הצעירים המבטיחים של ישראל
קרן וולף הכריזה על חתני וכלות פרס קריל 2020

בין זוכי הפרס השנה: חוקר שלממצאי מחקרו השלכות פוטנציאליות על הטיפול בסרטן וחוקרת המתמקדת בתהליכים התנהגותיים של הצמח.

תגיות: פרסים
ערוץ 7 , ט"ו באדר תש"פ

זוכים
זוכים
צילום: ISTOCK

קרן וולף הכריזה היום (רביעי) על עשרת זוכי פרס קריל היוקרתי לשנת 2020.

הפרס, על סך 10,000 דולר לכל זוכה, מוענק מדי שנה בתחומי המדעים המדויקים, מדעי החיים, הרפואה, החקלאות וההנדסה.

הפרסים מיועדים לחברי סגל אקדמי מצטיינים מאוניברסיטאות בארץ שטרם קיבלו קביעות. הזוכים נבחרים ע"י ועדת המלגות של הקרן מתוך רשימה של עשרות מועמדים מצטיינים המוגשת ע"י האוניברסיטאות.

מנכ"לית קרן וולף, רעות ינון ברמן: "הפרס האמיתי הוא ההכרה, ההוקרה, הדיפלומה והחיבוק האוהב מהאקדמיה. להיות מועמד לפרס זה כבוד והבעת אמון ענקית של המוסד שמגיש אותם ורואה במועמד שלו כהבטחה גדולה.

''קבלת הפרס הינה שלב משמעותי בהתפתחות האישית במסלול האקדמי. אנו עדים להישגיהם המרשימים של מקבלי הפרס לאורך השנים שרבים מהם מכהנים כיום בתפקידי מפתח בהובלת המחקר המדעי בישראל ובעולם", סיפרה ינון ברמן.

הזוכים והזוכות לשנת 2020:

1. ד"ר אדם תימן, הפקולטה להנדסת חשמל, אוניברסיטת בר אילן. זוכה בפרס קריל 2020 עבור תכנון ופיתוח מעגלים לשיפור הביצועים של מערכות לחסכון באנרגיה.

עם הפופולריות ההולכת וגוברת של מכשירים ניידים, מערכות ביו-רפואיות ושימושי אינטרנט, יעילות אנרגטית ופעילות חסכונית באנרגיה של הרכיבים היא במקרים רבים הדרישה העליונה של המעגלים האלקטרוניים. למשל, זיכרונות מובנים ברכיבים אלקטרוניים מהווים את צוואר הבקבוק של השבבים המודרניים. לעיתים קרובות הם דורשים מעל 50% מצריכת החשמל ותופסים שטח גדול של מעגלי האינטגרציה (IC).

ד"ר תימן פיתח טכנולוגיה פורצת דרך שהראתה פוטנציאל לשיפור הביצועים של מערכות מעגלים משולבים, במיוחד בתחום הבינה המלאכותית, שבו זיכרון תופס לעתים קרובות עד 90% מהכוח והשטחים המתים. הוא מתכנן ומפתח מעגלים חדשים להפחתת צריכת החשמל של זיכרונות מובנים. הדבר כולל תכנון ברמת המעגל וגם תכנון אלגוריתמי שיביא ליעילות אנרגטית, כמו למשל באמצעות מחשוב בזיכרון. מחקריו פורצי הדרך של תימן הובילו לחסכון של כ-50% בשטח ובצריכת החשמל בזיכרונות, במעגלים ובצ'יפים שנמצאים כמעט בכל מכשור אלקטרוני הקיים סביבנו.

2. ד"ר מירב זהבי, המחלקה למדעי המחשב באוניברסיטת בן גוריון זוכה בפרס קריל עבור הישגיה של בחקר הסיבוכיות של בעיות שונות בתורת הגרפים

"תן לאדם דג, הוא ישבע ליום אחד; למד אותו לדוג, הוא ישבע כל חייו. אני חושבת שתובנה ידועה זו חשובה מאוד לא רק בפן המחקרי, אלא כמעט בכל פן בחיים. בפן המחקרי". תובנה זו הוכיחה את עצמה בפני שוב ושוב, אומרת זהבי.

נושאים בתיאוריה של מדעי המחשב, ובפרט בחקר האלגוריתמים, משכו את מרב זהבי בחבלי קסם כבר בלימודיה לתואר ראשון. עבודת הדוקטורט שלה עסקה בפיתוח אלגוריתמים פרמטריים לבעיות שיש להן יישומים בביו-אינפורמטיקה. כיום ד"ר זהבי חוקרת במדעי במחשב התאורטיים, ומתמחה בתחום של אלגוריתמים פרמטריים.

לד"ר זהבי הישגים מרשימים בחקר הסיבוכיות של בעיות שונות בתורת הגרפים. על ידי שילוב מתוחכם של טכניקות חדשניות, היא פיתחה את האלגוריתמים הפרמטריים המהירים ביותר למספר בעיות יסודיות. "הבעיות שאני חוקרת מסקרנות ומאתגרות אותי מדי יום. אינני רואה את עיסוקי כ'עבודה' אלא כמקור להנאה, יצירתיות, עצמאות, ידע ומימוש עצמי".

3. ד"ר יובל פילמוס, הפקולטה למדעי המחשב, טכניון. זוכה פרס קריל 2020 עבור מחקריו בנושא אנליזה הרמונית דיסקרטית במדעי המחשב.

מחקריו של ד"ר פילמוס הם במדעי המחשב התאורטיים, בתחום הנקרא "אנליזה של פונקציות בוליאניות". פונקציות כאלה מופיעות בין היתר בבעיות סיבוכיות חישוב, בתורת ההצפנה, בתורת הגרפים ובאופטימיזציה קומבינטורית. כבר בדוקטורט שלו פתר ד"ר פילמוס בעיה ותיקה בת 30 שנה בתורת הגרפים, בהוכיחו את השערת סימונוביץ-שוש. מאז נרשמו לפילמוס הישגים רבים נוספים ביניהם בתחומים: סיבוכיות חישובית - תחום החוקר את הקושי לבצע חישובים מסוימים, מדע הבחירות - תחום החוקר סכימות של בחירות, קומבינטוריקה - תחום מתמטי החוקר מבנים בדידים ואופטימיזציה קומבינטורית - תחום החוקר אופטימיזציה של פונקציות בדידות.

4. ד"ר תומר מיכאלי, הפקולטה להנדסת חשמל, טכניון. זוכה בפרס קריל 2020 עבור עבודותיו פורצות הדרך בתחומי עבוד אותות ותמונות, ראיה ממוחשבת, ולמידת מכונה.

נתונים חזותיים ממלאים תפקידים מרכזיים בתחומים רבים, החל מהדמיה רפואית, מיקרוסקופיה, אסטרונומיה, אבטחה ורכבים אוטונומיים, ועד לצילום אישי ומדיה חברתית. המחקר של תומר מיכאלי מטפל באתגרים תיאורטיים ואלגוריתמיים הנוגעים להשגה, שחזור, שיפור, מניפולציה ועריכה של נתונים כאלה. בעשור האחרון חלה התקדמות אדירה בשיטות עיבוד תמונה, במיוחד עם שיפור משמעותי של טכניקות למידה עמוקה. למרות הפוטנציאל של שיטות כאלה להפיק מידע מעבר ליכולתה של העין האנושית, השפעתן על תחומים כמו הדמיה רפואית, הדמיה מדעית ומעבדה משפטית, הייתה מוגבלת עד כה.

הדבר נובע ממגבלות מהותיות שונות, למשל מערכי נתונים קטנים, עמימות מובנית בתהליכי ההדמיה, והיעדר דרכים מתאימות לשילוב ידע בשיטות מבוססות למידה. במחקריו שואף תומר לספק ניתוחים תיאורטיים של מגבלות בעיות ההדמיה ומציע דרכים אלגוריתמיות מעשיות להתגבר עליהם. המחקר מתמקד בין היתר בפיתוח טכניקות שונות לעיבוד ושחזור תמונה ולו השפעה רבה בתחומי הרפואה ובזיהוי פלילי. לאחרונה הוא היה שותף לפיתוח טכנולוגיה חדשנית לדימות ביולוגי מבוסס מולקולות בודדות המספקת תמונה מדויקת ברזולוציה גבוהה ובמהירות חסרת תקדים, וזאת ללא צורך בידע מוקדם על צורת הדגם הנבדק.

5. ד"ר עידן הוד, אוניברסיטת בן-גוריון . זוכה בפרס קריל 2020 עבור פיתוח חומרים מוליכי חשמל חדשניים מסוג מסגרות מתכת-אורגניות, וניצולם ללכידה ואחסון של אנרגית שמש, לציפוי אלקטרודות, ולזירוז תגובות כימיות.

מחקריו של ד״ר הוד מתבססים על משפחה ייחודית של חומרים חדשניים, המכונים מסגרות מתכת-אורגניות (Metal-Organic Frameworks), אשר זיכו את ממציאן, פרופ׳ עומר יאגי בפרס וולף לכימיה לשנת 2018. אלו חומרים מוצקים, נקבוביים מאד, הבנויים כפיגומים תלת-ממדיים, שבהם מולקולות אורגניות מחוברות ביניהן ע״י אטומי מתכת. למרות שהחומרים הללו נחשבו תמיד כמבודדים לזרם חשמלי, מצא ד״ר הוד כי ניתן לבנותם כחומרים מוליכים חדשים ולהשתמש בהם באופן חדשני ומפתיע.

הוא מנצלם כחומרי ציפוי לאלקטרודות, ולפיתוח התקנים חדשניים, כגון תאי דלק, מצברים, קבלי-על וחיישנים כימיים. קבוצת המחקר שלו מפתחת שיטות חדשניות ללכידה של אנרגית שמש ואחסונה כאנרגיה חשמלית או כימית באמצעות חומרי דלק סינתטיים. האלקטרודות הייחודיות שלהם מאפשרות ניצול אנרגיית השמש לזירוז תגובות כימיות חשובות, כגון יצירת מימן מפירוק מים ולכידת דו תחמוצת הפחמן מהאוויר.

6. ד"ר יקיר חדד, הפקולטה להנדסה, אוניברסיטת תל-אביב. זוכה בפרס קריל 2020 עבור מחקריו בתחומי פיזיקת גלים והסרת חסמים פיסיקלים במערכות גלים לצורך תכנון התקנים בעלי ביצועים משופרים.

ההתקנים של היום לשידור ולקליטה של גלים אלקטרומגנטיים שונים בצורה מהותית מאלה שהיו נהוגים עד לפני שנים מועטות. כיום מדובר בחומרים אחרים, ובמגבלות מקום והספק הדורשים פתרונות אחרים. מחקריו של יקיר חדד מנסים להבין ולפתור בעיות מסוג זה.

הם מתמקדים בשני נושאי מחקר עיקריים: הראשון - עקיפה של חסמים פיסיקלים במערכות גלים לצורך תכנון התקנים בעלי ביצועים טובים יותר, למשל - אנטנה קטנה שמסוגלת לשדר ברוחב פס גדול, או אנטנה שמסוגלת לשדר אך לא לקלוט. השני – הבנה טובה יותר של פיזיקת גלים בתווכים מורכבים, בפרט במערכות לא ליניאריות המשתנות בזמן וכאלה בהן קיים צימוד בין גלים אלקטרומגנטיים לגלים אקוסטיים. המחקר דורש שיטות אנליטיות ונומריות אותן הוא מפתח, ובנית דור ראשון של התקנים. עבודתו של חדד סיפקה פתרונות תיאורטיים מקוריים לבעיות מורכבות בתחומים אלה. הן ידועות ומוכרות בעולם ויש להן השפעה רבה ופוטנציאל רב לפיתוח עתידי של התקנים חדישים.

7. ד"ר שרגא שוורץ, המחלקה לגנטיקה מולקולארית, מכון וייצמן למדע. זוכה בפרס קריל 2020 עבור עבודותיו למיפוי אבני בניין נוספות לאר-אן-אי (RNA) והבנת הפוטנציאל שלהן לשנות את המסר הגנטי המועבר על ידי האר-אן-אי ובכך לווסת את תהליכי קבלת ההחלטות בתא.

המחקר של שוורץ ועמיתיו מתמקד בחשיפת אבני הבניין הבסיסיות מהן מורכבות מולקולות אר-אן-איי שליח (mRNA) המשמשות לתרגום המידע התורשתי האגור בדי-אן-אי (DNA). בעבודותיו פענח שוורץ את מנגנון הפעולה של אחד השינויים האפשריים באר-אן-אי שליח, וגילה כי ביכולתו לשנות את המסר הגנטי. הדי-אן-אי הוא מעין "ספר הוראות" בעל יכולת להשתנות עם הזמן. תגים כימיים נצמדים לדי-אן-אי (DNA) במיליוני מקומות, ומשנים את ההוראות הגנטיות.

במחקרים אחרונים התברר כי במידע הגנטי עשויים להתחולל שינויים גם לאחר שהמסר "נשלח": התגים הכימיים יכולים להיצמד לאר-אן-אי שליח, אותן מולקולות ארעיות המעבירות את המתכון להרכבת חלבונים מהדי-אן-אי אל המכונות התאיות אשר בונות את החלבונים. עשרות שנים מקובל היה לחשוב שהRNA בנוי מארבע אבני בניין בלבד, אולם שורה של מחקרים מהשנים האחרונות, בהם מחקריהם של שוורץ ועמיתיו שהתפרסמו בכתבי העת המדעיים Nature ו־Cell, זיהו ומיפו אבני בניין נוספות ל- RNA ותרמו להבנת תפקידיהם בתוך התא.

בין השאר הראו שוורץ ועמיתיו כי לאבני בניין אלה פוטנציאל לשנות את המסר הגנטי המועבר על ידי ה-RNA, ובכך לווסת את תהליכי קבלת ההחלטות בתוך תאים. יותר מ-100 שינויים עשויים לחול באר-אן-אי שליח, אך רק חמישה מוּכרים כיום למדע. יותר מכך, רק בשנים האחרונות הכירו המדענים בחשיבות העצומה של שינויים אלה, אשר מהווים למעשה מנגנון בקרה גנטית, וביכולתם להגביר או להפחית את ביטוי הגנים, או אפילו להפעיל או להשתיק גן זה או אחר. כתוצאה מכך הם ממלאים תפקיד ברוב התהליכים הביולוגיים, ועלולים להיות מעורבים במיגון רחב של מחלות.

ממצאי המחקרים של שוורץ יכולים לתרום להבנת מחלות שבהן יש מוטציות באנזימים המעורבים ביצירת אבני הבניין השונות, ובכלל זה סרטן, השמנת יתר חמורה ומחלות מוח ניווניות. שרגא שוורץ תיכנן להיות רופא. הוא למד במסלול המשלב לימודים קליניים ומחקר, אך כשנה לפני שסיים את לימודי הרפואה, החליט שוורץ להתמקד במחקר מדעי.

8. ד"ר כפיר בלום, מכון וייצמן למדע . זוכה בפרס קריל לשנת 2020 עבור תרומות ייחודיות ופורצות דרך בתחומי האסטרופיזיקה והפיזיקה של חלקיקי היסוד של החומר.

ד"ר בלום הוא פיזיקאי תיאורטיקן שמחקריו מכסים נושאים רבים ומגוונים בתחומי הפיזיקה, הקוסמולוגיה וחקר החלקיקים. מחקריו בתחום חקר הקרינה הקוסמית – אוסף חלקיקים מהירים הנוצרים ברחבי היקום - עזרו להסביר את התקדמותם של חלקיקים מהירים אלה בחלל ואת הקשרים בין החומר לאנטי-חומר בקרינה זו. בלום חוקר גם אספקטים רבים של חומר אפל, מרכיב יסודי חשוב ועדיין לא מובן המייצג את מרבית המסה ביקום.

הוא הציע מודלים מתקדמים המנבאים כי אינטראקציה של חלקיקי חומר זה עם אטומי מימן השפיעה על קרינת הרקע הקוסמית. הוא חקר גם את השפעת החומר האפל על יצירת ההליום ביקום והציע חסמים על תכונותיהם של חלקיקים אלה במטרה לשפר ניסויי מעבדה חדישים הנבנים בעולם במטרה לגלותם. בלום עובד בשיתוף פעילה עם קבוצות ניסיוניות במאיץ החלקיקים שב CERN ועבודותיו משמשות מקור השראה לחוקרים בתחומים רבים של האסטרופיזיקה והפיזיקה של אנרגיות גבוהות.

9. ד"ר יסמין מרוז, בית הספר למדעי הצמח ואבטחת מזון, אוניברסיטת תל אביב. זוכה בפרס קריל 2020 עבור מחקריה פורצי הדרך, באמצעות כלים פיזיקליים ומודלים מתמטיים, בהתנהגות צמחים.

יסמין מרוז היא בעלת רקע בינתחומי יוצא דופן - בפיזיקה, מתמטיקה, כימיה, ביואינפורמטיקה, תהליכים סטוכסטיים ומדעי הצמח. עבודותיה האחרונות מתמקדות בפיזיקה של מערכות גידול. מרוז חוקרת תהליכים התנהגותיים בצמחים כגון קבלת החלטות, זיכרון והתנהגות קולקטיבית. הניסויים נבנים על בסיס הרעיון שתגובות התנהגותיות בצמחים מתבטאות בדינמיקת הצמיחה שלהם.

לדבריה "עץ לא יכול לברוח מתוקפים, הוא לא יכול לחפש אוכל במקום אחר, הוא תקוע שם, זה מה יש. ובכל זאת, אנחנו רואים שיש הרבה עצים בני 500 שנה אז הם כנראה עושים משהו נכון". במעבדתה עוקבת מרוז אחר התנועה של הצמח כולו כתגובה לגירויים מבוקרים (לדוגמא אור וכבידה). מרוז משתמשת במודלים מתמטיים כדי להסיק מהדינמיקה של הצמיחה על התהליכים המעורבים.

השילוב של כלים פיזיקליים, מודלים מתמטיים וניסויים ביולוגיים, טומן בחובו פוטנציאל להבנות חדשות על התנהגות צמחים, מרמת התא הבודד ועד לצמח שלם, ואף קבוצות צמחים גדולות. מודלים מתמטיים אלו תורמים רבות להבנת התופעה של זיכרון בצמחים, ויכולתם של הצמחים בקבלת ההחלטות. מרוז פועלת בשיתוף פעולה עם תשע מעבדות במיזם ה- ”GrowBot“ מרחבי אירופה כאשר המטרה המשותפת היא אחת: לפתח את הרובוט הצומח הראשון. רובוט הפועל בדומה לצמח מטפס ומסוגל לתפקד ולשרוד בתנאי שטח מורכבים, מאזורים מוכי אסון כמו רעידות אדמה ועד מרחבים דמיוניים כמו החלל החיצון או סביבה של כור אטומי.

"צמחים מטפסים יודעים לחפש מה הדרך הכי יעילה להגיע למעלה. אם בונים רובוט בעזרת אותם אלגוריתמים, ייתכן ויהיה ניתן לייצר רובוט שזורקים לתחתית הריסות בית שנהרס ברעש אדמה, ואז הוא גדל ומחפש ניצולים". המחקר נמצא בראשית דרכו וכבר הניב ממצאים ראשוניים.

10. ד"ר יונית הוכברג, מכון רקח לפיזיקה שבאוניברסיטה העברית. זוכה בפרס קריל 2020 עבור עבודותיה התיאורטיות, פורצות הדרך, בפיזיקת החלקיקים בכלל ובחקר החומר האפל בפרט.

ד"ר הוכברג חוקרת אספקטים שונים של חלקיקי חומר אפל, מרכיב בלתי ידוע עדיין של היקום שמסתו גדולה פי חמישה ממסת החומר "הרגיל" ממנו בנויים כוכבים, גלקסיות והחומר שביניהם. ד"ר הוכברג הציעה ופיתחה מודל חדשני לחומר אפל בעל אינטראקציה חזקה המכונה –SIMP– השונה באופן מובהק בתכונותיו מן החומר האפל בעל האינטראקציה החלשה –WIMP - בו עסקו מרבית העבודות עד היום. היא הראתה כי חלקיקים מסוג זה יכולים להיות בעלי מסה נמוכה הרבה יותר מזו שהעריכו עד עתה מה שמחייב שיטות גילוי שונות לחלוטין שאותן היא עוזרת לפתח.

עבודתה גרמה למהפך בדרך המחשבה של קהילת המדענים העוסקת בחיפוש חלקיקי חומר אפל, ללא הצלחה, כבר עשרות שנים. ד"ר הוכברג חוקרת גם אספקטים נוספים של חלקיקי היסוד ומתמקדת בתכונות "האינטראקציה החלשה". עבודותיה ידועות ומפורסמות בעולם והיא זוכה להכרה בינלאומית, פרסים ומענקי מחקר.