הרפואה הציבורית באמת: הילדים שייצרו תרופה בשווי 110,000 דולרים במעבדת בית הספר

לפני שנה הפך מרטין שקרלי, איש עסקים אמיד ואנונימי יחסית עד לאותו הזמן, לאיש השנוא ביותר באמריקה. הרשת החברתית הרעיפה עליו כינויים: "מפלצת זבל", "חלאה" ו- "סוציופת בלי מצפון" היו כמה מהעדינים יותר. הוא ספג נאצות וגינויים מכל כיוון, כולל – באקט נדיר של הסכמה – משלושת המתמודדים על נשיאות ארצות הברית: ברני סנדרס, הילארי קלינטון ודונלד טראמפ. כל זאת, מכיוון שהחברה ששקרלי הקים ומנהל, רכשה את הזכויות לייצור דאראפרים ובין לילה הקפיצה את מחיר התרופה מ- 13.50 דולרים ל- 750 דולרים. כלומר, פי 56.

מה עושה דאראפרים? התרופה מספקת מענה למחלה נדירה יחסית בשם טוקסופלסמוזיס, ממנה סובלים בעיקר אנשים שמערכת החיסון שלהם נחלשה, כגון חולי איידס. חולים אלו חייבים לקחת את התרופה באופן קבוע, כפי שידע שקרלי היטב כאשר רכש את זכויות הייצור.

מרטין שקרלי, אחד האנשים השנואים ביותר באמריקה, לאחר שהקפיץ את מחירה של תרופה הנועדה לטפל באיידס מ- 13 דולרים ל- 750 דולרים. מקור

מרטין שקרלי, אחד האנשים השנואים ביותר באמריקה, לאחר שהקפיץ את מחירה של תרופה הנועדה לטפל באיידס מ- 13 דולרים ל- 750 דולרים. מקור

העלאת מחירים מסוג זה אינה נדירה, אך בדרך-כלל היא מתרחשת מתחת לרדאר כדי לא לעורר את חמת הציבור, ובאופן מתואם בין החברות השונות בארצות הברית. גלולה אחת של אורסודיול, למשל, העוזרת לפרק אבני מרה, עלתה 45 סנט בלבד לפני שנתיים. ואז העלתה אחת מיצרניות התרופה, לנט, את המחיר פי עשרה, לחמישה דולרים לגלולה. היינו מצפים ששבע היצרניות האחרות של התרופה ישאירו את המחיר הקיים ויקבלו את לקוחותיה-לשעבר של לנט. ההפך בדיוק קרה: כל שאר המתחרות העלו את המחירים גם הן. עכשיו כולן מרוויחות יותר, בעוד שהחולים נאלצים לשלם סכומים גבוהים יותר על התרופה, או בפרמיות לחברות הביטוח הרפואי.

מערכת החוק האמריקנית מתקשה להתמודד עם המצב, וכך, בהיעדר ברירה, צומח כוח חדש מלמטה כשהוא מונע בזעם ההמון וביכולות החדשות שמקבל הציבור: רפואה ציבורית במלוא מובן המילה.

 

הילדים שייצרו תרופות במעבדה

שני תלמידים בתיכון באוסטרליה החליטו לייצר את המרכיב הפעיל בדאראפרים במעבדת הכימיה של בית הספר, במסגרת פרויקט קיץ בכימיה. הם השתמשו ב- 17 גרם של חומר הבסיס – 2,4-כלורופניל אצטוניטריל – במחיר של שישה דולרים בלבד, ופיתחו דרך חדשה ובטוחה להפקת התרופה במעבדה. לאחר עבודה של שנה, הם הצליחו לבסוף להפיק 3.7 גרם של דאראפרים, שנבחן בספקטרומטריה כדי לאשר שאכן מדובר בחומר טהור ונטול-זיהומים. אם היו מוכרים את החומר באמריקה במחירים שקבע מרטין שקרלי, הרי שהיו יכולים להרוויח 110,000 דולרים – וכנראה מושלכים לכלא באופן מידי על ידי הרשויות.

ההישג מרשים, כמובן, אך הוא מדגים בעיקר כמה קל לסנתז כיום תרופות: שני ילדים, במעבדת בית הספר, הצליחו לשכפל את ההישגים של חברות התרופות והמפעלים הכימיים בעלות אפסית. הם אינם מסוגלים למכור את התרופה באמריקה מכיוון שהחוק אוסר עליהם לעשות זאת מבלי שישקיעו קודם מיליוני דולרים בניסויים קליניים. אבל כל מי שרוצה לייצר את התרופה אצלו בבית, יכול לעשות זאת בקלות יחסית, באמצעות הורדת ההנחיות מהרשת.

וזוהי רק ההתחלה.

 

האפיפנסיל הביתי

דוגמה מרתיחה אחרת להעלאת מחירים באמריקה מגיעה מחברת מילאן. מילאן רכשה בשנת 2007 את הזכויות לייצור ולמכירת מזרק אפיפן, המשמש לטיפול חירום בהתקפי אלרגיה מסכני חיים, ובעשור האחרון הקפיצה את מחירו מ- 94 דולרים ל- 608 דולרים. היינו מצפים שמתחרותיה האמריקניות ימכרו מזרקים זולים יותר, אך כאשר מתחרות כמו סאנופי שחררו לשוק מזרק אפינפרין אוטומטי חדש, הן דרשו עליו את אותו המחיר בדיוק.

העלאת המחירים הדרמטית גרמה לזעם ציבורי ולכינוס ועדת קונגרס בנושא. נציגי החברות הבטיחו שהמחירים ירדו בעתיד, אך מעט מאד נעשה בפועל, והממשל לא הפעיל לחץ על חברות התרופות לעמוד בהבטחותיהן. וכך, את מקום הממשל תפסו ה- 'מייקרים' – האקרים, מהנדסים ורופאים שהחליטו לקחת את העניין לידיהם, והעלו לרשת הנחיות להרכבת אפיפן בעלות שלושים דולרים בלבד. מסתבר שצריך רק להזמין דרך הרשת מכשיר סטנדרטי להזרקה אוטומטית, ולשלב אותו עם מחט ומזרק המכילים אפינפרין. וזהו – יש לכם "אפיפנסיל".

יש רק בעיה אחת: האפיפנסיל לא נבדק בניסויים קליניים, ובהתאם לכך גם לא קיבל אישור משום סוג מהממשל האמריקני. אם תחליטו להשתמש בו על עצמכם, האחריות כולה עליכם.

נשמע מסוכן? לא אחראי? בוודאי. הממשל אמור לספק את חותמת הבטיחות שלו לכל מוצר רפואי. אבל כפי שמציגים ההאקרים את הדילמה באתר שלהם: אם אין לכם את הכסף הנדרש לרכישת אפיפן ממותג, האם אתם מעדיפים להסתכן – או למות? ובואו נודה לרגע באמת: הסכנה כאן אינה גדולה. המכשיר הסופי מבוסס על מכניקה פשוטה – מחט עם קפיץ – והחשש הגדול ביותר הוא שהמנגנון ייתקע בדרך כלשהי. ואם מכך אתם חוששים, אתם יכולים פשוט לשאת על עצמכם שני מזרקי אפיפנסיל, שעדיין יעלו עשירית מהמחיר של האפיפן המקורי!

שיהיה ברור: אני לא ממליץ לכם להשתמש באפיפנסיל. אם אתם יכולים להרשות לעצמכם מזרק אפיפן רשמי, אני ממליץ לכם להשתמש בו. אבל האפיפנסיל הוא רק דוגמה ראשונית לכוח שעובר לרשות הציבור: להתחיל להנדס בבתים את המכשור הרפואי מתחת לאפם של הממשל ושל חברות התרופות.

ובקרוב, אנשים יוכלו להתחיל לייצר גם תרופות בבתיהם.

 

מעבדות הייצור הביתיות

ייצור חומרים כימיים בבתים מתחיל להיות קל יותר ויותר. דוקטור מייקל לאופר, אחד מיוצרי האפיפנסיל, החליט להעביר לידי הציבור גם את היכולת הזו. לשם כך הוא פיתח והדגים לאחרונה אב-טיפוס של מעבדת כימיה אוטומטית קטנה ליצירת תרופות בכל בית. אב-הטיפוס נראה כמעט מגוחך: מדובר למעשה בצנצנת זכוכית עם יכולת שליטה אוטומטית בלחץ ובטמפרטורה, והוספה אוטומטית של ריאגנטים וקטליזטורים – חומרים היוצרים תגובות כימיות שונות בתוך הצנצנת.

אב טיפוס של 'מדפסת התרופות' של דוקטור מייקל לאופר. מקור

אב טיפוס של 'מדפסת התרופות' של דוקטור מייקל לאופר. מקור לתמונה: Stephen Cass; IEEE Spectrum

לאופר משתף פעולה עתה עם חברת כמטיקה, המפתחת 'מתכונים' פשוטים לתרופות המסתמכים על חומרי בסיס זולים וזמינים. התקווה היא לפתח בסופו של דבר סוג של 'מדפסת תרופות' ביתית, המסוגלת ליצור את המרכיבים הפעילים בתרופות גנריות – כלומר, כאלו שאינן מוגנות כבר על-ידי פטנט – ואולי אפילו בתרופות שעדיין נהנות מהגנת חוקי זכויות יוצרים.

בעלי מפעלים כימיים מגחכים בוודאי בלעג כשהם רואים את אב-הטיפוס של לאופר, אך הוא מצטרף לתנועה הולכת וגדלה של ביו-האקרים, המנסים להשתמש ביכולות הייצור המהיר והאישי שהטכנולוגיה מעמידה לרשותם, לטובת קידום הרפואה הציבורית. לי קרונין, פרופסור לכימיה באוניברסיטת גלזגו, מפתח מערכות דומות ל- 'הדפסת' תרופות, ומאמין שחולים יוכלו לרכוש את המרשם – ולהדפיס את התרופות בבתיהם. אחרים מפתחים מעבדות הנדסה גנטית בגודל של שולחן קטן, שניתן יהיה להשתמש בהן כדי להנדס חיידקים לייצור תרופות ביולוגיות מסוימות. וביו-האקרים אחרים פועלים לשחרור התכניות להנדסה גנטית של חיידקים שיכולים להפריש אינסולין. וכל אלו, כאמור, פועלים מתחת לרדאר הרשויות המוסמכות. כל עוד הם אינם מנסים למכור את החומרים הכימיים שהם מייצרים, הממשל אינו בטוח מה לעשות עמם.

מצב זה יכול להימשך רק כל עוד הייצור העצמי מוגבל ל- 'מוזרים': למאמצים הראשונים של הטכנולוגיות, ולאלו שמוכנים להתאמץ כדי לגרום לאבות-הטיפוס לעבוד. המהפך הגדול יתרחש כאשר טכנולוגיות אלו יתבגרו ויגיעו לפרקן, ויהפכו למוצרים מהוקצעים שגם הציבור הרחב יכול להשתמש בהם. אנו יכולים להבין מה יקרה אז מתוך התבוננות בתמורה שהתרחשה בתעשיית המוזיקה בשני העשורים האחרונים.

 

ממוזיקה לייצור תרופות

בעשרים השנים האחרונות הפכו חברות המוזיקה לדינוזאורים הנלחמים על נשימתם האחרונה. ברגע שהטכנולוגיה איפשרה לציבור לעקוף את מנגנוני הפצת התוכן המגושמים של החברות, ולהחליף קבצי מוזיקה באופן ישיר בין אנשים, החברות איבדו את השליטה על השוק.

קיימות שלוש התפתחויות טכנולוגיות שהובילו לשינוי:

  1. העברת מידע: תקשורת מהירה (אינטרנט) שאיפשרה לאנשים להחליף מידע זה עם זה.
  2. אחסון המידע: יכולת לאחסן אוספים גדולים של מנגינות בכל מחשב, בזכות כוננים קשיחים מתקדמים ודחיסת קבצי מוזיקה.
  3. המרת המידע למוזיקה: מידע בפני עצמו הינו חסר-תועלת לרוב האנשים. אך כיום לכל אחד יש מחשב בביתו עם רמקולים משוכללים המסוגלים להמיר את קבצי המוזיקה לצלילים ולמנגינות.

כששלוש ההתפתחויות הטכנולוגיות האלו הגיעו לפרקן, התוצאה הייתה בלתי-נמנעת: הציבור עבר לשיתוף מוזיקה דרך האינטרנט, או להורדת קבצי המוזיקה בעלויות סמליות דרך שירותים כמו iTunes.

שלוש ההתפתחויות הללו מתחילות להיות רלוונטיות גם לרפואה. המתכונים ליצירת תרופות ניתנים לשיתוף דרך הרשת, וכל אדם יכול לשמור אותם במחשב הפרטי שלו. הטכנולוגיה המרכזית שחסרה כיום היא השלישית – מוצר ביתי שימיר את המידע לתרופה ממש – אך כפי שראינו, קיימת תנועה לפיתוח טכנולוגיה מסוג זה. כאשר טכנולוגיה זו תפותח סוף-סוף, יאבדו חברות התרופות חלק משמעותי מפרנסתן. הן לא ייפגעו אנושות – אחרי הכל, הביו-האקרים אינם מסוגלים לבצע ניסויים קליניים, אלא רק לחקות את התרופות שכבר קיבלו אישור מצד הממשל. אך כל תרופה גנרית, שאינה מוגנת בפטנט, תוכל להיות מודפסת באופן חוקי בבתים. וכל שאר התרופות? אלו עשויות להיות מודפסות באופן לא-חוקי. וכפי שחברות המוזיקה תבעו במיליוני דולרים אמהות חד-הוריות, בוודאי נראה את חברות התרופות תובעות במיליוני דולרים חולי סרטן עניים, שכל חטאם היה שייצרו לעצמם בבית ולשימושם האישי את התרופות הנחוצות להם להישרדותם.

 

מילה לפני הסיום

חשוב להדגיש שחברות התרופות אינן בהכרח 'השטן הגדול'. הן פועלות בשוק בו הן מנסות למקסם את רווחיהן מצד אחד כדי לספק את בעלי המניות, ומצד שני הן משקיעות מיליארדי דולרים (בלי הגזמה) בפיתוח תרופות חדשות שיענו על הדרישות הרגולטוריות המחמירות שמעמידה הממשלה בדרכן. כשהן מגזימות בניסיון להגדיל רווחים, הם נתקלות בתגובת נגד ציבורית כגון זו שתיארתי ברשומה. אך בטווח הארוך, כשיכולות הייצור הביתי יעלו מדרגה, גם חברות התרופות הצנועות ביותר ימצאו עצמן במצב חדש בו השליטה על הייצור והשיווק ניטלת מהן ומועברת לציבור הרחב. זוהי התוצאה הבלתי-נמנעת של התפתחות הטכנולוגיה, ומוטב לחברות התרופות להתחיל לשקול אותה כבר היום.

 

—–

 

בספרי "השולטים בעתיד: הון-שלטון, טכנולוגיה, תקווה" שעומד לצאת לאור בקרוב בהוצאת כינרת זמורה, אני ממשיך להעמיק ביחסים שבין הציבור לתעשיות הגדולות, ובדרך בה הכוח יכול לעבור לציבור הרחב. כדי לקבל הודעה כשהספר יוצא לאור, אתם מוזמנים להירשם כמנויים לבלוג בתיבה מימין.

איך שבבי האיברים ישנו את הרפואה

איך שבבי האיברים ישנו את הרפואה

לפני כמה חודשים פתחתי בסקירה של "עשר הטכנולוגיות המפציעות של 2016", לפי דו"ח שהוציא הפורום הכלכלי העולמי בנושא. אני מודה שהתעכבתי יותר מהרגיל – בינתיים הספקתי לכסות רק חמש טכנולוגיות – אבל עדיף מאוחר מאשר לעולם לא! וכך, אני גאה להציג לכם את הטכנולוגיה המפציעה הבאה ברשימה: איברים על שבבים, או כפי שאני אוהב לקרוא להם בקיצור – "שבבי איברים".

 

שבבי איברים הופכים לסחורה חמה באקדמיה בעשור האחרון. הרעיון מטעה בפשטותו: החוקרים מנסים ליצור 'שבבים' – סביבות גידול זעירות לתאים, המחקות את התנאים הפיזיולוגיים הקיימים באיברים שונים מהגוף. חלק מהשבבים מחקים את סביבת המחיה שבריאות, בעוד שאחרים מחקים את פעילות הכליות, הכבד, ואפילו המוח. וכמובן, קיימים ניסיונות לחבר אפילו כמה מיקרו-סביבות כאלו זו לזו כדי ליצור 'אדם על שבב'.

כפי שאפשר להבין מהופעת הטכנולוגיה ברשימה היוקרתית של הפורום הכלכלי העולמי, מדובר בתחום פורץ דרך, שחוקרי הנדסה ביו-רפואית מכל העולם מעורבים בו.

אבל למה בכלל צריך את השבבים האלו?

כדי להבין את התשובה, נערוך ניסוי מחשבתי מהיר. שימו עצמכם בנעליו של חוקר שמאמין שחומר כימי מסוים יכול לטפל בהצלחה במחלה קשה. לא ניכנס למנגנון המדויק בו פועלת התרופה – בכל זאת, אתם לא רוצים לחשוף את המחקר שלכם למתחרים! – אבל נאמר רק שאתם בטוחים שיש לחומר שפיתחתם פוטנציאל גדול. אם תרצו להוציא אותו לשוק, הרי שתצטרכו קודם לבצע מבחני רעילות מתקדמים, במהלכם תנסו את החומר במינונים שונים על חיות מעבדה רבות. זהו הליך יקר. עכברי מעבדה פשוטים אמנם אינם עולים הרבה, אך במקרים רבים יש צורך להשתמש בעכברים או בחיות שהונדסו גנטית במיוחד לצרכי הניסוי. וגם את העכברים הפשוטים ביותר יש צורך לגדל ולהאכיל, וכמובן – לדאוג לבריאותם ולמנוע מהם כאב וסבל מיותרים.

המשמעות של כל הגורמים הללו היא שרק במעבדות ממומנות היטב ניתן לערוך ניסויים מעמיקים בבעלי-חיים ולבחון תרופות חדשות אפשריות. כולם מסכימים שתחום הביולוגיה והרפואה יוכל רק להרוויח ממצב בו יפותחו כלים זולים ויעילים יותר לבדיקת תרופות פוטנציאליות, ואם אפשר – רצוי שגם לא יעלו בחייהם של חיות מכל סוג שהוא.

וכאן בדיוק נכנסים שבבי האיברים. במקום לגדל עכברי מעבדה וחיות ניסוי אחרות, שבבי האיברים מספקים לכם כחוקרים את היכולת להתמקד רק באיבר אחד עליו אתם רוצים להשפיע, ולבחון כיצד מגיבים התאים הגדלים בתוך השבב, בסביבה הדומה לזו הקיימת באותו איבר בגוף האנושי. במקום להקריב מאות ואלפי עכברים כדי לקבל תוצאות משמעותיות סטטיסטית, אפשר להעמיד שורה של שבבי איברים זה לצד זה, ולקבל תשובות מכולם במהירות. ובמקום לערוך לעכברים נתיחות לאחר המוות, אפשר לבחון במיקרוסקופ ובכלים אחרים ישירות את המתרחש בתוך השבבים.

נפלא, לא?

אלא שיש עדיין בעיה אחת קטנה: השבבים האלו, בפשטות, עדיין לא עובדים.

 

טכנולוגיה בפיתוח

אולי המשפט האחרון היה הגזמה. יותר נכון לומר ששבבי האיברים מצליחים לספק תוצאות מעניינות, אבל קשה לדעת מראש האם התוצאות הללו יתאימו בדיוק לאלו שנראה במערכות מורכבות יותר, כמו בגוף האנושי השלם. כמובן, גם עכברים וחיות מעבדה אחרות אינם מושלמים לבדיקת תרופות חדשות, אבל לפחות בהם יש לנו ידע כללי בנוגע לדרך בה הם שונים מבני-אדם. ובשבבי האיברים? שם קשה הרבה יותר לדעת למה לצפות.

ניקח כדוגמה את אחת הטרגדיות הגדולות של הרפואה המודרנית: התרופה הידועה בשם תלידומיד. היא שווקה במקור בסוף שנות החמישים בגרמניה המערבית, כדרך לטפל בבחילות בוקר. שלא במפתיע, נשים הרות חטפו את התרופה מהמדפים. לרוע המזל, התרופה התגלתה כ- 'טרטוגנית' – חומר המזיק להתפתחות העובר בעודו ברחם. קרוב לעשרת אלפים תינוקות נולדו ללא גפיים, או עם גפיים קצרות במיוחד בהשפעת התלידומיד. התופעה הייתה רחבה כל-כך עד שילדים אלו זכו לשם "ילדי התלידומיד".

ילדי התלידומיד

ילדי התלידומיד

בראייה לאחור אנו יודעים שהתלידומיד לא נחקרה היטב בבעלי-חיים. בעקבות המקרה עלו הסטנדרטים רמה, ותרופה שמיועדת לנשים בהיריון נבדקת גם על נקבות הרות. אך האם שבבי האיברים היו יכולים לזהות מראש את הסכנה שבתרופה, אם היינו משתמשים בהם כדי לבדוק אותה?

התשובה כנראה שלילית. לפרודות (מולקולות) התלידומיד קיימות שני נגזרות – R ו- S. הראשונה בטוחה לגמרי, אך השנייה מזיקה לגוף העובר. מסתבר שגם אם מזריקים לדם רק את תצורת R הבטוחה, הרי שהיא יכולה לשנות את צורתה בתוך הגוף ולהפוך לנגזרת S. האם היינו רואים מהפך שכזה מתחולל גם בשבבי האיברים? כנראה שלא, מכיוון שלפחות בשלבים מוקדמים אלו, השבבים מנסים לחקות רק תת-סביבות מסוימות ומוגבלות, ולכן אינם יכולים עדיין לחקות את מלוא התנאים הקיימים בגוף האנושי.

המשמעות היא שלפחות כרגע, שבבי האיברים עדיין אינם יכולים להחליף לגמרי את חיות הניסוי, אך בוודאי אפשר להתחיל כבר היום להשתמש בהם כדי לקבל רמזים בנוגע להשפעתם של חומרים מסוימים על תאים, רקמות ואיברים – ולאשש את הרמזים האלו בניסויים בחיות מעבדה.

ומה בעתיד הרחוק?

 

משבבים למחשבים

בעתיד הרחוק, כאשר השבבים הללו ישתכללו עוד יותר, נוכל להחליף חלק הולך וגדל מחיות הניסוי בניסויים על שבבי איברים. ההחלפה תתרחש בוודאי בעיקר במקרים בהם יש צורך לבדוק תרופות שאנו מכירים היטב את השפעותיהן, אבל רוצים לוודא שלא נפלו שגיאות בתהליך הייצור. ייתכן בהחלט שמתוך סך כל בעלי-החיים המשמשים לניסויים באירופה, ניתן יהיה להחליף את 15.3 האחוזים המעורבים בניסויי בטיחות ויעילות בחיסונים, למשל.

בעשורים הקרובים, קרוב לוודאי שהתועלת הגדולה ביותר משבבי האיברים תגיע מכך שהם יורידו באופן דרמטי את עלות הניסויים הנדרשים כיום להכנסת תרופה חדשה לשוק. מכיוון שכך, מעבדות קטנות רבות מסביב לעולם יוכלו להיכנס למירוץ לפיתוח ושכלול תרופות חדשות, ומדע הרפואה יתקדם במהירות רבה יותר.

ומה בטווח הרחוק עוד יותר – נאמר, עוד חמישים שנים?

זה יהיה השלב בו נעביר כבר את השבבים למחשב. כוחות המחשוב שיהיו ברשותנו באותו הזמן אמורים להספיק כדי ליצור סימולציה של כל התאים בגוף והאינטראקציות ביניהם. סימולציה כזו תהיה מוגבלת כמובן בהתאם לידע המדעי עליו היא מבוססת, אך היא עדיין תאפשר לחוקרים רבים להריץ ניסויים ראשוניים במחשב כדי לדעת האם השערותיהם עולות בקנה אחד עם הידע הקיים על הגוף האנושי. סימולציות מתקדמות מסוג זה יהיו פתוחות לכולם – מחוקרים אקדמיים ארוכי-זקן, ועד לתלמידי תיכון שאפתניים במיוחד. כולם יוכלו לנסות ולבחון את רעיונותיהם במחשב, וכתוצאה – נראה גידול דרמטי עוד יותר במספר ההמצאות והפיתוחים בתחום הרפואה.

וכל זה מתחיל היום, עם שבבי האיברים.

 

עשר הטכנולוגיות המפציעות של 2016, חלק שני: החומרים הדו-ממדיים שישנו את העולם

עשר הטכנולוגיות המפציעות של 2016, חלק שני: החומרים הדו-ממדיים שישנו את העולם

 

לפני שבוע התחלתי לסקור את דו"ח "עשרת הטכנולוגיות המפציעות של 2016" שהפורום הכלכלי העולמי שחרר לאחרונה. ברשומה האחרונה בנושא כתבתי על שלוש מהטכנולוגיות שבדו"ח: האינטרנט של הננו-דברים, סוללות יעילות יותר שמקדמות אותנו לעולם בו ניהנה משפע של אנרגיית שמש, והביזוריות והאבטחה המוגברת שמאפשרת טכנולוגיית הבלוקצ'יין.

זו הנקודה להזכיר שמדובר עדיין בטכנולוגיות מפציעות – כלומר, אם הן ייכנסו לשימוש נרחב בעשור הקרוב, זו תהיה הפתעה משמחת. יש סיכוי גדול יותר שרק בעוד עשור או שניים נראה את השפעתן המלאה על החברה האנושית. אבל אני חושב שתסכימו איתי אחרי הקריאה שבהחלט שווה לחכות להן.

התכנית המקורית הייתה לסקור בכל רשומה עוד שלוש טכנולוגיות, אבל תוך כדי הכתיבה אני כבר מבחין בבעיה: הנושאים פשוט מרגשים ומעניינים מדי. אני מוצא את עצמי כותב אלף מילים על כל טכנולוגיה, וכדי שהרשומה הנוכחית לא תהיה באורך של כמה אלפי מילים, החלטתי להתמקד לפחות כרגע רק בטכנולוגיה מרתקת נוספת שמוזכרת בדו"ח.

 

טכנולוגיה פורצת-דרך רביעית: חומרים דו-ממדיים

אחד הסיפורים המרגשים ביותר בהיסטוריה האנושית הוא זה של האלומיניום. האלומיניום היה חומר מוערך כל-כך בסוף המאה ה- 19, שנפוליאון השלישי הגיש לאורחיו המכובדים ביותר מטעמים על צלחות אלומיניום. האורחים הפחות מכובדים נאלצו להסתפק בצלחות מזהב. אלא שתוך זמן קצר הומצאה שיטה זולה ויעילה למיצוי האלומיניום מתוך מינרלים. התוצאה הייתה ברורה ומיידית, כפי שמספר מייקל שרמר בספרו נפש השוק. מחיר קילוגרם אלומיניום ירד מ- 1,100 דולרים בסוף המאה ה- 19 ל- 40 סנט בלבד לקראת אמצע המאה העשרים. במילים אחרות, באותו מחיר בו ניתן היה לרכוש קילוגרם אחד של אלומיניום באמצע המאה העשרים, הייתם יכולים לרכוש כמעט שלוש טונות חמישים שנים לפני כן.

אנו חיים את המשמעות המלאה של אותה פריצת דרך טכנולוגית. האתר "שימושים ב-" מפרט את השימושים באלומיניום. מוכנים? הנה רשימה חלקית מאד: אפשר למצוא אלומיניום בידיות הדלתות, במסגרות החלונות, בסכו"ם, בסירים ובמחבתות, בטוסטרים, במקררים, בנדנדות בגינה, במקלות גולף, בפנסי רחוב, בגשרים, בסולמות, במעקים, בכבלים, בצינורות ביוב, בצבע מבודד, בניירות עטיפה, בפחיות שימורים, בפחיות שתייה קלה, במכוניות, במטוסים, ברכבות, ובעוד שפע של מקומות אחרים.

האלומיניום, במילים אחרות, שינה את חיינו. אילו היה אדם מאמצע המאה ה- 19 מזנק קדימה מאה וחמישים שנים בזמן, הוא לא היה מזהה את סגסוגות האלומיניום בהן אנו משתמשים. חומר קל, חזק וזול כל-כך פשוט לא היה קיים בזמנו.

 

פירמידת האלומיניום הטהור שמעטרת את ראש אנדרטת וושינגטון. בסוף המאה ה- 19, האלומיניום היה יקר יותר ומוערך יותר מזהב. היום אפשר למצוא אותו בכל בית ובכל כיס.

פירמידת האלומיניום הטהור שמעטרת את ראש אנדרטת וושינגטון. בסוף המאה ה- 19, האלומיניום היה יקר יותר ומוערך יותר מזהב. היום אפשר למצוא אותו בכל בית ובכל כיס. מקור לתמונה: Mental Floss.

 

סיפורו של האלומיניום מראה לנו כיצד חומרים חדשים יכולים לשנות את העולם ולפתוח מגוון חדש ונרחב של אפשרויות עבור האנושות. הוא גם מראה כיצד טכנולוגיות פורצות-דרך יכולות להשפיע על זמינותם ועלותם של אותם חומרים. לא מוגזם לטעון שהאלומיניום, ביחד עם הפלדה והסיליקון, הם החומרים שעיצבו מחדש את המאה ה- 20.

ובכן, מה יהיו החומרים שיעצבו את פני המאה ה- 21? הפורום הכלכלי העולמי מאמין שהחומרים החדשים הללו יהיו דו-ממדיים. בלשון כותבי הדו"ח, החומרים הללו –

"יגרמו לפלדה ולסיליקון, מיסודות התעשייה של המאה ה- 20, להיראות מגושמים וגסים בהשוואה".

מהם חומרים דו-ממדיים? בהכללה, הם מורכבים משכבה אחת בלבד של אטומים. כל חומר שאנו רואים בעולם מסביבנו מורכב משלד תלת-ממדי של אטומים המחוברים זה לזה בדרכים שונות. השאלה – האם יכול להתקיים חומר המורכב משכבה אחת בלבד של אטומים, ומהן תכונותיו – העסיקה תיאורטיקנים שנים רבות. בשנת 2004 היא נבחנה לראשונה באופן מעשי כאשר שני פיזיקאים – אנדרה גיים וקונסטנטין נובוסלוב – פיתחו שיטה פשוטה עד גיחוך ליצירת שכבות בודדות של אטומי פחמן. השניים הצמידו נייר דבק לפיסת גרפיט – אותו חומר הנמצא בעיפרון שלכם, ומורכב מאטומי פחמן – וקילפו פשוטו-כמשמעו את החומר שכבה אחר שכבה. השכבות שקיבלו מכונות גרפן, ועל הישג זה הם זכו בפרס הנובל בפיזיקה בשנת 2010.

מאז המשיך התחום להתפתח, ופותחו טכניקות מתוחכמות יותר מנייר דבק להפקת גרפן, כך שמחירו ירד וממשיך לרדת באופן דרסטי. כפי שכתב דקסטר ג'ונסון ב- IEEE Spectrum –

"…יש כל סיבה לחשוב שאספקת הגרפן בכל צורותיו עומדת לגדול באופן עצום בשלוש השנים הקרובות, מה שיביא למחיר שירד במהירות."

 בשנים הקרובות עתיד הגרפן להיות זול יותר מסיליקון, וכשיגיע לנקודה זו נוכל לשלב אותו בכל חפץ ועצם בו נחשוק. באופן דומה אפשר לצפות שגם עלות הייצור וההפקה של חומרים דו-ממדיים אחרים תרד עם הזמן.

 

הירידה הצפויה במחיר הגרפן. מקור: חברת גרפניאה.

הירידה הצפויה במחיר הגרפן. מקור: חברת גרפניאה.

 

ולמה ההתרגשות הגדולה?

מסתבר שלחומרים דו-ממדיים יש תכונות שונות מאלו של החומרים התלת-ממדיים. אפשר למצוא את החומרים הדו-ממדיים שנהנים מתכונות הולכת חום והולכה חשמלית משופרות, שניתן ליצור מהם קבלים יעילים יותר או אפילו להצמיד שכבות שונות זו לזו כדי ליצור שבבים שיבצעו פעולות חישוביות, אבל כדברי הפיזיקאי מרקו פוליני לנייצ'ר

"…ללא התחממות, ללא אובדן אנרגיה, וכל הבעיות שאנחנו יודעים עליהן ייעלמו – זו התקווה."

חלק מהמדענים מנסים להשתמש בחומרים הדו-ממדיים ליצירת תאים סולאריים משופרים, למשל, שאמורים להגיע ליעילות תיאורטית של 60 אחוזים – גבוהה פי שניים מהשיא כיום העומד על 32 אחוזים. אחרים משתמשים בהם למיגון, מכיוון שגרפן חזק יותר מכל חומר קיים. ומכיוון שניתן להשתמש בשכבות של חומרים דו-ממדיים להפקת אור באורכי גל שונים, הם צפויים לאפשר לנו ליצור מסכים גמישים כבר בעתיד הנראה לעין.

 

שכבות של חומרים דו-ממדיים המחוברים ביחד ליצירת התקן אחד. מקור: אוניברסיטת מנצ'סטר (ופורסם באתר GizMag).

שכבות של חומרים דו-ממדיים המחוברים ביחד ליצירת התקן אחד. מקור: אוניברסיטת מנצ'סטר (ופורסם באתר GizMag).

 

כחוקר עתידים, החומרים הדו-ממדיים מייצגים עבורי את אחד הקשיים הגדולים ביותר במקצוע, מכיוון שהם מראים כמה קשה לספק תחזית לעתיד הרחוק. איך אפשר לדבר על העתיד, כאשר איננו מודעים אפילו לקיומם של החומרים שירכיבו אותו? הרי לפני תריסר שנים בלבד, מדענים לא היו מודעים כלל לקיומם של החומרים הללו או לאפשרות להפיקם. כפי שאמר זוכה פרס נובל סר אנדרה גיים בראיון ל- CNN

"האינטואיציה הפיזיקלית שלי, שהתפתחה לאורך שלושים השנים האחרונות, אמרה לי שהחומר הזה לא אמור להתקיים. ואם היית שואל 99.9 אחוזים מהמדענים מסביב לעולם, הם היו אומרים שהרעיון של חומר דו-ממדי הוא שטויות, ושגרפן לא אמור להיות קיים."

אף על פי כן, חומרים דו-ממדיים קיימים בהחלט, והם עומדים לשנות את פני העולם. אלו חומרים נוספים נגלה בעשורים הקרובים, שישנו לחלוטין את הדרך בה נחשוב על בנייה, על הפקת אנרגיה, על העברת מידע וחישה וכל אספקט אחר של חיינו? איננו יכולים לדעת. החומרים הדו-ממדיים המעניינים ביותר הם אלו שעדיין לא גילינו אפילו, ושאת תכונותיהם איננו מכירים עדיין. כפי שאמר ג'ונתן קולמן, אחד המדענים המובילים בתחום, בראיון לכתב העת המדעי המוערך נייצ'ר

"החומר הדו-ממדי המרגש ביותר כנראה עדיין לא נוצר."

מכיוון שכך, הנה תחזית פשוטה אך ממצה, שאינה נוגעת בחומרים עצמם אלא בשימושים שנעשה בהם. אם מחירי החומרים הדו-ממדיים ימשיכו לרדת כצפוי, הרי שאנו נגיע לעתיד בו הם ישולבו בכל חפץ ועצם בעולם. חלק מהחפצים ייהנו מ- 'עור' – שכבה דקה שתספק להם תכונות שונות: מקליטת אור שמש, דרך הגנה פיזית ועד למסכי מגע. בחפצים אחרים ישולבו החומרים הדו-ממדיים בתוך החומר המרכיב אותם, כך שיהפכו להיות חסונים יותר, או שיכילו בתוך עצמם חיישנים, אמצעי שידור, או רכיבים חישוביים. נוכל למצוא אפילו חומרים דו-ממדיים בתוך הגוף האנושי, כשבבים וכרכיבי שידור וקליטה.

התחזית הזו עונה לעקרון "האקטיבציה של הכל" עליו כתבתי בבלוג באנגלית. כאשר הטכנולוגיות שלנו מתקדמות, אנו מצליחים להטמיע במכשירים שלנו פעולות משוכללות ומרשימות יותר ויותר, בעלות נמוכה יותר. הסמארטפון, למשל, מייצג אקטיבציה – כלומר, הוספת תכונות – לחפץ בגודל של ארנק. באופן דומה, כל חומר וכל חפץ יזכו בעשורים הקרובים בתכונות נוספות המשרתות את המין האנושי.

 

סיכום

אם התחזית הזו נשמעת לכם אופטימית, אני מסכים בהחלט. היא באמת אופטימית, מכיוון שהיא נוגעת בעתיד הרחוק – בעוד מספר עשורים – ולא בכאן ובעכשיו. אבל ההיסטוריה של הטכנולוגיה מראה לנו שבטווח הארוך התחזיות האופטימיות ביותר הן אלו שקרובות ביותר לאמת – ובדרך כלל גם הן מתגלות כפסימיות מדי.

יש עוד זמן רב עד לאקטיבציה של הכל שתמומש בין היתר בזכות החומרים הדו-ממדיים. עד אז נצטרך לפתור אתגרים שונים: למשל, למצוא דרכים להפיקם ביעילות גבוהה יותר, לייצבם בטמפרטורת ובאוויר החדר, ולהבין האם הם רעילים לגוף האדם או לסביבה. אך בעיות אלו ייפתרו. איך אני יודע? כי אנו פותרים בעיות דומות לאורך מאות השנים האחרונות, בקצב הולך וגובר. זה מה שאנו עושים, כבני-אדם, כחוקרים ומדענים ומהנדסים. ונמשיך בדרך זו, אל העתיד שעומד להיות מופלא יותר, מרגש יותר ובעיקר מוזר יותר מכל מה שאנו מדמיינים כיום.

 


 

מעניין אתכם? רוצים לדעת עוד? הירשמו לבלוג (בצד ימין) וכך תוכלו לקבל התראה כאשר יתפרסם החלק הבא בסדרת "עשר הטכנולוגיות המפציעות של 2016" !

מחשבים יצירתיים: מציורים ועד לשחזור גפיים

מחשבים יצירתיים: מציורים ועד לשחזור גפיים

האם מחשבים יכולים להיות יצירתיים? מסתבר שכן. חלקם מציירים ציורים, אחרים מלחינים מנגינות, וישנם גם כאלו שהוגים מודלים חישוביים המסבירים את המתרחש בגוף. 

 

בשנת 1936, פרסם אלן טורינג רעיון שהגיח מנבכי דמיונו הפורה. הוא תיאר מכונה דמיונית – מעין ניסוי מחשבתי – המסוגלת לעבור על רצף תווים ולמחוק או להוסיף אותיות במקומות לאורך הרצועה. כיום, אי אפשר למצוא סטודנט למחשבים שאינו מכיר את הרעיון של טיורינג, מאחר והמחשבים המודרניים מבוססים על מערכת הפועלת לפי עקרונות דומים. אפשר לומר, למעשה, שהבסיס לתרבות הדיגיטלית כפי שאנו מכירים אותה – מהסמארטפונים שלכם ועד לאתר בו אתם קוראים את המילים הללו – הוא פרי דמיונו ורעיונותיו של אדם אחד.

זהו כוחו של הדמיון האנושי: רעיון אחד מסוגל לשנות את המציאות תוך זמן קצר, ולהדביק אנשים אחרים שכל אחד מהם יוסיף לו וישפר אותו. מתוך כל האורגניזמים בטבע, אנו היינו עד עתה היעילים ביותר בהגיית ובמימוש רעיונות חדשים. דמיוננו הוא זה שהזניק אותנו אל מעבר לבני-דודנו הניאנדרטליים ויתר מיני בני-האדם הקדומים. בזכות הדמיון האנושי הצלחנו להמציא את הגלגל, את הבגדים וכלי התפירה, את הנייר ואת החשבונייה וכל המצאה באלפי השנים האחרונות. כל אלו, מקורם באדם אחד ששאל – "מה אם?" או הגה במוחו עתיד דמיוני להמצאה כלשהי – ואז פעל למימוש הדמיון.

אפילו כיום עומדים הדמיון ויכולת ההמצאה בלב הציביליזציה האנושית. חברות מידע – עליו מתבססת כל המצאה חדשה – מזנקות בערכן. לפי ההערכות, גוגל תגיע עד 2020 להערכת שווי של טריליון דולרים – ערך גבוה יותר מזה של כל תעשיית ייצור הרכבים. גוגל, להזכירכם, היא חברת המידע הגדולה בעולם, וחלק מקצב הגדילה המסחרר שלה –בהווה ובעתיד – מיוחס להשקעותיה במיזמים יצירתיים במיוחד: רובוטים מתקדמים, מכוניות ללא-נהג ובינה מלאכותית מתקדמת.

אנו נמצאים כיום במרוץ של יצירתיות, המצאות וידע בתעשייה ובין מדינות. שתי המאות האחרונות לימדו אותנו שהחברות והמדינות שיספקו לעולם את מירב החדשנות המדעית והטכנולוגית, יהיו גם אלו שיפיקו את מירב הרווחים, ויעלו את רמת החיים של אזרחיהן במידה הרבה ביותר.

במאתיים השנים האחרונות העברנו יותר ויותר מטלות ומלאכות לידי המכונות המשמשות "עזר כנגדנו". אלו הוציאו לפועל עד כה מטלות רוטיניות – כלומר, חוזרות על עצמן – שאינן דורשות יצירתיות או דמיון. עד לשנים האחרונות ממש, התקשינו לתכנת מחשבים שיהיו בעלי יכולת יצירתיות. יש המטילים ספק שנוכל להגיע לכך אי-פעם. אך ברור שאם נוכל לעשות זאת, ולהפיל על המחשבים את הדרישה לרעיונות יצירתיים חדשים, נוכל להפיק מכך תועלת עצומה למין האנושי כולו.

זהו בדיוק התהליך שמתחיל להתרחש בימים אלו, בהם מחשבים מתחילים להיות יצירתיים.

 

המחשב שמצייר ציורים

טיעון שעולה לעתים קרובות בדיונים על יצירתיות ובינה מלאכותית, הוא שרק המוח האנושי מסוגל להגיע ליצירתיות אמיתית, תהא זו אשר תהא (אל דאגה, בהמשך הרשומה אגע גם בהגדרה הרשמית של יצירתיות). גם אם אכן כך הדבר, מנוע הבינה המלאכותית בו משקיעה גוגל בשנתיים האחרונות עשוי להיות הקרוב ביותר במבנהו למוח האנושי, מבין כל המחשבים עד היום. זאת מכיוון שהוא מבוסס על רשתות עצבים מלאכותיות, המחקות חלק מהמבנים הקיימים במוח האנושי עצמו – אך כסימולציית מחשב במקום ברקמה ביולוגית רטובה.

המוח האנושי פועל באמצעות העברת מידע בין מיליארדים רבים של תאי עצב. באזורים מסוימים במוח, כל אחד מהתאים יכול להיות מקושר למספר עצום של 10,000 תאים אחרים, מעבד ומנתח את המסרים שהוא מקבל מהם ומחליט מה להודיע בעצמו לאלפי תאים אחרים אותם הוא מזין במידע. כאשר כל התאים הללו פועלים יחד ומתקשרים זה עם זה, הם מפיקים – כמעט כתוצר לוואי – את יכולתנו לחשוב, להביע את עצמנו, לדמיין ואפילו לחלום.

מה קורה כאשר מחקים מבנים דומים במחשב, בצורה של רשתות עצבים מלאכותיות? התוצאה היא יצירה של בינה מלאכותית שאינה ניתנת לתכנות בקלות, מכיוון שהיא אינה עונה על הכללים הרגילים של מחשב המקבל הוראות פשוטות, מבצע צעדים חישוביים המובנים לנו היטב, ומפיק תשובות ברורות. במקום לתכנת את רשתות העצבים המלאכותיות, בוחרים אנשי המחשבים לאמן אותן.

איך מאמנים רשתות עצבים מלאכותיות? ממש כמו שמאמנים מוח. אם הייתי רוצה להסביר לכם מהו חתול, הייתי מראה לכם תמונות של החתול שלי. אבל כדי שלא תטעו ותחשבו שחתולים הם רק יצורים בגודלו של החתול שלי בדיוק, ובצבעים שלו בדיוק, הייתי ממשיך ומראה לכם עוד כמה עשרות תמונות של חתולים מסוגים שונים, עד שמוחותיכם היו לומדים לזהות את המאפיינים המשותפים לכל החתולים.

רשתות עצבים מלאכותיות מאומנות לפי אותו עיקרון. אם נרצה לאמן רשת שכזו לזהות תמונות, למשל, הרי שנזין לתוכה מיליוני תמונות שונות עם תיאור קצר של משמעויותיהן: "גבר", "חתול", "מכונית" וכן הלאה. בהינתן מספר גדול מספיק של דוגמאות, רשת העצבים המלאכותית תלמד (וכבר למדה) להבדיל בין הפרטים השונים הקיימים בתמונה ולקטלג אותם בהתאם, עם מעורבות אנושית מינימלית.

 

 

הרושם הכללי שקיבל המוח הממוחשב של גוגל בנוגע למראהו של חתול, לאחר מעבר על תמונות רבות שהגיעו מסרטוני חתולים ברשת

הרושם הכללי שקיבל המוח הממוחשב של גוגל בנוגע למראהו של חתול, לאחר מעבר על תמונות רבות שהגיעו מסרטוני חתולים ברשת. מקור – גוגל

ברשת העצבים המלאכותית שהדגימה גוגל לאחרונה, אפשר לראות מבנה יוצא-דופן שמבוסס על מבנה המוח האנושי. העצבים המלאכותיים ברשת של גוגל מסודרים בשכבות. רק השכבה הראשונה ברשת מקבלת את התמונה השלמה כקלט. היא מעבדת את התמונה, מפרקת אותה ומחלצת מתוכה את התוואים הפשוטים ביותר – הקווים הישרים – ומעבירה את המידע המתקבל אל שכבת העצבים המלאכותיים הבאה. שכבה זו כבר מתחילה להבחין במבנים מורכבים יותר בתמונה – למשל, פינות או עיגולים – ומעבירה את המידע הלאה. בשכבות המתקדמות ביותר מתחילה רשת העצבים המלאכותית לזהות כבר מבנים שלמים ואפילו רעיונות מופשטים, וכפי שנכתב בבלוג של גוגל בנושא –

"שכבות הביניים בוחנות את התוואים הבסיסיים כדי למצוא צורות או רכיבים כלליים, כמו דלת או עלה. השכבות האחרונות אוספות את כל אלו לפרשנויות שלמות – אלו עצבים המופעלים בתגובה לדברים מורכבים מאד, כמו בניינים או עצים שלמים."

חזרו וקראו שוב את הפסקה האחרונה. אם אתם לא מתרגשים עדיין, כנראה שלא הבנתם את המשמעות. אנו יוצרים מבנים מוחיים ביולוגיים שלמים, המסוגלים ללמוד ולהפיק משמעות מתמונות, בתוך המחשב. העבדים שיצרנו לעצמנו, שבתחילה היו שונים כל כך מאתנו בדרכי הניתוח והסקת המסקנות שלהם, מתחילים להידמות אלינו יותר ויותר.

רשתות עצבים מלאכותיות שכאלו מתחילות לבצע מטלות שונות ומרשימות, בעיקר במעבדות המחקר והפיתוח באקדמיה ובחברות תעשייתיות. הן מלמדות את עצמן להבין דיבור אנושי, לשחק משחקי מחשב, ולנהוג במכוניות. הן מגיעות לרמת הצלחה מרשימה במטלות אלו, עד כדי כך שכל מערכות זיהוי הדיבור האנושי של החברות הגדולות מבוססות כיום על רשתות עצבים מלאכותיות. המשרתים שלנו רוכשים יכולות מתקדמות יותר ויותר, וזה כנראה לא מפתיע איש. ההפתעה היחידה היא שאיננו מבינים כיצד הם עושים זאת, בתוך נבכי המוח הממוחשב הסבוך ההוא. ואם איננו מבינים את הדרך בה מעובד מידע לקבלת החלטה בתוך המחשב, כיצד אנו יכולים לסמוך על המשרתים הללו ועל החלטותיהם?

בפרויקט שתוצאותיו פורסמו לאחרונה בבלוג של גוגל, הראתה גוגל מה קורה כאשר אנו מנסים להעמיק לתוך נבכי 'מחשבתן' של סימולציות המוח הממוחשבות ולפענח כיצד הן רואות ומפרשות את העולם. על הדרך, הם גם סיפקו ראיה ויזואלית במיוחד ליצירתיות המופגנת על-ידי המוחות הממוחשבים הללו.

המהנדסים של גוגל פתחו ב- "איפכא מסתברא", והציבו בפני רשתות העצבים המלאכותיות שאלות שונות מהרגיל. הם לקחו מוח ממוחשב שאומן כבר בזיהוי תמונות שונות, והטילו עליו משימה – ליצור בננה בתמונה. השכבות המתקדמות ביותר במוח המלאכותי כבר גיבשו הבנה בנוגע לבננה – מה אורכה, רוחבה, וצבעיה. עתה עבר המידע בכיוון ההפוך לרגיל, מהשכבות המתקדמות לשכבות הבסיסיות יותר, ואלו החלו להוסיף קווים וצבעים המאפיינים בננות לתמונות המלאות ברעש אקראי. התוצאה הסופית נראית כחלום מטושטש של בננה. בהפשטה, אפשר לומר שכך נראית בננה בעיני רשת העצבים המלאכותית. או לפחות, שאלו המאפיינים הנפוצים והחשובים ביותר של בננה בעיני המוח הממוחשב.

 

הבננה שבמוח הממוחשב. מקור - גוגל

הבננה שבמוח הממוחשב. מקור – גוגל

 

ועוד כמה דברים חביבים שאפשר לבקש מהמוח הממוחשב להציג עבורכם. מקור - גוגל

ועוד כמה דברים חביבים שאפשר לבקש מהמוח הממוחשב להציג עבורכם. מקור – גוגל

המהנדסים לא הסתפקו בבננות בלבד. הם בחנו גם כיצד נראים דגים ומצנחים, כוכבי ים, נמלים וברגים וכוסות מדידה בעיני המוח המלאכותי. והם התחילו להבין עובדה מטרידה: במקרים מסוימים, המוח המלאכותי אינו לומד רק את מה שציפינו ממנו שילמד. הוא מתחיל להבין גם הקשרים. כאשר, למשל, ביקשו המהנדסים מהמוח המלאכותי להפיק להם תמונות של משקולות, התוצאה הייתה הבאה –

 

כך נתפשות משקולות בעיני המוח הממוחשב: עם ידיים אנושיות. מקור - גוגל

כך נתפשות משקולות בעיני המוח הממוחשב: עם ידיים אנושיות. מקור – גוגל

 

רואים את הבעיה? המשקולות נמצאות בתמונה, ללא ספק, אך אליהן מחוברים גם פריטים ביולוגיים במובהק: ידיים אנושיות. הסיבה, כנראה, היא שרוב מכריע של תמונות של משקולות שהוזנו למוח המלאכותי עד כה, כללו גם שרירן אנושי המניף אותן. הדרך היחידה בה יכולנו ללמוד אודות הטעות היא באמצעות הצבת שאילתות למוח המלאכותי.

 

משחקי דמיון

המוחות המלאכותיים של גוגל אומנו כבר על מספר רב של תמונות ומסוגלים לזהות חפצים ועצמים שונים בתמונות אקראיות. מה יקרה כאשר נבקש מהמוח המלאכותי לחפש רק רמזים לחפצים ולעצמים הללו בתמונות קיימות? במקרה זה נקבל סוג של דמיון אסוציאטיבי, המראה לנו איך צורה אחת מובילה ל- "מחשבה" על צורה אחרת.

כדי לזהות את ה- "מחשבות" התועות הללו, ביקשו מהנדסי גוגל מהמוח הממוחשב להתמקד ברמזים העדינים שהוא מוצא בתמונה, ואז להגביר אותם ולהוסיף אליהם כדי לגרום להם להיראות יותר כמו החפץ הדמיוני שהוא 'מדמיין'. התוצאה? תמונה יצירתית באמת ובתמים. אם ענן נראה רק קצת כמו ציפור, המוח המלאכותי יעבד מחדש את צורתו של הענן כדי לגרום לציפור ממשית להופיע בתמונה. בדרך זו עננים הופכים לציפורים, עצים הופכים לבניינים, ועלים הופכים לציפורים ולחרקים. ידיים הופכות לראשי כלבים, ובני-אדם הופכים להיפופוטמים.

 

 

תמונה מקורית של שמים, לפני מעבר של המוח הממוחשב. מקור - גוגל

תמונה מקורית של שמים, לפני מעבר של המוח הממוחשב. מקור – גוגל

תמונת שמים, לאחר שעבר עליה המוח הממוחשב ומצא והגביר רמזים לרעיונות וקונספטים אחרים שלמד. מקור - גוגל

תמונת שמים, לאחר שעבר עליה המוח הממוחשב ומצא והגביר רמזים לרעיונות וקונספטים אחרים שלמד. מקור – גוגל

 

להסתער! תמונה של אביר לאחר שעבר עליה מוח ממוחשב עם חיבה יתרה לכלבים ולהיפופוטמים. מקור - גוגל

להסתער! תמונה של אביר לאחר שעבר עליה מוח ממוחשב עם חיבה יתרה לכלבים ולהיפופוטמים. מקור – גוגל

 

כאשר מריצים את המוח המלאכותי פעמים רבות על אותה תמונה, ודורשים ממנו לשנות בכל הרצה את התמונה לפי הרמזים החדשים שהוא מוצא והשינויים שהטמיע בתמונה בהרצה הקודמת, מתקבלת תמונה סופית מרהיבה וגדושה בחזרות על אותו נושא. כאשר הריצו, למשל, רשת עצבים מלאכותית שהתאמנה קודם לכן על מראות נוף ובניינים, התוצאה הייתה תמונות עשירות בצבע, שנראות כחלום דומם המשלב רשמים ומראות מעשרות מקומות שונים.

 

סלבדור דאלי חזר לחיים? מקור - גוגל

סלבדור דאלי חזר לחיים? מקור – גוגל

 

 

טבעה של יצירתיות

התמונות הססגוניות שמופקות על-ידי המוח הממוחשב, המשלבות מספר רב של אלמנטים לא-קשורים בתוכן, מעלות את השאלה האם הוא ניחן ביצירתיות. כדי למצוא תשובה, עלינו להבין קודם מהי הגדרתה של יצירתיות. לשם כך פניתי לספרו של קית' סויר, להסביר יצירתיות – ספר בסיס בקורסים לחקר היצירתיות (אפשר לדעת את זה כי הוא עולה יותר מחמישים דולרים באמזון). סויר מחלק את היצירתיות לשתי קטגוריות רחבות: אינדיבידואליסטית, כלומר כזו המתייחסת ליחיד, וחברתית-תרבותית.

היצירתיות האינדיבידואליסטית עונה על שלושה תנאים:

  • ביטוי: ליצירתיות חייב להיות ביטוי בעולם. אם החלומות שלך חדשניים ומפתיעים, אבל אינך מספר אותם לעולם, אתה אינך יצירתי. במילים אחרות, לכל פעילות יצירתית חייב להיות תוצר שאחרים יכולים להתוודע אליו.

  • חדש: תוצר הפעילות היצירתית חייב להיות חדש ושונה ממה שהיוצר הכיר לפני כן;

  • שילוב: התוצר חייב להיות שילוב של מחשבות ורעיונות קודמים, שמעולם לא שולבו לפני כן בדרך זו על-ידי היוצר;

המוח המלאכותי של גוגל עונה היטב על ההגדרה האינדיבידואליסטית: הוא מספק תוצר חדש ושונה ממה שהיה קיים בעבר, הוא משלב אלמנטים קודמים בדרכים חדשות, ויצירותיו מפורסמות ברשת האינטרנט לכל החפץ לצפות בהן. למרבה הצער, יצירתיות אינדיבידואליסטית אינה רלוונטית בהכרח לציבור הרחב. כאשר ילדי בן השלוש מחבר שני קווים זה לזה על הדף ומראה לי בגאווה את היצירה, הוא מפגין את יצירתיותו האינדיבידואליסטית. אני גאה בו מאד, אך חייב להודות שבשנייה זו ממש, אלפי ילדים אחרים מסביב לעולם מגלים את אותה דרך לחיבור שני קווים. במילים אחרות, העובדה שאני מפגין יצירתיות אינדיבידואליסטית, אינה מובילה בהכרח ליצירת ערך חברתי או תרבותי רחב יותר.

זוהי הסיבה שיש צורך בהגדרה השנייה של יצירתיות – היצירתיות החברתית-תרבותית. לפי הגדרה זו, יצירתיות הינה –  

"יצירת מוצר שקבוצה חברתית בעלת ידע שופטת שהוא חדש, ובנוסף הינו הולם, שימושי או בעל ערך."

לפי הגדרה זו, המוח המלאכותי של גוגל ייחשב ליצירתי אם יצירותיו חדשות (והן אכן כאלו), ואם הצופים אוהבים את יצירותיו ונהנים מהן, או סבורים שהן מספקות ערך נוסף כלשהו, או שימושיות. מכיוון שכך, אם אהבתם את היצירות של המוח המלאכותי, כנראה שעניתם בעצמכם על השאלה, "האם מחשבים יכולים להיות יצירתיים".

אבל מהו הערך שמספקת יצירתיות זו לחברה הרחבה יותר?

 

"מטא-רעיונות" לקידום המדינה

כתבתי בתחילת הרשומה כי דרכן של מדינות להצלחה במאה ה- 21 היא לנצח במרוץ היצירתיות. מילים אלו משקפות גם את דעתו של פול רומר, כלכלן שנבחר כאחד מ- 25 האנשים המשפיעים ביותר באמריקה לפי מגזין טיים, וכתב ב- 2002 כי –

"המדינה שתפרוץ קדימה במאה ה- 21 תהיה זו שתיישם [אסטרטגיית] חדשנות שתתמוך ביצירת רעיונות רלוונטיים מבחינה מסחרית בשוק הפרטי."

כאשר רומר מדבר על אסטרטגיות חדשנות, הוא מתייחס לפלטפורמות ולכלים שיתמכו ביצירתיות, בהגיית רעיונות חדשים ובבדיקתם. תחת הגדרה רחבה זו נכללות פלטפורמות כמו קיקסטרטר, המספקות לכל אינדיבידואל את היכולת להעמיד את רעיונותיו למבחן הציבור ולמנף אותם לחברה מסחרית כמעט בין-לילה, או אינוסנטיב – פלטפורמה בה מתחרים אנשי אקדמיה ואנשים נורמליים במציאת פתרונות לבעיות מדעיות וטכנולוגיות סבוכות.

חשוב להבין שלפלטפורמות אלו מצטרפים כיום גם המחשבים היצירתיים, שבזכות רעיונותיהם נזניק את החברה האנושית קדימה. רעיונות אלו אינם מסתכמים ביצירת תמונות צבעוניות בלבד. למעשה, מחשבים יצירתיים מתחילים כבר היום לפענח סודות חשובים בהרבה, בתחום החשוב ביותר לבני-האדם: ביולוגיה ורפואה.

 

סלמנדרות, תולעים ועתיד הרפואה

בשנת 1768 הראה החוקר האיטלקי לזארו ספלנזני שסלמנדרות מסוגלות להצמיח מחדש את גפיהן, בעיקר לאחר שסייע להן בעזרת סכין להיפרד מהגפיים המקוריות. התגלית עוררה גל של התרגשות בקרב מדעני אירופה שהחלו להשחיז את סכיני הניתוחים שלהם ולשלם כסף טוב על כל דו-חי שהובא למעבדותיהם. עד היום נחשבות הסלמנדרות למצרך מבוקש בקרב חוקרי הרפואה הרגנרטיבית – כלומר, הרפואה המחדשת. החלום, מאז ועד היום, היה ללמוד מהסלמנדרות ולהעתיק את יכולות ההתחדשות המרשימות שלהן גם לבני-האדם. 

 

סלמנדרות מסוגלות להצמיח מחדש את גפיהן. כך זה נראה. מקור.

סלמנדרות מסוגלות להצמיח מחדש את גפיהן. כך זה נראה. מקור.

 

מאז ימיו של ספלנזני חשפו מדענים עוד מספר רב של אורגניזמים המסוגלים לחדש חלקים מגופם. חלקם, כמו ההידרה הזעירה או התולעת העדינה הידועה בשם "פלנריה", מסוגלים להתחדש גם אם ראשם נכרת מעליהם. למעשה, אם נחתוך אפילו חלק מזערי – אחוז אחד בלבד – מהפלנריה השלמה, יוכל חלק זה לגדול מחדש וליצור בשנית את התולעת השלמה (לפי המחקרים, החלק יכול אפילו להיות קטן עד כדי 1/279 מגודלה של התולעת השלמה). יכולותיהן של הסלמנדרות, ההידרות, הפלנריות ויצורים מתחדשים רבים אחרים אינן פחות ממדהימות, אך על תחושת ההתפעמות מהן מעיבה רק עננה אחת: עדיין אין לנו מושג איך הן עושות את זה.

במאה השנים האחרונות אנו מתחילים לפענח את המנגנון הפועל בתוך התאים ובין התאים, ומאפשר לתהליך ההתחדשות להתחולל ולגפה חדשה (או אפילו יצור חדש) לגדול כמעט מאין ומאפס. הבנו כבר שתאי גזע בגופן של הפלנריה וההידרה מסוגלים להשתכפל ולהתמיין, וכך ליצור מחדש את שלל התאים המרכיבים את היצור השלם. אך מה גורם לתאי הגזע להתחלק דווקא לאחר החיתוך, ולא לפני כן? כיצד הם נשלטים? ומדוע מתמיינים תאי גזע מסוימים בגוף התולעת לתאי שריר, בזמן שאחרים מתמיינים לתאי עצב או לתאים במעי?

יש לנו קצוות-חוטים לתשובות עבור השאלות הללו. חוקרי הביולוגיה זיהו מגוון רחב של גנים וחומרים כימיים שמפרישים התאים ומעורבים בתהליכים שונים בהתחדשות. אך אנו מתקשים לפענח את מגוון התגובות והאינטראקציות האפשריות בין כל הגורמים הללו. זו הסיבה שעדיין לא איתרנו מודל שלם המתאר את פלא ההתחדשות שבתולעים, בהידרות ובסלמנדרות. כבני-אדם, אנו מוגבלים ביכולתנו ליצור מודל שכזה יש מאין. אדם אחד צריך לעבור על עשרות ומאות מחקרים המתארים את כל הגורמים הללו, ולהגיע לפרץ של יצירתיות באמצעותו יפענח כיצד כל הגורמים הרלוונטיים מתקשרים זה לזה.

אולי, בבוא היום, עוד יבוא גאון אנושי מתחום הרפואה ההתחדשותית, אשר יחווה פרץ יצירתיות שכזה ויצליח לעמוד על טיבה של ההתחדשות. כפי שכתב מיכאל לוין,

"המצאת מודלים שיסבירו מה הטבע עושה, הינה הדבר היצירתי ביותר שמדענים עושים – לא מדובר רק בסטטיסטיקה או בחישוב מספרים, אלא בלב ובנשמה של העשייה המדעית."

ואולי איננו זקוקים כבר לאותו גאון יצירתי אנושי, מאחר שמחשבים יצירתיים מתחילים לספק פתרון לבעיה כבר בימים אלו ממש, תוך שהם מסייעים למדענים להגשים את "הלב והנשמה של העשייה המדעית".

 

המחשב שפתר את התולעת

במעבדתו של מיכאל לוין, שצוטט מעלה, מפותח בשנים האחרונות מדען מסוג חדש: כזה שמעגליו המוחיים אינם מבוססים על דנ"א וחלבונים, אלא על סיליקון ואלקטרונים. מדען ממוחשב זה מבצע את העבודה שהמדענים האנושיים מתקשים לעשות: הוא בוחן כמויות גדולות של מידע ומפיק מודלים חדשים המסבירים את המציאות.

המערכת, שפותחה על-ידי דניאל לובו במעבדתו של לוין, קיבלה כקלט מספר מודלים בסיסיים המתארים את הדרך בה גנים וחלבונים שונים משפיעים על תהליך ההתחדשות של תולעי פלנריה. המחשב הריץ סימולציות של המודלים הללו, ובחן האם תוצאות המודלים תואמות לתוצאותיהם של ניסויים מקבילים שנעשו במעבדות בעשורים האחרונים ושפורסמו בספרות המדעית. מתוך המודלים המוצלחים ביותר נלקחו עקרונות יסוד מסוימים ועורבבו ביחד כדי ליצור מודלים חדשים שנבדקו בעצמם בסימולציות נוספות. התהליך המשיך בדרך זו עד לקבלת מודל שהצליח לתאר ולהסביר את כל 16 הניסויים שהוזנו לתוך המערכת.

המודל שהתקבל הצליח להסביר היטב – ולראשונה – חלק מיכולת ההתחדשות של התולעת, שנסתר עד היום גם מעיניהם של החוקרים האנושיים בתחום. המערכת הצליחה להגיע למודל המנצח, שאומת מאז בניסויים במעבדה, ב- 42 שעות בלבד. על הדרך, המערכת הממוחשבת הצליחה גם לגלות מחדש מספר מנגנונים ותהליכים מיקרו-ביולוגיים שהיו ידועים כבר, בתהליך ההתחדשות ובניית הגוף של התולעת. בהינתן תוצאות מרשימות אלו, אין פלא שלובו ולוין מתכוונים ליישם את המערכת בעתיד גם על בעיות אחרות שטרם נפתרו, כגון הבנת הדרך בה מתפתחים עוברים ברחם.

הנה כך, המחשבים היצירתיים מסייעים לאדם לפתור בעיות מדעיות, שהיו דורשות אלפי שעות עבודה במעבדה (ביצירת ובחינת הניסויים השונים) והרבה יצירתיות. והם עושים זאת ב- 42 שעות בלבד. אלו תעלומות מדעיות נוספות ייפתרו בעזרת קורטוב של יצירתיות ממוחשבת? את התשובה נתחיל לגלות כבר בעשור הקרוב.

 

סיכום: המחשבים היצירתיים

עברתי במאמר על שתי דוגמאות בהן מחשבים מפגינים יכולות שניתן לפרשן כיצירתיות. המוח המלאכותי של גוגל יוצר כיום תמונות חדשות באמצעות שילוב אלמנטים קודמים מזיכרונו. בכך הוא עונה על כל הדרישות להפגנת יצירתיות אינדיבידואליסטית. המחשב של לוין ולובו, שפותר בעיות מדעיות באמצעות יצירת מודלים חדשים, עונה גם על הדרישות להפגנת יצירתיות חברתית-תרבותית: הוא יוצר מוצר חדש שהוא מסוגל לזהות שהינו בעל ערך בעיני החברה.

המוח המלאכותי של גוגל פועל כיום לחיבור ושיבוץ מחדש של תמונות, אך לא רחוק היום בו הוא יחבר רעיונות וקונספטים ואלמנטים מופשטים יותר – ובאמצעות עקרונות דומים לאלו שהדגים המחשב של לובו ולוין, הוא גם יבחן אלו מהם עומדים במבחן המציאות והמדע. זמן החישוב של מוחות מלאכותיים כאלו יוקדש לבעיות שהטרידו את האנושות מאז ומתמיד: כדי לפתור בעיות רפואיות ולהבין מחלות שמעולם לא ירדנו לנבכיהן, לנתח ולפענח מקרי פשיעה, ואפילו לאתר מודלים חברתיים מוצלחים יותר מאלו הנהוגים כיום.

המשמעות היא שהיצירתיות, כבר בעתיד הנראה לעין, תחדל מלהיות רכושם הבלעדי של בני-האדם. יצירתיותם של בני-האדם תהיה עדיין חשובה ביותר במאה הקרובה: יזמים המוצאים דרכים חדשניות להפעיל את המחשבים לצרכינו, למשל, יכולים לזכות ברווחים עצומים. אך עלינו להכיר בכך שהמחשב, כישות המסוגלת לאתר פתרונות יצירתיים לבעיות (ולעתים לזהות בעיות חדשות בעצמה), מצטרף עתה כשחקן חדש למגרש ההמצאות והחדשנות.

מי תהיה המדינה שתצליח ביותר במאה ה- 21? זו תהיה המדינה בה בני-האדם יצרפו את כוחם למחשבים, וביחד יגיעו להישגים גדולים יותר מאי-פעם.

 

האם טבעונות פוגעת בפוריות הגבר? מבט ספקני

האם טבעונות פוגעת בפוריות הגבר? מבט ספקני

"עומר, תרצה חטיף שניצל?" שאלתי את זאטוטנו בן השנתיים וחצי.

"כן!" הביע את רצונו בלי בושה.

"אולי גם נקניקיה?" ניסיתי לפתותו. בכל זאת, הוא רזה כל כך.

"כן! נקניקיה!"

"עומר," הצטרפה אשתי לקושיות, "אולי תרצה… תרנגולת?"

שלחתי באשתי מבט מבועת. הילד טרם עשה את הקישור בעצמו בין הצלחת לבין פינת החי. אך היה זה מאוחר מדי. מצחו של הקטן כבר נחרש קמטים בעת שדן עם עצמו בסוגיה.

"לא תרנגולת." קבע בסוף.

"אולי… אולי פרה?" נסדק קולי.

"לא!" הרים הילד קולו וסכו"מו בזעף צדקני. "לא פרה! לא תרנגולת! לא רוצה!"

הסתודדתי עם האשה בצד.

"אהובתי," פתחתי, "הפכת את הילד לצמחוני, שלא לומר לטבעוני!"

היא שמרה על קור רוח, כהרגלה מאז החתונה. "אולי הוא כבר היה צמחוני קודם," אמרה, "ושכח לתאם את זה איתנו."

שילבתי את ידיי בניסיון להפסיק את רעידתן. "ראי, יקירה," פתחתי, "לכל אחד מותר להיות צמחוני או טבעוני. מצדי שיאכל ארנבים אם זה טוב לו. אבל תחשבי לרגע איך כל עניין הצמחונות הזה עוד יפגע בו. תחשבי איך הוא יפגע בנו!"

"למה שהצמחונות שלו תפגע בנו?" שאלה.

"לא שמעת?" הזדעזעתי. "מחקר חדש מלפני שבוע הראה שצמחונות פוגעת בפוריות של בני המין הגברי! לטבעונים ולצמחונים במחקר היה פחות זרע בנפח הדגימה, והזרע המעט שהיה להם היה מאיכות נמוכה יותר, ובקושי הצליח לנוע בבדיקות. זה היה זרע עצוב. זרע מיואש. זרע רזה ואנמי שניזון מחסה ומלכתחילה לא היה לו סיכוי. איך את מתכננת שהילד יביא לנו נכדים, אם נתעלל ככה בתאי הזרע שלו?"

 

"ברכות על היותך הזרע המהיר ביותר!" - ברכה שצמחונים לא ישמעו?

"ברכות על היותך הזרע המהיר ביותר!" – ברכה שצמחונים לא ישמעו?

 

אשתי שלחה בי מבט מיוסר. לא נורא. כבר מזמן התרגלתי.

"סיימת?" שאלה.

"עכשיו תורך." הודיתי.

"אני מכירה את המחקר הזה שלך." אמרה. "ואיך לומר בעדינות? יש בו חורים. והם גדולים."

"כמו מה?" שאלתי.

"הבעיה הגדולה ביותר היא שהוא נערך על 474 גברים." אמרה.

"זה נשמע הרבה." אמרתי. "יחסית לניסוי ראשוני."

"נכון," אמרה, "עד שאתה מבין שמתוך כל הגברים הללו, רק 26 היו צמחונים וחמישה היו טבעונים. זה אחוז קטן מסך כל הנבדקים – פחות מעשרה אחוזים – וקשה להסיק ממנו מסקנות לגבי כלל הצמחונים והטבעונים. והעניין מסתבך עוד יותר כשאתה למד שכל הגברים שהשתתפו בניסוי היו מטופלים ממילא במחלקה לבעיות פוריות. כולם. גם הצמחונים, גם הטבעונים, גם אוכלי הבשר. כך ששוב – קשה להסיק מסקנות לגבי הפוריות של כלל האוכלוסייה, בהסתמך על ראיות שהתקבלו מגברים שבלאו הכי עשויים לסבול מבעיות פוריות."

"למה החוקרים לא בדקו קבוצה גדולה יותר של צמחונים?" שאלתי בתמיהה.

"אני לא יודעת." אמרה. "אבל זו בדיוק הנקודה: לא הייתה צריכה להיות להם בעיה למצוא צמחונים בשפע. אוניברסיטת לומה לינדה שערכה את המחקר מזוהה עם הכנסייה האדוונטיסטית של היום השביעי. זהו זרם אמוני נוצרי שמעודד את מאמיניו לעבור לתזונה ללא בשר. למעשה, 34.5 אחוזים מהמאמינים מצהירים על עצמם שהם צמחוניים (לפי סקר משנת 2002). אז למה השתתפו במחקר רק עשרה אחוזים? מה קרה לכל היתר? אולי דווקא הצמחוניים נהנים מאיכות זרע גבוהה יותר, ולכן מלכתחילה הגיעו רק מעטים מהם למחלקת הפוריות?"

 

מאמין מהכנסייה האדוונטטיבית של היום השביעי. צמחוני בהסתברות של 34.5 אחוזים.

מאמין מהכנסייה האדוונטטיבית של היום השביעי. צמחוני בהסתברות של 34.5 אחוזים. מקור.

 

"אולי לא כל הגברים במחקר הגיעו מהכנסיה האדוונטיסטית, ולכן היו שם כל-כך מעט צמחונים." הצבעתי על פגם בטיעון.

"זה ייתכן," הודתה, "ואחוז הצמחונים באמריקה באמת נמוך יחסית, ועומד על 3.2 אחוזים. אבל הנקודה היא שאנחנו לא יודעים כל-כך הרבה פרטים על המחקר, שקשה מאד להתייחס אליו ברצינות. החוקרים פרסמו ממש גזיר-נייר באורך של 300 מילים, וכמעט שלא פירטו אודות מהלך המחקר עצמו ואת השיטות הסטטיסטיות לניתוח הנתונים. האם הגברים נבררו מראש למחקר, למשל? אנחנו גם יודעים שהגדרות עצמיות נוטות שלא להיות מדויקות, ולכן נשאלת השאלה האם הגברים המשתתפים דיווחו על עצמם כצמחונים, או שפירטו את הרגלי האכילה שלהם באופן מדוקדק ואמין הרבה יותר. האם החוקרים התייחסו גם לגילם של הגברים? כאשר מסתמכים על מספר קטן כל-כך של נבדקים צמחוניים, יכול בקלות לקרות מקרה שכל הצמחונים שהשתתפו היו קשישים יותר מהממוצע – ולכן הזרע שלהם היה בעל איכות נמוכה יותר. כל אלו נקודות שלחלוטין לא זכו להתייחסות מצד החוקרים!"

"אז לא צריך לחשוש מכך שעומר יהיה צמחוני?" ניסיתי לקפוץ לנקודה הסופית.

"לא בגלל איכות הזרע העתידי שלו." אמרה. "ולא על סמך המחקר הזה. אולי עוד יהיו מחקרים אחרים שיראו שצמחונים וטבעונים נתקלים בבעיות פוריות. זה בהחלט ייתכן, מכיוון שרבים מהם צריכים לאזן את התזונה שלהם באמצעות תוספי מזון, וקל לטעות בנושאים האלו. יש גם טענות לפיהן חומרי ההדברה שמשתמשים בהם בצמחים, או נגזרות של הורמונים נקביים שקיימים בסויה, יכולים להשפיע לרעה על הגוף האנושי. יש דיון בקהילה המדעית על כל הנקודות האלו, אבל עדיין אין הכרעה. בכל מקרה, אתה יכול להירגע: המחקר הנוכחי אפילו לא קרוב להוכיח שום דבר. הילד שלנו יהיה פורה כמו ארנבון בבוא העונה."

"ארנב!" השמיע הילד קולו.

הפנינו אליו את עינינו המשתאות.

"ארנב!" חזר על עצמו, והיכה עם המזלג בצלחת בנחרצות. "לא תרנגולת! לא פרה! רוצה ארנב! לאכול ארנב!"

לפני שאני נושם לרווחה, אולי אתם יודעים איפה משיגים שניצל ארנב?

 

Sad_Bunny

—————–

 

פרסומת נטולת-בושה (ומודגשת):

הספר "המדריך לעתיד: המהפכות הטכנולוגיות שישנו את חיינו", יצא בשנה האחרונה לחנויות הספרים והפך לרב-מכר תוך זמן קצר. הספר ניתן לרכישה בחנויות הספרים המובחרות או בהנחה מיוחדת בקישור הבא:

זרוע תותבת ראשונה המתחברת ישירות לגוף ומספקת חוש מישוש

זרוע תותבת ראשונה המתחברת ישירות לגוף ומספקת חוש מישוש

באחד מסרטי "מלחמות הכוכבים", הגיבור לוק סקייווקר מאבד את כף ידו בקרב. הוא אינו מאבד תקווה, ותוך שעות ספורות מקבל כבר יד רובוטית חדשה המתחברת ישירות לגופו ופועלת כיד רגילה לכל דבר.

כאשר הופץ הסרט לאקרנים בשנות השבעים, נחשבה יד פרותטית כזו למדע בדיוני ותו לא. אך עתה, לראשונה, הודגמה בקליניקה פרותזה רובוטית הנשלטת באמצעות ממשקים שהושתלו ישירות בעצם והתחברו לעצבים ולשרירי המטופל. האיחוי בין הגוף ליד הפרותטית סיפק למטופל יכולות תפקוד ברמה שלא נראתה בעבר, כולל יכולת חישה בסיסית. היד הפכה, למעשה, לחלק אינטגרלי מגוף המטופל, והוא היה מסוגל להשתמש בה לכל צרכיו, כולל בעבודה פיזית.

 

היד התותבת מ- "מלחמות הכוכבים". מדע בדיוני בעבר, מתקרבת למציאות כיום.

היד התותבת מ- "מלחמות הכוכבים". מדע בדיוני בעבר, מתקרבת למציאות כיום.

 

"השתמשנו בחיבור לעצם כדי לשדך אדם למכונה ביציבות ולאורך זמן…" אומר מקס אורטיז קטלאן, שהוביל את המחקר באוניברסיטת צ'אלמרס. "הזרוע המלאכותית מחוברת ישירות לשלד וכך זוכה ביציבות מכאנית. מערכת הבקרה הביולוגית של האדם, כלומר העצבים והשרירים, מחוברת גם היא למערכת הבקרה של המכונה דרך אלקטרודות נוירו-שריריות. כך נוצר איחוד אינטימי בין הגוף והמכונה; בין ביולוגיה למכטרוניקה."

 

אופן החיבור של הזרוע התותבת לגוף. מקור: Science Translational Medicine.

אופן החיבור של הזרוע התותבת לגוף. מקור: Science Translational Medicine.

 

עבור המטופל שהשתתף במחקר, מדובר בשיפור משמעותי לעומת הפרותזה בה השתמש עד היום. זרועו נכרתה כבר לפני יותר מעשר שנים, והפרותזה הקודמת שלו קיבלה הוראות מאלקטרודות שרוצפו על העור. אלקטרודות אלו היו צריכות להתמודד עם מטלה קשה במיוחד: לאסוף מסרים חשמליים מהשרירים והעצבים שמתחת לעור, ולהסיק מאלו כיצד המטופל מעוניין שהיד תנוע. דרך זו זכתה להצלחה מוגבלת, וכתוצאה נטתה היד הפרותטית הקודמת לעשות טעויות באופן מתמיד.

הזרוע הפרותטית החדשה מחוברת ישירות למערכת הבקרה של הגוף, ולכן מסוגלת לבצע מטלות ברמת דיוק ועדינות גבוהה בהרבה. את ההצלחה אפשר לראות בכך שהמטופל עובד כנהג משאית בצפון שוודיה, ומאז הניתוח הצליח כבר להתמודד עם כל המצבים האפשריים: הוא מסוגל לקשור את המטען למשאית ולתפעל את המכונות הרלוונטיות, ואפילו לבצע פעולות עדינות, כגון סידור קרטון ביצים וקשירת גלגיליות לרגליהם של ילדיו.

 

 

פעולות שונות שהמטופל מבצע באמצעות היד התותבת החדשה. אפשר ללחוץ על התמונה כדי להגדיל. מקור: Science Translational Medicine.

פעולות שונות שהמטופל מבצע באמצעות היד התותבת החדשה. אפשר ללחוץ על התמונה כדי להגדיל. מקור: Science Translational Medicine.

 

המטופל הינו כרגע גם הראשון בעולם שזכה בחוש מישוש מלאכותי דרך הפרותזה לאורך זמן. מכיוון שהשתל מחובר ישירות לעצבים ולעצם, הוא מסוגל להעביר אותות גם בכיוון ההפוך – מהיד הפרותטית למוח. ניסיונות דומים התבצעו כבר בעבר עם פרותזות פרימיטיביות יותר, אך לתקופות קצרות בלבד של כמעט חודש. בניסוי הנוכחי זכה המטופל ב- 'חוש מישוש' בסיסי דרך היד הפרותטית לתקופה של 11 חודשים, עד שהתפרסם המחקר בשבוע האחרון. האלקטרודות שיגרו אותות חשמליים לעצביו, שתורגמו במוחו כתחושת "דגדוג" קלה במקומות בהם לחצו החוקרים על היד באמצעות עט. החוקרים מתכוונים להמשיך ולשכלל את יכולות היד להעביר מידע לעצבים, ממש כיד ביולוגית רגילה – ואף טוב יותר.

החוקרים מתכוונים לטפל בנכים נוספים בטכנולוגיה החדשה בהמשך השנה, אך יש התוהים כמה מקטועי הגפיים יוכלו להרשות לעצמם פרותזות משוכללות כל כך. שאלה זו חשובה במיוחד בעולם בו מוקשים גורמים ליותר מ- 26,000 קטיעות בשנה, במדינות מתפתחות בעיקר. עם זאת, עלויות הפרותזות הרובוטיות צפויות לרדת ביחד עם הירידה המתמדת בעלויות רכיבי המחשוב. הירידה בעלויות הרכיבים היא זו שהביאה לכך שבעשרים השנים האחרונות ירדה עלותו של מחשב עם מיליון טרנזיסטורים מ- 222 דולרים ל- 6 סנט בלבד. לא נראה שהיא צפויה לעצור בעתיד הקרוב (למעשה, הירידה במחיר רק הופכת להיות מהירה יותר), וגם עלויותיהן של הפרותזות ירדו ביחד עמה. גם עלות ההתקנה והחיבור לגוף עשויה לקטון בעשורים הקרובים באמצעות שימוש ברובוטים מתקדמים לביצוע הניתוח.

 

הירידה בעלויות המחשוב מאז 1992, לפי דלויט.

הירידה בעלויות המחשוב מאז 1992, לפי דלויט.

 

כל אלו מעידים כי היד הפרותטית המתחברת לגוף ולעצבים מהווה רק סימפטום לבאות: עולם בו הביולוגי והמלאכותי משתלבים זה בזה באופן רציף כמעט, והשתלים יהיו זמינים לרוב בני האדם. יש אמנם אתגרים רבים שיש לפתור בדרך לעתיד זה, אבל את הצעדים הראשונים כבר עשינו. וגם אם נתעייף באמצע הדרך, אנו עשויים לגלות שרגלינו ניתנות להחלפה.

 

 

 

המאמר המקורי בכתב העת Science Translational Medicine

הידיעה לעיתונות מטעם אוניברסיטת צ'אלמרס

—————–

 

פרסומת נטולת-בושה (ומודגשת):

על השילוב בין הביולוגי והמלאכותי ובין אדם ומכונה כתבתי והרחבתי בספרי "המדריך לעתיד", שנמכר בימים אלו בהנחה מיוחדת לחגים בקישור הבא:

מהפתעות השנה החדשה: ננו-שרשראות מיהלום לבניית מעלית החלל

מהפתעות השנה החדשה: ננו-שרשראות מיהלום לבניית מעלית החלל

לפני יומיים הזמינו אותי לדבר בטלוויזיה לפני מספר ימים על הגילויים המדעיים והטכנולוגיים שאני מאחל לנו בשנה החדשה. השאלה גרמה לי לחשוב על הנושא לעומק, ולנסות להציב סדרי עדיפויות לתגליות ולהתפתחויות טכנולוגיות שונות. מה עדיף: שהתאים הסולאריים של חברת Solar Roadways יגיעו למימוש מוצלח בכבישים, או שתרופה מסוימת לסרטן השד תעבור את השלב השלישי במבדקים קליניים, או אולי שארגון SpaceIL הישראלי יצליח להנחית חללית כחול-לבן על הירח?

בסופו של דבר החלטתי שהשאלה עצמה מגבילה את המחשבה. התפתחויות מדעיות וטכנולוגיות אמנם מתרחשות באופן הדרגתי, אך הדבר שבאמת הייתי מאחל לכולנו לשנה החדשה הוא תגלית מדעית מרשימה שפותחת תחום חדש ומלהיב שלא חשבנו שייתכן בעבר. תגליות מסוג זה מתרחשות כל הזמן, והן אלו שמקפיצות קדימה את הטכנולוגיה ואת האנושות צעד אחר צעד, דור אחר דור. איננו יכולים לדעת מתי יתרחשו קפיצות כאלו, או מאיזו מעבדה או מכון מחקר הן יגיעו. אנו רק יכולים להיות בטוחים שכל עוד המין האנושי עסוק במחקר ובהבנת היקום שמסביבו, הן ימשיכו להגיח.

והנה, באותו יום בו התבקשתי לדבר על השנה החדשה, הגיע לכותרות מחקר שעשוי לבשר בדיוק על קפיצת מדרגה שכזו, ולהביא אותנו לתקופה חדשה ומתקדמת יותר מתקופת האבן, הברונזה או הברזל. אם התקוות הגלומות במחקר החדש יתממשו, הוא עשוי להקפיץ אותנו ישירות לתקופת היהלום.

 

יהלומים ושרשראות

בתגלית, שהתפרסמה לפני מספר ימים בכתב העת המדעי היוקרתי נייצ'ר חומרים (Nature Materials), חשפו מדענים דרך לייצור ננו-שרשראות דקיקות מיהלום, שקושיין וחוזקן עשויים להתחרות אפילו באלו של יהלומים ושל ננו-צינוריות פחמן – מהחומרים הקשים ביותר הידועים לאדם.

"מנקודת מבט של מדע בסיסי, תגליתנו מסקרנת מכיוון שלשרשראות שיצרנו יש מבנה שמעולם לא נראה בעבר," אמר פרופ' ג'ון באדינג. ליבתן של הננו-שרשראות שנוצרו עשויה מקו ארוך ודק של אטומי פחמן המאורגנים בדומה ליחידת המבנה הבסיסית של יהלום: אטומי פחמן, שכל אחד מהם מחובר לארבעה אטומי פחמן אחרים במבנה יציב המזכיר פירמידה. "זה כאילו שתכשיטן מדהים חרז את היהלומים הקטנים ביותר האפשריים, לשרשרת מיניאטורית ארוכה."

 

ננו-שרשרת יהלום

ננו-שרשרת יהלום. הקרדיט לאוניברסיטת Penn State

 

תגליתה של הקבוצה מגיעה לאחר כמעט מאה שנים במהלכן ניסו לשווא מעבדות שונות לדחוס תרכובות המכילות אטומי פחמן ולגרום להן להתפרק ולהתרכב מחדש לצורה המזכירה יהלום. עד היום התקבלו רק תוצרים נטולים צורה מסודרת ומוגדרת החוזרת על עצמה כבגביש. בניסוי הנוכחי השתמשו החוקרים במתקן מיוחד כדי לדחוס כמות גדולה של בנזן, בלחץ של יותר מפי עשרת-אלפים מהלחץ האטמוספירי שאנו חווים על פני כדור הארץ. מולקולות הבנזן נדחסו זו לצד זו, התכופפו ונשברו. אז הקטינו החוקרים בהדרגתיות את הלחץ, ובכך העניקו לאטומי הפחמן את הזמן שהיו זקוקים לו כדי להגיב זה עם זה וליצור שרשרת מסודרת במבנה המזכיר יהלום. רוחב השרשרת מזערי – רק כמה אטומים המחוברים זה לזה – וקטנה פי מאה-אלף מרוחבה של שערה אנושית.

 

מהאקדמיה לתעשייה

שיטת הייצור של שרשראות היהלום אינה מתאימה עדיין למפעלי תעשיה, מכיוון שהיא מחייבת הפעלת לחצים גבוהים במיוחד על חומרים כבנזן. עובדה זו עשויה לעצור את התפתחות התחום בתעשייה בשנים הראשונות, ולהגביל את יכולת הייצור ההמוני של השרשראות כחומר בניין. אני לא מתרגש ממגבלה זו. תהליכים תעשייתיים מתאפשרים כאשר יש בהם צורך, גם אם תהליך המעבר מהמעבדה למפעלים לוקח שנים. עד היום לא הייתה עדיין סיבה טובה מספיק לתעשייה לחקור בכיוון זה, אך חשיבותן הפוטנציאלית של שרשראות היהלום הזעירות ברורה לכולם.

מכיוון שהסיב ניחן במבנה כשל יהלום, התיאורטיקנים של מדעי החומרים חוזים כי הוא יהיה קשה במיוחד, חזק במיוחד, וגם שימושי במיוחד. "לפי התיאוריה… זהו פוטנציאלית החומר החזק והקשיח ביותר האפשרי, וגם קל משקל." אמר באדינג.

אם יצליחו החוקרים באקדמיה ובתעשייה להוכיח שמדובר באמת בחומר חזק, קשה וקל כל-כך, וימצאו דרכים זולות לייצרו, הרי שתחום החומרים והמבנים יעבור מהפכה. שרשראות היהלום החדשות, שמקורן מבנזן זול, יוכלו להשתלב במגוון רחב של חומרים. נמצא אותן בדלתות המכוניות ובקירות הבתים, בדפנות מטוסים, ואפילו בפטישים ובמסורים הביתיים. אך היישום המרגש ביותר עבורן עשוי להימצא דווקא בחלל. מזה עשורים רבים שמדענים ומהנדסים מסביב לעולם חולמים על "מעלית חלל" – חבל ארוך המחבר בין כדור-הארץ לחלל החיצון, ועליו יכולות מעליות לטפס ולרדת כדי להביא בני-אדם ומשאות למלוני חלל, לתחנות חלל ולחלליות שיצאו למסעות אל הירח, המאדים ומעבר. עד היום לא הצלחנו למצוא חומר שיהיה חזק וזמין מספיק ליצירת החבל. ננו-צינוריות פחמן היו היחידות שהתקרבו לחוזק הדרוש, אך טרם נמצאו הדרכים לזקק וללפף אותן ביחד בכמות גדולה מספיק.

מוקדם עדיין להכריע האם שרשראות היהלום יכולות להתאים ליצירת כל אלו, ובאופן עקרוני אני מעדיף לחכות למחקרים נוספים שיאששו את התגלית הנוכחית, לפני שאפתח בצהלות שמחה רשמיות. אבל מותר לקוות שהן יפתחו תחום חדש ומרגש בהנדסת חומרים. אם ימשיך תחום זה להתפתח הרי שהוא יישא את כולנו לעידן החדש אותו כינה חוקר הננו-טכנולוגיה רלף מרקל בשם "תקופת היהלום". ממש כשם שהמין האנושי עבר מתקופת האבן לתקופת הברונזה ולתקופת הברזל, כך הוא יעבור גם לתקופת היהלום, בה החומרים המבניים שישמשו אותנו יהיו חזקים, קשים וקלים יותר מאי-פעם.

תמורות מסוג זה אינן שמורות רק לתקופות מלפני אלפי שנים. רק לפני מאה ושלושים שנים, אלומיניום היה יקר יותר מזהב בשל הקושי בהפקתו מן האדמה. בנשפים היוקרתיים ביותר בצרפת באותה תקופה, האורחים המכובדים ביותר זכו להשתמש בכלי אוכל מאלומיניום, בעוד שהיתר נאלצו להסתפק בצלחות זהב. ואז אירע 'קלף פרוע' והתגלתה שיטה חדשה וזולה להפקת האלומיניום. תוך שנים ספורות צנח מחיר האלומיניום, עד כדי כך שכיום אנו משתמשים בו בכל בית ובאביזרים רבים. במילים אחרות, אנו נהנים כיום מעושר שלפני מאה שנים אפילו האנשים האמידים ביותר לא היו מסוגלים לדמיין לעצמם.

 

האייפון (5) היקר ביותר בעולם - מצופה ביהלומים. בקרוב יהיה חסר ערך? עוד נראה.  מקור: Tech.Firstpost

האייפון (5) היקר ביותר בעולם – מצופה ביהלומים. בקרוב יהיה חסר ערך? עוד נראה.
מקור: Tech.Firstpost

 

איחולים לשנה החדשה

לעתים קרובות אני תוהה: מה אם היה קורה נס טכנולוגי? מה אם היינו מוצאים את המתג הביולוגי בגוף – גן כלשהו – שבאמצעות הפעלתו היינו מפסיקים להזדקן ולחלות? או שהיינו מגלים נוסחה שהייתה הופכת מים לנפט? הרעיונות האלו נראים לי מופרכים, עד שאני נזכר בגילוי הדרך להפקת אלומיניום, בגילוי הנפט שהחליף את הפחם במקומות רבים, ובגילוי החשמל שהוביל אנרגיה לכל בית. כל אלו היוו פריצות דרך והפתעות גדולות, עבור כל דור בתורו.

לפיכך, אני מאחל לכולנו מספר גדול ככל האפשר של הפתעות ושל פריצות דרך מדעיות וטכנולוגיות. אני מאחל שייפלו בדרכנו הפתעות חוזרות ונשנות, שכל אחת מהן תטמון בחובה את הפוטנציאל לשיפור תנאי החיים של כולנו. ואני מאחל שנשמע מדי שבוע ציטוטים כמו אלו של באדינג – "פיזיקאים וכימאים נדהמים מכך שהאטומים של מולקולות הבנזן מתחברים לעצמם מחדש בטמפרטורת החדר כדי ליצור שרשרת."

שתהיה לנו שנה מדהימה.

 

————————-

 

מקור לציטטות: ידיעה לעיתונות של אוניברסיטת Penn State

 

בספרי "המדריך לעתיד: המהפכות הטכנולוגיות שישנו את חיינו" אני מתייחס גם למהפכת הננו-טכנולוגיה והננו-חומרים, והשינוי שהיא יכולה להביא על העולם. ניתן לרכוש את הספר במחיר מיוחד של חמישים ש"ח לרגל תקופת החגים, בקישור הבא –

 

המדריך לעתיד – בהנחה מיוחדת לחגים!
עותק פיזי (כולל משלוח) ₪50.00 ILS
עותק דיגיטלי ₪30.00 ILS
עותק פיזי ועותק דיגיטלי (חבילת מבצע) ₪75.00 ILS