Category Archives: כתבות אמצע

פרופ’ רן סמורודינסקי

“הפקולטה למדעי הנתונים וההחלטות” הוא שמה החדש של הפקולטה להנדסת תעשיה וניהול בטכניון, והוא ייכנס לתוקף ב-1 בינואר 2023. לדברי הדיקן פרופ’ רן סמורודינסקי, “בשני העשורים האחרונים שינתה הפקולטה את המיקוד המחקרי ואת תוכניות הלימוד שלה. כתוצאה מכך שמה הקודם לא שיקף עוד את חלק הארי של הסגל, הסטודנטים והבוגרים. השם החדש מייצג באופן מדויק את השינוי שהתחולל ב-DNA של הפקולטה והוא יסייע לנו למשוך סטודנטים מצוינים וחברי סגל צעירים ולייצר שיתופי פעולה עם התעשיות הרלוונטיות.”

בפקולטה יש כיום 51 חברי סגל ולומדים בה יותר מאלף סטודנטים בשלוש תוכניות הנדסיות לתואר ראשון – הנדסת נתונים ומידע, הנדסת תעשייה וניהול והנדסת מערכות מידע. בפקולטה יש כמה תוכניות מצוינות פקולטיות ובהן “אלונים” ו”ברקת” של העתודה הצבאית.

לדברי נשיא הטכניון פרופ’ אורי סיון, “אחד מהאתגרים הטכנולוגיים אליהם מדינת ישראל נדרשת להיערך היא מהפכת הנתונים – מהפכה המשנה תהליכי עבודה וקבלת החלטות בכל המישורים: תעשייה, פיננסים, ביטחון ועוד. הטכניון נערך להתמודדות עם האתגר האמור, ושמה החדש של הפקולטה למדעי הנתונים וההחלטות משקף את תפקידה ההיסטורי בחזית זאת.”

הפקולטה הוקמה כיחידה אקדמית נפרדת בשנת 1958, ובשנים הראשונות לפעילותה עסקה בהנדסת תעשיה, חקר ביצועים, כלכלה, סטטיסטיקה, פסיכולוגיה וסוציולוגיה. מאז חלו שינויים רבים עם הצטרפותם של חברי סגל שעסקו בתחומים אחרים: הסתברות, אופטימיזציה ומערכות מידע, תורת המשחקים, שיווק ומימון, מסדי נתונים ובינה מלאכותית, למידה חישובית ולאחרונה גם קוגניציה. ב-1984 נפתחה התוכנית בהנדסת מערכות מידע בשיתוף הפקולטה למדעי המחשב ע”ש טאוב ולפני כ-7 שנים נפתחה התוכנית בהנדסת נתונים ומידע – תוכנית חלוצית בנוף האקדמי בישראל.

בעשורים אלה חלו גם במשק הישראלי שינויים מפליגים: אימפריית החקלאות הומרה באומת הסטארטאפ ומגזר השרותים גדל באופן דרמטי. בעולם כולו פרצו שתי מהפכות גדולות – מהפכת מערכות המידע והמהפכה התעשייתית הרביעית – שחיברו בין ניהול ונתונים, מחשוב ותעשייה. כל אלה מהווים רקע לשינוי שמה של הפקולטה, שתיקרא באנגלית Faculty of Data and Decision Sciences. הדיקן פרופ’ סמורודינסקי הבהיר כי בשמותיהם של מסלולי הלימוד ובתוכנם לא יחול שינוי וכי הפקולטה תמשיך להשקיע משאבים בתחום עיסוקה ההיסטורי, הנדסת תעשייה וניהול.

לאתר הפקולטה – לחצו כאן

חוקרים בטכניון פיתחו טכנולוגיה להפקת אנרגיה מעלים בשרניים. לתהליך זה, המבוסס מבחינה אנרגטית על הפוטוסינתזה הטבעית של הצמח, יתרונות רבים ובהם:

יניב שלוסברג

פרופ’ גדי שוסטר

פרופ’ נעם אדיר

• הזרם החשמלי המופק הולך ומתגבר גם באור וגם בחושך.
• הפקת האנרגיה אינה מצריכה ניתוק של העלה מהצמח.
• בתהליך זה נספג חמצן דו-פחמני מהאטמוספרה בזמן גידול הצמח.
• את הזרם הנוצר בתהליך אפשר להפנות ישירות לפליטת מימן שעשוי לשמש כדלק נקי.

את המחקר, שנערך בתמיכת תוכנית האנרגיה ע”ש גרנד (GTEP) בטכניון, ערכו פרופ’ נעם אדיר מהפקולטה לכימיה ע”ש שוליך, פרופ’ גדי שוסטר מהפקולטה לביולוגיה והדוקטורנט יניב שלוסברג. את הטכנולוגיה שפיתחו הם מציגים במאמר בכתב העת ACS Applied Materials & Interfaces.

הסוקולנט ששימש במחקר זה הוא “צמח הקרח” (Corpuscularia lehmannii). החוקרים החדירו לעלה של צמח זה אנודת ברזל וקתודת פלטינה וכך ייצרו זרם חשמלי רציף הגובר כאמור עם הזמן. סוקולנטים הם צמחים שפיתחו במהלך האבולוציה עמידות מרשימה לשינויים בטמפרטורה, בזמינות המים ובמשתנים נוספים, זאת בין השאר באמצעות אגירת מים בתוך העלה ומנגנוני תיקון-עצמי של פני השטח של העלה החשופים לעולם החיצוני.

לדברי החוקרים, קציר אנרגיה ממערכות ביולוגיות המבצעות פוטוסינתזה נעשה בדרך כלל על ידי הטבלת המערכת בתמיסה אלקטרוליטית; אולם המחקר הנוכחי מראה כי בצמחים בשרניים אין צורך בתמיסה מלאכותית כזו הודות לעסיס הנמצא בעלה עצמו. יתרון זה מייתר את הצורך לנתק את העלים מהצמח.

למאמר ב– ACS Applied Materials & Interfaces – לחצו כאן

תרשים סכמטי של התהליך שפיתחו החוקרים

פרופ’ יובל יעיש, ד”ר שרון רכניץ וד”ר טל טבצ’ניק מהפקולטה להנדסת חשמל ומחשבים ע”ש ויטרבי פיצחו את אחת התעלומות הגדולות במדעי החומר הנוגעת לדרך בה מערכות ננומטריות מאבדות אנרגיה, זאת באמצעות פיתוח מתנד מכני חדשני המבוסס על שפופרות פחמן מוליכות למחצה. המבנה המכני שבבסיס הטכנולוגיה שפיתחו חוקרי הטכניון מאריך את חיי ההתקן כמתג אלקטרו-מכני ומגביר משמעותית (פי עשרה!) את רגישות תדר התהודה המכני שלו לטובת יישומי חישה. שני השיפורים נובעים מ״דחיסה״ של צינורית הפחמן כך שתקבל צורה קשתית ולא של קורה ישרה.

בניית ההתקן בסקלה ננומטרית מספק הצצה לתופעות קוונטיות שאינן זמינות בהתקנים גדולים יותר כגון מערכות מיקרו-אלקטרומכניות (MEMS). החוקרים סבורים שמתג מכני ננומטרי יהווה בלוק הנדסי חדש לתכנון מחשב קוונטי. ברמה המדעית הבסיסית, ההתקנים שייצרו חוקרי הטכניון מאששים תאוריה מ-2012, הדנה במנגנוני איבוד האנרגיה במערכות ננומטריות. המחקר מראה כי תנודות תרמיות אקראיות של הצינורית ותגובה לא לינארית של המהוד מרחיבות את תדר התהודה ומקטינים את מקדם הטיב  (Quality Factor)שלו.

החוקרים מדגימים את פיזור האנרגיה במרחב הננומטרי ומציגים מבנה חדש לגמרי של שפופרות פחמן ננומטריות. להערכתם, לפיתוח החדשני יהיו השלכות משמעותיות בפיתוח טכנולוגיות ננומטריות אלקטרומכניות ובהן טכנולוגיות חישה רגישות במיוחד, זיכרון משופר, קיוביטים מכניים ומחשוב קוונטי.

שפופרות פחמן זעירות הומצאו לפני כשני עשורים, וכיום מהוות את הבסיס להתקנים אלקטרונים רבים ולהעברת חום, זאת בשל תכונותיהן הייחודיות: חוזק, עמידות למתיחה והמרה של אותות מכניים לאותות חשמליים ולהיפך.

מהוד (Resonator) הוא מתקן הכולא בתוכו גלים ומעצים אותם באמצעות החזרתם מדופן לדופן בתהליך הקרוי העצמה תהודתית. כיום יש בעולם מהודים מתוחכמים ומשוכללים מסוגים שונים אך גם מהודים פשוטים המוכרים לכולנו – למשל תיבת התהודה של גיטרה, המעצימה את הצלילים שמפיקים המיתרים, או גוף החלילית המעצים את הצלילים הנוצרים בפיית הכלי.

 איור 1: סכמה של מעגל המדידה (a), מודל תיאורטי (b) ותדרי תהודה כפונקציה של מתח השער (c, d).

חוקרי הטכניון חיברו כאמור את שני העולמות האלה – מהודים ושפופרות פחמן – ויצרו לראשונה מהודים בשתי קונפיגורציות יציבות אפשריות – בדומה לקליפס מכופף לשיער שיכול להיות פתוח או סגור, או סרגל דק שכשלוחצים עליו הוא יכול להתכופף מעלה או מטה. כיפוף זה של שפופרות הפחמן מקנה להן תכונות חדשות, מאפשר רגישות רבה של תדר התהודה האופייני לכל מצב יציב ומימוש תלת ממדי של אי-יציבות על שם אוילר-ברנולי במעבר בין שני המצבים היציבים.

המחקר פורסם בכתב העת Nature Communications. הוא נתמך על ידי הקרן הלאומית למדע (ISF) ומכון ראסל ברי לננוטכנולוגיה (RBNI). המחקר מומש בחדרים הנקיים של המרכז למיקרו-ננואלקטרוניקה (MNFU – Micro & nano Fabrication Unit).

למאמר ב– Nature Communications– לחצו כאן

מעבר תלת מימדי של צינורית הפחמן בין שני המצבים היציבים

דחיסה של צינורית פחמן מעבר לנקודת אי-היציבות של אוילר-ברנולי

תמונה קבוצתית של משתתפי הכנס משלוש האוניברסיטאות. בחזית אנדי ולארי וולף ונשיא הטכניון פרופ’ אורי סיון

כנס בנושא “אופקים במחקר הביו-רפואי” התקיים לאחרונה במלון אלמא בזכרון יעקב במסגרת כנסי דן ובטי קאהן – יוזמה משותפת של הפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט בטכניון, מכון ויצמן למדע, אוניברסיטת מישיגן וקרן קאהן. זהו הכנס הפיזי העשירי בסדרת כנסים זו והגדול ביותר שהתקיים עד כה. כנסים אלה, שהתמקדו בתחילה ברפואת לב, התרחבו למכלול תחומים ברפואה ובהנדסה ביו-רפואית.

הכנס התקיים בתמיכת קרן קאהן ע”ש דן ובטי קאהן ז”ל, מגדולי התורמים לטכניון, והשתתפו בו בתם אנדי וולף ובעלה לארי וולף, המשמש נשיא קרן קאהן. אנדי היא חברת קורטוריון הטכניון ובוועד המנהל של ה-ATS, אגודת ידידי הטכניון בארצות הברית. לצד השותפות מעורבים אנדי ולארי בתמיכה בשותפות מישיגן-ישראל למחקר ולחינוך, שותפות שהטכניון ממלא בה תפקיד מרכזי.

“אבא שלי היה מאוהב בטכניון,” מספרת אנדי וולף, שקיבלה בחודש שעבר יחד עם בעלה לארי את פרס אלברט איינשטיין – אות ההוקרה הגבוה ביותר שמעניקה אגודת ידידי הטכניון בארה”ב.  “בהמשך הוא התחבר גם לאוניברסיטת מישיגן, וכך נולד בליבו הרעיון לחבר בין שתי האוניברסיטאות. החלום הזה התגשם בעזרת פרופ’ מיכאל אבירם מהטכניון ופרופ’ דייוויד פינסקי מאוניברסיטת מישיגן. שיתוף הפעולה מספק תמיכה למחקרים משותפים של חוקרים משתי האוניברסיטאות וכיום גם ממכון ויצמן למדע. התקדמות משמעותית יכולה להתרחש רק מתוך שיתוף פעולה, והיוזמה הזאת מעודדת קשרי מדע, טכנולוגיה ורפואה בין חוקרים ממוסדות שונים, מתחומים שונים וממדינות שונות. אני מגיעה לכל הכנסים האלה ומתרגשת במיוחד לראות את החוקרים הצעירים והמבריקים שמניעים את עולמות המדע והרפואה לקראת עתיד טוב יותר.”

יו”ר הכנס, פרופ’ פלג חסון מהפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט בטכניון, אמר כי “שיתופי פעולה משמעותיים מצריכים דיאלוג בין אנשים מתחומים שונים המצליחים לתקשר ביניהם גם אם הם מדברים בשפות שונות מבחינה מקצועית. אין לי ספק שהדברים שנדונו כאן יובילו, גם אם בהדרגה, לשיתופי פעולה נוספים. זה הבונוס של כנסים כאלה, ובפרט שהם אינם  וירטואליים. לשמחתי הדוברים עשו עבודה נהדרת בהנגשת עבודתם לשאר המומחים ולקהל הרחב.”

שלושת המרצים הראשיים בכנס היו פרופ’ צ’רלס ברנט מאוניברסיטת מישיגן, פרופ’ אסף אהרוני ממכון ויצמן למדע ופרופ’ ליאור גפשטיין מהפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט בטכניון. בכנס השתתפה גם פרופ’ עדה יונת ממכון ויצמן, כלת פרס נובל בכימיה לשנת 2009, שהרצתה על הנושא “מראשית החיים לאנטיביוטיקות העתיד”.

מובילי הכנס

במסגרת הכנס התקיימה תחרות פוסטרים לסטודנטים משלושת המוסדות, וההשתתפות הייתה חסרת תקדים בתולדות הכנס. בתחרות זכו 11 סטודנטים, תשעה מהם מהטכניון. הזוכים מהטכניון הם נדב בן אסא, למא עואד, יאסין גראם, יארא גנאמה, ג’נאן עבד אלח’אלק, אנה קגנובסקי, תהאני קדח, אימאן כנאענה ואווה צנדיטנאז. מאוניברסיטת מישיגן זכתה מירה קרישנמורטי וממכון ויצמן למדע – עליזה פדורנקו.

שתי קבוצות סטודנטים מהפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון זכו בשני המקומות הראשונים בתחרות הבין-לאומית Food Solutions של הרשות האירופית לחדשנות EIT. הקבוצות הזוכות פיתחו אומלט טבעוני להכנה מהירה וחטיף טבעוני בטעם פלאפל בהנחייתם של פרופ’ מאיה דוידוביץ’-פנחס, פרופ’ אבי שפיגלמן ופרופ’ אורי לזמס.

תמונה קבוצתית. מימין לשמאל, שורה ראשונה: פרופ’ אורי לזמס, מיכל חלפון, ארי יולס, עדן פרינדליך, קרולין חלי, נטע משעוני, נועה בן דויד וראוף נסייר; שורה שנייה: פרופ’ אבי שפיגלמן ופרופ’ מאיה דוידוביץ-פנחס

השנה התמקד הפרויקט בכמה מהאתגרים המרכזיים של תעשיית המזון ובהם פיתוח מזון מעובד לבריאות (Processing4health). לדברי פרופ’ דוידוביץ’-פנחס, “השיח הציבורי והתקשורתי בתחום המזון מציג את המזון המעובד כדבר מזיק לבריאות, וזאת לעומת ה’טבעי’ וה’טרי’ שהפכו למילות קסם. התפיסה הזו איננה מדויקת, כי מזון טבעי אינו מנצל תמיד באופן מיטבי את הנוטריינטים והוא עלול להתקלקל במהירות וכך להגדיל בזבוז מזון. למעשה, בראי ההיסטוריה, עיבוד מזון סייע לבני האדם לנצל את הטבע טוב יותר ולהתפתח. כיום, עיבוד מזון, שנעשה בחוכמה ועל בסיס הבנה מדעית מעמיקה, הוא דווקא הדרך למזון בריא, בטוח יותר ועם חיי מדף ארוכים שתורמים גם לנוחות השימוש וגם לקיימות שרשרת המזון.”

שתי הקבוצות הזוכות בחרו באתגרים הקשורים במוצרים בעלי חיי מדף ארוכים וערכים תזונתיים גבוהים  עבור צרכנים טבעוניים. לדברי פרופ’ אורי לזמס, “עבור הסטודנטים זאת התנסות חשובה מאוד בעבודה יישומית על אתגרים ממשיים בתעשייה, והעבודה מתנהלת בפורמט של ‘למידה מבוססת-פרויקט’. הסטודנטים נדרשים לפתח מוצר, לגבש תוכנית ייצור ותוכנית עסקית ולהציג את ה’חברה’ בפני שופטים מקצועיים במסגרת תחרותית, כך שהתהליך כולו דומה מאוד להקמת סטארטאפ בעולם האמיתי.”

קבוצת OmeleTofu, שזכתה במקום הראשון, פיתחה אומלט טבעוני עתיר חלבון להכנה מהירה (בסגנון “מנה חמה”). המנה מבוססת על טופו מיובש בהקפאה ואינה מצריכה קירור, והכנתה דורשת רק הוספה של מים רותחים והמתנה של כחמש דקות. מאחר שהמנה מיוצרת באמצעות ייבוש בהקפאה, הערכים התזונתיים שלה אינם נפגעים בתהליך. חברי הקבוצה הם סטודנטים לתארים מתקדמים בטכניון – יעל פרידלר מהפקולטה להנדסת תעשייה וניהול ועמיתיה בפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון נטע שמעוני, עדן פרוינדליך, נועה צין בן דויד, ראוף נסייר, עדן פרוידנליך וקרולין חלי. את הרעיון הגה שחר, בן הזוג של נטע, ששאל אותה אם יש אפשרות לפתח חביתה טבעונית.

צוות Omletofu. מימין לשמאל, יושבים: ראוף נסייר ונטע שמעוני; עומדות: קרולין חלי, נועה בן דויד ועדן פרינדליך (לא נמצאת בתמונה: יעל פרידלר)

הסרטון הבא מדגים בקצרה את הפיתוח:

במקום השני בתחרות זכתה קבוצת Proteinchick, שפיתחה חטיף טבעוני בריא בטעם פלאפל. החטיף החדשני מבוסס על גרעיני חומוס ועל מי החומוס – תוצר לוואי שבדרך כלל מושלך כפסולת. בקבוצה חברים שלושה סטודנטים בשנה האחרונה ללימודיהם בפקולטה – ארי יולס, מיכל חלפון ושקד קטצלניק – והשף אדם קלינברג מבית הספר “בישולים”. הארבעה מסבירים כי כיום יש בשוק דרישה גבוהה לחטיפים טבעוניים, נטולי גלוטן ודלי שומן העשירים בחלבונים ובסיבים תזונתיים, וכי הדרישה גדולה במיוחד בקרב אנשים הסובלים ממגבלות תזונתיות שונות. החטיף שפיתחה הקבוצה מספק תחושת שובע וזאת ללא מינון גבוה של נתרן ופחמימות, וגם כאן מדובר במזון יבש הנשמר לאורך זמן.

צוות ProteinChick. מיכל חלפון וארי יולס (לא נמצאים בתמונה: שקד קטצלניק ואדם קלינברג)

זה הסרטון שהציגה הקבוצה בתחרות:

שתי הזכיות מצטרפות לארון הגביעים ולמסורת המרשימה של הצלחות קבוצות הטכניון בתחרות Food Solutions. בשנים קודמות זכו במקום הראשון בתחרות זו פיתוחים מקוריים של סטודנטים בטכניון ובהם לאבנה טבעונית המבוססת על שיבולת שועל, מעדן יוגורט מבוסס סויה, עוגת שוקולד אישית דלת סוכר, פלאפל מועשר בספירולינה וטכנולוגיה למניעת קלקול מיצים טבעיים.

חלק משמעותי בהצלחת הפרויקטים מבוסס על המתכון הייחודי של הפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון בטכניון – שילוב בין חברי סגל מקצועיים ומנוסים, תשתיות מצוינות וסטודנטיות וסטודנטים מהטובים ביותר בארץ. במסגרת לימודיהם בפקולטה מתנסים הסטודנטים בפיתוח מוצרי מזון ובעבודה מעשית על ציוד סמי-תעשייתי במתקן הפיילוט בפקולטה לצד לימודים מקיפים במדע ובהנדסה. השנה יצא הטכניון במהלך לשדרוג התשתיות הקיימות ולהקמת “מרכז קרסו לחדשנות בטכנולוגיות מזון” – מרכז מחקר ופיתוח שעתיד להיות מהטובים בעולם ולחבר את החוקרים ואת הסטודנטים בפקולטה לתעשיית הפודטק הפורחת בארץ ובעולם.

התחרות היא חלק מתוכנית חינוכית-אקדמית רחבה,  ,EIT Food Educationשנועדה לשפר ולחזק את סקטור המזון באיחוד האירופי באמצעות חדשנות וקידום קיימות ובריאות. התחרות האחרונה התקיימה בנובמבר 2022 בבלגיה באירוח של חברת המזון המובילה PURATOS והשתתפו בה סטודנטים מהטכניון ומאוניברסיטאות מובילות באיטליה, בספרד ובפינלנד.

נשיא PTC נפגש עם נשיא הטכניון פרופ’ אורי סיון ועם הנהלת הטכניון הבכירה, ערך סיור במעבדות הטכניון ונפגש עם חברי סגל. שיתוף הפעולה האסטרטגי בין החברה לטכניון כולל השקעה של 15 מיליון שקלים בהקמת מרכז מחקר ופיתוח ייחודי בתוך הטכניון, בו יעבדו כ-100 עובדים והוא צפוי להתרחב בשנים הקרובות. בנוסף, תשתתף  PTC יחד עם הטכניון במחקרים משותפים בתחומים אסטרטגיים ובהם הדפסת תלת-ממד, אינטרנט של הדברים, מציאות רבודה, סימולציות ועוד ותסייע בפיתוח תוכניות לימודים שתואמות את דרישות התעשייה.

בתמונה מימין לשמאל: זיו בלפר, מנכ”ל PTC ישראל וסגן נשיא עולמי למחקר ופיתוח , נשיא PTC ג’ים האפלמן, ונשיא הטכניון פרופ’ אורי סיון.
קרדיט צילום : רמי שלוש

“עשינו היום היסטוריה מבחינת שיתוף הפעולה והידוק הקשרים בין האקדמיה והתעשיה,” אמר נשיא הטכניון פרופ’ אורי סיון בטקס החנוכה. “אנחנו מודים לכם מאוד על כך שהגשמתם איתנו את החזון הזה. פריצות דרך מדעיות וטכנולוגיות מצריכות כיום שיתוף פעולה הדוק בין האקדמיה לתעשייה. בשלוש השנים החולפות פעלנו בטכניון לבניית אקוסיסטם חדש עם התעשייה וקידמנו את המחקר המשותף בקמפוס. העולם הטכנולוגי סביבנו מתקדם ומשתנה במהירות ועלינו ללמוד למצב את עצמנו בתוכו. שיתוף הפעולה עם PTC מעגן קשר רב שנים בין הטכניון לחברה והוא חשוב לנו בכל ההיבטים, הן מבחינת התרומה לחינוך ולהכשרת הסטודנטים שלנו והן ליצירת מחקר משותף בקמפוס. אני בטוח ששני הצדדים ירוויחו משיתוף הפעולה בקמפוס שיסייע לכולנו להתקדם, לצמוח וליהנות מפירותיו.”

“בכל העולם מכירים בחשיבות שיתוף הפעולה בין האקדמיה והתעשייה. כחברה שעם לקוחותיה נמנות חברות ענק כמו טויוטה, לוקהיד מרטין, בואינג, אאודי, קאטרפילר, ג’נרל אלקטריק, סמסונג, דל, טושיבה, מוטורולה ועוד, אנחנו עדים לכך שהן מחפשות כל הזמן דרכים לשיפור הייצור והפיתוח שלהן.” אומר נשיא PTC ג’ים האפלמן,  “אין לי ספק שמחקרים הנערכים בטכניון יוכלו לסייע לנו בשיפור המוצרים שלנו, שמסייעים לחברות לשפר את התהליכים האלה ומצד שני הטכניון ירוויח מכך שנסייע לו בהכשרת מהנדסי העתיד.”

PTC היא חברה אמריקאית שבסיסה בבוסטון והיא נסחרת בנאסד”ק. הטכנולוגיה שלה מסייעת לחברות בכל העולם לנהל את מחזור חיי המוצר שלהן לרבות תכנון, ייצור, תפעול ותחזוקה של המוצרים בעולם חכם ומחובר. בישראל מעסיקה החברה מאות עובדים בשני מרכזי פיתוח בהרצליה ובחיפה. מרכז הפיתוח הישראלי הוא מרכז הפיתוח השני בגודלו בעולם מחוץ לארה”ב והוא אחראי לפיתוח המוצרים המובילים של PTC.

צילום : רמי שלוש, דוברות הטכניון

פרופ’ שחר קוטינסקי

המחשבים פרצו לעולם לפני כשמונים שנה, ומעורבותם בחיינו הולכת ומעמיקה ללא הרף. מעשור לעשור הופכים המחשבים קטנים ומהירים יותר, אולם המבנה הבסיסי שלהם לא השתנה: מעבד וזיכרון. למבנה הדואלי הזה חסרונות רבים ובהם המשאבים המוקדשים לתקשורת ביניהם – המעבד מבצע חישובים ושולח אותם לאחסון בזיכרון, והזיכרון מעביר למעבד מידע על פי צורך. תקשורת זו מצריכה משאבים יקרי ערך של זמן ואנרגיה, בעיה הבולטת במיוחד במכשירי קצה כגון טלפון נייד.

פרופ’ שחר קוטינסקי מהפקולטה להנדסת חשמל ומחשבים ע”ש ויטרבי מציע – ומציג – אלטרנטיבה מבטיחה: זיכרון המבצע חישובים בעצמו. מדובר בהתקן חומרה טהור, כלומר צ’יפ שהתוכנה כבר מוטמעת בתוכו ואינה חיצונית. במחקר שהתפרסם כעת ב- Nature Electronicsמדגים פרופ’ קוטינסקי את יעילותה של הטכנולוגיה האמורה ברשתות נוירונים. בפיתוח שותפים ד”ר וויי וואנג וד”ר לואי דאניאל, שהיו חברים בקבוצת המחקר של פרופ’ קוטינסקי, וחוקרים מחברת Tower Semiconductor.

“אנחנו נוהגים להתייחס למחשב כאל ‘מוח’,” אומר פרופ’ קוטינסקי, “אבל במוח האמיתי שלנו אין הפרדה בין זיכרון למעבד או בין אזורי חשיבה לאזורי אחסון. החומרה שפיתחנו היא חומרה נוירומורפית – היא שואבת השראה מהמוח, וכמו במוח, גם בה אין הפרדה בין זיכרון לעיבוד. המבנה שלה עשוי מנוירונים ומסינפסות הבנויים באמצעות רכיבים חשמליים. כך אנו מבטלים את צוואר הבקבוק שיוצר הצורך בתקשורת בין שני חלקי המחשב המסורתי.”

ד”ר וויי וואנג

גם בעולם המחשוב הקלאסי, הדואלי, נרשמו בעשורים האחרונים הצלחות כבירות. התקשורת דיווחה בהתלהבות על נצחונה של תוכנת “כחול עמוק” על השחמטאי גארי קספרוב ולימים על נצחונה של AlphaGo על אלוף ה”גו” לי סדול. עם זאת, מזכיר פרופ’ קוטינסקי, “תוכנת AlphaGo עובדת על 1,500 מעבדים, ובכל משחק בודד היא צורכת חשמל שעלותו 3,000 דולר. שחקן ‘גו’ אנושי יכול להסתפק באותו זמן בכריך ממוצע, אבל לא פחות חשוב – השחקן האנושי מסוגל גם לדבר, לנהוג ולבצע משימות רבות אחרות ש- AlphaGoאינה יכולה לבצע. לכן ברור כיום שההישגים במחשוב הקלאסי מוגבלים מאוד, ובשביל קפיצת דרך דרושה קפיצת פרדיגמה.”

במאמר קודם, הדגים פרופ’ קוטינסקי את יעילותו של רכיב זיכרון מסחרי של חברת Tower Semiconductor כאבן בניין בחישובי בינה מלאכותית. כעת הוא פיתח שבב מרובה-יכולות המבוסס על רכיבי זיכרון אלו. שבב זה מאחסן את המידע ומעבד אותו באותה יחידה, בדומה למוח האנושי. גדולתו של הצ’יפ ביכולתו ללמוד מדוגמאות, והמשימה במחקר הנוכחי הייתה קריאת כתב יד. הצ’יפ, ש”התאמן” על מאגר דוגמאות עצום, סיפק דיוק גבוהה בזיהוי כתב יד, זאת תוך צריכת אנרגיה מועטה בלבד – בניגוד למערכות תוכנה קיימות העוסקות בזיהוי כתב יד.

ד”ר לואי דאניאל

רשתות נוירונים מלאכותיות דומות, קונספטואלית, למוחנו: הן מקבלות דוגמאות של הנושא הנחקר – כתב יד, במקרה זה – ומסיקות בעצמן את ההבדלים בין האותיות וכיצד לזהות נכון אותיות. כאשר רשת הנוירונים מוטמעת בחומרה, תהליך הלמידה מחזק את הקישוריות בין רכיבים בצ’יפ, זאת בדומה לחיזוק הקשרים בין הסינפסות במוחנו במהלך למידה.

לצ’יפ החדש שימושים פוטנציאליים רבים מספור. לדוגמה, אפשר לשלבו בחיישני מצלמה של טלפונים ומכשירים אחרים, מה שיחסוך את הצורך בהמרה בין אותות אנלוגיים ודיגיטליים ויאפשר אנליזה של התמונה עצמה ללא צורך לתרגם אותה לפורמט דיגיטלי.

“חברות מסחריות נמצאות במרוץ מתמיד לשיפור המוצרים שלהם,” אומר פרופ’ קוטינסקי. “הן אינן יכולות לחזור שוב ושוב ללוח השרטוט ולתכנן מוצרים חדשים לגמרי, כי ההשקעה עצומה והסיכון ברור. כאן נכנס היתרון שיש לנו באקדמיה – ביכולתנו לפתח תפיסות טכנולוגיות חדשות שישפרו באופן משמעותי מוצרים הקיימים בשוק.”

מערך ממריסטורים בבדיקה תחת probe station.

את המחקר, בהנחיית פרופ’ קוטינסקי, הובילו ד”ר וויי וואנג, שעשה את פוסט-הדוקטורט בהנחיית פרופ’ קוטינסקי ועומד כיום בראש ראש קבוצת מחקר משלו בשנז’ן, סין; וד”ר לואי דאניאל, שהשלים את הדוקטורט בהנחיית פרופ’ קוטינסקי וכיום עובד בחברת מובילאיי. ד”ר וואנג פיתח את הקונספט התאורטי של הצ’יפ וערך את הניסויים וד”ר דאניאל עיצב את הצ’יפ והוביל את השלבים שהובילו לייצורו.

מעגל מודפס המשמש לבדיקת מעגלי הממריסטורים.

המחקר נתמך על ידי האיחוד האירופי במסגרת תוכניות ERC ו-FETOPEN.

למאמר המדעי ב-Nature Electronics לחצו כאן