כך אמר פרופ’ סימון ליצין, מרצה באוניברסיטת ת”א ו-CTO בחברת StoreDot במסגרת פנל מומחים תחת הכותרת ‘שבבים של מהפכה’ שהתקיים במסגרת מפגש מועדון השבבים הישראלי
“החדשנות במאה ה-21 תבוא לידי ביטוי בממשק שבין הביולוגיה לטכנולוגיה”. ציטוט זה, המיוחס לסטיב ג’ובס המנוח, פתח את פנל המומחים בנושא “שבבים של מהפכה: האם שבבי העתיד טמונים בשילוב הנכון בין ביולוגיה, כימיה ופיסיקה?” פנל המומחים התקיים ב- 23 ביוני 2014 בת”א, במסגרת מפגש מועדון השבבים הישראלי. אל מנחה הפנל, שלמה גרדמן – יו”ר מועדון השבבים הישראלי, הצטרפו פרופ’ סימון ליצין, מרצה באוניברסיטת ת”א ו- CTO בחברת StoreDot; פרופ’ מתי מינץ, מרצה באוניברסיטת ת”א וחוקר בתחום ממשקי מוח מכונה, וכן ד”ר תום רן, חוקר בתחום המחשב הביולוגי במכון ויצמן למדע.
בפתח הדיון התייחס פרופ’ ליצין לדבריו של סטיב ג’ובס, אשר טען כי החדשנות במאה ה- 21 תבוא לידי ביטוי בממשק שבין הביולוגיה לטכנולוגיה. הוא ציין כי חברת StoreDot שותפה לראייתו של סטיב ג’ובס ושואפת לנצל את המולקולות בטבע למימוש של מכשירים אמיתיים. הוא מספר כיצד הבשיל במוחו הרעיון למחקרו הנוכחי: “הסיפור התחיל כשקראתי מאמר ב- Nature ב-2010 על מחקרם של פרופ’ אודי גזית וגיל רוזנמן מאוניברסיטת תל-אביב בנושא שימוש בפפטידים לייצור של ננו-דוטס (Nanodots)- נקודות קטנות. מחקרם עסק בתהליך המתרחש בחולי אלצהיימר ובו פפטידים מתחברים בעצמם לננו-צינורות; גזית ורוזמן למדו איך לעצור את התהליך באמצע ולייצר ננו-דוט אורגניים קטנים ואחידים בגודלם. באותה התקופה עבדתי במקביל באוניברסיטה ובחברת סנדיסק, ובדקתי לפיכך שימוש בננו-דוט ממתכות בזיכרונות מסוג פלאש. ניגשתי לגיל רוזנמן והתחלתי לשאול שאלות על תכונות פיסיקליות, וכך התברר לי שהמדע לא יודע לענות על כל השאלות. יחד הקמנו קבוצת מחקר, אליה הצטרף דורון מאירסדורף. מהמחקר הזה צמחה חברת StoreDot שהחלה לפעול לפני שנה, ונמצאת כעת בסבב השני של גיוס כסף. אנחנו מתרכזים בשתי אפליקציות: שינוי צבע במסכים בדרך יעילה וזולה הרבה יותר וכן וסוללות שניתן לטעון אותם ב-30 שניות”.
פרופ’ מתי מינץ, מרצה באוניברסיטת ת”א וחוקר בתחום ממשקי מוח מכונה, סיפר על המחקרים שהוא עורך בביה”ס למדעי המוח, בתחום שיקום תפקודים התנהגותיים בעקבות פגיעה מוחית: “הרבה מחקרים בנוירולוגיה ובפסיכיאטריה מראים כי תאונות ותהליך הזדקנות הגוף גורמים לפגיעה באזורים קטנים במוח ולתפקוד לקוי שלהם. כך למשל, בגיל הזקנה משתבש תפקודם של אזורים קטנים במוח שאחראים על פעולות מוטוריות פשוטות כמו בליעה או נשימה. המחקר המדעי מנסה לבדוק אזור ספציפי במוח, לראות אם ניתן לקלוט את המידע בכניסה לאותו אזור, לעבד אותו בחוץ, ולהחזיר את המידע ליציאה מאותו רכיב מוחי.
תאודור ברגר, חוקר באוניברסיטת קליפורניה בלוס אנג’לס, חקר בהקשר זה את ההיפוקמפוס: האזור במוח האחראי על הזיכרון, התפיסה המרחבית והעברת זיכרון מטווח קצר לטווח ארוך. הוא תקע הרבה מאוד אלקטרודות בכניסה להיפוקמפוס וביציאה ממנו, ובדרך הפעיל שבב המכיל אלגוריתם המתרגם קלט לפלט. בניסוי שעשה בעכברים הוא הצליח לשקם את זיכרונם, ואולם התקשה ללמד אותם דברים חדשים אלא רק לחקות את מה שעשו בעבר. הקבוצה שבניתי יחד עם מהנדסים באוניברסיטת תל-אביב ובשיתוף מספר קבוצות חוקרים באירופה, מבקשת להחליף אזור בהיפוקמפוס בהעתקה של מעגל מוחי. העתקנו לשבב מעגל עצבי במוח הקטן שאחראי על למידה מוטורית. חיברנו את זה לשני מסלולי הכניסה למוח הקטן ולפלט. כשהוצאנו את אזור הלמידה, החיה השתמשה במעגל החליפי שאִפשר לה ללמוד דברים חדשים. החיסרון: אנחנו עדיין לא יודעים כיצד לחקות את מה שהמוח הקטן למד בעבר. אנחנו יכולים לתת לאדם את המערכת שתוכל ללמוד מחדש את מה שלמד כשהיה ילד. אבל כאמור המחקר עוד נמשך”.
מחלות נוספות נמצאות במוקד המחקר הביולוגי-טכנולוגי. כך למשל סיפר ד”ר תום רן, חוקר בפרויקט המחשב הביולוגי של מכון ויצמן, על השאיפה ליצור טיפות מים שיכילו טריליוני מחשבי DNA, יסיירו בגוף האדם וידעו לזהות תאים סרטניים. “חוקרים עובדים כיום על יישומים טכנולוגיים מעניינים בתחום הביולוגיה: הנדסה גנטית של חיידקים כך שיוכלו לעכל נייר ולהפכו לסוכר, או מדפסת תלת ממדית שבה ניתן יהיה לבנות רקמות, באמצעותה כבר הצליחו להדפיס דם מלאכותי וכליות לעכברים. היום ניתן להזמין קופסה, לירוק לתוך המבחנה וכעבור שבוע לקבל מידע מקיף על הנשאות לגנים סרטניים, דיאטה מומלצת, סקירה גנטית כוללת ואיך ייראה הילד שלך. יש היום בנקי זרע שמציעים לסמן תכונות, ועם התפתחות הטכנולוגיה, נוכל בעתיד אפילו לסייע בהחייאת זנים – מהממותות ועד האדם הניאנדרטלי. ואולם, לצד היתרונות ישנו החשש שחברות הביטוח ינצלו את הטכנולוגיה לרעה ויקבעו פרמיות גבוהות לנשאים של גנים סרטניים, או החשש שכל ילד יוכל להדפיס וירוס אבולה במדפסת תלת ממדית ויתחיל מרוץ של וירוס ואנטי וירוס גם בחיים האמיתיים”.
מנחה הפאנל, שלמה גרדמן: “כל מה שראינו פה הוא ללא ספק מדהים, ואין ספק שאנו חייבים להתאים את עצמנו לחיים בעולם משתנה. האם לדעתכם אנו עומדים בפתחה של אחת המהפכות הטכנולוגיות הגדולות ביותר?”
פרופ’ מינץ: “קל להגדיר כל דבר שמשתנה כמהפכה. השאלה היא: לאיזה כיוון המהפכה הולכת? אני לא מסכים עם פרופ’ ועדיה [פרופ’ אילון ועדיה] שאמר שהמהפכה תהיה לכיוון של ביולוגיה ואלקטרוניקה. לאלקטרוניקה יש חלון הזדמנויות מאוד קצר. הביולוגיה תתפתח כל כך שהאלקטרוניקה תהיה מיותרת. ראינו איזה סוג של מחשבים יוכלו להיות. מדובר על האפשרות לשחזר את הביולוגיה ולחבר אותה עם טכנולוגיה, אבל אנשים כמוני, שעובדים על החיבור עם אלקטרוניקה, יודעים שיש לנו זמן קצוב עד שהביולוגים יכנסו לסיפור ואז תתרחש מהפכה”.
פרופ’ ליצין חידד את דבריו של פרופ’ מינץ והבדיל בין שני כיווני מחקר: פיתוחים המשלבים ביולוגיה ואלקטרוניקה ושימושים של אלקטרוניקה סטנדרטית לצורך שיפור תפקוד הגוף האנושי. “האחרון אמנם מניב פריצות דרך רבות, אך המערכת שמרנית מדי והרגולטורים מונעים התערבות בחיי אדם. לעומת זאת, אנחנו בתחילת הדרך בנושא שימוש בחומרים אורגניים לבניית תהליכים חדשים כמו באלקטרוניקה. יש מעט חברות ורעיונות אבל אני מאמין בכיוון ותוך 10-20 שנה נראה המון אפליקציות ושימוש נרחב בחומרים ביולוגיים”.
ד”ר רן: “ב-DNA שלנו יש 3 מיליארד אותיות ומספיקה טעות באחת מהן כדי שלאדם יהיה סיסטיק פיברוזיס. הקונספט של המִחשוב יהיה אותו קונספט, והמשמעות היא שהוא יהיה בתוכנו. זו תהיה מהפכה”.
גרדמן: “היום רוב המחשבים בנויים על פי מכונת פון ניומן – עיבוד טורי; המוח בנוי בדרך של עיבוד מקבילי ורשת נוירונים יותר יעילה. האם אתם חושבים שבשנים הקרובות ישתנה כל עולם המִחשוב לכיוון של עיבוד נוירוני שדומה יותר למבנה המוח?”
ד”ר רן: “יש מערכות מִחשוב מקביליות לא מעטות, אבל המוח לאו דווקא עובד במקביל. החוויה שלנו היא טורית: מחשבה אחרי מחשבה. בעידן המִחשוב הביולוגי נראה 3 טריליון מחשבים בטיפה אחת, כלומר אינספור מחשבים שעובדים במקביל. ניתן יהיה לפתח מחשבים ביולוגים שיבקרו זה את החלטתו של זה. תופעות כמו נשירת שיער כתוצאה ממרשם תרופות לא מדויק יוכלו להיפתר על ידי שימוש במחשבים שיבדקו אחד את השני: אחד יבדוק חולי והשני יבדוק בריאות”.
פרופ’ ליצין: “כשמדברים על מהפכות, צריך לזכור שכבר לפני 20 שנה דיברו על מחשבים קוונטיים. חשבו אז שתוך חמש עד עשר שנים שנים הם יחליפו את המחשבים הרגילים. האמת היא באמצע. אני מאמין שיהיו תהליכים שניתן יהיה לבצע ביעילות גבוהה יותר ברשתות נוירונים אבל אני לא מאמין שהם יחליפו את המחשבים הקיימים. להערכתי יהיה פתרון משולב אך אנחנו בשלב די התחלתי שלו”.
פרופ’ מינץ: “אני לא יודע אם תהיה מהפכה בתחום המחשבים אבל בוודאות אנו נמצאים בפתחה של מהפכה בתחום המוח. כמה תאים אני מסוגל למדוד בו זמנית? אחד, שניים, שלושה. אם אני בונה את המעגל בצ’יפ אני יכול עכשיו לדעת מה עושה כל רכיב בו זמנית. המהפכה תתבצע באמצעות החיבור לאלקטרוניקה ובכך נרוויח ידע על המוח עצמו. באמצעות חיבור לאלקטרוניקה נוכל להבין טוב יותר איך המעגל עובד. אפילו פרופ’ ועדיה שעובד עם הכי הרבה אלקטרודות לא מצליח לייצר את האינפורמציה ממעגל כל כך קטן”.
בהקשר השימוש במוצרים ביו-אורגניים, נשאל פרופ’ ליצין לאן להערכתו ניתן להגיע כתוצאה משימוש במוצרים אלו. על כך ענה כי הרעיון הראשון שעלה בהקשר זה הוא שיפור זיכרון המחשבים כתוצאה ממחקר על אלצהיימר (שזה רעיון מעניין כשלעצמו, כי מדובר במחלה הפוגעת בזיכרון). הוא מאמין שיש תהליכים רבים בגוף האדם שעדיין איננו מבינים, וניתן יהיה בעתיד ללמוד מהם ולהשתמש בידע הזה באפליקציות. בהקשר זה הוא מתייחס לשימוש בננו-דוטס: “את השימוש בננו-דוטס למסכים גילינו במקרה, כאשר ניסינו למכור את הזיכרונות ולא היו להם קונים. אבל אחד הלקוחות, חברה גדולה באסיה, הציעה שנבדוק את התכונות האופטיות של הנקודות הקוונטיות. כל העניין הוא לשאול את השאלות הנכונות”.
גרדמן: “פרופ’ מינץ, עד כמה אנו קרובים להשלמת הפיתוח של שבבים ביוממטיים?”
פרופ’ מינץ: “תלוי לאילו מחלות. לאלצהיימר כנראה לא נוכל למצוא פתרון משום שזו מחלה דיפוזית, התוקפת מקומות רבים בקליפת המוח. אבל יש מחלות נוירולוגיות וגם פסיכיאטריות שאפשר למקם אותם על גרעין אחד קטן– של עשרות ומאות תאים. ואם יש מחלה כזו עם בעיות של בליעה או בעיות של מוטוריקה עדינה, אפשר לחבר מעקף, אפילו בלי להוציא את האזור הפגוע עד שהוא ישתקם. כדי לפתח מעגל סגור שבו יקלטו את האותות המגיעים לאזור קטן במוח, יעבדו את המידע בשבב חיצוני ויחזירו את התשובה למעגל. הדבר כמובן דורש ידע רב באנטומיה ובפיסיולוגיה. היום מדברים לא רק על שיטות חשמליות שהרזולוציה שלהן נמוכה, אלא גם על גרימת גירוי באינפרה ובאמצעים אחרים. הדברים הללו נכנסים בצורה מאסיבית. בכל אופן, אם נצליח בעתיד להחליף אזורים קטנים אך חיוניים במוח, הנכדים שלנו יוכלו להגיע לגיל 150”.
גרדמן: “ד”ר רן, כבר בשנת 2001 הציג פרופ’ אהוד שפירא מחשבים ביולוגיים. כיום אתה וחבריך מנסים לפתח מערכות שיסיירו בגופנו ויגלו מחלות בשלבים מוקדמים. עד כמה התקדמתם?”
ד”ר רן: “יש כבר יישומים, למשל התרופה למלריה. עד כה התרופה היתה יקרה כי ריכוז החומר הפעיל בצמחים נמוך מאוד, אך כיום היא מיוצרת בכמויות ענק באמצעות חיידקים, כמו שמייצרים אינסולין. מדובר בפרויקט שנדרשות עוד המון שנים כדי לפתח אותו, באם נשקיע את המשאבים הדרושים”.
בהקשר של פיתוחים טכנולוגיים ומדעיים, עולה פעמים רבות סוגיית השימוש לרעה בידי גורמים עוינים. חברי הפנל נשאלו מהי עמדתם באשר לחשש הציבור מפני שימוש לרעה בטכנולוגיה, למשל שכפול וירוסים ושליטה במוחם של אנשים. איך מונעים זאת?
פרופ’ מינץ: “לפני כ-15 שנה הרציתי באירופה על שבב שיחליף חתיכה של המוח. ההרצאה הוקלטה, הוצגה מאוחר יותר ללא ידיעתי בועידה שעסקה באתיקה, ואני הושמצתי. ביקשתי להופיע שנה לאחר מכן באותו כנס, לקחתי אנשים מאירלנד שמייצרים אלקטרודות ורופא שעובד בגרנובל שמשתיל אלקטרודות לחולי פרקינסון, ויחד הראינו את היתרונות של הטכנולוגיה. כמובן שניתן להשתמש בכל טכנולגיה לרעה והשאלה היתה: מי האחראי? גם המדענים צריכים להיות אחראים. לאחרונה התפרסמו מחקרים מיפן שהראו לכאורה כי ניתן לבנות מולקולות בצורה מדהימה. התברר שזו הייתה רמאות והמוסד האקדמי, שהעסיק מאות חוקרים, נסגר. גם ממסד המדע עצמו שומר על עצמו לא לעשות משהו מעבר למה שמותר. אבל כמובן, כמו בכל חברה מתוקנת, מישהו צריך לעמוד מבחוץ. בוש עשה את זה בזמנו כשהגביל את המחקר בתאי גזע, ואובמה ביטל את החלטתו של בוש. פרופ’ אסא כשר אמר בהקשר זה שעוד לא היתה טכנולוגיה שמישהו הצליח לעצור. השאלה היא לא האם לעצור את התפתחות הטכנולוגיה אלא האם לאסור את השימושים השליליים שלה”.
ד”ר רן: “אין מה לחשוש מארגונים. עבור אל-קעידה, מחשבים ביולוגיים זה Overkill. יותר קל להם לשלוח מטוסים להתנגש בבניינים. אינני חושש מחוקרים באקדמיה אך באמת מודאג מגאונים בכל מיני גראז’ים. אם סטיב גו’בס יכול היה לבנות את אב הטיפוס של המחשב בגראז’, אנשים יכולים לאסוף דברים מהטבע ולתכנן אותם מחדש בלי פיקוח”.
פרופ’ ליצין: “מפתחי הקאסמים לא משתמשים במשוואות. הטכנולוגיות הלוא חכמות מדי כדי שיהיו במרכז האיומים. רוב האנרגיה שלנו תלך למאבק נגד איומים הרבה יותר פשוטים מאשר כניסה למוח שלנו”.
פרופ’ אילון ועדיה ביקש להעיר לחברי הפאנל ואמר בתום הדיון: “לכל הפסימיסטים ביכולת לבקר את השימוש בטכנולוגיות החדשות לרעה, הדבר החשוב הוא לא לתת לפוליטיקאים שום כוח בעניין הזה”.
