Category Archives: כתבות אמצע

ביום חמישי, 24 בפברואר יתקיים במלון אלמא בזיכרון יעקב כנס בנושא .”AI: From Hype to Productivity”  זהו כנס שנתי בהובלת הטכניון והוא יבחן את התפתחותו של תחום הבינה המלאכותית מנקודת מבט יישומית – כיצד להביא את ההתפתחות המהירה בתחום זה לכדי מימוש שישפיע על החברה?

בכנס שותפים שלושה גופים טכניוניים:  MLIS- המרכז ללמידה חישובית ולמערכות נבונות, – TCE המרכז להנדסת מחשבים ו- TDSI- המרכז הכלל-טכניוני למחקר במדעי הנתונים. הכנס נתמך על ידי החברות NVIDIA  והראל טכנולוגיות מידע. ההרצאות יתקיימו בעברית ומתאימות לקהל הרחב וזאת כדי לעודד השתתפות של מגוון גורמים מהאקדמיה, מהתעשייה ומהמגזר הממשלתי.

הכנס ייפתח בשעה 9:00 בבוקר בדברי פתיחה של נשיא הטכניון פרופ’ אורי סיון  ושל פרופ’ אסף שוסטר, העומד בראש MLIS עם פרופ’ שי מנור. לאחר מכן יתקיימו הרצאותיהם של עשרה חוקרים נוספים מהטכניון, מהמובילים בתחומיהם בעולם. בנוסף יתקיימו סדנאות ויוצגו פוסטרים של סטודנטים מהטכניון והדגמות מסחריות, הכול תחת ההקשר הרחב המוצג בכותרת המשנה של הכנס: “באזז שיווקי או יכולות מתקדמות: היכן מצוי כיום מחקר הבינה המלאכותית וכיצד ניתן להטמיע אותו בחברה?”

במסגרת הכנס יתקיימו מפגשי AI speed dating  – מפגשים בני חצי שעה שיספקו לבוגרי טכניון הזדמנות להיפגש עם חוקרי AI מובילים מהטכניון.

ההרצאות והסדנאות:

• פרופ’ אסף שוסטר: ניטור של שטפי נתונים בזמן אמת. בעקבות התפתחויות טכנולוגיות מהירות כגון ערים חכמות, מערכי חיישנים ומערכות ענן מיוצרים כיום שטפי נתונים עצומים המכילים לעתים עשרות אלפי אירועים בשנייה. לעתים, כל אירוע בשטף הוא מורכב כשלעצמו. מכאן הצורך במערכות שינטרו שטפי נתונים מורכבים ויזהו בזמן אמת תבניות ואירועים משמעותיים במיוחד. ההרצאה תסקור את פריצות הדרך המשמעותיות בניטור כזה.
• פרופ’ שי מנור: למידה על ידי חיזוקים (RL) מבטיחה לשנות את הפרדיגמה ההנדסית של תכן מערכות שבהן יש חוג בקרה סגור. למרות הצלחות מרשימות במגוון משחקים כמו גו, משחקי וידאו, ועוד, האימפקט ההנדסי של התחום עודנו מוגבל. בהרצאה נסקור את הקשיים העקרוניים העומדים בפני יישום של שיטות RL בבעיות שונות ואת אסטרטגיות ההתמודדות עם קשיים אלה.
• פרופ’ מיכאל אלעד: עיבוד תמונות הוא תחום עתיר הישגים, אקדמיים ותעשייתיים, עם פעילות ענפה הנפרסת לאורך של יותר מ-5 עשורים של מחקר אינטנסיבי. תחום זה השתנה לחלוטין בעשור האחרון בשל מהפיכת ה-AI. כיום, ניקוי תמונות מרעש היא אחת המשימות הבסיסיות ביותר בתחום זה. ההרצאה תתמקד ברתימת שיטות של למידה עמוקה לטובת תיקון טשטוש, אובדן רזולוציה, חורים בתמונה, רעש נלווה ועוד.
• פרופ’ תומר מיכאלי: מהפכת הלמידה העמוקה הולידה יכולות חסרות תקדים בתחומים של יצירה, עריכה, שיפור ומניפולציה של תוכן דיגיטלי כגון תמונות ושמע. שיטות למידה עמוקה דורשות לרוב מאגרי נתונים עצומים לצורך “אימון” המערכת, אולם יש יישומים שבהם מאגרים כאלו לא קיימים וגם כלל לא ניתנים לאיסוף. בשנים האחרונות פותחו שיטות חדשניות לאימון המערכת על סמך דוגמאות מועטות ואפילו תמונה אחת או אות בודד.
• פרופ’ דניאל סודרי: מהפכת הבינה המלאכותית מתבססת, בחלקה הגדול, על למידה עמוקה – מודלים שקיבלו השראה ממערכת העצבים והשיגו ביצועים פורצי דרך במגוון רב נושאים כגון ראייה ממוחשבת, זיהוי דיבור ותרגום טקסט. התפתחותם המעריכית של מודלים אלה הובילה לבעיות חדשות: עלות המשאבים הנדרשים לאימון הרשת והיווצרות “הטיות אלגוריתמיות” חבויות. ההרצאה תתייחס לגישות חדשות המתמודדות עם בעיות אלה.
• פרופ’ אלכס ברונשטיין: ההתקדמות המרשימה בלמידה חישובית הולידה כלים חדשים לפתרון בעיות שונות בראייה ממוחשבת, כל הדרך עד לתהליך קבלת החלטות על סמך מידע ויזואלי. למרות זאת, תמונת הקלט עצמה עדיין מופקת על ידי מערכות דימות שנבנו כדי לייצר תמונות מובנות שאינן בהכרח אופטימליות למשימה הסופית. בהרצאה זו נבחן את הרעיון לכלול את חומרת המצלמה (אופטיקה ואלקטרוניקה) בין דרגות החופש הניתנות ללמידה.
• פרופ’ עפרה עמיר: סוכנים ממוחשבים מבוססי בינה מלאכותית כגון מכוניות אוטונומיות, רובוטים, מערכות המלצה רפואיות ועוד הופכים לחלק מחיינו. כדי להצליח לממש את ההבטחה הטמונה בסוכנים מסוג זה עליהם לעבוד בשיתוף פעולה עם אנשים. אחת הבעיות במימוש מטרה זו הוא הפער בין אופיים של אלגוריתמים לדרך החשיבה האנושית. ההרצאה תסקור מחקרים המובילים לפיתוח שיטות לתיאור והסבר הפעולות של סוכנים ממוחשבים לבני אדם ותתייחס גם לאתגרים בהערכת יעילותן של שיטות אלה.
• פרופ’ אורית חזן: מדעי הנתונים פותחים הזדמנויות אינסופיות לארגונים המשתמשים באופן מושכל בנתונים שהם אוספים. עם זאת, נתונים רבים הנאספים במערכות חינוך אינם משמשים די הצורך לניווט מערכת החינוך לעבר החזון החינוכי באופן המשרת את צורכי הפרט והחברה. הסדנה תדון באופן בו מדעי הנתונים עשויים להשתלב במערכות חינוך בכלל ובישראל בפרט על ידי התייחסות למצב הנוכחי, לאופן שילוב מתאים של מדעי הנתונים במערכת החינוך ולשיתופי פעולה בין מגזריים המתאימים להטמעת תהליך שינוי זה.

כתבים וצלמים מוזמנים. הכניסה בתיאום מראש.

לתוכנית הכנס המלאה – כאן

לאתר MLIS – כאן  ‌‌ ‌‌ ‌‌ ‌‌ ‌‌ ‌‌ ‌‌ ‌‌ ‌‌ ‌‌ ‌‌ ‌‌

פרופ’-אמריטוס יצחק עציון מהטכניון הוא הישראלי הראשון בהיסטוריה הזוכה במדליית הזהב “ג’יימס וואט” – מאותות הכבוד היוקרתיים בעולם בתחום הנדסת המכונות. המדליה ניתנת בכל שנתיים, מאז 1937, למהנדסי מכונות בולטים במיוחד “שזכו בהכרה בין-לאומית הן בהישגיהם כמהנדסי מכונות והן ביכולותיהם ליישם את המדע לקידום ענף הנדסת המכונות.”

פרופ’ עציון השלים את כל תאריו האקדמיים בפקולטה להנדסת אווירונוטיקה וחלל בטכניון. את הדוקטורט סיים ב-1974, ב-1975 הצטרף לסגל הפקולטה להנדסת מכונות ולימים הקים את מעבדת הטריבולוגיה ע”ש שמבן, העוסקת במחקר תאורטי וניסויי במגוון תחומים ובהם מכניקת מגע, חיכוך, שחיקה, אדהזיה, סיכה וביו-טריבולוגיה. פרופ’ עציון הכשיר יותר מ-60 משתלמים ופוסט-דוקטורנטים, וקבוצת המחקר בראשותו מקיימת שיתופי פעולה בין-לאומיים עם מכוני מחקר ואוניברסיטאות מובילות.

פרופ’ עציון הוא מומחה בעל שם עולמי בטריבולוגיה – תורת החיכוך. זהו ענף מדעי וטכנולוגי החוקר את החיכוך, הסיכה והשחיקה בין משטחים והשלכותיו משתרעות על מגוון עצום של תחומים. פרופ’ עציון הוא עמית באגודות המובילות בתחום – ASME, STLE ו-ITS. על פועלו הוא זכה בפרסים רבים ובהם פרס החדשנות ע”ש הרשל ריץ, פרס סנפורד קפלן בניהול יצירתי בטכנולוגיה במאה ה-21 ופרסי מחקר של האגודות ASME ו-STLE. בנובמבר 2021 נוספה לרשימה המכובדת מדליית הזהב ג’יימס וואט.

מדליית וואט קרויה על שם ג’יימס וואט (1819-1736), ממציא שהשפיע רבות על ההיסטוריה המודרנית של התעשייה והתחבורה. בהיותו עובד צעיר באוניברסיטת גלזגו התבקש וואט לתקן “מנוע ניוקומב” – משאבה שפעלה על פחם – ובעקבות זאת המציא מנוע קיטור משופר שיעילותו גבוהה פי כמה משל קודמיו. זה היה אחד הצעדים החשובים בדרך למהפכה התעשייתית; מנועי וואט השתפרו בהדרגה וכבשו את בתי החרושת, הרכבות והאוניות.

סרטון שלו לכבוד הזכייה:

בשבוע שעבר נערך טקס הוקרה לחברי משלחת ישראל לאולימפיאדת הכימיה הבין-לאומית לנוער. באולימפיאדה, שנערכה בשנת 2021 במתכונת מקוונת, זכו כל חברי המשלחת הישראלית במדליות: ניר כהן ממושב נטעים זכה במדליית זהב, איתמר שטייניץ מרמת השרון זכה במדליית כסף ונטע איידר מקיבוץ טירת צבי וטל ששון מחדרה זכו במדליות ארד.

הכנתם של המתחרים לאולימפיאדה נערכת בפקולטה לכימיה ע”ש שוליך בטכניון. את טקס ההוקרה הנחה פרופ’ זאב גרוס, ראש תוכניות הנוער וחבר סגל בפקולטה, והשתתפו בו המשנה הבכיר לנשיא הטכניון פרופ’ עודד רבינוביץ’, דיקן הפקולטה לכימיה פרופ’ נעם אדיר, מנהלת האולימפיאדות מטעם תוכנית “מדעני העתיד” ד”ר שירה הירש ומפמ”ר כימיה במשרד החינוך ד”ר דורית טייטלבאום, שהוקירה את חשיבותם של המורים בהצלחת התלמידים.

פרופ’ רבינוביץ’ בירך את התלמידים והעניק להם את המדליות יחד עם פרופ’ אדיר והמאמנת הראשית של הנבחרת ד”ר איזנה ניגל אטינגר. וורד יחיא, כיום סטודנט מן המניין בטכניון (מגמת חומרים-פיזיקה), סיפר על חוויותיו באימונים ובתחרויות לקראת אולימפיאדת הכימיה הקודמת (2020), שבה הוא זכה במדליית ארד.

בהמשך האירוע נערך טקס סיום הכימיאדה – תחרות הכימיה הלאומית לתלמידי תיכון, שבמסגרתה נבחרים הנציגים לאולימפיאדה הבין-לאומית. לשלב הגמר הגיעו 31 תלמידים, שחלקם יזכו גם להיות חלק מהנבחרת הישראלית לשנת 2022. אחד ממאמני הנבחרת יהיה איתמר שטייניץ, שזכה כאמור במדליית כסף באולימפיאדה האחרונה.

 

אלה הזוכים בשלב הגמר:

במקומות הראשונים זכו נויה דישון, כיתה י”ב מביה”ס אורט פסגות, כרמיאל, ונטע דוד אייגר, כיתה י”א מביה”ס תיכון שק”ד דרכא, שדה אליהו. במקומות השניים זכו ליאורה קרני, כיתה י”ב מתיכון ע”ש יצחק רבין עי”ס, מודיעין מכבים, ונעם ברש בירם, כיתה י”א מביה”ס מקיף שפיה. במקומות השלישיים זכו פחרי ג’יאדי, כיתה י”א מתיכון טרה סנטה יפו, תל אביב, ושון חנץ, כיתה י”א מביה”ס גבעול, חדרה.

בנוסף הוענקו שני מקומות שלישיים מיוחדים כהוקרה לתלמידים הצעירים שהגיעו להיבחן בשלב הגמר של הבוגרים:

במקום שלישי מיוחד לכיתה י’ זכו מקסים סבוסטיאנוב מביה”ס מקיף ג’ ע”ש רוגוזין באשדוד ומרק צ’חאידזה מביה”ס קריית חינוך ע”ש רבין בגן יבנה. מרק זכה גם באות הצטיינות על הציון הגבוה ביותר בבחינה המעשית.

 

פרופ’ זאב גרוס הודה למאמנת הראשית של התלמידים ד”ר איזנה ניגל אטינגר ולוות המאמנים שתחת חסותה שכולל את אסף מעודה (זכה במדליות זהב באולימפיאדות של 2009 ו-2010 וסיים שני תארים שניים של הטכניון בכימיה ובמדעי המחשב), איתמר שטייניץ (זכה במדליית כסף באולימפיאדת 2021 ומתגייס בסוף החודש), לראש מינהל הפקולטה לכימיה חנה אולשטיין, למהנדסות המעבדה אמה גרץ וגבריאלה הלוי ולכל צוות הפרופסורים והדוקטורנטים של הפקולטה שתרמו מזמנם וממרצם להעלאת רמת התלמידים.

 

בטכניון מציגה את הדור הבא של סריגת קרושה: טכנולוגיית סריגה רובוטית בתלת-ממד לטובת אובייקטים בקנה מידה אדריכלי

תמר ניקס, דוקטורנטית בפקולטה לארכיטקטורה ובינוי ערים בטכניון, מציגה מיצב ייחודי בתערוכה “חוט מחשבה” בגלריה “פריסקופ”. המיצב, המשלב אמנות ומחקר אקדמי, מתמקד בעיצוב וייצור ממוחשב של סריג קרושה תלת-ממדי.

טקסטיל מיוצר לרוב במשטחים ונאסף לגלילים. כדי “לפרוץ” למרחב התלת-ממדי יש צורך בגזירה ובתפירה, תהליכים הכרוכים לפחת רב בחומר גלם ומצריכים מאמצי ייצור ידניים. סריגה, בניגוד לתפירה, מאפשרת יצירה של מבנים תלת-ממדיים ישירות מהחוט, ללא צורך במאמצי ייצור נוספים; אוטומציה של הסריגה נותנת מענה לצורך ההולך וגדל לצורך בייצור המוני מותאם (mass customization) בעולמות ההלבשה והמוצרים הטכניים.  למרות התפתחותן של טכנולוגיות לסריגה אוטומטית, הן עדיין מוגבלות בהקשרים כמו גודל החוט וגיאומטריה של המוצר. זה הרקע למחקר הדוקטורט של ניקס בפקולטה לארכיטקטורה ובינוי ערים בטכניון.

לדברי ניקס, סריגת קרושה (Crochet) היא מלאכת יד מסורתית הנהוגה בעיקר בקרב נשים. מלאכה זו מתבצעת באמצעות מסרגה אחת שמשלימה בכל פעם קשר אחד. זאת בניגוד לסריגה בשתי מסרגות ולסריגה תעשייתית שמתבצעת באמצעות שורות של עיניים רבות. “לפיכך לקרושה, יחסית לטכניקות סריגה אחרות, יש פוטנציאל משמעותי מבחינת חופש העיצוב והייצור, לרבות מבנים מסולסלים ומורכבים שאינם מתאפשרים בטכנולוגיות הקיימות. אחד היעדים שלנו הוא יישומים אדריכליים, שם נדרש קנה מידה גדול – אתגר ששיטות הייצור הנוכחיות אינן מצליחות להתמודד עמו.”

תמר ניקס היא מעצבת טקסטיל שהשלימה תואר ראשון בשנקר ותואר שני בעיצוב תעשייתי בטכניון. לדבריה, “עבדתי הרבה שנים בעיצוב ופיתוח מוצרי טקסטיל, ונושא המחקר התגבש מתוך הבנה שיש מקום לטקסטיל במהפכה התעשייתית הרביעית. יש הרבה ניסיונות לייצר פתרונות של – Additive manufacturing  ייצור באמצעות הדפסת תלת-ממד על סמך תכנון דיגיטליים – אבל ייצור המוני וממוכן בטכנולוגיה זו עדיין לא נעשה בהצלחה. אני מאמינה שבפיתוח טכנולוגיות לסריגת קרושה רובוטית יש פוטנציאל עצום, גם לקראת ייצור תעשייתי נרחב, ולכן בחרתי בכיוון הזה בעבודת הדוקטורט: פיתוח כלים ממוחשבים עם כלים אחרים כגון זרועות רובוטיות. המחקר שלי קושר את הקרושה כמלאכת יד מסורתית למהפכה התעשייתית הרביעית, בשאיפה לספק תנאים לייצור המוני מותאם ולצמצום של פליטות פחמן.

המחקר נערך במעבדת MTRL בראשותו של פרופ’ אהרון שפרכר מהפקולטה לארכיטקטורה ובינוי ערים ובהנחיית פרופ’ שפרכר והארכיטקטית איילת כרמון משנקר. בתאריך 4.3 יתקיים בגלריה שיח גלריה מקצועי-אקדמי בין השלושה.

צילום:עופר אסף

לכתבה על התערוכה – לחצו כאן

 

כאשר אנו חושבים על תחבורה אנו מתארים לעצמנו תכנון סבוך של כבישים ומחלפים, אמצעי בקרת זרימה כגון רמזורים או מעגלי תנועה, וכן תנועה חופשית או גדושה בפקקים כתלות בתשתית התחבורתית אל מול הדרישה לכלי רכב רבים הנעים בכביש. בעוד אנו נאבקים כיום למצוא פתרונות חכמים ויצירתיים לשיפור התחבורה המסורתית, התקדמויות טכנולוגיות ומסחריות מהתקופה האחרונה מצביעות על כך שאנו צפויים לראות מספר הולך וגדל של כלים אוויריים טסים בשמי ערינו – כלים מאוישים הנשלטים מרחוק או אוטונומיים לחלוטין. עובדה זו מציבה אתגר חדש בעולם התחבורה: כיצד לאפשר להמוני כלים אוויריים לטוס במרחב בטוח, הוגן, מבוקר ויעיל באוויר העירוני?

הצצה ראשונה לעולם זה ניתן לראות כבר עכשיו במחקרים הנערכים בפקולטה להנדסה אזרחית וסביבתית בטכניון על ידי פרופ’ ג’אק חדד וקבוצת המחקר שלו – T-SMART. החוקרים מביטים בעין בוחנת על ההתנהגות של להק כלי רכב אוויריים ומתכננים ארכיטקטורה חדשה לתנועת הכלים, שתמצה את תנועת כלי הרכב האוויריים באופן גלובלי – כלומר תביא לזרימה מקסימלית של כלים במרחב הנתון. במאמר בכתב העת  Transportation Research Part C הם מראים ארכיטקטורה אפשרית שתאפשר ליצור מרחבים מבוקרים שבהם הכלים יוכלו להתנהג באופן אוטונומי לחלוטין, אולם בין מרחב למרחב תהיה בקרה יזומה על מעבר זרימת הרכבים שתאפשר צמצום של תופעות כמו גודש כלי רכב (“פקק”) וחסימה של מרחבים.

אף שכלים אוויריים קיימים שנים רבות, הכלים האוויריים הנבנים בשנים האחרונות הם הרבה יותר קטנים, איטיים יחסית ומאופיינים ביכולת לבצע תמרונים שונים כגון המראה אנכית, ריחוף מעל נקודה ספציפית וסיבוב ברדיוס אפסי. כל אלה מתאימים לתחבורה בסביבה אורבנית ולמשימות כגון הסעה של אוכל, מצרכים ואפילו אנשים ברחבי העיר. בשל כך אנו עדים לגדילה מואצת במספר הכלים האוויריים במרחב האורבני.

כדי לבנות תשתית שתתמוך בדרישה גבוהה לכלים אוויריים אורבניים לא ניתן להסתמך על פעילות אנושית של הקצאת מסלולי טיסה מוגדרים מראש ופיקוח עליהם – בעיקר בשל בעיות של ריכוזיות וזמני אישורים ארוכים מידי. הארכיטקטורה המוצעת מאפשרת בקרת התנגשות מבוזרת מקומית בין כלי רכב תוך בקרת זרימה בין מרחבים שונים ואפילו שכבות גובה שונות כדי למנוע גודש רכבים. סוג כזה של בקרה נקרא בקרה היקפית – Perimeter Control.

קבוצת T-SMART (Technion Smart Mobility and Robust Transportation) מתמחה בחקר התחבורה החכמה ובבקרה בשיטות חדשניות. החוקרים הראו כי על אף שהתנועה של כלי רכב אוויריים במרחב העתידי היא תלת-ממדית, אפשר לתאר מערכת מרובת כלים באופן דומה לצורה בה מתארים תחבורה קרקעית – כלומר קיים קשר בין צפיפות הכלים במרחב כלשהו לבין הזרימה במערכת (מספר כלי רכב המגיעים אל היעד). קשר זה מהווה מוטיבציה מרכזית לנסות שיטות בקרה מעולם התחבורה הקרקעית לעולם התחבורה האווירית, למשל בקרה היקפית שתוארה לעיל. במאמר שפורסם בכתב העת Transportation Research Part C פותח מנגנון משוב בקרה אדפטיבי המתמודד עם השהיות תקשורת ואתגרים טכניים צפויים, זאת תוך מזעור של שינוי מדיניות הזרימה בין אזורים ככל האפשר.

מחקרים אחרים בקבוצה בוחנים באופן השוואתי כיצד ניתן ליישם ארכיטקטורות מבוססות נתיבים אוויריים או ללא נתיבים כלל, תוך בקרה היקפית ריכוזית ומבוזרת, התחשבות בהשפעות של מנגנוני מניעת התנגשות של כלים ספציפיים על הזרימה של כלל התחבורה וכן פיתוח של סימולציית זמן-אמת מקצה לקצה לבחינת אפקטיביות שיטות הבקרה על תרחישים שונים של מרחבים בעלי מאפיינים שונים.

מחקרים פורצי דרך אלה יאפשרו להבין את עקרונות הבסיס בתכנון של תשתית התחבורה האווירית האורבנית של העתיד הקרוב.

למאמר בכתב העת  Transportation Research Part C לחצו כאן

אתמול, 12 בפברואר, חגגנו את יום הולדתו של סר צ’ארלס דרווין, מהדמויות המשפיעות ביותר בהיסטוריה של המדע, שנולד ב-1809. ספרו ‘מוצא המינים’, שפורסם ב-1859, הציג תשובה מהפכנית לאחת השאלות הבסיסיות שהעסיקו חוקרי טבע במשך מאות שנים: כיצד נוצרים מינים חדשים בטבע?

דרווין היה הראשון שהציג מנגנון דינמי המספק הסבר עקבי להיווצרות מינים חדשים – עקרון הברירה הטבעית, המניע אבולוציה הדרגתית [1]. מושג חדש זה כולל מספר היבטים: מאבק הישרדותי, כלומר – נוכחות של לחץ חיצוני המשפיע על הישרדותם של פרטים; הימצאות שונוּת באוכלוסייה, והעברה תורשתית של תכונות המעניקות כשירות מסוימת להתמודד עם לחצים אלו (fitness) [2].

למעלה מעשור לאחר מכן פרסם דרווין ספר מוכר מעט פחות ובו התעמק בנושא הברירה הזוויגית כצורה מובחנת של ברירה טבעית [3]. דרווין ניסח את הבחנתו בעיקר עבור פרטים זכרים שיש להם יתרון בהזדווגות. פרטים אלה יעבירו יתרון זה לצאצאיהם הזכרים, אמר דרווין, ללא קשר ללחצים הישרדותיים אחרים. מונח זה של ברירה זוויגית הורחב מאז לכלל ההיבטים המעורבים בתהליך ההזדווגות, בכל רמות הביולוגיה, מההתנהגותית ועד המולקולרית [4].

במהלך ההפריה עצמה, האינטראקציה בין תאי זוויג (גמטות), כגון זרע וביצית, עשויה להיות השלב המכריע בהצלחת תהליך הרבייה. באופן ספציפי, שלב איחוי הגמטות יחדיו אינו ספונטני ודורש את פעילותם התקינה של חלבוני איחוי מיוחדים המכונים ‘פוזוגנים’ (fusogens). בעשורים האחרונים התגלו פוזוגנים רבים, חלקם קשורים לרבייה מינית בעוד אחרים מעורבים באיחוי תאים סומטיים (שאינם תאי זוויג) [5]. יתרה מזאת, אפשר לקבץ חלק גדול מחלבונים אלה, על סמך דמיון מבני, תחת משפחה אחת הנקראת fusexins (איור 1). באופן מעניין, למרות הדמיון המבני, החלבונים במשפחה זו שייכים למגוון אדיר של מינים ובהם נגיפים, צמחים ויצורים חד-תאיים; חלקם ממלאים תפקיד בהדבקה נגיפית, חלקם באיחוי גמטות וחלקם סומטיים [6]. תפוצה נרחבת זו במערכות שונות מעלה באופן טבעי את השאלה על מקורם האבולוציוני [7].

לאחרונה נוסף ענף נוסף למשפחת ה-fusexins, עם גילוי חלבונים בעלי מבנה ותפקיד דומה בארכיאה [7]. גילוי זה עשוי לרמוז על אב קדמון משותף לרבים מחלבוני האיחוי האאוקריוטים ולאלו שמקורם בארכיאה, אולם קיימת אפשרות אחרת בה חלבונים אלו שימשו להדבקה נגיפית ואפשרו העברה של גנים בין מינים ללא הדרגתיות (“העברה אופקית” Horizontal gene transfer) [7]. ייתכן, אם כן, כי חלבוני איחוי מארכיאה הועברו דרך נגיפים אל אאוקריוטים, שם התפתחו בחלק מהמינים למלא תפקיד באיחוי גמטות [7].

ממצאים אלו ורבים אחרים ממשיכים את דרכו של דרווין לגילוי השלבים השונים של ההתפתחות האבולוציונית. החל מהמקור לרבייה מינית וראשית התפתחות מינים אאוקריוטים ועד לתהליכים השולטים על מערכות אקולוגיות שלמות, תורת האבולוציה ממשיכה לספק מסגרת דרכה מדענים חוקרים תהליכי התפתחותיים, במבט לעבר וכן לעתיד.

 

מקורות:

[1] Darwin C. R. (1859). On the Origin of Species. p.61.

[2] Griesemer J. (2001). The Units of Evolutionary Transition, Selection, 1(1-3), 67-80.  DOI: https://doi.org/10.1556/select.1.2000.1-3.7

[3] Darwin C. R. (1871). The descent of man, and selection in relation to sex. London: John Murray. Volume 1.

[4] Kuijper B., Pen I., Weissing J. F. (2012) A Guide to Sexual Selection Theory. Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics, Vol. 43:287-311https://doi.org/10.1146/annurev-ecolsys-110411-160245

[5] Avinoam O., Fridman K., Valansi C., Abutbul I., Zeev-Ben-Mordehai T., Maurer UE., Sapir A., Danino D., Grünewald K., White JM., Podbilewicz B. (2011). Conserved eukaryotic fusogens can fuse viral envelopes to cells. Science. Apr 29;332(6029):589-92. doi: 10.1126/science.1202333

[6] Valansi C., Moi D., Leikina E., Matveev E., Graña M., Chernomordik L. V., Romero H., Aguilar P. S., & Podbilewicz B. (2017). Arabidopsis HAP2/GCS1 is a gamete fusion protein homologous to somatic and viral fusogens. J Cell Biol, 216(3), 571-581. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5350521/

שירה לוי, דוקטורנטית מצטיינת בפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון בטכניון, זכתה ב”אות רוטרי למצוינות” מטעם מועדון רוטרי חיפה. את האות מעניק המועדון לחיפאים בולטים בתחומם, והיא קיבלה אותו מידיהם של נשיא המועדון ארז יששכרוב ויו”ר ועדת ההוקרה טובה גילת.

שירה לוי, בת 27, גדלה באשדוד והיא הבת הבכורה במשפחה והראשונה במשפחתה שהגיעה לאקדמיה. “כבר מגיל צעיר ידעתי שהמדע מסקרן אותי,” היא מספרת. “בבית הספר היסודי השתתפתי בתוכנית המחוננים באשדוד, שם נחשפתי לראשונה ליופי שבמדע, ובתיכון השתתפתי במגמת ביוטכנולוגיה, וכך ביקרתי לראשונה במעבדות מחקר באוניברסיטת בן גוריון. ידעתי שאני רוצה לעשות משהו שיחולל שינוי לטובה בעולם, ומבחינתי הבחירה בהנדסת ביוטכנולוגיה ומזון הייתה ברורה.”

לקראת תום התואר הראשון הצטרפה לוי לפרויקט  iGEM – תחרות בין-לאומית יוקרתית המעודדת מחקר מדעי ויישומי בעולם הביולוגיה הסינתטית. הקבוצה הטכניונית הציגה בתחרות את  BEE FREE – טכנולוגיה לייצור דבש ללא דבורים. “ההשתתפות בתחרות הייתה חלום שלי מתחילת הלימודים בטכניון,” היא אומרת. “פגשתי שם חברים מדהימים וזכיתי לייצג את הטכניון בכנס Giant Jamboree בבוסטון – חוויה שקשה לתאר. הפרויקט זכה במדליית זהב בתחרות והיה מועמד לזכייה בפרס המעורבות החברתית והחינוך. לאחר התחרות זכינו גם בפרס הרשל ריץ’ לחדשנות לשנת 2020. כיום אני מנטורית לנבחרת הטכניון לתחרות 2022 iGEM ואני מתרגשת ובטוחה שגם הם יגיעו להישגים מדהימים”.

כיום, במחקר הדוקטורט, עוסקת שירה לוי בפיתוח בשר מתורבת – בשר ללא שחיטה. “כטבעונית, הבחירה שלי בתחום הזה באה מתשוקה גדולה מאוד ומאמונה שלמה בנושא ובחשיבותו. ההשפעה האקולוגית של תעשיית הבשר, ומשבר המזון הצפוי ב-2,050, הם נושאים קרובים לליבי והיו חלק מהשיקולים בבחירה בתחום הפודטק ובפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון. מזון הוא המשאב הבסיסי ביותר שכולנו זקוקים לו כדי לחיות, והמצב הנוכחי אינו בר-קיימא. אם לא נמצא פתרונות חלופיים לא נוכל להמשיך לקיים את האנושות – וכאן אנחנו כחוקרים נכנסים לתמונה. הפרויקט שלי בא להציע פיתרון לאחת הבעיות המרכזיות בתהליך הייצור של בשר מתורבת – יצור פיגומים לגידול תאים באופן בר קיימא, אכיל, זול ומותאם לייצור בקנה מידה תעשייתי. זה נושא מאוד מורכב שיש בו עוד המון מה לחקור, ואני מאמינה בלב שלם שזה העתיד ונרגשת להיות חלק מההתהוות שלו.”

אות המצוינות של מועדון רוטרי חיפה הוא יוזמה של חבר הנהלת המועדון דני פסלר, ובחודש דצמבר זכה בו נגן הטרומבון הצעיר מילן ליחוקון, זוכה מלגת קרן שרת למוסיקאים מצטיינים ונגן בתזמורת הביט-בנד הצעירה. עד סוף השנה, מידי חודש,  תציג ועדת ההוקרה נבחרים נוספים בתחומים נוספים. בוועדת הוקרת המצטיינים של מועדון רוטרי חברים טובה גילת, דני פסלר (יו”ר רשת עתיד), ברכה סלע (מזכירת העיר לשעבר), משה גן צבי, עו”ד יורם נאומן, יוכי פלר וחביבה רוגר (דוברת הטכניון לשעבר). ועדת ההוקרה דנה במועמדים כמו גם בפרס הכספי הנלווה לאות המצוינות.

חמש סטודנטיות לתארים מתקדמים וסטודנט אחד זכו במקומות הראשונים ב”יום המחקר למשתלמים ע”ש ג’ייקובס”, בו מוצגים מחקרים נבחרים של סטודנטיות וסטודנטים לתארים מתקדמים. יום המחקר התקיים הפעם במתכונת מקוונת.

דיקן בית הספר לתארים מתקדמים, פרופ’ דן גבעולי, אמר כי “כל הסטודנטים הציגו את מחקריהם ברמה גבוהה מאוד, ולמרות המתכונת המקוונת ההשתתפות היתה מרשימה.”

ליום המחקר הטכניוני מגיעים הסטודנטים שזכו קודם במקומות הראשונים בימי המחקר הפקולטיים והיחידתיים. דירוג הזוכים ביום המחקר נעשה בשתי קטגוריות: מגיסטר ודוקטורנט.

בקטגוריית הדוקטורט זכתה במקום הראשון יונית מרדוס זקס מהפקולטה לפיזיקה על מחקר בנושא “פגמים טופולוגיים בסידור הנמטי של סיבי האקטין כמרכזי ארגון של המורפוגנזה ברגנרציה של הידרה” בהנחיית פרופ’ כנרת קרן ופרופ’ ארז בראון.

במקום השני זכתה לוטן פורטל מהפקולטה למדע והנדסה של חומרים על מחקרה “נקעים בזהב כתבנית קטליטית לגידול ננו-מחטים” בהנחיית פרופ’ בעז פוקרוי וד”ר מריה קויפמן-כריסטוסוב.

במקום השלישי זכתה סופיה קופרמן מהפקולטה להנדסת מכונות על “חקר הזרימה בסוללות זרימה עם גאומטריה חדשנית עבור שיפור היעילות באגירת אנרגיה ירוקה” בהנחיית פרופ’ אמיר גת.

בקטגוריית המגיסטר (MSc) זכה במקום הראשון  עמית שמעיה מהפקולטה להנדסת מכונות על מחקרו בנושא “מבנה כיפתי מסתגל לחישה של חומרים מסוכנים בים” בהנחיית פרופ’ איל זוסמן.

במקום השני זכתה סתיו פלד מהפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון על מחקר בנושא “חלקיקים מתצמידי אוליגוסכרידים-לקטופרין להובלה סלקטיבית של חלבון לחיידקים פרוביוטיים במעי הגס” בהנחיית פרופ’ יואב ליבני.

במקום השלישי זכתה אנה פשניצ’ני מאמו מהפקולטה לחינוך למדע וטכנולוגיה על מחקר בנושא “תפיסות מדריכי מוזיאוני הטבע אודות שילוב של היבטים של מהות המדע בהדרכתם” בהנחיית ד”ר דינה ציבולסקי.

ברכות לזוכות ולזוכה.

מחקר שנערך בפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט בטכניון שופך אור על מנגנונים המובילים לכך שאפילו טיפול כימותרפי מוצלח עשוי להוביל להתפתחות גרורות סרטניות – גורם התמותה העיקרי מסרטן. המאמר, שראה אור לפני ימים ספורים בכתב העת Cancer Research, נבחר לפרסום על שער הגיליון וזכה גם למאמר דעה של עורכי כתב העת בפתח הגיליון.

פרופ’ יובל שקד והדוקטורנטית ג’וזפינה חאג’ שומלי, שהובילו את המחקר, מסבירים כי הפרקטיקות הקיימות לטיפול בסרטן מפגינות יעילות רבה ובמקרים רבים מצילות חיים, כפי שהודגם הן במחקרים קליניים והן בנתונים המצטברים לאורך שנים. עם זאת, הם אומרים, יש חולים שאינם מגיבים לטיפול, ולעיתים המחלה מתפרצת לאחר הטיפול ביתר אגרסיביות, לרבות גרורות באיברים אחרים כגון הריאות. המאמר מסביר את המנגנון הגורם להתפרצות גרורות לאחר טיפול גם במקרים שבהם הטיפול פוגע בהצלחה בגידול הראשוני.

החוקרים התמקדו בהתפתחות של גרורות ברקמת הריאות בעקבות טיפול כימותרפי בסרטן השד.  סרטן השד הוא הגידול הממאיר השכיח ביותר בקרב נשים והוא מתרחש, בשיעור נמוך, גם בגברים. שיעורי ההישרדות של חולים אלה בישראל הולכים וגדלים הודות לגילוי מוקדם של המחלה ולשיפור של טכנולוגיות הטיפול. עם זאת, כאשר הגידול שולח גרורות לאיברים אחרים, סיכויי ההחלמה צונחים. על פי הסטטיסטיקה, בכ-30% מהמטופלות שאובחנו בסרטן שד בשלב מוקדם, וטופלו באמצעים קונוונציונליים, צפויות להתפתח גרורות תוך חודשים ספורים או שנים ספורות.

גרורות שמקורן בסרטן שד נובעות בין השאר מקרבתו של השד לקשריות הלימפה בבתי השחי. סמיכות זאת מקילה על תאים סרטניים להגיע מהשד למערכת הלימפה, שהיא מערכת צינורות מסועפת הדומה במידה רבה למערכת הדם. דרך נוזל הלימפה נודדים תאי הסרטן לאיברים אחרים כגון ריאות, כבד ועצמות, ושם הם מייצרים גרורות.

השאלה המעסיקה חוקרי סרטן רבים, על רקע זה, היא אילו תנאים מסייעים לתהליך הגרורתי ואילו התערבויות רפואיות עשויות לבלום אותו. לדברי פרופ’ שקד, “כיום ידוע שהתהליך הגרורתי אינו אקראי לגמרי. הגרורות משגשגות ברקמות שבהן הן מוצאות תמיכה מכנית וסביבת תאים תומכת.”

קבוצת המחקר של פרופ’ שקד גילתה במחקרים קודמים כי אנזים שכיח בשם LOX, המשפיע על תצורת הרקמה, עשוי לשנות את רקמת הריאות באופן המקל על תאים סרטניים להיצמד אליה ולפתח בה גרורות. כאשר עיכבו החוקרים את פעילותו של אותו אנזים הושגה הפחתה משמעותית ביכולת ההיצמדות של תאי הסרטן לרקמת הריאה וכך פחתה היווצרותן של גרורות סרטניות. גם במחקר הנוכחי התמקדו החוקרים באנזים LOX, אולם הפעם בהקשר אחר – מעורבותו בהתפתחות גרורות בעקבות הפרשתו מתאי חיסון ספציפיים: תאי T מסוג CD8⁺. אנזים LOX נמצא במינון גבוה ברקמות הריאה גם באדם הבריא, אולם מינון זה גדל באופן מהיר ודרמטי בתגובה לטיפול הכימותרפי. בניגוד לסברה הרווחת, לפיה אנזים זה מתבטא בתאים מזנכימליים, חוקרי הטכניון גילו להפתעתם כי המינון המוגבר של LOX נובע דווקא מהפרשתו המוגברת על ידי תאי מערכת החיסון – אותם תאי T מסוג CD8⁺. העלייה בנוכחותו של אנזים זה משפיעה על תכונותיה של רקמת הריאה והופך אותה לסביבה המיטיבה עם תאי סרטן. תופעה זו יכולה להסביר מדוע במטופלים מסוימים העוברים כימותרפיה מתפתחות גרורות אפילו בעקבות טיפול ראשוני מוצלח. ההסבר, כאמור, הוא בהשפעת הכימותרפיה על רקמת הריאות באופן שרקמה זו נעשית נוחה עבור תאי סרטן.

“כשאנחנו מדברים על סביבת הריאה במחקר הזה,” מסביר פרופ’ שקד, “אנחנו מתייחסים ל-ECM, הסביבה החוץ-תאית שבתוכה שרויים התאים. זוהי רשת מורכבת של חלבונים התומכת בתא מבחינה מבנית ומכנית כמו גם מבחינת היבטים תפקודיים שונים. במחקר הנוכחי גילינו כי פעילותו של LOX רותמת את הסביבה החוץ-תאית לטובת התאים הסרטניים. בעקבות השינויים שתאי ה-T ואנזים LOX מחוללים בתווך הזה הוא מתחיל לסייע לתאים הסרטניים לגדול, לשרוד, לנוע, להתחלק ולהיצמד זה לזה. יתר על כן, הוא עשוי לבלום כניסה של תאי חיסון תקינים ואפילו של תרופות אנטי-סרטניות לאזור הממאיר.”

המחקר נערך במודל של סרטן השד בעכברים ובתרופה האנטי-סרטנית פּאקליטקסל, אולם החוקרים מעריכים כי ממצאיו רלוונטיים גם לתרופות נוספות ולסוגי סרטן אחרים, מה שצפוי להיבדק בעתיד במחקרים קליניים. לדברי הדוקטורנטית ג’וזפינה חאג’ שומלי, “הופתענו לגלות שמנגנוני הפעולה שחשפנו, המעודדים התפתחות של גרורות סרטניות, מופעלים לא רק בתגובה לניתוחים כמו שנמצא בעבר, אלא גם בתגובה לכימותרפיה ואולי לתרופות נוספות שאותן אנו חוקרים כעת.”

“ההישג שלנו – איתור המנגנון הגורם לשינוי המבני בריאה על ידי מערכת החיסון – עשוי לאפשר לפתח תרופות וטיפולים משולבים שימנעו תופעה זו ויצמצמו את הסיכויים להתפתחות גרורות,” אומר פרופ’ שקד. “כעת אנחנו שוקדים על פיתוח חסמים לחלבונים השונים הגורמים לאותה השתנות מבנית של רקמת הריאה. אנחנו מאמינים כי ממצאי המחקר יובילו להגדרה מעודכנת של בנק המטרות הטיפולי ולשימוש במעכבי LOX לבלימת התפתחויות גרורתיות.”

המחקר נתמך על ידי BSF (הקרן הדו לאומית ארה”ב-ישראל למדע), ERC (הנציבות האירופית למחקר) ו-ISF (הקרן הלאומית למדע בישראל). הדוקטורנטית ג’וזפינה חאג’ היא מלגאית בתוכנית אריאן דה רוטשילד לתלמידות דוקטורט – תוכנית המקדמת דוקטורנטיות מצטיינות לטובת השתלבותן בעמדות מפתח באקדמיה ובחברה הישראלית.

 

למאמר המדעי בכתב העת Cancer Research לחצו כאן