שלושה חוקרים בטכניון זכו במענקים מתקדמים של הנציבות האירופית למחקר (ERC). מדובר במענקי PoC בסך 150 אלף יורו לחוקר, שנועדו להוכיח היתכנות ולקדם את תרגומם של מחקרים אקדמיים ליישום ולמסחור, לרבות הקמת חברות הזנק. הם ניתנים רק לחוקרים שכבר זכו במענקי ERC בעבר.

פרופ' שחר קוטינסקי מהפקולטה להנדסת חשמל ומחשבים ע"ש ויטרבי – המענק ישמש לבניית מחשבים המאיצים חישובים על מאגרי נתונים. באמצעות ארכיטקטורת מחשבים חדשנית מתבצעים החישובים בתוך זיכרון המחשב ולא במעבד עצמו. מחשבים אלה יהיו מהירים משמעותית ממחשבים קיימים ויאיצו תוכנות המטפלות במאגרי נתונים עצומים בתחומים שונים ובהם בנקאות, רפואה ורשתות חברתיות.

פרופ' יואב שכטמן מהפקולטה להנדסה ביו-רפואית – המענק ישמש לפיתוח מדידה רגישה של ריכוז חלבונים באמצעות מיקרוסקופיה חישובית. החוקרים פיתחו שיטה פשוטה ומהירה למדידת ריכוז חלבונים מדגימות דם ונוזלי גוף אחרים. השיטה מבוססת על מיקרוסקופ בתוספת רכיב אופטי שתוכנן במעבדתו של פרופ' שכטמן. מערכת זו עוקבת אחר חלקיקים פלורסנטיים (זרחניים) הנצמדים לחלבון הנחקר באמצעות נוגדנים. הסרטונים המצולמים מעובדים במחשב, וריכוז החלבון מחולץ אלגוריתמית. השיטה נמצאת בשלבי בדיקה לניטור חלבונים של מערכת החיסון בחולי סרטן העוברים טיפול, זאת לצורך איתור מוקדם של תופעות לוואי, מתוך שאיפה לאפשר טיפול מונע. המחקר נערך בשיתוף הקריה הרפואית רמב"ם.

פרופ' נתנאל קורין מהפקולטה להנדסה ביו-רפואית – המענק ישמש לפיתוח פתרון להיווצרות קרישי דם במסתמי לב מלאכותיים, בעיה הקשורה בעיקר למאפייני הזרימה במסתם. את ההשראה לפיתוח קיבלו החוקרים מתופעת בקרת זרימה פסיבית המתקיימת בטבע ומיושמת בתעשיית האווירודינמיקה. בהתאם לעקרון זה, שינוי קטן במבנה הפיזי של סנפיר דג, כנף ציפור או כנף מטוס עשוי לגרום לשינוי מהותי במאפייני הזרימה ולספק יתרונות משמעותיים בשחייה ובמעוף. באופן דומה מציעים החוקרים לפתח מסתם מלאכותי חדש, העושה שימוש בבקרת זרימה פסיבית ומסיט חלק מזרימת הדם לצורך ״שטיפת״ האזורים שבהם עלולים להצטבר קרישי דם. את המחקר במעבדת קורין מוביל יבגני קריינין במסגרת עבודת הדוקטורט שלו.

לתמונות לחצו כאן

1. פרופ' שחר קוטינסקי
2. פרופ' יואב שכטמן
3. פרופ' נתנאל קורין

צילום : דוברות הטכניון

לפרטים נוספים: דורון שחם, דוברת הטכניון – 050-3109088

הפוסט מענקים אירופיים יוקרתיים לשלושה חוקרים בטכניון ובהם פרופ' שחר קוטינסקי מהנדסת חשמל. הופיע לראשונה ב-Chiportal.

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."

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.

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."

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.

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

למאמר המדעי ב-Nature Electronics לחצו כאן

הפוסט פרופ' שחר קוטינסקי מהטכניון ועמיתיו מטאואר פיתחו חומרה הבנויה בהשראת המוח ומממשת אלגוריתמים של בינה מלאכותית הופיע לראשונה ב-Chiportal.