מדענים ישראלים, בסיוע מימון של הפנטגון, הצליחו לפתח אבות טיפוס למכשירים המסוגלים לזהות רעלנים במים. האתגר הבא – אף מלאכותי לזיהוי גזים רעילים
אמנון ברזילי, הארץ, חדשות וואלה
ידה הארוכה של מערכת הביטחון הישראלית עשויה לקבל עד סוף העשור תוספת משמעותית – לשון מלאכותית. צוותי מדענים, שפעלו במקביל בשלוש האוניברסיטאות המובילות במדינה – העברית, תל אביב ובן-גוריון – התגברו על מכשול שנחשב עד היום בלתי עביר והצליחו לפתח מכשירים המסוגלים לזהות כל זיהום במים. עבודות המחקר והפיתוח לבניית שני אבות טיפוס מומנו, ברובן הגדול, מתקציבי הסוכנות למחקר ופיתוח של הפנטגון (DARPA). האתגר המדעי הבא יהיה לפתח אף מלאכותי, שיוכל לזהות כל סוג של גזים רעילים באוויר.
על בסיס פריצות הדרך המדעיות שכבר נעשו יפותחו המערכות המבצעיות. המכשול הוא כסף. להשלמת הפרויקטים נדרשת השקעה נוספת של כ-10 מיליוני דולרים. משרד הביטחון הישראלי, המשקיע מיליארדי שקלים בפיתוח מערכות נשק לשדה קרב עתידי, הביע התפעלות מההישג המדעי אך הבהיר שאין לו תקציב למימון ההוצאות הנוספות הנדרשות. כעת ממתינים המדענים שמשקיעים פרטיים יאמינו בפוטנציאל העסקי של טכנולוגיות אלה ויסייעו בפיתוח מכשיר מסחרי, שיניב רווחים.
ב-10 בספטמבר 2001, יממה לפני פיגועי הטרור בארה”ב, הציג צוות מדענים ישראלים בפני בכירים בפנטגון את הרעיון של פיתוח לשון מלאכותית. בראש הצוות עומד הביולוג הפרופ' שמשון בלקין, ראש היחידה למדעי הסביבה באוניברסיטה העברית. הוא הציע להנדס חיידקים שיגיבו כמו בני אדם לחומרים רעילים במים וישמשו סמן למים רעילים שאינם טובים לשתייה. האמריקאים נשבו ברעיון אך באותו שלב סברו שהוא רלוונטי בעיקר לישראל. “למחרת הכל השתנה”, אומר בלקין. “לפי החזון שלי”, הוא מוסיף, “בציוד האישי של כל חובש קרבי בצה”ל יהיה מכשיר לשימוש רב-פעמי, בגודל של טלפון נייד, לזיהוי רעלנים במים”.
כדי לבצע את פריצת הדרך המדעית הוקמה קבוצה בין-תחומית שכללה, נוסף לצוותו של בלקין, גם צוותים ממשרד הבריאות, חיל הרפואה ואוניברסיטת תל אביב. “אנחנו, לעומת האמריקאים, טובים בלבצע מחקרים רב-תחומיים בזמנים קצרים יחסית. אצלם זה מסורבל, יקר ואטי. זו הסיבה מדוע סוכנות המחקר DARPA היתה מוכנה להקציב לפרויקט הישראלי 3.5 מיליון דולר”, אומר הפרופ' יוסי שחם, ראש המחלקה לננו-טכנולוגיה באוניברסיטת תל אביב שעמד בראש הצוות התל אביבי. “שמשון מכיר אותי. הוא הרים לי טלפון ותוך שבועיים גיבשנו את ההצעה. אל”מ בועז תדמור מחיל הרפואה היה הרוח החיה ואיש הקשר בקביעת נושאי המחקר, ותוך שנה עשינו ניסוי מוצלח ראשון, בראשות סא”ל פטריק ביתן שהוא ביולוג האחראי על רעילות מים”.
פריצת הדרך שהשיגו המדענים הישראלים היא ביכולת הזיהוי ובמהירות הזיהוי של רעלים במים. לדברי שחם, “מערכות הזיהוי הקיימות עד היום הן נפלאות בזיהוי רעלים, בתנאי שהן יודעות מראש את הנוסחה של הרעל. אבל היום, בעידן הטרור העולמי, אם מישהו מפתח רעל שלא יודעים את הנוסחה שלו, או שמשנים את התכונות של רעל קיים – נוצרות אין-סוף אפשרויות ואז למערכות הזיהוי הקיימות אין מענה”.
הרעיון שפיתח בלקין היה לוותר על שלב הזיהוי של סוג הרעל במים. הוא טען כי בעת חירום, משיקולים של זמן, יש להתמקד במידע הכללי שהמים רעילים. הצוות הירושלמי בראשותו הינדס חיידקי קולי, הנמצאים במעי בני האדם, כך שיגיבו לרעלים במים על ידי שיגור אותות אופטיים. החיידק המהונדס מגיב לרעלים באמצעות קרני אור, בדומה לגחליליות. הצוות בראשות שחם היה אחראי על הצד ההנדסי-האלקטרוני ופיתח את ה”פלטפורמה” – השבב (צ'יפ) האלקטרוני שעליו “יושב” החיידק. משקלו של האב טיפוס של החיישן הביולוגי הוא כ-5 קילוגרמים. בהנחיה של משרד הביטחון, השלב הבא יהיה מזעור המערכת לגודל של חצי ס”מ על חצי ס”מ, כך שהמשקל יפחת לעשרות גרמים בודדים.
במקביל פיתח גם צוות בראשות הד”ר רוברט מרקס מאוניברסיטת בן-גוריון שיטה לזיהוי גורמים מזהמים. גם הצוות הזה, שכלל מדענים מהמחלקה להנדסת ביו-טכנולוגיה והמכון הלאומי לביו-טכנולוגיה בנגב, השתמש בחיידקים המהונדסים שפיתח הצוות של בלקין, אך במקום השבב האלקטרוני שפותח באוניברסיטת תל אביב יושב החיידק על סיב אופטי. החיישן הביולוגי (ביו-חיישן, המורכב מסיב וחיידק) פולט אור בבואו במגע עם חומרים רעילים. האור הנפלט מועבר דרך סיב אופטי ומאפשר דגימת המים החשודים כמזוהמים. עוצמת האור שיפלוט החיישן הביולוגי תהיה גבוהה יותר כאשר פוטנציאל רעילות המים יהיה גבוה.
בהשוואה לטכנולוגיה המבוססת על שבב, הביו-חיישן שפותח בבאר שבע מוגבל יותר ביכולת הזיהוי של הרעלנים, בהתאם למספר הסיבים האופטיים שמצויים במכשיר. צוותו של מרקס פיתח שני מכשירים. האחד נייד וקל לנשיאה ומסוגל לזהות חמישה סוגי רעלים. השני – מכשיר נייח אך כבד, המסוגל לזהות מעל למאה סוגי רעלים. משרד הביטחון סבור כי המכשירים שפותחו גדולים מדי וכן שתהליך הזיהוי אטי מדי.
לפני שבועות מספר הגיעו בכירים מ-DARPA לאוניברסיטת בן-גוריון ושמעו פרטים על התוכנית הבאה של מרקס. הרעיון שהציג מרקס היה לפתח מכשיר דמוי עט (bio-pen), שעל בסיס השיטה שפותחה יהיה מסוגל לאסוף דגימות של כל סוגי הנוזלים (מים, דם, שתן, רוק) ולזהות רעלים, חיידקים ווירוסים. מרקס: “כיום האנשים הבודקים זיהום וירלי חשופים לסכנת הידבקות. אין כיום בשוק שום מכשיר שמגן במאה אחוזים על המדען או על מי שמזהה את החומר הרעיל. גם בבדיקות איידס חשופים הכל לסכנת הידבקות. הביו-פן יהיה סביבה סגורה. טיפת הנוזל תישאב לתוך העט והסיב האופטי והחיישן יזהו את סוג הרעל המצוי בנוזל.
“הבעיה היחידה היא כסף”, אומר מרקס. “אנחנו זקוקים ל-6 מיליון דולר – 2 מיליון לפיתוח המערכת ועוד 4 מיליון כדי להפוך אותה למכשיר מסחרי. כאשר נקבל את הכסף, יידרשו לנו שלוש שנים להשלמת הפרויקט. הבעיה היא שלמשרד הביטחון אין כסף. כעת אנחנו ממתינים להחלטת האמריקאים. אם הם יהיו מעוניינים – יהיה פרויקט”.
ידע ייחודי של מדענים עולים
התרומה של משרד הביטחון לפיתוח מערכות הזיהוי של זיהום במים היא במימון העסקתו של מדען עולה בכל אחד משני הצוותים. הפרופ' מוני מגריסו, ביו-פיסיקאי שעלה ב-1998 מבולגריה, השתלב בצוותו של הד”ר מרקס. הפיסיקאי הפרופ' יורי רוזנברג, שעלה ב-1999 מרוסיה, השתלב בצוותו של הפרופ' שחם. מגריסו, בן 48, פיתח את הסיב האופטי המאפשר לקבוע את רמת הרעילות במים באמצעות פליטת אור. רוזנברג, בן 67, פיתח משאבה מגנטית ממוזערת לשאיבת נוזלים לצורך בדיקת מים.
“כולם נהנים מהדרך שבה אנחנו פועלים”, אומר יעקב נגל, הסגן המדעי של ראש מינהלת פיתוח אמצעי לחימה ותשתיות (מפא”ת) במשרד הביטחון. “אנחנו תורמים לקליטת מדענים עולים בארץ, בדרך זו מסייעים לקידום הפרויקטים, והתוצאה היא שמשרד הביטחון ייהנה מהפיתוח”.
העסקת המדענים מתאפשרת באמצעות “קרן למדענים עולים” שהוקמה לפני כחמש שנים במימון משותף של משרדי הביטחון, הקליטה והמסחר והתעשייה. שלושת המשרדים הקימו ועדה שבראשה עומד נגל. בוועדה חברים, בין היתר, ח”כ יורי שטרן, מהוגי הרעיון, והד”ר ליאוניד דיוביץ מזכיר האגודה למדענים עולים. יועץ הוועדה, תא”ל (מיל') ראובן אייל, הדובר רוסית, פועל לאיתור מדענים עולים ממזרח אירופה. הוועדה בוחנת את העסקת המדענים העולים בפרויקטים העונים לשני קריטריונים: משרד הביטחון מעוניין בפרויקט ויש תעשייה ביטחונית שמוכנה לפתחו, או שהוא כבר נמצא בפיתוח. רוב הפרויקטים שבהם מועסקים המדענים העולים הם בתחומי אלקטרו-אופטיקה, מערכות מיגון, לייזר, מנועים, חימוש, מערכות מכ”ם.
עד היום גויסו על ידי הקרן למדענים עולים כ-40 מיליון שקל, שבאמצעותם שולמו להם המשכורות. כמחצית ההקצבה לקרן נותנת מערכת הביטחון, הנהנית העיקרית מעבודת המדענים. על פי הכללים שנקבעו, הקרן מממנת משכורת למשך שלוש שנים. בסופה של התקופה מחליטים אם להאריך את חוזה ההעסקה. המשכורת מחושבת לפי 70 שקל לשעה, עד 180 שעות בחודש.
הד”ר יגאל קליין, הממונה במפא”ת על מחקרים בכימיה פיסיקלית והאחראי על פעילותם של מגריסו ורוזנברג, אומר: “מוני ויורי באו עם מטען גדול של ידע ייחודי שתורם לצרכים שלנו. אלה פעולות עם הרבה סיכונים מקצועיים. אין ודאות שזה יצליח. לפני כעשר שנים התחלנו לחפש יישומים צבאיים לטכנולוגיות אלקטרו-אופטיות זעירות. היום אנחנו מוכנים להשקיע רק בטכנולוגיות שלא נמצאות על המדף. הן אתגריות וארוכות טווח. אנחנו נעזרים בתשתיות קיימות, מחפשים מוקדי מצוינות, שכבר קיימים, ומנביטים טכנולוגיות חדשניות שייתנו מכפיל כוח למערכות נשק ואמצעי לחימה עתידיים”.
