולעי-כל: מה שמתקרב אליהם, אפילו אם מדובר באור, נבלע ולא נודע כי בא אל קרבם. אף שזה אכן טבעם, האמת האסטרופיזיקלית מורכבת יותר. חורים שחורים, מתברר, לא רק בולעים כל דבר שנקרה בדרכם, אלא גם פולטים קרינה ורוח פלזמה (פלזמה היא גז חם שהאלקטרונים שבו נקרעו מן האטומים שלהם). רוחות הפלזמה, הנעות במהירויות שבין 300 ק”מ בשנייה ועד יותר מ-30,000 ק”מ בשנייה, משפיעות באופן דרמטי על  סביבת החור השחור ועל הגלקסיה כולה.

אופק האירועים

תרשים 1: איור הרוח הנושבת מדיסקת הספיחה ב- GRO J1655-40. קרדיט: NASA/CXC/A.HOBART

חורים שחורים נוצרים כאשר כוכב כבד יחסית (למעלה מ-3.5 מסות שמש) קורס לתוך עצמו כתוצאה מאובדן הדלק הגרעיני שלו. בסופה של הקריסה נותרת “סינגולריות” – נקודה זעירה בעלת מסה עצומה. ישות רעבתנית זו ניזונה מן הגז שהיא מושכת מכוכבים שכנים, ומאחר שאפילו האור שהיא בולעת אינו יכול להיחלץ ממנה היא קרויה “חור שחור”.

בין החור השחור לסביבתו מפריד גבול כדורי (בקירוב) הקרוי “אופק האירועים”. כל מה שעובר את אופק האירועים לכיוון מרכז החור השחור אכן נבלע שם לעד, אולם סביב אופק הארועים נע, בצורת דיסקה, חלק מן “הגז הגנוב” שנשאב מהכוכב השכן. זוהי “דיסקת הספיחה” הפולטת אור רב, בעיקר בתחום הרנטגן – לכן נקראות מערכות אלה לעתים X-Ray Binaries – וכן רוח פלזמה מהירה וסילונים. תהליך זה בחורים שחורים ענקיים במרכזי גלקסיות מעצב את המבנים הגדולים ביותר ביקום – גלקסיות וצבירי גלקסיות – ומייצר חלק ניכר מהקרינה המייננת ביקום.

במאמר המתפרסם כעת על ידי פרופ’ אהוד בכר מהפקולטה לפיזיקה בטכניון, פרופ’ קייגו פוקומורה מאוניברסיטת ג’יימס מדיסון ( JMU) ושותפיהם, מוצגות ראיות תצפיתיות לכך שהשדה המגנטי הנוצר סביב החור השחור ממלא תפקיד חיוני בהיווצרות דיסקת הספיחה והרוחות שהיא מפיצה. מאמר זה מרחיב לכלל החורים השחורים את המודל המגנטי-הידרודינמי שפיתחו החוקרים עבור חורים שחורים ענקיים. העובדה שאותו תיאור מתאים לחורים שחורים בסדרי גודל שונים, ממסת שמש ועד מיליארדי מסות שמש, מעיד על מבנה מגנטי יסודי כללי המתקיים בסביבת חורים שחורים.

המודל המתואר במאמר נבחן בפירוט רב באמצעות מיפוי קווי הבליעה של קרני הרנטגן הנפלטות על ידי מגוון אטומים הנמצאים ברוח הפלזמה. פרופ’ בכר, שהוביל את הניתוח הספקטרוסקופי במחקר, מסביר כי “קווי הבליעה, שאותם אנו ממפים על סמך מאפייניהם הקינטיים (הסטה לכחול), מספקים לנו מידע נרחב ומעמיק על הרכב הרוח ועל האנרגיה בסביבת החור השחור. הם מאפשרים לנו למפות כמותית את צפיפות הרוח, את רמת היוניזציה שלה, את האנרגיה שלה ואת מהירותה. העובדה שמודל פשוט יחסית של רוח מגנטית מתאר את הרוח הניצפית על מורכבותה הופכת אות למודל מוצלח.”

לסיכום, המאמר המתפרסם ב-Nature Astronomy שופך אור על “התנהלותם” של חורים שחורים ובעיקר על מנגנוני ההשפעה שלהם על סביבתם. המודל המגנטי-הידרודינמי מורחב במאמר זה לחורים שחורים בכל סקאלת הגדלים – מ-M_☉10 ועד M_☉109 (כאשר M_☉ הוא מסת השמש).

מסה נעה מכוכב שכן אל החור השחור בדיסקת ספיחה, המפיצה קרינת X. במהלך תנועת החלקיקים אל החור השחור אובדת חלק מהמסה ברוח. המודל שפיתח פוקומורה בעבר מצליח להסביר תהליכים אלה במודל מגנטי.
קרדיט: “Credit: An artist impression of the magnetically-driven disk-wind made by K. Fukumura using the BINSIM visualization code by R. Hynes (LSU)”

למאמר ב-Nature Astronomy:

http://www.nature.com/articles/s41550-017-0062

לכתבה ב-Nature Astronomy:

www.nature.com/articles/s41550-017-0070

ד”ר ענת הרבט-גרינפלד

ד”ר ענת הרבט-גרינפלד, בוגרת תואר שני ושלישי בפקולטה להנדסה ביורפואית, מיישמת את הרקע המולטי-דיסציפלינרי שלה בכמה אפיקים במקביל. “אני נמצאת בצומת האולטימטיבי של תעשייה, קליניקה ואקדמיה,” היא אומרת ומתייחסת לשלל התפקידים שהיא ממלאת כיום: ראש יחידת המחקר במחלקה לדימות רפואי ברמב”ם, יועצת למחקר ופיתוח בחברות הזנק בתחומי חקר המוח והדימות הרפואי, מרצה בטכניון ובבית ספר לרנטגן ומנחת סטודנטים. וגם ביזמות היא חוטאת, לדבריה. “כל מה שהיה מדע בדיוני הופך לי מול העיניים למדעי החיים,” היא אומרת. “להשתתף בזה, לתרום ולשנות שגרה, זה אושר עילאי.”

לפקולטה להנדסה ביורפואית היא הגיעה כמעט במקרה, כשחיפשה נישה שבה תוכל להתמקד בחקר המוח ברמה המערכתית. אחת האופציות שמשכו אותה הייתה המעבדה לחקר הראייה בראשות פרופ’ משה גור. הרבט-גרינפלד האידיאליסטית ידעה שלא תסכים לעבוד עם חיות, כנדרש במעבדה העוסקת באלקטרופיזיולוגיה, אבל פרופ’ גור הרגיע אותה: “תמצאי לך נישה משלך – ואני אגבה אותך.” באותו רגע, היא אומרת, “נפתחה בפניי דלת לעולם שבו אין מחסומים של ‘אי אפשר’.”

את התואר השני השלימה בפיתוח מודל ממוחשב של תהליכים דינמיים הקשורים בפלסטיות מוחית. תחום הבינה המלאכותית וחקר רשתות הנוירונים עשו אז את צעדיהם הראשונים בתחום חקר המוח. ואז היא נתקלה כמעט במקרה בטכנולוגיה חדשה לדימות מוחי לא פולשני בבני אדם. הרצאתו של פרופ’ רפי מלאך מהטכניון, מחלוצי ה-fMRI, הבהירה לה שהיא משנה כיוון ובכך מוותרת על מסלול ישיר לדוקטורט. “כמי שגדלה על אסימוב וספרי מדע בדיוני, היה לי ברור שזה הדבר הגדול הבא בחקר המוח וזו הנישה החדשה שלי.”

כשביקשה לעבור למכון ויצמן לטובת הדוקטורט שוב היה זה פרופ’ גור שהציע שתלך עם הלב – אבל תישאר כאן. שתוביל את התחום ותיקח אותו לאן שתרצה. “וכך, כשפרופ’ רפי מלאך מלווה מרחוק, פרופ’ הלל פרת ופרופ’ משה גור כמנחים מבית, מצאתי את עצמי כדוקטורנטית המובילה תחום חדש לחלוטין, תחום שלימים השתלט על המעבדה ועל חקר המוח בכלל.”

הדוקטורט של הרבט-גרינפלד, שעסק בשילוב שתי שיטות לדימות לא פולשני של המוח בהקשר של זיהוי פרצופים, היה העבודה הראשונה שבחנה את הקורלציה הפונקציונלית בין EEG ל-fMRI. זאת במטרה להפיק תמונה ארבע-ממדית ברזולוציית זמן ומרחב אופטימלית. השאלה הייתה אם נכון לצפות לקורלציה בין השיטות בדגימה המתקבלת מאותה פיסת מוח בעקבות ביצוע משימה מסויימת, כשבעצם בודקים תכונות פיזיקליות שונות לחלוטין (התפשטות מוליכות חשמלית לעומת היענות מגנטית שונה של המוגלובין מחומצן והמוגלובין מחוזר). “זו הייתה אחת ההדגמות הראשונות של הפוטנציאל שבדגימה משולבת, דבר שהיום נחשב כ-gold standard.”

בתום הלימודים התברגה הרבט-גרינפלד בתעשייה באופן הממצה לדבריה את הטוב מכל הכלים שרכשה – הן במחקר ופיתוח בתחום הדימות הרפואי והן כראש תחום אלגוריתמיקה ובינה מלאכותית בחברה פורצת דרך בתחומה. “יש מומחים גדולים יותר בכל אחת מהנישות, אבל יש מעט מאוד אנשים שמדברים את כל השפות – קליניקה, טכנולוגיה ויישום המחקר האקדמי בשטח – כמו אנשי ההנדסה הביורפואית.”

עולם שאין בו מחסומים של אי אפשר. ד”ר ענת הרבט-גרינפלד

פרופ’ קנג’י אוספונה בהרצאתו בכנס

בחודש שעבר התקיים בטכניון כנס ישראלי-יפני בנושא רפואה רגנרטיבית ושימושים רפואיים בתאי גזע. הכנס, שהתקיים בפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט, נועד להדק את הקשר בין הטכניון ואוניברסיטת קיוטו.

הארוע נפתח בהרצאתו של פרופ’ קנג’י אוספונה (Osafune) ממרכז CiRA באוניברסיטת קיוטו. פרופ’ אוספונה, שהשלים דוקטורט ברפואה באוניברסיטת קיוטו ופוסט-דוקטורט בהרווארד, אמר כי זהו ביקורו הראשון בטכניון וכי הוא מקווה שהכנס יוביל לשיתופי פעולה בין הטכניון ואוניברסיטת קיוטו.

ביפן מטופלים בדיאליזה יותר מרבע מיליון תושבים, והעלות הכוללת של הטיפול במחלות כליה כרוניות עומד ביפן על 13 מיליון דולר. על רקע זה מפתח פרופ’ אוספונה שיטות לגידול רקמות מתוך תאי גזע פלורופוטנטיים – hiPCSs. בגישה זו מיוצרות רקמות בוגרות מתאי גזע עובריים שמקורם בתאים בוגרים זמינים (עור, למשל) בגופו של המטופל. במילים אחרות, התאים שנלקחים מהמטופל הופכים לתאי גזע עובריים שיכולים להתמיין, פוטנציאלית, לכל סוג רקמה. פרופ’ אוספונה הופך תאים אלה לתאי כליה המיועדים להשתלה. מכיוון שהתורם והמטופל הם אותו אדם, גישה זו אינה מובילה לדחיית התאים המושתלים על ידי המטופל. לדבריו, “כיום אנחנו מצליחים לייצר תאים בודדים, ובקרוב נוכל לייצר רקמה, אבל החלום שלי הוא לגדל במעבדה כליה שלמה להשתלה.”

פרופ’ ליאור גפשטיין מהטכניון אמר כי הטכניון מוביל במחקר בתחום ה-hiPCSs, וכי נושא זה יכול להוות מכנה משותף לחיבור עם אוניברסיטת קיוטו. פרופ’ גפשטיין, חבר סגל בפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט בטכניון וראש המחלקה לקרדיולוגיה בקריה הרפואית רמב”ם’ הציג לפרופ’ אוספונה ולשאר המשתתפים את ההתפתחויות האחרונות במעבדתו בתחום שיקום הלב. גם כאן מתנהלת העבודה בגישת hiPCSs – תאי גוף ההופכים לתאי גזע עובריים שמהם מיוצרים תאי לב.

הלב הוא איבר שתאיו אינם מתחדשים במקרה של פגיעה, וארוע כגון אוטם לב עשוי 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 – תאי גזע מושרים. מתאי הגזע האלה מופקים תאי הלב הייעודיים הדרושים (תאי חדר, תאי קוצב וכו’), ותאים אלה 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 רקמה של 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 במעבדת גפשטיין הוא סינכרון קצב הלב באמצעות הארה על תאי הלב (אופטוגנטיקה).

חוקרים נוספים מהטכניון שהציגו את מחקריהם בכנס הם ד”ר יובל אבני, פרופ’ עופר בינה, פרופ’ שולמית לבנברג ופרופ’-משנה רובי שלום-פוירשטיין.

בזכות חוקרים בטכניון: הפחתה דרמטית של דליפות דלק לקרקע

דלק הוא משאב חיוני לקיומם של החיים המודרניים, ועם זאת הוא גם רעל מסוכן; חדירתו לגוף עלולה להוביל לשורה של נזקים בריאותיים ובהם סרטן ופגיעה במערכת העצבים, במערכת החיסונית, בפוריות, בכבד, בכליות ובכדוריות הדם האדומות. לפיכך נקבעו בישראל ובמדינות אחרות מגבלות על מינון רכיבי הדלק במי השתייה.

רכיבי הדלק מגיעים למי השתייה מדליפות ממכלי דלק ומצינורות פגומים. הדלק המחלחל לקרקע ולמי התהום (האקוויפר) עלול להגיע לגוף האדם לא רק דרך שתיית המים אלא גם משאיפת אדי הדלק שבקרקע וממגע עם הקרקע המזוהמת. בנזן, אחד החומרים המסוכנים המרכיבים את הדלק, אינו מתפרק במהירות ועלול לנדוד בקרקע למרחק של עשרות מטרים וכך להגיע לשטחי ציבור פתוחים ואפילו לגינות פרטיות.

בשל סיכונים אלה קבע המשרד להגנת הסביבה בשנת 1997 את תקנות המים, המתמקדות במניעת זיהום המים בדלק. כן פנה המשרד למומחים מהפקולטה להנדסת תעשייה וניהול ע”ש דוידסון בטכניון וביקש לקבל מהם את השירותים האלה: ניטור של התשתית התת-קרקעית (מכלים וצנרת דלק) בתחנות דלק, מעקב אחר תיקונים והחלפה של המתקנים שנמצאו דולפים, בקרה ומתן פתרונות הנדסיים בנוגע לשיטות הבדיקה השונות. ואכן, בעקבות יישום ההמלצות של מומחי הטכניון חל ב-16 השנים האחרונות צמצום דרמטי בנפח הכולל של דליפות הדלק בישראל, בעיקר בדליפות מתחנות דלק. במשרד מעריכים כי הודות למהלכים אלה צומצם היקף הדליפה הכולל ב-1,000 מ”ק בשנה לכל הפחות (ב-12 השנים האחרונות), וזאת הודות לניטור ולטיפול במכלים תת-קרקעיים ובצנרת התת-קרקעית בתחנות הדלק. במילים אחרות, בתוך 12 שנים צומצמו הדליפות בשיעור כולל של יותר מ-10,000 מ”ק.

בצוות המחקר הטכניוני חברים פרופ’ דב אינגמן (ראש הקבוצה), ד”ר חיים מיכלין וגב’ ילנה לשצ’נקו.

עצרת הזיכרון לשואה ולגבורה תתקיים בטכניון היום (יום ב’, 24 באפריל, כ”ח בניסן תשע”ז) בשעה 09:30 באולם העצרת ע”ש צ’רצ’יל. בעצרת ישתתף מרדכי גדרון, שורד שואה, שיספר את סיפורו האישי.
סטודנטים, חברי סגל ועובדים מוזמנים.

74 חברות השתתפו (יום ד’, 26/4) ביריד התעסוקה של הטכניון – הגדול ביותר מאז ומעולם

נציגי החברות יפגשו עם סטודנטים ובוגרים ב-203 הביתנים שהוקמו לקראת היריד, וזאת במטרה לגייס לשורותיהם מאות עובדים חדשים. ביריד ישתתפו חברות היי-טק מובילות, בהן אפלייד מטריאלס, אפל, מובילאיי, אינטל, צ’ק פוינט, אלביט מערכות, אמזון, מיקרוסופט, IBM, מלנוקס, קוואלקום, נייס, סאן-דיסק, SAP, TDK, אמדוקס, Dell EMC, מרוול, סיסקו ועוד. בנוסף לחברות הגדולות ישתתפו ביריד חברות הזנק קטנות יותר, שלחלקן זו הפעם הראשונה, חברות טכנולוגיה רפואית וחברות המזון אסם ויוניליבר, כמו גם חברות הבנייה אלקטרה בע”מ וקבוצת תדהר. בנוסף ישתתפו ביריד חברות פיננסיות, בהן בלומברג, JP MORGAN ודלויט וחברות ייעוץ וניהול פרויקטים. כן משתתפות ביריד חברת רפאל, ישקר, רכבת ישראל, משרד ראש הממשלה, התעשייה הצבאית והתעשייה האווירית. גם המוסד למודיעין ולתפקידים מיוחדים יגייס לשורותיו סטודנטים מכל הפקולטות.

דיקן הסטודנטים בטכניון, פרופ’ בני נתן, אמר כי “הבוגרים והבוגרות של הטכניון מהווים את עמוד השדרה של התעשייה האזרחית והביטחונית ושל המגזר הציבורי בישראל, והיריד יתרום להצטרפותם של בוגרים נוספים לכוח האדם הטכנולוגי והמדעי. המפגש בין הסטודנטים שלנו לחברות המובילות במשק מהווה בסיס לקשרי עבודה עתידיים ומנוף להתפתחות של קריירה מקצועית.”

ברוריה זומר-פדידה, ראש היחידה להכוון קריירה ו IAESTE-בלשכת דיקן הסטודנטים בטכניון, אמרה כי “היריד הוא שיאה של הפעילות שלנו בטכניון בתחום שילובם של הסטודנטים בשוק העבודה. יריד התעסוקה גדל בהתמדה, ומדי שנה מצטרפות אליו חברות חדשות שמכירות במצוינותם של הסטודנטים שלנו. הסטודנטים שלנו הופכים למובילי חוד החנית של הכלכלה בישראל.”

החברות יתחרו על תשומת הלב של הסטודנטים בטכניון עם שלל אטרקציות בהן: קיר טיפוס, מתחמי מציאות מדומה, דוכני מזון ועוד. חברת רפאל, המגייסת לשורותיה מאות סטודנטים ובוגרים מדי שנה, תציע לסטודנטים שיבקרו ביריד קונספט ביתן מיוחד שייבנה בצורת רחוב ישראלי ובו יוגש פלאפל לאורחי הביתן, כולל בוטיק ייחודי בו יחולקו חולצות ממותגות בקולקציה של הפיתוחים המתקדמים ביותר של החברה כגון ‘כיפת ברזל’, ‘שרביט קסמים’ ו’מעיל רוח’.

לאינדקס החברות המשתתפות לחץ כאן

בתמונות: יריד התעסוקה בשנה שעברה

תלמידים מבתי ספר ברחבי העולם בנו “מכונות רוב גולדברג” בהשראת יום כדור הארץ

אירועי יום כדור הארץ כוללים בדרך כלל פעילויות ניקיון של מתנדבים, שתילת ערוגות פרחים והתנתקות מגדג’טים ליום אחד. המרכז הבינלאומי בטכניון, לעומת זאת, הציב אתגר מסוג אחר. המשימה, שהוצעה לתלמידי תיכון מכל העולם, הייתה בנייה של מכונת רוב גולדברג – מתקן מיוחד המתוכנן בצורה הנדסית מורכבת כדי לבצע משימה פשוטה באמצעות תגובת שרשרת משעשעת. קבוצות התלמידים נדרשו לבנות מתקן כזה בהשראת יום כדור הארץ.

במקום הראשון בתחרות זכו תלמידי ט’-י”א מבית הספר התיכון Katz Yeshiva High School of South Florida בפלורידה. הפרס: שנת לימודים מלאה בטכניון.

“כשראיתי על המסך את שם בית הספר שלנו התרגשתי מאוד. עשרות שעות של עבודה קשה השתלמו לבסוף,” סיפר תלמיד כיתה י”א תני לוסקובה. חברו לצוות, טאי קיי, הוסיף: “בתור תלמיד תיכון החולם להיות מהנדס, אתגר מכונת רוב גולדברג ליום כדור הארץ היה קרש קפיצה נהדר עבורי. זה היה פרויקט ההנדסה האמיתי הראשון שלי והוא לימד אותי על עבודת צוות, על חשיבות ההכנה המוקדמת ועל ההבדלים בין מדע תיאורטי ויישומי”. עם חברי הצוות האחרים נמנו התלמידים נוח וג’ושוע ברנטן, מיכל עמר ומקס דיוויס.

הצוות המנצח עבד במחסן הביתי של אחד התלמידים והמציא תגובת שרשרת הנמשכת כדקה וכוללת בין השאר בקבוקי קוקה קולה מפעילים מכונית צעצוע, כדור המתגלגל על מגלשה לוליינית, זרנוק מים המסובב גלגל ענק ביתי וקופסאות פופקורן המפעילות מאוורר בנופלן. התהליך מדגים מיחזור (פלסטיק, מתכת ונייר) ומקורות אנרגיה חלופיים (אנרגיית מים, סולארית ורוח).

באתגר “יום כדור הארץ” של הטכניון השתתפו כ-24 בתי ספר תיכוניים מכל העולם. חבר השופטים בראשות פרופ’ אלון וולף, ראש המעבדה לביו-רובוטיקה וביו-מכניקה בפקולטה להנדסת מכונות בטכניון, בחר את הזוכים על פי יצירתיות ולפי מורכבות המרות האנרגיה מפעולה אחת לשנייה. בית הספר Le Hong Phong High School for the Gifted מהעיר הו צ’י מין בווייטנאם זכה במקום השני, בית הספר International Bilingual School at Hsinchu-Science-Park מטייוואן זכה במקום השלישי, ושלושה בתי ספר עמדו במשימה בהצטיינות יתרה (וירוקה, כמובן).

“זה ריגש אותנו מאוד,” אמר ד”ר יוסף וולף, האחראי על קורסי STEM (מדעים, טכנולוגיה, הנדסה ומתמטיקה) בבית הספר התיכון Katz Yeshiva ומייסד מועדון הרובוטיקה בבית הספר. “זאת תחרות ההנדסה הראשונה שבה השתתפנו, והגענו למקום הראשון! לאחרונה הרחבנו את לימודי ההנדסה אצלנו ואנחנו מתכננים להמשיך ולהרחיב את לימודי ה-STEM. ההישג בתחרות הגביר משמעותית את התלהבותם של התלמידים לקראת פרויקטים עתידיים.”

לסרטון ההכרזה על הזוכים

לכל הסרטונים לחצו: https://www.youtube.com/playlist?list=PLW3u28VuDAHKQGV7NFOPD9V3Z8c_TVfJ5

בתמונה: הצוות המנצח מבית ספר התיכון Katz Yeshiva High School of South Florida. משמאל לימין: הגב’ אלן חייט (יו”ר המחלקה למדעים) עם מיכל עמר, טאי קיי, תני לוסקובה, נוח ברנטן, מקס דיוויס, ג’וש ברנטן וד”ר יוסף וולף.

הזוכה בפרס Strage-BGU  למצוינות במדעי הסביבה לשנת תשע”ז הוא פרופ’ מתיו סאס מהטכניון.

פרופ’ מתיו סאס

הפרס, מטעם קרן STRAGE ואוניברסיטת בן-גוריון בנגב, מוענק לפרופ’ סאס עבור המאמר: ” Water desalination via capacitive deionization: what is it and what can we expect from it?” (“התפלת מים באמצעות דיוניזציה קיבולית: מה זה ומה אפשר לצפות מכך?”), שפורסם בכתב העת Energy and Environmental Science.

המאמר הזוכה מבקר ומעריך את טכנולוגיית הדיוניזציה הקיבולית (CDI) החדשנית ומספק הגדרות ומדדים במאמץ לאחד את קהילת ה- CDI הצומחת במהירות. המאמר מספק מבט על המגמות המתעוררות ב- CDI ומציע כיווני מחקר ופיתוח עתידיים.

פרופ’ סאס השלים תואר ראשון בהנדסת מכונות באוניברסיטת מקגיל בקנדה, ומשם המשיך לתואר שני ולתואר שלישי בסטנפורד. את הפוסט-דוקטורט עשה ב-MIT ובתום התקופה “עשה עלייה” והצטרף לטכניון, כחבר סגל בפקולטה להנדסת מכונות. מהר מאוד החל פרופ’-משנה סאס ללמד בעברית ובאנגלית. הוא זכה בפרסים ובמלגות רבים בהם: מלגת אלון לחברי סגל חדשים ופרס Arches לשיתוף פעולה ישראלי-גרמני במחקר ולהצטיינות במדע. הפרס, בשווי 200,000 יורו, מוקיר פרויקטים משותפים לחוקרים מישראל ומגרמניה שיש בהם תרומה משמעותית לתחום המחקר המשותף.
קרן STRAGE ואוניברסיטת בן-גוריון בנגב ייסדו את פרס STRAGE-BGU למצוינות במדעי הסביבה. הפרס, בסך 5,000$, מוענק למדענים ולחוקרי סביבה ישראליים עבור פרסומים מצטיינים ומשפיעים באחד ממגוון תחומי מדעי הסביבה (כגון אקולוגיה, הידרולוגיה, קיימות, כלכלה סביבתית, הנדסה סביבתית, חינוך סביבתי, אפידמיולוגיה סביבתית), שפורסמו בשנה החולפת. דגש מיוחד ניתן לפוטנציאל של הפרסום להשפיע בטווח הארוך על הגנת הסביבה ועל המערכת האקולוגית שלנו.

ועדת הפרס, בראשותו של פרופ’ ירון זיו מהפקולטה למדעי הטבע באוניברסיטת בן-גוריון, כללה את פרופ’ אורית בן צבי אסרף מהפקולטה למדעי הרוח והחברה, פרופ’ אשר ברנר מהפקולטה למדעי ההנדסה, ד”ר רחל גולן מהפקולטה למדעי הבריאות, ד”ר יודן רופא, מהמכונים לחקר המדבר ע”ש יעקב בלושטיין ואת ד”ר ענת צ’צ’יק, מהפקולטה לניהול ע”ש גילפורד גלזר.

טקס הענקת הפרס יתקיים באוניברסיטת בן-גוריון ביום חמישי, ה- 18.5.

עצרת לזכרם של חללי מערכות ישראל ופעולות איבה וטרור

יום ראשון, ד’ באייר תשע”ז

30.04.2017 שעה 12:30 מול קיר הנופלים

רחבה ע”ש ויטרבי, פורום שרמן

הציבור מוזמן

בשעת העצרת לא יתקיימו לימודים

כתב העת Science מדווח על פריצת דרך בתחום האינטראקציה בין אור וחומר. המחקר, שנערך על ידי חוקרים בטכניון ועמיתיהם בגרמניה, צפוי להוביל לחידושים דרמטיים במחשוב קוונטי, בדימות מיקרוסקופי ובאחסון אופטי של מידע

גרישה ספקטור

חוקרים בטכניון ועמיתיהם בגרמניה מציגים פריצת דרך מדעית-טכנולוגית בתחום האינטראקציה בין אור וחומר. בלב המאמר שהתפרסם בכתב העת Science מוצג מעקב אחר מערבולות פלזמונים ברזולוציית זמן ומרחב חסרת תקדים. היישומים הפוטנציאליים רבים ומגוונים: אחסון אופטי של מידע, מלקחיים אופטיים (אחיזה של חומר באמצעות אור), הצפנה קוונטית, מחשוב קוונטי, דימות מיקרוסקופי, יריעות דקות המאופיינות בתכונות מגנטיות ייחודיות ועוד.

המחבר הראשי של המאמר הוא גרישה ספקטור, הלומד לדוקטורט בהנחייתו של פרופ’ מאיר אורנשטיין מהפקולטה להנדסת חשמל ע”ש ויטרבי בטכניון. עוד חתומים על המאמר חוקרים מהאוניברסיטאות הגרמניות קייזרסלאוטרן, דואיסבורג-אסן ושטוטגרט.

פלזמונים הם מעין גלים משטחיים הנובעים מצימוד בין אור לפלזמה של אלקטרונים חופשיים במתכות. הם נוצרים בממשק שבין חומר מוליך לחומר מבודד כתוצאה מפגיעת אור בחומר ומאופיינים בתכונות פיזיקליות ייחודיות ובהן קיצור משמעותי של אורך הגל של האור הפוגע. היכולת לעצב מבנים ננומטריים במתכות מאפשרת יצירה מבוקרת של מערבולות פלזמוניות זעירות הנושאות תנע זוויתי אורביטלי (OAM) ולמעשה לכודות על המשטח.

מהירות הסיבוב הגבוהה של המערבולות הפלזמוניות מאתגרת את מי שרוצה לעקוב אחריהן וללמוד את מנגנון היווצרותן. מכאן חשיבותו הדרמטית של המאמר הנוכחי ב-Science, המציג הצלחה ראשונה במעקב מדויק אחר התפתחותן של מערבולות פלזמוניות ברזולוציה חסרת תקדים של זמן ומרחב.

רקע היסטורי-מדעי

באיור (1): תיאור התהוות המערבולת הפלזמונית

מאז עבודתו התיאורטית של הפיזיקאי ג’ון הנרי פוינטינג ב-1909, והניסויים שערך ריצ’רד בת’ באמצע שנות השלושים, ידוע שהאור מאופיין בתנע זוויתי המזכיר תנועה של סביבון סביב עצמו. באופן ציורי, אפשר לדמות את האלקטרון לכדור קטן המסתובב סביב עצמו במהירות נתונה (ספין) – בדומה לכדור הארץ או לירח, למשל.

במשך כמעט מאה שנה התייחסה הקהילה הפיזיקלית לספין כתנע הזוויתי היחיד של הפוטון. עם זאת, בעקבות עבודתו החלוצית של לס אלן שפורסמה ב-1992, התברר כי האור יכול לשאת תנע זוויתי נוסף: תנע זוויתי אורביטלי (OAM). במצב זה האור מתקדם בדומה למדרגות ספיראליות וחזיתות הגל מסתובבות בקצב של מאות טריליוני סיבובים לשנייה. חברי קבוצתו של פרופ’ ארז חסמן, אף הוא מהטכניון, היו הראשונים להראות בשנת 2008 שניתן לעורר מערבולות פלזמוניות על משטחים.

OAM הוא מושא מחקר אטרקטיבי לא רק בשל העניין המדעי הטהור אלא גם בשל הפוטנציאל היישומי העצום הטמון בו: הצפנת מידע, הגדלת הקיבולת של מערכות תקשורת המבוססות על סיבים אופטיים, הצפנה קוונטית ועוד. לבסוף, מזעור התנע הזוויתי הנישא על ידי האור וצימודו לפלזמונים טומן בחובו את הפוטנציאל להעביר כמויות גבוהות של תנע זוויתי לחומר ולאפשר מעברי אנרגיה שכיום נחשבים בלתי אפשריים.

כדי לייצר התקנים אופטיים זעירים המסתמכים על OAM נדרשים אורכי גל זעירים במיוחד, שאינם אפשריים באופטיקה הרגילה. השימוש ב-OAM הנישא על ידי מערבולות פלזמוניות מתגבר על מגבלה זו מכיוון שתנודות אלה יכולות להגיע לאורכי גל קצרים הרבה יותר מאלה של האור המקורי. במילים אחרות, הן מאפשרות פיתוח התקנים פוטוניים שממדיהם פחותים מ-100 ננומטר (עשירית המיקרון).

פיתוחה של טכנולוגיה המפיקה תנודות פלזמוניות מבוקרות הוא אתגר קשה ומורכב, וההצלחה הנוכחית נובעת משיתוף הפעולה הישראלי-גרמני ומשילוב של גבישי זהב באיכות גבוהה מאוד, הבזקי לייזר מהירים ומיקרוסקופ אלקטרונים.

בתרשים (4): A: יצירת חזיתות גל ספירליות על ידי חריצים בתוך משטחי זהב. החזיתות מתקדמות לכיוון מרכז המבנה. B: השלמת היווצרות המערבולת תוך יצירת כמה אונות המסתובבות סביב מרכז המערבולת. C: דעיכת המערבולת תוך יצירת חזיתות גל המתקדמות מן המרכז החוצה. D-F: תיאור תיאורטי של שלבי חיי המערבולת. תחילת היווצרות המערבולת תוך התקדמות של חזיתות גל ספירליות לכיוון המרכז (D), התהוות המערבולת במרכז המבנה (E) ודעיכת המערבולת תוך התקדמות הגלים כלפי חוץ עם שינוי כיוון הסיבוב (F). החיצים מייצגים את כיוון התקדמות הגלים

הקונספט נהגה על ידי גרישה ספקטור מהטכניון, שהוא כאמור המחבר הראשי של המאמר הנוכחי. החוקרת בטינה פרנק מאוניברסיטת שטוטגרט יצרה שכבות זהב דקות מאוד ובתוכן מעין “הברגה” על פי הנתונים שחישב ספקטור. חוקרים משתי האוניברסיטאות הגרמניות האחרות (קייזרלאוטן ודואיסבורג אסן) הקרינו על הזהב הבזקי לייזר קצרים במיוחד – הבזקים של כ-13 פמטו-שניות (פמטו-שנייה היא 10^-15 שנייה). פגיעת האור בזהב יצרה תנודות פלזמוניות שהחוקרים עקבו אחריהן במיקרוסקופ אלקטרונים ותיעדו אותן ברזולוציית זמן המאפשרת לראות תנועה של אור בתוך מחזור התנודה האופטי.התצפיות מאפשרות לראשונה הבנה מעמיקה של אבולוציית המערבולות ואופי התנהגותן. לבסוף הראו החוקרים דינמיקה של מערבולות הלכודות בממדים של כ-100 ננומטרים.

כאמור, מדובר בתצפית מדויקת ראשונה על היווצרות המערבולות הפלזמוניות, והתיעוד מראה כי מערבולות אלה הן מעין אדוות הנעות מן החוץ פנימה ומתאבכות במרכז. בתהליך זה נוצרות מספר “אונות” המסתובבות סביב המרכז. מספר האונות ומהירותן הזוויתית נמדדו כאן לראשונה, והן מהוות מדידה ישירה של התנע הזוויתי הנישא על ידי המערבולת. בין היתר גילו החוקרים כי ככל שה-OAM גדול יותר, כך נדרש למערבולת זמן ממושך יותר להשלמת סיבוב. הם מעריכים כי המחקר המתפרסם כעת עשוי לסלול דרך למערכות הצפנה זעירות המבוססות על OAM ולהוביל לאינטראקציות אור-חומר חדשות.