צ'ארלס דיזנדרוק

זוכה פרס קריל 2018

צ'ארלס דיזנדרוק (צ'ארלס דיזנדרוק)

טכניון

 

פולימרים חדשים לכימיה מודרנית

 

"איך הגעתי דווקא לעסוק דווקא בתחום הזה? בעיקר בהשראה של המנחה של
הפוסט-דוק'. הוא לימד אותי שכימאים יכולים להשפיע על המדעים השכנים לנו בצורה
משמעותית, כי אנחנו, ככימאים, מסוגלים להכין מולקולות חומרים חדשים אשר עדיין לא
קיימים, ולתכנן ברמה הכימית שינויים משמעותיים ברמה המקרו“.

 

במעבדה שלנו אנחנו לומדים את הקשר בין כימיה למכאניקה – איך להשפיע על תכונות מכניות של חומרים ע"י שינוי במבנה של מולקולות (בלי לשנות כימיה, רק מבנה) ואיך כוחות מכניות משנות את הכימיה של חומר. התחום מרתק כי אנחנו עושים כימיה אבל מרגישים את השינויים בידיים. אפשר להרגיש את השינויים שאנחנו עושים. אפשרות השינוי במבנה המולקולות במטרה לקבל תכונות שונות היא האסטרטגיה של הטבע והיא שונה משלנו. כאשר אנחנו רוצים חומר חזק יותר או גמיש יותר,
למשל. הטבע PVC אנחנו משנים את הכימיה: מפוליאתילן ל לא יכול לעשות זאת, הוא מקבל את כל התכונות עם אותם חומרי גלם. אנחנו מנסים לעשות את אותו דבר, אבל בלי הגבולות של הטבע, לשם קבלת חומרים עוד יותר טובים.

נטע רגב-רוצקי

זוכת פרס קריל 2019
מכון ויצמן

זכתה בפרס קריל על מחקרה בנושא

חקר מנגנוני תקשורת תאית של טפיל המלריה.

 

"לפני כ 7- שנים בשעה 20:40 בחדר מיקרוסקופים חשוך בעיר מלבורן, היה רגע שבו זיהיתי תוצאות ברורות שהוכיחו היפותזה שהאמנתי בה שקיימת תופעת התקשורת במלריה, למרות שנתקלתי בהמון התנגדות רעיונית מהסביבה. זה היה רגע מדהים!".

 

מדי יום מתים כאלף ילדים ברחבי העולם בשל הדבקה בטפיל
(פרזיט) המלריה, ועדיין לא פותח חיסון יעיל למחלה. לטפיל
(חד תא, גדול יותר מחיידק) הקטלני יש מחזור חיים מרתק
ומאוד מורכב והוא יודע לחיות בשתי סביבות מאכסן שונות:
יתושה ובאדם.
במחקרה של רגב-רוצקי התגלה שהטפילים החבויים עמוק בתוך תאי הדם
האנושיים, מסוגלים "לדבר" אחד עם השני, ולשלוח חומרים
מתא לתא. מצאנו שהטפילים מתקשרים באמצעות "חבילות
קטנות" שהם שולחים החוצה ומעבירים בין תאים. בתוך
החבילות (בועיות) מסתתר מטען של חלבונים, חומר תורשתי
(למשל דנא) שהטפיל שולח כדי לתאם פעולות עם שאר
"חבריו" הפולשים. מעבדתה גילתה שהטפיל גם משגר את
החבילות האלו לתאי מערכת החיסון שלנו כפעולת הסחה,
שנועדו לבלבל את מערכת החיסון. במעבדה של רכב-רוצקי במכון ויצמן
חוקרים את נושא התקשורת הבין תאית ומאמינים שכדי
להילחם במלריה חייבים להמשיך ולחקור את הביולוגיה של
מחולל המחלות הקטלני הזה.

עופר פירסטנברג

זוכה פרס קריל 2019
מכון ויצמן

זכה בפרס קריל על מחקרו בנושא

 פוטונים בודדים, גזים אטומיים,חיישנים – ומה שביניהם.

 

"קראנו למעבדה "אור וחומר" (light versus matter), כי מצאנו את עצמנו לעיתים קרובות מחליפים בין תפקידיהם של הפוטונים והאטומים. חילופי התפקידים הללו, והתובנות החדשות בפיסיקה שהם מובילים אליהם, ימשיכו לרתק אותנו עוד שנים."

המעבדה של פירסטנברג מתמקדת באופטיקה בתווך גזי וחוקרת את
האינטראקציה בין הפוטונים שבאור לבין האטומים שבגז. פירסטנברג
משתמש בגזים חמים וקרים וחוקר את יכולתם לעבד
מידע קוונטי ולשמש כחיישנים. גזים חמים – סביב טמפרטורת
החדר – מתאימים יותר ליישומים ניידים, אך תנועתם המהירה
של האטומים וההתנגשויות ביניהם מציבות אתגרים ומגבלות
על פעולתם האופטית. מאידך, גזים קרים – כמיליונית מעלה
מעל האפס המוחלט – דורשים יכולות של קירור ולכידה
אופטיים, אך הם מהווים מערכת אטומית נקייה ומגוונת יותר.
כיוון מחקר עיקרי הוא תמרון ועיבוד של הפוטונים, אשר נשלחים
אל תוך הגז ונעים בתוכו. מעבדתו של פירסטנברג חוקרת כיצד ניתן, באמצעות
האטומים, לייצר פוטונים בודדים, לאחסן אותם, ולחולל ביניהם
אינטראקציה. תהליכים אלו מהווים את ארגז הכלים העתידי
עבור תקשורת קוונטית וחישובים קוונטים עם פוטונים. בנוסף
לאלו, פירסטנברג חוקר את יכולתם של הגזים האטומים לשמש
כחיישני תאוצה רגישים, וחוקרים שיטות להתאים אותם
לסביבה הרועשת שמחוץ למעבדה.

 

אמנון בר-שיר

זוכה פרס קריל 2019
מכון ויצמן

זכה בפרס קריל על מחקרו בנושא

 חיישני מולקולרית מתקדמים ליישומים בהדמיה בתהודה מגנטית (MRI).

 

ביוסנסורים סינטטיים משמשים רבות במדע המודרני על מנת
לאפשר מיפוי של תהליכים תוך תאיים; הם מאפשרים למדענים
לסמן מולקולות בעלות עניין וכך מאפשר לראות את המיקום
או את הפונקציה שלהן בתאים ורקמות במגוון רחב של צבעים.
עם זאת, הביוסנסורים הנמצאים בשימוש כיום מבוססים על
חומרים פלואורסצנטיים ולכן לא ניתן להשתמש בהם להדמיה
בגוף האדם. המעבדה שלנו שואפת לפתח ביוסנסורים
מתקדמים עם תכונות של צבעים מלאכותיים, על ידי שילוב
של כימיה סינתטית ושיטות בביולוגיה מולקולרית, עבור הדמיה
בתהודה מגנטית (MRI) .הביוסנסורים שקבצתו של בר שיר מפתחת, אשר
מעניקים לשיטת MRI חדשנות של הדמיה ב״צבעים״ מאפשרים
לנו למפות תהליכים תוך תאיים מורכבים בתוך הגוף החי ללא
צורך בהתערבות פולשנית. הטמעה מוצלחת של הביוסנסורים
שאנחנו מפתחים עבור MRI תאפשר למעבדה יכולות מתקדמות
לאבחון מוקדם של מחלות והערכות טובות יותר של יעילות
טיפולים.

רגעים מכוננים?
”כאשר רעיון שנשמע מופרך למומחים גדולים בתחום ואתה מקבל עליו ביקורת, מוכח כבעל פוטנציאל גדול לפיתוח טכנולוגיות חדשות. הלכנו עם הרעיון הבלתי-אפשרי הראשוני לאורך כל הדרך, עד שהדגמנו את יעילותו ברקמה חיה."

 

שחר קוטינסקי

זוכה פרס קריל 2019
טכניון

זכה בפרס קריל על מחקרו בנושא מעגלים אלקטרוניים וארכיטקטורות מחשבים
מבוססות טכנולוגיות חדישות.

"תחום המחקר המרכזי שלי כיום הוא תכנון מבני מחשב חדשניים, במטרה לפתור את הבעיות המשמעותיות ביותר הקיימות בחומרת מחשבים כיום. במסגרת המחקר, יש לי את החופש להסתכל לעתיד (הקרוב והרחוק), להשתמש ברכיבים וטכנולוגיות שעדיין לא בשימוש מסחרי נרחב ובכך להשיג אבני בניין חדשות בעלות תכונות ייחודיות. היכולת לשלב בין מבנים חדשניים לבין טכנולוגיות מיוחדות, מאפשרת ליצור מחשבים הטובים בהרבה מהקיים כיום. במיוחד מרתק השילוב בין תחומים רבים ומגוונים בהנדסת חשמל המשלבים תיאוריה ומעשה ומהחופש להפליג לעתיד ללא קיבעון למבנה הקיים של מחשבים".

מטרת המחקר של קוטינסקי היא לפתח ארכיטקטורות מחשבים ומעגלים
אלקטרוניים המתגברים על המגבלות המרכזיות במערכות
מחשוב כיום. באמצעות שילוב של טכנולוגיות מוליכים למחצה
סטנדרטיות עם טכנולוגיות חדשות, לרוב בשימוש שונה
משימוש ה"מקורי" שלהן, קבוצתו של קוטינסקי בונים את מחשבי העתיד, שיהיו
מהירים הרבה יותר ויעילים אנרגטית. במעבדתו
ממדלים, מנתחים, מתכננים, מייצרים ובודקים את המעגלים
והארכיטקטורות שאנחנו מפתחים.
המגבלות המרכזיות במערכות מחשוב מודרניות נובעות
מההפרדה בין אחסון המידע (זיכרון) לחישוב עצמו. במעבדה פותחו
מערכות חדשות המבטלות את ההפרדה הזו. דוגמה לכך היא
מערכת המקבלת השראה מצורת עיבוד מידע המתבצעת
ברשתות עצביות במוח האנושי.
עד כה, במעבדתו של קוטינסקי פותחו מספר רב של מערכות מחשב חדשניות ויעילות,
ובהן זיכרון בעל יכולת חישוב, רכיבי תקשורת יעילים, מאיצים
לבינה מלאכותית ומעבדים דלי הספק.

ירון פוקס

זוכה פרס קריל 2019
טכניון

זכה בפרס קריל על מחקרו בנושא תאי גזע.

"מאז שאני זוכר את עצמי התעניינתי ביכולת לרפא פציעות וביכולת של בעלי חיים שונים להצמיח מחדש איברים שנקטעו. היות ותאי גזע הנם תאים המגלמים תפקידים קריטיים בתהליכי החלמה ורגנרציה, חשתי רצון עז להתמחות בתחום מחקר זה. ספציפית, רציתי להבין כיצד פועלים תאים מיוחדים אלו, כיצד אנו יכולים לרתום אותם לשיפור תהליכי החלמה ובאיזה אופן אנו יכולים לנגוד את פעילותם של תאים אלו בתהליך ההתמרה הסרטנית“.

במעבדתו של פוקס עוסקים בכיווני מחקר שונים הקשורים
לתאי גזע. תאי גזע הינם תאים נדירים, האחראים לחידושן
של רקמות שונות כגון העור והמעי. מחקרים רבים נעשו עד
כה בנושא ההתחדשות העצמית של תאי הגזע
והתמיינותם, אבל מנגנון ההתאבדות המתוכננת שלהם
(אפופטוזיס) כמעט שלא נחקר. זאת משום שבמשך שנים
רבות נחשבו תאי הגזע לתאים "אמורטליים" החיים עד תום
חייו של האורגניזם. במעבדתו של פוקס מנסים לפצח את המנגנון בו תאי
גזע עוברים אפופטוזיס ומצאנו כי לתהליך זה חשיבות גדולה
ברגנרציה, החלמה ויצירת מחלת הסרטן. בנוסף פוקס חוקר
האם לחלבונים אפופטוטיים ישנם תפקידים נוספים שאינם
קשורים למוות תאי. בגישה משלימה הם מנסים לאתר
אוכלוסיות חדשות של תאי גזע ולייצר מיני-איברים מחוץ
לגוף החיה. פוקס וקבוצתו מקווים כי מחקרם יתורגם לפיתוח גישות
טיפוליות חדשות לרפואה רגנרטיבית וטיפול במחלת סרטן.

 

ברוך ברזל

זוכה פרס קריל 2019
אוני' בר אילן

זכה בפרס קריל על מחקרו בנושא ניבוי והשפעה על דינמיקה של רשתות מורכבות

"כשהתחלתי את לימודי הפיזיקה והמתמטיקה ידעתי שבכך אני מוותר על תשוקתי השנייה – ללימודים
הומניים, כגון פסיכולוגיה או אנתרופולוגיה. מדע הרשתות אפשר לי להפגיש בין הקצוות הללו, ובמובן מסוים לשלב בין העולמות“.

רשימת האתגרים העומדת בפני החברה המודרנית היא מגוונת
ומקורה בתחומים מדעיים רבים: התעופה העולמית עלולה
להוביל להתפשטות מחלות גלובלית, התשתיות הקריטיות
עליהם אנו נסמכים נתונות לסיכונים בשל תקלות או מתקפות
סייבר, ויכולתנו להתמודד עם אתגרים רפואיים תלויה בהבנת
המנגנונים המיקרוסקופיים של התא.
מדובר באתגרים מתחומי מחקר שונים, אולם בבסיסם עומדת
שפה מדעית אחידה – שפת הרשתות. תשתית האינטרנט,
המערכת החברתית והמנגנונים הגנטיים – כולם מיוצגים על
ידי רשתות מורכבות, שבהן בני אדם, מחשבים, גנים, או בעלי
חיים מקושרים זה בזה ומשפיעים זה על זה.
עם אתגרים אלו לנגד עיניו ברזל שואף להבין את המבנה
של הרשתות, לנבא את התנהגותן, ולנווט אותם לקראת
תפקוד אופטימלי: לנצל את רשת התעופה כדי לחזות התפשטות
של מגפה עולמית, לעצב את רשתות התשתית כך שתהיינה
עמידות לתקלות וכשלים, ולמפות קשרים גנטיים כדי לחשוף
את מנגנוני התא.

מלאכי נוקד

זוכה פרס קריל 2019
אוני' בר אילן

זכה בפרס קריל על מחקרו בנושא הגנה על פני שטח של חומרים פעילים לאגירת אנרגיה,
באמצעות שיקוע שכבות הגנה אטומיות ומולקולריות.

"הרגעים המרגשים ביותר אצלי קשורים בסטודנטים שלי, אני מתרגש מאוד להיות נוכח בהרצאות שלהם בכנסים בין לאומיים ולראות איך העבודה והתוצאות מוצגות על ידם בצורה קוהרנטית וטובה. אני מאמין גדול בחינוך של הדור הבא, ומקדיש לכך הרבה מזמני.“

עיקר המחקר של נוקד כיום עוסק בחומרים לאגירת אנרגיה. שיטת
האגירה בה הוא מתמקד הינה אגירה אלקטרו-כימית, כלומר
סוללות.
חומרים פעילים אלקטרוכימית נוטים לעבור תהליכי שחיקה
והרס של החומר כתוצאה מתגובות פני שטח לא רצויות. חוסר
היציבות הזו הינה אבן נגף מרכזית בשימוש בחומרים עתירי
אנרגיה לבטריות עתידיות, לחיישנים רגישים, ולתהליכים רבים
המבוססים על אלקטרוכימיה על פני שטח (כגון פיצול מים,
תהליכי טיהור והפרדה וסוללות לרכב חשמלי).
הבנת מנגנוני הכשל של החומרים, והיכולת לעכב או למנוע
אותם הם לב המחקר במעבדה של נוקד. אנו משתמשים בשיטות
מתקדמות של שיקועי אטומים ומולקולות להגנה על פני השטח
לשימושים מגוונים כגון בטריות לרכב חשמלי ובטריות להתקנים
תוך גופיים.
הציפויים שמעבדתו של נוקד מסנתזים משוקעים על גבי החומר הפעיל
אטום אחרי אטום, ומאפשרים להאריך את אורך החיים של
בטריות- במקרה של רכב חשמלי להאריך את אורך הנסיעה,
ובמקרה של בטריות רפואיות, לצמצם משמעותית את מספר
הניתוחים הנדרשים להחלפת מכשיר מושתל עקב כשל של
הבטרייה.

נגה רון-צבי

זוכת פרס קריל 2019
אוני' חיפה

זכתה בפרס קריל על מחקרה בנושא קודים לתיקון שגיאות וחישוב

"מה שמרתק בעיני בתחום הוא שהחיבור בין חישוב ותקשורת מזמן לצד בעיות קלאסיות ויסודיות גם אתגרים ובעיות חדשות הנובעים מצרכים טכנולוגיים משתנים. מאחר וקודים לתיקון שגיאות הם כלי בסיסי בתקשורת, עם שימושים רבים במדע ובהנדסה, לתחום יש נגיעה לתחומי מחקר רבים במדעי המחשב, במתמטיקה ובהנדסה, ומזמן אפשרות לשיתופי פעולה מגוונים."

תחום המחקר של רון-צבי הוא תיאוריה של מדעי המחשב, ובמסגרת
זו היא התעניינה בעיקר בנושאי מחקר בתפר שבין חישוב
לתקשורת. אחת המשימות העיקריות בתחום התקשורת היא
הבטחת אמינות, כלומר יכולת להתמודד עם שגיאות ('רעש')
בשידור. לשם כך מקודדים את התשדורת בקודים לתיקון
שגיאות המאפשרים לפענח את התשדורת המקורית גם אם
אירעו בה שגיאות.
התפתחויות בתחום המחשוב להן אנו עדים בשנים האחרונות
כגון שימוש מסיבי באינטרנט ובשרתים מבוזרים על גבי
פלטפורמות שונות מצריכות התמודדות עם אחסון ושידור
של כמויות עצומות של מידע בסביבה אינטרקטיבית. התפתחויות
אלו מציבות דרישות חדשות בפן החישובי כגון אלגוריתמים
מהירים במיוחד לגילוי ותיקון של שגיאות, והתאמה של המודלים
הסטנדרטיים בהם משתמשים בחקר התקשורת למציאות
האינטרקטיבית.
המחקר העתידי של רון-צבי עוסק באספקטים חישוביים הנוגעים
לתקשורת ולקודים לתיקון שגיאות, תוך שימת דגש על יישומים
מודרניים כגון אלו המתוארים לעיל.

דפנה שחף

זוכת קריל פרס 2019
האוני' העברית שבירושלים

זכתה בפרס קריל על מחקרה בנושא אנושיות חישובית

 

"כשהתחלתי את הפרוייקט על הומור חישובי, כל מי שדיברתי איתו ייעץ לי לרדת מהרעיון. חבר טוב קרא לו "מהלך התאבדותי בשלב הנוכחי של הקריירה שלך (ובכלל)". אחרי כמה חודשים של עבודה, כשהרצתי את הניסוי הראשון, ידעתי שיש סיכוי סביר שאני לא אמצא שום דבר בדאטה. פחות או יותר הכרחתי את עצמי להסתכל על המסך ולראות את התוצאות, והיה סיגנל! התחלתי לקפוץ מהתלהבות“.

 

בשנים האחרונות מחשבים מצליחים לבצע משימות שנחשבו
בלתי אפשריות עבורם עד לא מזמן, כגון נהיגה במכונית,
ניצחון מול אלופי העולם במשחק גו או בשעשועוני טריוויה.
כל פריצות הדרך האלו הן, למעשה, אותה פריצת דרך. בבסיס
כולן עומד שילוב של כוח חישובי גדל, כמויות מידע אדירות,
ומערכות לומדות.
דפנה שחף התעניינה בעיקר בגבולות שבין הדברים שמחשבים יכולים
לעשות, לבין מה שמצוי עדיין מחוץ לטווח האפשרויות. ע"י
ניתוח כמויות גדולות של מידע ושימוש באלגוריתמי למידה,
שחף נתנה למחשב כלים להתמודד עם אספקטים "רכים"
של ההתנהגות האנושית, כגון יצירתיות והומור. אלגוריתמים
שפיתחה שפטו בתחרות קריקטורות, מצאו עובדות טריוויה
מפתיעות ברשת וסייעו לאנשים להמציא מוצרים חדשים
ובלתי שגרתיים.