עוד לא סיימו תיכון וכבר הם מדענים

במוזיאון המדע ע”ש בלומפילד בירושלים מתקיימות השבוע תחרויות מדענים צעירים, בה יתחרו בני נוער בגילאים 17-18 שפיתחו מערכות שקשה להאמין כי פותחו על ידי ילדים. מקבץ ראשון

תחרות מדענים ומפתחים צעירים בישראל 2008, שיוזם ומקיים מוזיאון המדע ע”ש בלומפילד בירושלים, בחסות “אינטל”, נערכה השבוע (19/3/2008- 17). בפני הזוכים והמשתתפים בתחרות “מדענים ומפתחים צעירים בישראל” נפתחות בעקבות התחרות אפשרויות והזדמנויות חדשות ומגוונות: מלגות ללימודים גבוהים, ייצוג ישראל בתחרויות בינלאומיות שמארגנת אינטל בעולם, השתתפות במחנות מחקר בחו”ל ומפגשים עם אנשי מדע ותעשייה מהשורה הראשונה. המתחרים בתחרות העולמית, המגיעים מיותר מ- 40 מדינות ברחבי העולם, מתמודדים בתחומים פורצי דרך במדע ובטכנולוגיה על פרסים, מלגות, מענקים וציוד מדעי בשווי של 3.5 מליון דולר.

המשתתפים הם בגילאי 7-18 בעלי סקרנות ויכולת מחקרית, ידע ומוטיבציה ברמה הגבוהה ביותר במדינת ישראל, המייצגים נאמנה את פני החברה הישראלית: עולים חדשים, בני נוער ערביים ,קיבוצניקים, חילוניים ודתיים . כולם מצטיינים ביכולות יצירתיות מחשבתית וברמות ביצוע גבוהות ומקוריות, במגוון רחב של תחומים: מדעי החיים (ביולוגיה, ביו-אינפורמטיקה), מדעי החברה, מדעי הרוח (היסטוריה, ספרות ולשון), מדעי הטבע והסביבה (פיסיקה וכימיה), רובוטיקה ומדעי המחשב. על פניו נראה, כי בני הנוער אינם בטוחים שהמדינה/החברה עושה מספיק כדי להבטיח את הביטחון והרווחה של הפרט והדבר בא לידי ביטוי בנושאי המחקר השונים שבחרו המדענים הצעירים לבחון ולחקור, מהם עולה כאילו הם מבקשים להיחלץ להצלת תחומים שונים, מדעיים וחברתיים. בנוסף, בולטת השנה במיוחד מגמה של פיתוחים מדעיים שתכליתם לסייע לאוכלוסיות בעלות מוגבלויות פיזיות. בין המחקרים המשתתפים בתחרות השנה ניתן למצוא גם פרויקטים לא מעטים בתחום המיחשוב.

ענבל פליישר, אלון גלבר ורועי שחר, מתיכון שרת בנתניה, פיתחו מערכת ממוחשבת לאבחון פצעי לחץ והצעת דרכי טיפול בתופעה. פצע לחץ הוא איזור של נזק בעור שנוצר כאשר רקמה רכה נלחצת בין עצם לבין משטח חיצוני קשיח, למשך תקופת זמן ממושכת. הקושי הקיים כיום בבחירת הטיפול היעיל ביותר לתופעה, נעוץ בכך שכדי לזהות פצע לחץ נכונה יש לעבור התמחות, שכן מדובר בפצע מורכב בעל רמות חומרה שונות. מטרת המערכת שפותחה בעבודת צוות של התלמידים, היא לזהות ולאבחן את דרגת הפצע על ידי הפקה ועיבוד של תמונה תלת מימדית. הנתונים שמתקבלים מוזנים למערכת אשר מעבדת אותם ומציעה את הטיפול היעיל ביותר לריפוי הפצע. המערכת הייחודית מקלה על הדיאגנוזה, מקצרת תהליכים של זיהוי הפצע וטיפול בו ומיישמת שיטה חדשנית לחישוב עומק, שמתבססת על עיבוד מתמטי של תמונות המופקות משתי מצלמות. יתרונה העיקרי של המערכת הוא בכך שאינה פולשנית ומכאיבה, בניגוד למדידות ידניות שמתבצעות כיום ע”י האחיות.
ביניים: מצלמת אינטרנט לגילוי סרטן העור

יחיאל רדר מחדרה ויוגב אורנשטיין ממושב אומץ, הלומדים בקריית חינוך “מעיין שחר” שבקיבוץ החורש, פיתחו מערכת ממוחשבת לזיהוי נקודות חן מסוכנות ומעקב אחר שומות מלנומיות. מלנומה, סרטן העור הממאיר, שכיחה פחות מסוגי גידולים אחרים, אך מסוכנת ביותר. מדי שנה מאובחנים בישראל כ- 1200 חולי מלנומה, מתוכם צפויים למות בממוצע כ- 200 חולים, עקב גילוי מאוחר או אבחון לקוי של המחלה. במחקר שיש בו שליחות ובשורה מציעים המדענים הצעירים לשכלל את הבדיקה הקיימת, החשופה לשגיאות ולטעויות אנוש, בפיתוח המתבסס על מערכת ממוחשבת בעלת רמת דיוק גבוהה יותר.

המערכת מבוססת על מצלמת אינטרנט פשוטה, המצלמת את השומה ומבצעת ניתוח של התמונה על פי שיטת ארבעת הגימלים: גודל, גוון, גיאומטריה וגבולות. במידה ועיבוד הנתונים יצביע על סבירות גבוהה לזיהוי שומה חשודה, תיתן המערכת התראה. בנוסף תבצע המערכת מעקב שוטף אחר הבדיקות שביצע המשתמש, באמצעות מסד נתונים רפואי בו יאוחסנו נתוני הבדיקות, לשם השוואתם מול נתוני בדיקות קודמות. המדענים הצעירים מעריכים, כי: “הפרויקט מהווה התקדמות משמעותית בתחום גילוי וזיהוי שומות סרטניות, ויוכל לשמש אבן פינה לפיתוח מערכות מורכבות יותר, שיבצעו אבחונים לנגעי עור נוספים”.

דניאל ורפאל אנג'ל מהישיבה התיכונית תורה ומדע בירושלים, פיתחו פתרון לאנשים בעלי מוגבלויות ראיה המסייע להם להתגבר על קשייהם – “תמונה בצלילים”. הפיתוח מבוסס על יצירת מפה ויזואלית של אזור מסוים ע”י צלילים, כדי שאדם בעל מוגבלות ראיה, ואפילו מוחלטת, יוכל לזהות מכשולים ולהתמצא במרחב. החידוש הטמון בעבודה הוא בהמרת מפה / תמונה למטריצה של צלילים, בה כל פיקסל מתורגם לצליל מסוים: המכשיר מזהה אזור כלשהו בעזרת חישן אינפרא אדום, ממיר אותו לתמונה וירטואלית ומציג את התמונה ע”י צלילים. בנוסף פיתחו דניאל ורפאל תוכנה המאפשרת יצירת מפות/תמונות שיומרו לצלילים באופן ידני, אשר משלבת גם סביבת לימוד לעיוור לצורך הבנת משמעות הצלילים ולתרגול השיטה, כך שיוכל “להאזין לתמונה” ולהבינה במהירות.

איתי יהלום, המתגורר בכרמי יוסף ולומד בתיכון על”ה למדעים בלוד, פיתח את פרויקט Open-mind – ניסיון להקנות למחשב יכולת למידה והבנה אנושית. Open-mind הינה בינה המסוגלת ללמוד, באמצעות שמירת סמלים בזיכרון, ממגוון נושאים במתמטיקה ועד לזיהוי עצמים בתמונות. המערכת שפיתח איתי הינה פלטפורמה המאפשרת לימוד מהיר של התוכנה, ללא צורך במרכיב האנושי, היות והיא מסוגלת לשאוב מידע לימודי באופן עצמאי מקטעי טקסט או סרטים. בנוסף, ניתן להפסיק את יכולת הלמידה של התוכנה בכל שלב, תכונה המאפשרת ליצור מגוון רחב של תוכנות, מבלי שימשיכו לגדול. בסיס הלמידה של התוכנה נשען על תורת הכאוס ועל השאלה הפילוסופית “מה קדם למה – הביצה או התרנגולת?” והיא עושה שימוש באלגוריתם אבולוציוני המתבסס על שיטת ניסוי וטעיה. לדברי יהלום: “השימושים לתוכנה הלומדת הם רבים ומגוונים ומציעים התקדמות משמעותית לחברה ולמדע בתחומים השונים – ממנועי חיפוש בעלי יכולת הבנה ועד בינה מלאכותית שתפרוץ למחשבים אחרים לצרכים ביטחוניים”.

פידאא עסלי מכפר קרע יחד עם נוור מחאמיד ונסרין ריאד' מחאמיד מאום אל פחם, תלמידות תיכון עתיד באום אל פחם, פיתחו מערכת ממוחשבת לבקרת חדרים נקיים בבתי חולים. המדעניות הצעירות חקרו את התופעה המדאיגה של חולים המאושפזים בבתי חולים ונחשפים לסכנת הידבקות בזיהומים ומחלות בשל חיידקים עמידים שמתרבים בבתי החולים – סכנה הנשקפת לכל החולים המאושפזים אך בעיקר לבעלי מערכת חיסון מוחלשת שאינה יכולה להתגבר על זיהומים אלה.בהיבטים מספריים מדובר בתופעה בהיקף נרחב: עפ”י סקר ארגון הבריאות העולמי משנת 2006, ב- 55 מרכזים רפואיים בעולם סובלים בכל רגע נתון למעלה מ- 1.4 מיליון אנשים מזיהומים בהם נדבקו במהלך אשפוז בבתי חולים. במדינות פחות מפותחות שיעור ההדבקה גבוה פי שניים עד עשרה. בארץ, זיהומים גורמים למותם של כ- 4000 עד 5000 מאושפזים מדי שנה.
במסגרת המחקר ביצעו פידאא, נוור ונסרין ריאד' ניסויים וסקירות של חדרי בידוד (חדרים נקיים) במחלקת טיפול נמרץ ילדים בבית החולים תל השומר ותכננו מערכת בקרה ממוחשבת שתפקידה לשמור על אוויר נקי ככל האפשר בחדרים ולמנוע יציאת אוויר מזוהם מחדרי החולים לשאר המחלקות בבית החולים. המערכת מבוססת על גילוי כמות הזיהומים בחדרי הבידוד והחלפת אוויר בהתאם לכמות הממצאים.

המשך – מחר.