10 הטכנולגיות פורצות הדרך של 2013

מחשב שמתרגם דיבור בזמן אמת. הדפסה תלת מימדית של מנוע סילון. איתור מגפת מלריה באמצעות נתוני סלולאר. ועוד שבע המצאות שעומדות לשנות את חיינו
X זמן קריאה משוער: 36 דקות

חישבו על הבעיות המתסכלות, העיקשות, או פשוט המעצבנות ביותר שתוכלו לדמיין. עכשיו חישבו מה עושה הטכנולוגיה כדי לתקן אותן. זה מה שאנחנו עשינו, וכך קיבלנו את רשימת "10 הטכנולוגיות פורצות הדרך" השנלתית שלנו. אנחנו מחפשים טכנולוגיות שמרחיבות, לדעתנו, את טווח האפשרויות העומדות בפני האדם.

ההגדרה שלנו לפריצת דרך היא פשוטה: התקדמות שנותנת לאנשים דרכים חדשות להשתמש בטכנולוגיה. אולי מדובר בעיצוב אינטואיטיבי שמספק ממשק שימושי (ראו "שעונים חכמים") או במכשירים ניסיוניים שמאפשרים לאנשים שסובלים מנזק מוחי לייצר שוב זיכרונות ("שתלי זיכרון"). חלקן עשויות להיות המפתח לצמיחה כלכלית בת-קיימא ("ייצור ברבדים ו-"רשת-על"), וחלקן עשויות לשנות את הדרך שבה אנחנו מתקשרים ("מדיה חברתית זמנית") או חושבים על אלה שעוד לא נולדו (ריצוף דנ"א טרום-לידתי). פריצות דרך אחדות הן הישגים מבריקים בתחום ההנדסה ("בקסטר"). אחרות נובעות מניסיונות לחשוב מחדש על בעיות ותיקות בתחומיהן ("למידה עמוקה" ו-"אנרגיה סולרית יעילה במיוחד"). לא זו בלבד שהרשימה השנתית הזו מספרת לכם על הטכנולוגיות שאתם צריכים להכיר. היא גם חוגגת את היצירתיות שהולידה אותן.

1. למידה עמוקה

כשריי קורצווייל נפגש בחודש יולי שעבר עם מנכ"ל גוגל, לארי פייג', הוא לא חיפש עבודה. כממציא מכובד שהפך לעתידן של בינה מלאכותית, קורצווייל רצה לדון בספרו הבא How to Create a Mind. הוא אמר לפייג', שקרא טיוטה ראשונית, שהוא רוצה להקים חברה שתפתח את הרעיונות שלו לבניית מחשב חכם באמת: כזה שיוכל להבין שפה ואז להקיש הקשים ולקבל החלטות בכוחות עצמו.

הממציא ריי קורצווייל. צילום: ארין לובין, "בלומברג"

הממציא ריי קורצווייל. צילום: ארין לובין, "בלומברג"

התברר במהרה שמאמץ כזה דורש לא פחות מאשר כוח המחשוב ועיבוד הנתונים של גוגל. "אני יכול לנסות לתת לך גישה חלקית," אמר פייג' לקורצווייל. "אבל לחברה עצמאית יהיה קשה מאוד לעשות את זה." פייג' הציע שקורצווייל, שמעולם לא עבד בחברה שאינה שלו, יצטרף לגוגל. לא נדרש לקורצווייל הרבה זמן להחליט: בחודש ינואר הוא התחיל לעבוד בגוגל כמנהל תחום ההנדסה. "זה שיאן של 50 שנים שבהן אני מתמקד בבינה מלאכותית," הוא אומר.

לא רק משאבי המחשוב של גוגל משכו את קורצווייל, אלא גם ההתקדמות של החברה בענף של בינה מלאכותית שנקרא למידה עמוקה (Deep Learning). תוכנת למידה עמוקה מנסה לחקות את פעילותן של שכבות של תאי עצב בניאו-קורטקס, 80 האחוזים המקומטים האלה במוח שבו נעשית החשיבה שלנו. התוכנה לומדת, במובן אמתי מאוד, לזהות דפוסים בייצוגים דיגיטליים של צלילים, תמונות ונתונים אחרים.

הרעיון הבסיסי – שתוכנה מסוגלת לדמות את מערך תאי העצב הגדול של הניאו-קורטקס ב"רשת עצבית" מלאכותית – קיים כבר עשרות שנים, והוליד לא פחות אכזבות מאשר פריצות דרך. אבל תודות לשיפורים בנוסחאות מתמטיות וכוחם הגדל של מחשבים, מדעני מחשב מסוגלים כיום ליצור מודלים של הרבה יותר שכבות של תאי עצב וירטואליים מאשר בעבר.

מנהל המחקר של מיקרוסופט הדהים את הנוכחים בהרצאה בסין עם הדגמה של תוכנת דיבור שתעתקה את המילים שאמר באנגלית בשיעור טעות של 7 אחוזים בלבד, תרגמה אותם לכתב סיני, ואז דימתה את קולו ואמרה אותם במנדרינית.

כך הם מתקדמים בצורה מרשימה בזיהוי דיבור ובזיהוי של עצמים בתמונות. בחודש יוני 2012, מערכת למידה עמוקה של גוגל שצפתה בעשרה מיליון תמונות מתוך סרטוני יוטיוב, הייתה טובה כמעט פי שניים מכל ניסיון קודם בזיהוי עצמים כגון חתולים. גוגל גם השתמשה בטכנולוגיה הזאת כדי לצמצם את שיעור הטעויות בזיהוי דיבור בתוכנת האנדרואיד העדכנית שלה. בחודש אוקטובר, מנהל המחקר של מיקרוסופט, ריק ראשיד, הדהים את הנוכחים בהרצאה בסין עם הדגמה של תוכנת דיבור שתעתקה את המילים שאמר באנגלית בשיעור טעות של 7 אחוזים בלבד, תרגמה אותם לכתב סיני, ואז דימתה את קולו ואמרה אותם במנדרינית. באותו חודש, צוות של שלושה סטודנטים ושני מרצים זכו בתחרות של Merck לזיהוי מולקולות שעשויות להוביל לתרופות חדשות. הקבוצה השתמש בלמידה עמוקה כדי לאתר את המולקולות שסביר ביותר שייקשרו למטרותיהן.

גוגל, במיוחד, הפכה למגנט לכישרונות בלמידה עמוקה ותחומי בינה מלאכותית רלוונטיים. בחודש מרץ קנתה החברה סטארט-אפ, שאחד ממייסדיו הוא ג'פרי הינטון, מרצה למדעי המחשב מאוניברסיטת טורונטו שהיה חלק מהצוות הזוכה בתחרות של Merck. הינטון יחלק את הזמן שלו בין האוניברסיטה לגוגל. הוא אומר שהוא מתכנן "לקחת רעיונות מהתחום הזה וליישם אותם על בעיות אמתיות" כמו זיהוי עצמים בתמונות, חיפוש, והבנת שפות טבעיות.

חוקרי בינה מלאכותית הם בדרך כלל זהירים, אבל כל ההתרחשויות האלה נוטעות בהם תקווה שמכונות חכמות יקומו סוף סוף מבין דפי המדע הבדיוני. בינה מלאכותית מתחילה לשנות הכול, מתקשורת ומחשוב ועד לרפואה, ייצור ותחבורה. את הפוטנציאל אפשר לראות כשמביטים בווטסון, המחשב של IBM, שזכה בשעשועון Jeopardy!. וטסון משתמש בטכניקות למידה עמוקה ועכשיו הוא לומד איך לעזור לרופאים לקבל החלטות טובות יותר. מיקרוסופט משתמש בלמידה עמוקה בחיפוש הקולי ב-Windows Phone ובמנוע החיפוש שלה, בינג.

נדרשות עוד פריצות דרך קונספטואליות ותכנותיות, שלא לדבר על כוח עיבוד נוסף, כדי להביא את הלמידה העמוקה ליישומים שמעבר לזיהוי של דיבור ועצמים. וכנראה שלא נתקל במכונות שנוכל לומר שהן חושבות בעצמן, עוד שנים, ואולי עשורים – אם בכלל. אבל בינתיים, אומר פיטר לי, מנהל המחקר של מיקרוסופט בארצות הברית, "למידה עמוקה הציתה שוב כמה מהאתגרים הגדולים של בינה מלאכותית."

הצעד הבא

אף על פי שגוגל לא חושפת יישומים עתידיים, האפשרויות מסקרנות. ברור שחיפוש עצמים משופר יתרום ליוטיוב, למשל. ודין אומר שמודלים של למידה עמוקה יוכלו להשתמש בנתונים של פונמות מאנגלית כדי לאמן מערכות מהר יותר בזיהוי צלילים מדוברים בשפות אחרות. סביר גם שזיהוי מתוחכם יותר של עצמים בתמונות ישפר את המכוניות ללא נהג של גוגל. ויש גם חיפוש ומודעות. שני התחומים יוכלו להשתפר מאוד בעזרת טכנולוגיה שיודעת להבין טוב יותר ומהר יותר מה אנשים באמת מחפשים – אולי אפילו לפני שהם יודעים בעצמם.

למרות שהחזון של קורצווייל רחוק עוד שנים ממימוש, סביר להניח שלמידה עמוקה תוביל בטווח הקרוב לפיתוחם של יישומים נוספים מלבד זיהוי של דיבור ועצמים בתמונות. למשל, גילוי תרופות. הניצחון המפתיע של הקבוצה של הינטון בתחרות של Merck מראה בבירור את שימושיה של למידה עמוקה בשדה שמעטים ציפו שהיא תשפיע בו.

וזה לא הכול. פיטר לי ממיקרוסופט אומר שיש מחקר ראשוני מבטיח לגבי שימושים פוטנציאליים של למידה עמוקה בראיית מכונה (machine vision) – טכנולוגיות שמשתמשות בדימוּת ביישומים כגון פיקוח תעשייתי והנחיית רובוטים. הוא גם רואה בעיני רוחו חיישנים אישיים שיעזרו לרשתות עצביות עמוקות לצפות בעיות רפואיות. וחיישנים המונחים ברחבי עיר עשויים להזין מערכות למידה עמוקה שיוכלו, למשל, לחזות פקקי תנועה.

בתחום שמנסה לבצע דברים מורכבים ביותר כמו מידול של המוח האנושי, טכניקה בודדת לא תוכל לפתור את כל האתגרים. אבל בינתיים, הטכנולוגיה הזו מובילה את הדרך בבינה מלאכותית. "למידה עמוקה," אומר דין, "היא מטאפורה עוצמתית מאוד ללמידה על העולם."

2. מדיה חברתית זמנית

היבט חיוני אחד של פרטיות הוא היכולת לשלוט בכמות המידע שאנו חושפים בפני אחרים. למרבה הצער, איבדנו חלק גדול מהשליטה הזאת, עכשיו שאפשר לאחסן בענן כל תמונה, צ'ט או עדכון סטטוס שאנחנו מפרסמים ברשת חברתית: אף על פי שהתכוונו לשתף את המידע הזה עם מישהו, אנחנו לא בהכרח רוצים שהוא יישאר זמין, ללא הקשר, לנצח. משקלו של העבר הדיגיטלי שלנו מתגלה כאתגר הפרטיות המרכזי של זמננו.

עמוד הבית של תוכנת סנאפצ'אט

עמוד הבית של תוכנת סנאפצ'אט

אבל מה יקרה אם אנשים יוכלו להעלים את הפוסטים שלהם באופן אוטומטי – דבר שיהפוך את המדיה החברתית למעין ייצוג של שיחות יומיומיות שאינן מתועדות למען הדורות הבאים? זו ההבטחה הטמונה בשירותים כגון Snapchat, יישום לטלפון נייד שהולך וצובר פופולאריות בשנה האחרונה. אוון ספיגל ובובי מרפי, שנפגשו בתואר הראשון באוניברסיטת סטנפורד, העלו את הרעיון לפני שנתיים, בערך באותו הזמן שחבר הקונגרס מניו יורק, אנתוני וינר, פרסם בטעות בטוויטר תמונות נועזות של עצמו, ונאלץ להתפטר. Snapchat מאפשר למשתמשים לצלם תמונות או סרטונים קצרים, ואז להחליט במשך כמה זמן יוכל הנמען לצפות בהן. לאחר 10 שניות או פחות, התמונות נעלמות לעד (לא לחינם הקמע של Snapchat הוא תמונה של רוח רפאים מגחכת).

רוצים לתת לאנשים דרך להביע את עצמם בעזרת משהו שאינו דיוקנאות עצמיים מושלמים-לכאורה, שרבים מרגישים שהם נדרשים להחזיק ברשתות החברתיות.

כבר מהתחלה, השירות משך בני עשרה שחיפשו דרך פרטית יותר לשלוח זה לזה תמונות סקסיות. אבל שיחות סקס לבדן לא יכולות להסביר את כל 100 מיליון התמונות והסרטונים הנשלחים ב-Snapchat מדי יום. ומארק צוקרברג לבטח מודאג שהיישום נותן מענה לחלק מהחששות שמעלים אנשים לגבי פרטיות בפייסבוק; בחודש דצמבר השיקה פייסבוק חיקוי Snapchat שנקרא Poke.

למה מדיה חברתית זמנית היא מפתה כל כך? מייסדי Snapchat מציינים שהם רצו לתת לאנשים דרך להביע את עצמם בעזרת משהו שאינו דיוקנאות עצמיים מושלמים-לכאורה, שרבים מרגישים שהם נדרשים להחזיק ברשתות החברתיות. ייתכן שמלהיב יותר לשלוח ולקבל הודעות ב-Snapchat כי הן ארעיות, אבל אפשר גם לטעון שהן דרך טבעית יותר לתקשר עם אחרים. בעוד שפייסבוק וטוויטר מתעדות ומאחסנות כל הבחנה אגבית ואינטראקציה חולפת שלכם, האינטראקציות במדיה חברתית זמנית דומות יותר לשיחות קצרות, פנים אל פנים: אתם יכולים לומר מה דעתכם בלי לחשוש שכל מה שתאמרו יהפוך לחלק מתיק המסמכים הדיגיטלי שלכם לעד.

אף על פי שהעמדה של Snapchat כאנטי-פייסבוק היא חלק גדול מכוח הפיתוי של היישום, מייסדיו ייאלצו בסופו של דבר להתעמת עם אותם אתגרי פרטיות שמטרידים את פייסבוק. ל-Snapchat יש פגיעוּת טכנולוגית ברורה: תמונות שנועדו להיעלם עדיין יוכלו להישמר אם הנמען משתמש בכלי לצילום מסך בכמה השניות שבהן ההודעה גלויה לו (במקרה כזה, Snapchat מיידע את השולח, אבל אז כבר מאוחר מדי למנוע מהנמען לשתף את התמונה במקום אחר). יתרה מזאת, חברת Snapchat אמנם מבטיחה למחוק תמונות משרתיה, אבל מדיניות הפרטיות של החברה מוסיפה שהיא "לא יכולה להבטיח שנתוני ההודעות ימחקו בכל מקרה ומקרה." ברגע שתמונת Snapchat נועזת של ידוען תופץ באופן ויראלי, האמון בחברה יישחק.

מה שלא יהיה גורלו של היישום Snapchat, הרעיון של מדיה חברתית זמנית הוא חשוב, כי היכולת לנהוג בכנות ובספונטניות – ולנהוג כך רק עם אנשים מסוימים ולא עם אחרים – היא המהות של חברות, אינדיבידואליות ויצירתיות. פייסבוק וטוויטר מאפשרות למשתמשים לסגור את קירותיהם בפני הקהל הרחב ולשתף אותם רק עם אנשים מהימנים במעגלים מסוימים. אבל מכיוון שהפוסטים האלה יישרדו לנצח, היכולת הזאת לשיתוף מוגבל אינה בטוחה מבחינה טכנולוגית. מכיוון שרשתות חברתיות זמניות מגבירות את תחושת השליטה שלנו על תנאי החשיפה האישית, הן מהוות את הצעד הראשון לעבר קשר דיגיטלי מתוחכם יותר – כזה שמבין כי הרצון שלנו לשתף יכול להתקיים לצד הרצון שלנו באיפוק, פרטיות והאפשרות להתחיל מחדש.

3. ריצוף דנ"א טרום-לידתי

מוקדם יותר השנה הסכימה Illumina, יצרנית מכונות ריצוף הדנ"א הנפוצות בעולם, לשלם כמעט חצי מיליארד דולר על Verinata, סטארט-אפ מרדווד סיטי, קליפורניה. ל-Verinata כמעט ואין הכנסות, אבל מה שכן יש לה היא טכנולוגיה שעושה משהו טעון ביותר מבחינה אתית, אך בה בעת בלתי נמנע: ריצוף הדנ"א של עובר אנושי עוד לפני שנולד.

מכשיר קריאת דנ"א של Illumina

מכשיר קריאת דנ"א של Illumina

Verinata היא אחת מארבע חברות אמריקניות שכבר מעורבות בשוק המתרחב במהירות של בדיקות דנ"א טרום-לידתיות בעזרת מכשירי הריצוף של Illumina. הבדיקות הקיימות שלה, שהושקו כולן בשנה וחצי האחרונות, מסוגלות לזהות תסמונת דאון משאריות של דנ"א עוברי הנמצא במזרק המלא בדמה של האם. עד עכשיו, כדי לזהות תסמונת דאון היה צורך בתפיסת תאים עובריים מהשליה או ממי השפיר, תהליך שטומן בחובו סיכון קטן להפלה.

הבדיקה הבלתי חודרנית כל כך בטוחה וקלה יותר, עד שהיא אומצה במהירות שיא והפכה ליישום רפואי חדש וחשוב במכשירי ריצוף הדנ"א של Illumina, שעד כה שימשו בעיקר במעבדות מחקר. בחודש ינואר, מנכ"ל Illumina, ג'יי פלטלי, אמר למשקיעים שהוא צופה שהבדיקות יוצעו בסופו של דבר לשני מיליון נשים בשנה בארצות הברית, קרי חצי מכלל ההריונות – עלייה לעומת כ-250,000 אימהות, בעיקר מבוגרות יותר, שעוברות כעת בדיקות פולשניות. "המעבר של הבדיקה ממעבדת המחקר לשטח קרה במהירות חסרת תקדים בתחום הבדיקות הרפואיות," אומרת דיאנה ביאנקי, מנהלת המכון לחקר הקשר בין אם לתינוקה באוניברסיטת טאפטס, והיועצת הקלינית הראשית ב-Verinata. "זה הישג אדיר לכל טכנולוגיה בשנה הראשונה שלה."

כיום מרצפים את הגנום של מטופלים מסוימים כדי לשפוך אור על מחלות גנטיות כגון סרטן, אבל יום אחד אנשים לא יצטרכו לחכות עד שהם חולים.

אבל סביר להניח שזאת רק ההתחלה בריצוף דנ"א טרום-לידתי. אותן מעבדות וחברות שהשיקו את בדיקות תסמונת הדאון, כמו Verinata, הבינו גם איך לחלץ מידע רב יותר מזרם הדם של האם, כולל רצף הגנום המלא של העובר שלה. זו פריצת דרך טכנולוגית, ואולי אף מסחרית. היריון, על כל התקוות, החרדות והביקורים התכופים אצל הרופא, יוכל להיות המקום שבו ריצוף הגנום יימצא סוף סוף יישום צרכני משמעותי.

"אני חושב שאנחנו נרצף את הגנום של כולם – של כל עובר – בשליש הראשון, לפחות חלקית," אומר ארתור בודט, רופא ילדים וראש תחום הגנטיקה האנושית בביילור קולג' לרפואה שביוסטון. כיום מרצפים את הגנום של מטופלים מסוימים כדי לשפוך אור על מחלות גנטיות כגון סרטן, אבל יום אחד אנשים לא יצטרכו לחכות להתפרצות המחלה. "הנתונים האלה יהיו בידינו כבר בלידה," הוא אומר.

זה לא יקרה מיד. ראשית, הסקת קוד הדנ"א המדויק של עובר דרך הדם של אמו דורשת כמות עצומה של ריצוף חוזר ונשנה, מה שהופך את התהליך ליקר מדי לשימוש שגרתי (Illumina גובה כרגע 9,500 דולר כדי לרצף את הגנום של אדם בוגר, ועד כה הניסיונות לריצוף דנ"א עוברי עלו הרבה יותר). ועדיין יש בעיות טכניות: תוצאות הגנום העוברי עדיין אינן מדויקות מספיק כדי לעזור באבחנות. גם מבחינה מוסרית, הטכנולוגיה הזו היא שדה מוקשים. אם אנחנו לומדים את גורלם הגנטי של ילדינו כשהם עדיין ברחם, אילו החלטות אנחנו עלולים לקבל?

"מבחינה טכנית, כל זה אפשרי עוד לפני שהבנו אם אנחנו באמת צריכים לעשות את זה," אומר ג'יי שנדור, מדען גנום מאוניברסיטת וושינגטון. "יש לך את כל הגנום – ואז מה אתה עושה איתו? יש הרבה דברים שצריך לסכם." שנדור עובד עם Ariosa, אחת ממתחרותיה של Verinata. בקיץ שעבר, המעבדה שלו הייתה אחת משתיים בארצות הברית שהדגימו איך אפשר לגלות גנום של עובר לפי הדם של אמו. הוא אומר שהמחקרים שנערכו עד כה על עוברים, כולל זה שלו, נעשו בדיעבד – הם חקרו דגימות דם שאוחסנו על-ידי בתי חולים. אבל שנדור אומר שהוא עובד עכשיו עם רופאים בסטנפורד על יישום הטכנולוגיה בהיריון אמתי. במילים אחרות, כבר השנה יוכל להיוולד האדם הראשון שהקוד הגנטי שלו ידוע מבעוד מועד.

למה לדאוג?

ג'יי פלטלי מ-Illumina הוא מי שהוביל את ההשתלטות על Verinata. המנכ"ל בן ה-60 הוביל את החברה שלו להכנסות של 1.15 מיליארד דולר כשהביס יצרניות אחרות של מכונות ריצוף, ובשנה שעברה גם יירט הצעת השתלטות עוינת בשווי 6.7 מיליארד דולר מ-Roche, חברת הדיאגנוסטיקה הגדולה בעולם. פלטלי שכנע את בעלי המניות לא לקבל את העסקה והבטיח להם להכניס את הגנומיקה לשגרת חייהם של אנשים, וכך להגדיל את רווחיה של החברה.

פלטלי חזה במשך שנים שריצוף הגנום יהפוך למציאות ברפואה – ובמיוחד, שכל ילד יעבור ריצוף גנום "בלידה". האם הוא חושב שזה יכול לקרות עוד קודם, בזמן ההיריון? בתחום עם מוניטין להבטחות פרועות ובלתי ממומשות, פלטלי ידוע כאדם מפוכח שתחזיותיו מתגשמות לרוב. "לא הטכנולוגיה מגבילה אותנו. אין ספק שהיא תהיה אפשרית תוך שנתיים," הוא אומר. אבל השוק המסחרי רחוק הרבה יותר. "רוב האנשים יגיבו לזה באופן שלילי, ומסיבות טובות."

הבעיה היא שלרופאים ולהורים יהיה מבול של מידע על תכונותיו של העובר, מידע שהם לא מסוגלים להבין או לפעול לפיו. ואם הם כן פועלים, הפעולה עלולה להיות שנויה במחלוקת. "ריצוף גנום מלא יכול לפתוח תיבת פנדורה," אומר הנרי גרילי, פרופסור למשפטים שחוקר ביואתיקה בסטנפורד. "יהיה לך את כל הרצף, ואולי תרצה לחפש אף ישר, שיער מתולתל. כמה הורים הולכים להפיל עובר בגלל סימנים להתקרחות? אני לא חושב שהרבה. אבל זה בטוח יותר מאפס." גרילי אומר שמכיוון שדנ"א עוברי ניתן לזיהוי בזרם הדם בשלב מוקדם כל כך בהריון – שישה עד שמונה שבועות – יהיה אפשר לסיים את ההיריון בקלות יחסית.

הבעיה היא שלרופאים ולהורים יהיה מבול של מידע על תכונותיו של העובר, מידע שהם לא מסוגלים להבין או לפעול לפיו.

דניס לו מאמין שיש לדווח רק כעשרים מהמחלות החמורות ביותר. "אני חושב שאנחנו צריכים להשתמש בטכנולוגיה בצורה מוסרית ולהימנע מניתוח של דברים שאינם מסכני-חיים. כמו נטייה לסוכרת כשמישהו מגיע לגיל 40. אנחנו אפילו לא יודעים איך הרפואה תראה בעוד 40 שנה, אז למה להדאיג את האימא לגבי זה כבר עכשיו?"

פוסטר חושש דווקא שאנשים ייחסו חשיבות גדולה מדי לגנים. "אני חושב שהסיכון הגדול ביותר הוא פרשנות יתר של הממצאים הגנטיים. הרופאים יחשבו שקיומו של וריאנט של סוכרת אומר שתהיה לך סוכרת. או שהעדרו אומר שלא תחלה בה," הוא אומר. מבחינת הורים, הסתברויות כאלה עשויות להיראות כמו ודאויות, אפילו אם הן לא. "אם הם מביאים לעולם ילד עם סיכון גנטי כלשהו, האם הם יתייחסו אליו אחרת?"מוריס פוסטר, אנתרופולוג מאוניברסיטת אוקלהומה שמוביל את פאנל יועצי האתיקה ששכרה Illumina, אומר שהוא ופלטלי דנו בריצוף דנ"א מלא של עוברים. "אין ספק שזה נמצא באופק," הוא אומר. "העצה שלי ל-Illumina היא, 'אתם מעבדה שמקבלת הזמנה מרופא. אל תפקפקו ברופא.' העצה המוסרית שאני נותן לרופאים מורכבת הרבה יותר."

קבוצות רפואיות עדיין מתקשות לנסח כללים לטיפול בנתונים גנומיים למבוגרים. ופוסטר אומר שבדיקות טרום-לידתיות מסבכות מאוד את המחויבויות המוסריות והמשפטיות שעומדות בפני רופא. למשל, הוא אומר, מבוגרים יכולים להחליט האם לעבור ריצוף גנום, אבל עובר לא יכול להסכים לזה. והידע הזה יכול להשפיע על מהלך חייו של אדם. "הרצף המלא מספק יותר מידע משנוכל לפעול לפיו," הוא אומר. "אבל מפני שאפשר לייצר את המידע הזה, סביר להניח שאכן נפעל. במקום למנוע מאנשים לדעת דברים על עצמם, כדאי שנשתמש במידע באופן שלא יעורר חרדה או יקשה על משפחות ויחסל משאבים רפואיים."

נכון לעכשיו, המעבדה של Illumina מקבל הזמנות רק לנתוני דנ"א של מבוגרים, או ילדים חולים. וחברת הבת החדשה שלה, Verinata, מבצעת רק גרסה משופרת של בדיקות כרומוזומים עובריות שהרופאים כבר מכירים. ובכל זאת, בהינתן ההתקדמות המהירה של טכנולוגיות דנ"א טרום-לידתיות במעבדה, פלטלי חושב שהחברה האנושית תזדקק לחוקים חדשים. "חקיקה שאומרת שאי אפשר לעשות דברים מסוימים, תתרום רבות," הוא אומר. חלקית, הטיעון הזה משרת אותו: דיון חברתי מכוער יאט את ההתקדמות בריצוף הגנום. על קיר הקפטריה של החברה, לצד שורה ארוכה של פטנטים ממוסגרים ש-Illumina זכתה בהם, תלויה כתבה משנת 2009, שבה חוזה פלטלי שעד שנת 2019, שש שנים מעכשיו, כל היילוֹדים יבואו לעולם כשרצף הגנום שלהם כבר ידוע. בכתבה, מביע המנכ"ל תפיסה שנעשתה מוכרת בינתיים. המגבלות לטכנולוגיית ריצוף הדנ"א, ולרווחיה של החברה שלו, "הן חברתיות," הוא אומר. האילוצים היחידים הם "מתי ואיפה חושבים אנשים שראוי להשתמש בה."

4. ייצור ברבדים - הדפסה תלת-ממדית

ג'נרל אלקטריק (GE) מתנתקת באופן קיצוני משיטות הייצור המסורתיות שלה. חטיבת התעופה שלה, ספקית מנועי הסילון הגדולה בעולם, מתכוננת לייצר מזרקי דלק למנוע מטוס חדש על-ידי הדפסת החלק עם לייזרים במקום ליצוק ולרתך את המתכת. הטכניקה, הידועה כייצור ברבדים (כי היא בונה אובייקט על-ידי הוספת רבדים אולטרה-דקים של חומר זה לזה), תוכל לחולל מהפך באופן שבו GE מתכננת ומנצלת רבים מהחלקים המורכבים שמשתלבים בכל דבר מטורבינות גז ועד למכונות אולטרה-סאונד.

אתר הניסויים של GE, קנדה. צילום: General Electric

אתר הניסויים של GE, קנדה. צילום: General Electric

ייצור ברבדים – הגרסה התעשייתית של הדפסה תלת-ממדית – משמש כבר לייצור כמה מוצרי נישה, כגון שתלים רפואיים, ולהפקת אבי טיפוס פלסטיים למהנדסים ומעצבים. אבל ההחלטה לייצר באופן המוני חלק קריטי מסגסוגת מתכת לשימוש באלפי מנועי סילון היא אבן דרך משמעותית לטכנולוגיה. ובשעה שהדפסה תלת-ממדית לצרכנים ויזמים קטנים מקבלת לא מעט פרסום, דווקא בתחום ייצור תוכל להיות לטכנולוגיה ההשפעה המסחרית המשמעותית ביותר שלה.

בסתיו שעבר, רכשה GE זוג חברות עם הידע הנדרש בייצור אוטומטי רב-דיוק של מתכות, ואז קיפלה את הטכנולוגיה לתוך מערך התפעול של חטיבת התעופה שלה. לחטיבה זו אין זמן רב להדגים שהטכנולוגיה החדשה יכולה לעבוד בהיקף גדול. CFM International, המיזם המשותף של GE עם חברת Snecma הצרפתית, ישתמש במזרקים מודפסים בתלת-ממד במנוע הסילון שלו, LEAP, המיועד להשתלב במטוסים בסוף שנת 2015 או תחילת 2016 (ב-CFM אומרים שיש להם כבר מחויבויות בשווי 22 מיליארד דולר). כל מנוע ישתמש ב-10 עד 20 מזרקים; GE צריכה לייצר 25,000 מזרקים מדי שנה למשך שלוש שנים.

החלקים ייבנו ממצע של אבקת קובלט-כרום. לייזר הנשלט על-ידי מחשב יורה קרניים מדויקות על המצע כדי להמיס את סגסוגת המתכת באזורים הרצויים, ויוצר רבדים בעובי 20 מיקרומטרים, בזה אחר זה.

GE בחרה בתהליך הרבדים לייצור המזרקים מכיוון שהוא משתמש בפחות חומר מאשר הטכניקות המקובלות. זה מפחית את עלויות הייצור של GE, ומכיוון שהחלקים קלים יותר, הם חוסכים לחברות התעופה דלק רב. טכניקות מקובלות דורשות ריתוך של כ-20 חלקים קטנים יחד, תהליך עתיר עבודה שבסופו נזרק לפח אחוז גדול מהחומר. לחילופין, החלק ייבנה ממצע של אבקת קובלט-כרום. לייזר הנשלט על-ידי מחשב יורה קרניים מדויקות על המצע כדי להמיס את סגסוגת המתכת באזורים הרצויים, ויוצר רבדים בעובי 20 מיקרומטרים, בזה אחר זה. התהליך הוא דרך מהירה יותר לייצר צורות מורכבות כי המכונות פועלות מסביב לשעון. ובאופן כללי, ייצור ברבדים חוסך חומר כי המדפסת יודעת לחצוב צורות מתוך נתח של חומר בלי הבזבוז הרגיל.

שאר GE – כמו מתחרותיה של החברה – צופה בעניין רב. חטיבת האנרגיה והמים של GE, שמייצרת טורבינות גז ורוח גדולות, כבר זיהתה חלקים שהיא יכולה לייצר ברבדים, וחטיבת הבריאות פיתחה שיטה להדפיס מתמרים, כלי הגישוש הקראמיים היקרים שמשמשים במכונות אולטרה סאונד. "זה באמת משנה באופן יסודי את האופן שבו אנו חושבים על החברה," אומר מארק ליטל, סמנכ"ל הטכנולוגיות של GE.

המהנדסים של GE מתחילים לחקור כיצד להשתמש בייצור ברבדים עם מגוון רחב של סגסוגות מתכת, כולל כמה חומרים המתוכננים במיוחד להדפסה בתלת-ממד. חטיבת התעופה של GE, למשל, רוצה להשתמש בסגסוגות טיטניום, אלומיניום וניקל-כרום. חלק אחד יוכל להיות מיוצר מכמה סגסוגות, וכך יוכלו המעצבים לתפור לו תכונות חומריות בצורה שאינה אפשרית ביציקה. להב למנוע או טורבינה, לדוגמה, יוכל להיות מיוצר מכמה חומרים כך שצד אחד חזק יותר והאחר עמיד יותר.

וכל זה עדיין על הנייר – או יותר נכון, על העיצובים הממוחשבים של מהנדסי המוצר. בינתיים, מזרק המנוע של GE – חלק קטן מספיק להיכנס לכף ידכם – יהיה המבחן הראשון הגדול שיבדוק את יכולתו של הייצור ברבדים לחולל מהפכה באופן הייצור של מוצרים בעלי ביצועים גבוהים.

5. בקסטר - הרובוט ממעמד הפועלים

מבחינתו של רודני ברוקס, רובוטיקה היא עניין של דמוגרפיה. המגמות הנוכחיות מראות שאחוז הבוגרים בגיל העבודה הולך ויורד. כלומר אוכלוסיית העולם מתבגרת, ועוד ועוד אנשים מתחרים על שירותים. הבעיה היא שגם נותני השירותים נעשים מבוגרים יותר. וכאן יכנסו רובוטים לתמונה. הם יוכלו להחליף את נותני השירותים ולעזור לאנשים מבוגרים להתקיים בכבוד, בלי להסתמך על אנשים אחרים.

הרובוט בקסטר. צילום: ג'יימס דאנקן דייוידסון

הרובוט בקסטר. צילום: ג'יימס דאנקן דייוידסון

בהרצאתו ב-TED, מציין ברוקס, יושב ראש חברת Rethink Robotics, שקיימים כבר רובוטים ייעודיים מדהימים, כאלה שעובדים באזורי מלחמה ובבתי חולים. בבתי החולים הם עורכים רישומים ומובילים כביסה ומאפשרים לאחיות להתמקד בעבודה רפואית. אבל מה שחסר הוא רובוט רב-תכליתי, כזה שיכול לעזור, למשל, לאנשים מבוגרים.

אז בהרצאה הוא מציג את בקסטר, רובוט שקל לעבוד איתו. יש לו כללים מבוססי-שכל-ישר והוא נראה טבעי מבחינה עיצובית. לדוגמה, יש לו עיניים, והם מביטות לאן שהוא הולך, כך שקל לחזות מה הוא עומד לעשות. אפשר להרגיש בטוחים לידו: כשתופסים את זרועו הוא נכנס ל"מצב אפס-כוח".

ברוקס לא מפחד שרובוטים באים מהר מדי, אלא שהם לא באים מהר מספיק. הוא מצטט את מילותיו של רוי אמארה, נשיאו לשעבר של מכון העתיד, שקובעות: "אנחנו נוטים להעריך יתר על המידה את השפעתה של טכנולוגיה בטווח הקצר, ולא להעריך מספיק את השפעתה בטווח הארוך." במקום לפחד, אומר ברוקס, "במהלך 40 השנים הבאות נתחיל כולנו להסתמך על רובוטים בחיינו היומיומיים."

מאפייניו של בקסטר:

א. ההבעה אומרת הכול  פניו של בקסטר מראות מה מצבו ולמה מוקדשת תשומת לבו. הוא גם מסוגל לזהות את מיקומם של אנשים בקרבתו, תודות לטבעת של חיישנים סונאריים סביב הכתר שלו.

ב. פיקוד מרכזי  בקסטר עולה הרבה פחות מרוב הרובוטים התעשייתיים, בין השאר כי התוכנה שלו רצה על מחשב אישי רגיל, המשובץ בחזהו.

ג. ללמוד דרך הידיים  עובדים מלמדים את בקסטר לבצע משימות על-ידי הזזת זרועותיו, אבל הם יכולים לגשת למאפיינים נוספים בעזרת חוגות וכפתורים הנמצאים על האמות.

ד. ריסון עצמי  מסוכן מדי להיות בקרבתם של רוב הרובוטים בתחום הייצור. אבל בקסטר נע בעדינות, ומפרקיו כוללים חיישנים שמזהים התנגשויות. כך הוא מפחית באופן מיידי את עוצמת הפגיעה.

ה. ראייה כפולה  בכל אחד מפרקי כפות ידיו ישנה מצלמה שמראה לבקסטר מקרוב את מה שהוא מחזיק או עוסק בו.

6. שתלי זיכרון

תיאודור ברגר, מהנדס ביו-רפואי ומדען מוח באוניברסיטת סאות'רן קליפורניה בלוס אנג'לס, חוזה יום בעתיד הלא רחוק, שבו אדם עם אובדן זיכרון חמור יקבל עזרה משתל אלקטרוני. אצל אנשים שמוחותיהם ניזוקו מאלצהיימר, שבץ או פציעה, רשתות עצביות משובשות מונעות לעתים קרובות את יצירתם של זיכרונות ארוכי-טווח. במשך יותר משני עשורים, ברגר מתכנן שבבי סיליקון שמחקים את פעולת עיבוד האותות של אותם תאי עצב כשהם תקינים – פעולה שמאפשרת לנו להעלות במוחנו חוויות וידיעות למשך יותר מדקה. בסופו של דבר, ברגר רוצה לשחזר את היכולת ליצור זיכרונות ארוכי-טווח על-ידי השתלת שבבים כאלה במוח.

אצל אנשים שמוחותיהם ניזוקו מאלצהיימר, שבץ או פציעה, רשתות עצביות משובשות מונעות לעתים קרובות את יצירתם של זיכרונות ארוכי-טווח. השאיפה היא לשחזר את היכולת ליצור זיכרונות ארוכי-טווח על-ידי השתלת שבבים כאלה במוח.

הרעיון פרוע כל כך, ורחוק כל כך מהזרם המרכזי של מדעי המוח, עד שרבים מעמיתיו, אומר ברגר, חושבים שהוא כמעט השתגע. "הם אמרו לי שכבר מזמן נפל לי בורג," הוא אומר וצוחק בחדר הישיבות הסמוך לאחת ממעבדותיו. אבל לאור ההצלחה של הניסויים האחרונים שביצעה הקבוצה שלו עם כמה משתפי פעולה קרובים, תולש מעליו ברגר את תווית המטורף ונכנס אט אט לנעלי איש החזון החלוצי.

חיתוך רוחב של ההיפוקמפוס במוח

חיתוך רוחב של ההיפוקמפוס במוח

ברגר ושותפי המחקר שלו עדיין לא ניסו את התותבת העצבית שלהם בבני אדם, אבל הניסויים שלהם מראים איך שבב סיליקון המחובר חיצונית באלקטרודות למוחות של עכברוש וקוף מסוגל לעבד מידע כמו תאי עצב אמתיים. "אנחנו לא שמים זיכרונות אישיים חזרה בתוך המוח," הוא אומר. "אנחנו שמים בו את היכולה לייצר זיכרונות." בניסוי מרשים שהתפרסם בסתיו שעבר, הדגימו ברגר ועמיתיו שהם יכולים גם לעזור לקופים לשלוף זיכרונות ארוכי-טווח מהחלק במוח שמאחסן אותם.

אם שתל זיכרון נשמע לכם מופרך, ברגר מצביע על הצלחות אחרונות בתחום התותבות העצביות. שתלי שבלול עוזרים כעת ליותר מ-200,000 חרשים לשמוע, על-ידי המרת הקול לאותות חשמליים ואז שליחתם לעצב השמיעה. בינתיים, ניסויים מוקדמים מראים שאלקטרודות מושתלות מאפשרות למשותקים להזיז ידיים רובוטיות בכוח מחשבותיהם. חוקרים אחרים השיגו הצלחה ראשונית עם רשתיות מלאכותיות אצל עיוורים.

ובכל זאת, שחזור צורה של קוגניציה במוח הוא דבר הרבה יותר קשה מכל ההישגים האלה. ברגר בילה את מרבית 35 השנים האחרונות בניסיון להבין שאלות יסודיות לגבי התנהגותם של תאי עצב בהיפוקמפוס, חלק במוח שידוע כי הוא מעורב ביצירת זיכרונות. "זה ברור מאוד," הוא אומר. "ההיפוקמפוס הופך זיכרונות קצרי-טווח לזיכרונות ארוכי-טווח."

מה שכלל לא ברור הוא איך ההיפוקמפוס עושה את הדבר המרשים הזה. ברגר פיתח תיאורמות מתמטיות שמתארות כיצד אותות חשמליים נעים דרך תאי העצב של ההיפוקמפוס כדי ליצור זיכרון ארוך-טווח, והוא הוכיח שהמשוואות שלו תואמות את המציאות. "לא צריך לעשות את כל מה שהמוח עושה, אבל האם אפשר לחקות לפחות חלק מהדברים?" הוא שואל. "האם אפשר למדל אותו ולהכניס את המודל למכשיר? האם אפשר להפעיל את המכשיר הזה בכל מוח? שלושת הדברים האלה גורמים לאנשים לחשוב שאני משוגע. הם חושבים שזה פשוט קשה מדי."


שתל מוחי

ברגר החל לעבוד עם וסיליס מרמרליס, מהנדס ביו-רפואי מאוניברסיטת סאות'רן קליפורניה, כדי להתחיל לייצר תותבות מוחיות. הם עבדו תחילה עם פיסות מההיפוקמפוס של עכברושים. ביודעם שאותות עצביים נעים מקצה אחד של ההיפוקמפוס לאחר, שלחו החוקרים פולסים אקראיים לתוך ההיפוקמפוס, הקליטו את האותות בנקודות שונות כדי לראות כיצד הם השתנו, ואז גזרו משוואות מתמטיות שמתארות את השינויים. הם הטמיעו את המשוואות האלה בשבבי מחשב.

אחר כך, כדי להעריך אם שבב כזה יוכל לשמש כתותבת לאזור פגוע בהיפוקמפוס, הם חקרו את האפשרות לעקוף רכיב מרכזי של השביל שבפיסות המוח. אלקטרודות שמוקמו באזור נשאו את הפולסים החשמליים לשבב חיצוני, שביצע בהם את השינויים שלרוב נעשים בהיפוקמפוס. אלקטרודות אחרות שלחו את האותות חזרה לפיסת המוח.
ואז צעדו החוקרים צעד גדול קדימה וניסו את זה בעכברושים חיים. הם הוכיחו שמחשב יכול, למעשה, לשמש כרכיב מלאכותי בהיפוקמפוס. הם אימנו תחילה את החיות ללחוץ על אחד משני מנופים כדי לקבל חטיף, והקליטו סדרה של פולסים בהיפוקמפוס כשהן בחרו את המנוף הנכון. בעזרת הנתונים האלה, יצרו ברגר וצוותו מודל של האופן שבו האותות השתנו כשהשיעור שלמדו החיות הומר לזיכרון ארוך-טווח, ואז לכדו את הקוד שלדעתם מייצג את הזיכרון עצמו. לאחר מכן הם נתנו לעכברושים סם שהפריע ליכולתם לייצר זיכרונות ארוכי-טווח, וגרמו להם לשכוח איזה מנוף מספק להם חטיף. כשהחוקרים שלחו פולס הנושא את הקוד למוחותיהם של העכברושים המסוממים, הצליחו שוב החיות לבחור את המנוף הנכון.

בשנתיים הקרובות מקווים ברגר ועמיתיו להשתיל תותבת זיכרון אמתית בחיות. הם גם רוצים להראות שהשבבים ההיפוקמפיים שלהם יכולים לייצר זיכרונות ארוכי-טווח במצבים התנהגותיים שונים ורבים.

בשנה שעברה פרסמו המדענים ניסוי שנעשה בקופים, בקליפת המוח הקדם מצחית שלהם, האזור ששולף את הזיכרונות ארוכי הטווח שיוצר ההיפוקמפוס. הם שמו אלקטרודות במוחותיהם של הקופים כדי לתפוס את הקוד שנוצר בקליפת המוח הקדם מצחית ולהבנתם מאפשר לחיות לזכור תמונה שהן ראו קודם לכן. ואז הם סיממו את הקופים בקוקאין, שפוגע בחלק הזה של המוח. בעזרת האלקטרודות המושתלות הם שלחו לאותו אזור את הקוד הנכון והצליחו לשפר משמעותית את ביצועי הקופים בזיהוי תמונות.

בשנתיים הקרובות מקווים ברגר ועמיתיו להשתיל תותבת זיכרון אמתית בחיות. הם גם רוצים להראות שהשבבים ההיפוקמפיים שלהם יכולים לייצר זיכרונות ארוכי-טווח במצבים התנהגותיים שונים ורבים. השבבים האלה, ככלות הכול, מסתמכים על משוואות מתמטיות שנגזרו מניסוייהם של החוקרים. ייתכן שהם זיהו קודים שמתאימים רק למטלות מסוימות. מה אם אלה לא קודים כלליים, וקלטים שונים מעובדים בצורות שונות? במילים אחרות, ייתכן שהם לא פיצחו את הקוד אלא רק פענחו כמה מסרים פשוטים.

ברגר מודה שייתכן שזה המצב ושהשבבים שלו יוצרים זיכרונות ארוכי-טווח רק במספר מצבים מוגבל. אבל הוא מציין שהמורפולוגיה והביו-פיזיקה של המוח מציבות אילוצים ליכולותיו: בפועל, יש רק כמות דרכים מוגבלת לשליחת אותות חשמליים להיפוקמפוס. "אני חושב שאנחנו הולכים למצוא מודל שיתאים להרבה מצבים ואולי רוב המצבים," הוא אומר. "המטרה היא לשפר את איכות החיים של מישהו שסובל מאובדן זיכרון חמור."

למרות אי-הוודאות, ברגר ועמיתיו מתכננים ניסויים בבני אדם. הוא משתף פעולה עם רופאים באוניברסיטה שלו שבוחנים את השימוש באלקטרודות המושתלות בשני צדי ההיפוקמפוס כדי לאתר ולמנוע עוויתות במטופלים עם אפילפסיה חמורה. אם הפרויקט יתקדם כפי שתוכנן, הקבוצה של ברגר תתפוס טרמפ על הניסוי כדי לחפש קודים לזיכרונות במוחותיהם של המטופלים האלה.

7. שעונים חכמים

אריק מיג'יקובסקי לא באמת רצה "מחשב שאפשר ללבוש." כשהוא הגה לראשונה את מה שעתיד היה להפוך לשעון החכם Pebble, לפני חמש שנים, כסטודנט לעיצוב תעשייתי באוניברסיטת דלפט לטכנולוגיה שבהולנד, הוא רק רצה דרך להשתמש בסמארטפון שלו בלי ליפול מהאופניים. "חשבתי ליצור שעון שיוכל לתפוס מידע מהטלפון שלי," אומר הקנדי בן ה-26. "ובסופו של דבר בניתי אב-טיפוס בחדר שלי במעונות."

דגמים של שעוני Pebble

דגמים של שעוני Pebble

וכעת מיג'יקובסקי שולח 85,000 שעוני Pebble ללקוחות נלהבים שלא רוצים להוציא גוש זכוכית מהכיס שלהם רק כדי לבדוק אימייל או את תחזית מזג האוויר. Pebble משתמש בבלוטות' כדי להתחבר אלחוטית למכשיר אייפון או אנדרואיד, ומציג עדכונים, הודעות ומידע פשוט אחר לבחירתו של המשתמש, על מסך ה-LCD השחור-לבן הקטן שלו. בחודש אפריל 2012, בעזרת פלטפורמת גיוס המימון המקוונת, קיקסטארטר, ביקש מיג'יקובסקי 100,000 דולר כדי לעזור להביא את Pebble לשוק. חמישה שבועות לאחר מכן, היו לו יותר מעשרה מיליון דולר – קמפיין הקיקסטארטר הרווחי ביותר עד היום. לפתע הפכו שעונים חכמים לקטגוריית מוצר אמתית: סוני נכנסה לשוק בשנה שעברה, סמסונג עומדת לעשות זאת, ונראה סביר שאפל תלך בדרכן.

אף על פי ששעון ה-Pebble, שעלותו 150 דולר, יכול לשלוט ברשימת השמעה של מוזיקה או להריץ יישומים פשוטים כמו RunKeeper, יישום מבוסס-ענן לניטור כושר, מיג'יקובסקי וצוותו עיצבו במכוון את השעון כך שיהיה קטן ככל האפשר, והותירו את היישומים המורכבים יותר לטלפונים. מעל לכול הם רצו שעון "בר-הצצה", וזה הכתיב את שאר העיצוב. את המסך השחור-לבן, למשל אפשר לקרוא גם באור שמש ישיר, והוא מציג תוכן ללא הרף בלי הצורך "לישון" כדי לשמר סוללה, כפי שקורה עם תצוגות צבעוניות, או כאלה של מסכי מגע.

השעונים האלה באים לשוק כמה חודשים לפני Google Glass, ניסיון נוסף לפתור את הבעיה ש-Pebble נותן לה מענה: "לאינטראקציה עם הטלפונים שלנו יש תקורה מסוימת שלא צריכה להיות שם," אומר מארק רולסטון, מנהל הפיתוח היצירתי בחברת Frog Design. אבל Google Glass ינסה להחליף את הסמארטפונים כליל בעזרת שילוב של מחשב וצג בתוך מסגרת של משקפיים, כך שהלובשים יוכלו "להעצים" את מה שהם רואים סביבם בעזרת נתונים. הדבר מיישר קו עם תחזיות על מחשוב שניתן ללבוש, אבל סביר בהחלט שהרעיון של Pebble רק ילך ויצבור פופולריות. בעזרת השימוש בשעון יד – אביזר קלאסי – מנסה Pebble להשתלב בנורמות ותיקות במקום ליצור חדשות.

8. אנרגיה סולארית אולטרה-יעילה

הארי אטווטר חושב שהמעבדה שלו יכולה ליצור מכשיר במחיר נוח שמייצר יותר מפי שניים אנרגיה סולארית ממה שמייצרים הפאנלים של היום. זה אפשרי, אומר המרצה להנדסת חומרים ופיזיקה יישומית מהמכון הטכנולוגי של קליפורניה, תודות להתקדמות שהושגה לאחרונה ביכולת לתמרן אור בקנה מידה קטן ביותר.

נשיא ארה"ב ברק אובמה בביקור במרכז ליצור פאנלים סולאריים. צילום: פיט סוזה, הבית הלבן

נשיא ארה"ב ברק אובמה וסגן הנשיא ג'ו ביידן בביקור במרכז ליצור פאנלים סולאריים. צילום: פיט סוזה, הבית הלבן

הפאנלים הסולאריים שנמצאים כיום בשוק מורכבים מתאים העשוים ממוליך-למחצה יחיד, לרוב סיליקון. מכיוון שהחומר בולע רק תחום תדרים צר מתוך הספקטרום הסולארי, רוב האנרגיה של אור השמש הופכת לחום והולכת לאיבוד: הפאנלים האלה ממירים בדרך כלל פחות מעשרים אחוז מהאנרגיה הזו לחשמל. אבל המכשיר שאטווטר ועמיתיו חושבים עליו ימיר לפחות חמישים אחוז. הוא ישתמש בעיצוב שמפצל את אור השמש ביעילות, כפי שעושה מנסרה, לשישה עד שמונה אורכי הגל המרכיבים אותו – כל אחד מהם מייצר צבע אור שונה. כל צבע מפוזר אז לתא שעשוי ממוליך למחצה שמסוגל לספוג אותו.

הפאנלים הסולאריים שנמצאים כיום בשוק מורכבים מתאים העשויים ממוליך-למחצה יחיד, לרוב סיליקון. מכיוון שהחומר בולע רק תחום תדרים צר מתוך הספקטרום הסולארי, רוב האנרגיה של אור השמש הופכת הולכת לאיבוד.

הצוות של אטווטר עובד על שלושה עיצובים. בראשון, שעבורו בנתה הקבוצה אב-טיפוס, אור השמש נאסף על-ידי אגן מתכת מחזיר אור ומכוון בזווית מסוימת לתוך מבנה שעשוי מחומר מבוֹדד שקוף. את צדו החיצוני של המבנה השקוף מצפים תאים סולאריים רבים, כל אחד עשוי מאחד מתוך שישה מוליכים למחצה שונים. ברגע שאור חודר לחומר, הוא נתקל בסדרה של מסננים אופטיים דקים. כל אחד מאלה מאפשר לצבע אחד לחדור דרכו ולהאיר תא שמסוגל לספוג אותו; הצבעים הנותרים משוקפים לעבר מסננים אחרים המתוככנים לאפשר להם לעבור.

עיצוב אחר ישתמש במסננים אופטיים קטנים, פחות ממאה ננומטר, שיוכלו לסנן אור המגיע מכל הזוויות. ועיצוב שלישי ישתמש בהולוגרמה, במקום במסננים, כדי לפצל את הספקטרום. העיצובים שונים, אך הרעיון זהה: לשלב תאים המעוצבים בצורה מוכרת עם טכניקות אופטיות כדי לנצל ביעילות את הספקטרום הרחב של אור השמש ולבזבז פחות מהאנרגיה שלו.

עדיין לא ברור איזה עיצוב יספק את הביצועים הטובים ביותר, אומר אטווטר. אבל המכשירים שהוא חוזה יהיו מורכבים הרבה פחות מאשר הרבה מהמכשירים האלקטרוניים הנמצאים בשוק כיום, הוא אומר, ולכן הוא בטוח שברגע שיהיה קיים אב-טיפוס איכותי, יהיה אפשר למצוא לו שימוש מסחרי מעשי.

השגת יעילות אולטרה-גבוהה בעיצובים סולאריים צריכה להיות המטרה הראשית של התעשייה, טוען אטווטר. "זה המנוף הטוב ביותר שיש לנו" להפחתת עלותה של אנרגיה סולארית, מכיוון שהמחירים של פאנלים סולאריים צנחו במהלך השנים האחרונות, ולכן הוזלתם הנוספת לא תשפיע על עלותה הכוללת של מערכת של אנרגיה סולארית; הוצאות הקשורות לדברים כמו חיווט, אדמה, רישוי וכוח עבודה מהוות את עיקר העלות כיום. כדי להמשיך ולייעל מערכות יהיה צורך לייצר את אותה כמות אנרגיה עם פחות פאנלים, כך שיהיה אפשר להפחית מאוד את עלויות החומרה וההתקנה. "תוך כמה שנים," אומר אטווטר, "לא תהיה סיבה לעבוד על טכנולוגיה שיעילותה פחות מעשרים אחוז.

9. טלפונים זולים, אוצר של נתונים

במשרדה שבבית הספר לבריאות ציבורית של הרווארד בבוסטון, מצביעה האפידמיולוגית קרוליין באקי על צג המחשב ומראה נקודה במפה של הרמות המערביות של קניה, נקודה המייצגת את אחד מאלפי המגדלים הסלולאריים של המדינה. במאבק נגד מלריה, מסבירה באקי, הנתונים המשודרים מהמגדל הזה ליד העיר קריצ'ו הם אוצר אפידמיולוגי.

קארוליין באקי

ד"ר קרוליין באקי

כשישה מיליארד טלפונים ניידים יש בעולם. כחמישה מיליארד מתוכם נמצאים במדינות מתפתחות. אף על פי שרבים מהם הם טלפונים זולים שאי אפשר לעשות איתם הרבה מעבר לשיחות ומסרונים, את כל הפעילות הזאת אפשר לנטר חזרה למגדלי טלפונים סלולאריים, מה שמספק דרך גסה לאתר את תנועותיו של אדם. כשבאקי ועמיתיה למדו את הנתונים, היא גילתה שאנשים שהוציאו שיחות או שלחו מסרונים שמקורם במגדל של קריצ'ו, ערכו פי 16 יותר נסיעות למקומות אחרים מאשר הממוצע במחוז. יתרה מזאת, הסבירות שהם יבקרו באזור הנמצא צפון מזרחית לאגם ויקטוריה, שלפי נתוני משרד הבריאות הוא מוקד של מלריה, גדולה פי 3. מכך ניתן להסיק שבתוך רדיוס האות של המגדל נמצאת נקודת ציון חשובה בהפצת מלריה, מחלה שמועברת מאדם לאדם על-ידי יתושים. תמונות לוויין גילו את המועמדת הסבירה ביותר: מטע תה רב-פעילות שמלא, ככל הנראה, בעובדים נודדים. ההשלכה הייתה ברורה, אומרת באקי. "יש שם המון [אנשים] נגועים."

העבודה הזו משמשת עכשיו בסיס למערך חדש של מודלים לחיזוי שהיא בונה. הם מראים, למשל, שאף על פי שכבר נראו מקרי מלריה במטע התה, יהיה יעיל פחות לרכז את המאמצים שם. עדיף לרכזם במקור המחלה: אגם ויקטוריה. תודות למחקר יהיה אפשר גם למקד את מאמצי חיסול היתושים בנקודות החשובות ביותר, או להזהיר אנשים שמגיעים לאזור המגדל בקריצ'ו, בעזרת מסרונים, להשתמש בכילות בלילה.

נתונים מהסוג הזה עשויים לתרום למגוון של נושאים, בהם גם התמודדות עם אסונות, כפי שהוכח לאחר רעידת האדמה של חודש ינואר 2010 בהאיטי, שהרגה יותר מ-200,000 איש.

המחקר של באקי התבסס על רישומים מ-15 מיליון טלפוני קנייתיים, והוא תולדה של שיתוף פעולה עם בעלה, ניית'ן איגל, שעובד כבר יותר מעשור על חילוץ תובנות מנתונים סלולאריים. לדבריו, המחקר מוכיח שאפשר להפיק מהנתונים האלה יותר מאשר תובנות.

אפשר לפעול על-פיהם. נתונים מהסוג הזה עשויים לתרום למגוון של נושאים, בהם גם התמודדות עם אסונות, כפי שהוכח לאחר רעידת האדמה של חודש ינואר 2010 בהאיטי, שהרגה יותר מ-200,000 איש. חוקרים במכון קרולינסקה שבשבדיה השיגו נתונים מ-Digicel, הספקית הסלולארית הגדולה ביותר של האיטי. הם כרו את נתוני התנועות היומיות משני מיליון טלפונים – החל מ-42 יום לפני רעידת האדמה ועד ל-158 יום אחריה – והסיקו ש-630,000 איש שהיו בפורט-או-פרנס ביום רעידת האדמה עזבו את העיר תוך שלושה שבועות. הם גם הדגימו שהם מסוגלים לעשות חישובים כאלה בזמן כמעט אמתי. הם הראו – תוך 12 שעות מרגע קבלת הנתונים – כמה אנשים ברחו מאזור שהתפרצה בו כולרה, ולאן הם הלכו.

חשוב אף יותר, עבודתם הובילה למודל שיוכל להנחות תגובות לאסונות עתידיים. לאחר ניתוח הנתונים על הרגלי תנועה לפני רעידת האדמה, מצאה הקבוצה השבדית שברוב המקרים, ברחו האנשים מהעיר אל המקומות שבילו בהם את חג המולד וראש השנה. ממצאים כאלה מאפשרים לחזות לאן ילכו אנשים לאחר אסון.

להגדיל את קנה המידה

אתגר מרכזי הוא השגת כמויות נתונים גדולות, ויצירת קווים מנחים לשימוש בהם. בשנה שעברה, אורנג', ענקית הטלקום המבוססת בצרפת, שחררה לקהילת המחקר העולמית – תחת תנאים ומגבלות מסוימים – נתונים המבוססים על 2.5 מיליארד רישומים אנונימיים מחמישה חודשי שיחות שעשו חמישה מיליון אנשים בחוף השנהב. קרוב למאה קבוצות מחקר ברחבי העולם קפצו על ההזדמנות לנתח את הרישומים. המאמרים שהתקבלו אמורים להיות מוצגים בחודש מאי, בוועידה ב-MIT ששמה Data for Development, חלק מוועידה גדולה יותר של פרויקטים לכריית נתונים בעולם העני והעשיר. "זו הפעם הראשונה ששוחרר מערך נתונים סלולאריים בקנה מידה גדול כל כך," אומר ונסן בלונדל מאוניברסיטת לוון שבבלגיה, יושב ראש הוועידה וחוקר מוביל בנושא נתונים המלוקטים מטלפונים סלולאריים. המאמרים עדיין לא פורסמו רשמית נכון לזמן הכנת הכתבה הזאת. אבל אחד מהם ממפה אינטראקציות חברתיות ותנועתיות לפי חלוקה אתנית מסורתית של צפון-דרום ומספק תובנות לגבי מניעת עימותים; מחקר אחר מציע כלים למיפוי התפשטותה של מלריה וזיהוי התפרצויות של מגפות. מעבדה תאגידית בנתה מודל תחבורה בעזרת נתונים סלולאריים כדי לנטר נסיעות ב-539 אוטובוסים, 5,000 מיניבוסים ו-11,000 מוניות שירות.

אפילו אם ניסוי חוף השנהב יצליח, שחזורו במדינות אחרות אינו בהכרח דבר קל. בשנה שעברה, הפורום הכלכלי העולמי – קבוצה של אנשים מובילים בתעשייה, אקדמיה ופוליטיקה המתכנסת מדי שנה בדאבוס, שוויץ – קרא לממשלות, ארגוני פיתוח וחברות לפתח כלי ניתוח נתונים שיתרמו לשיפור חייהם של אנשים בעולם העני. "אין סיבה שאצטרך ללכת למפעילות סלולאריות ולומר 'אני אייעץ לכם בחינם, ובתמורה אני רוצה להשתמש בנתונים שלכם כדי לשפר חיים,'" אומר איגל. "המפעילות צריכות לרצות להיות מקושרות לזה. נכון לעכשיו רבות מהן לא רואות את היתרון הטמון פה, אבל אם מנהיגי העולם ייגשו אליהן ויאמרו 'בואו נעשה את זה!' אולי נוכל להגשים הרבה יותר."

לשם כך תידרש עבודה קפדנית להגנה על פרטיות ומניעת השימוש בנתונים למטרות של דיכוי. אורנג' התאמצה מאוד להקפיד על אנונימיות הנתונים, אבל התחום זקוק לדרכים ברורות ומוסכמות להביא את המידע לשוק. "יש סיכונים ותועלות בהפיכה לחברה מוּנעת-נתונים," אומר אלכס "סנדי" פנטלנד, מנהל מעבדת הדינמיקה האנושית ב-MIT. "יש סימן שאלה לגבי הבעלות על הנתונים והשליטה בהם. אפשר לדמיין מה יעשה מועמר קדאפי עם נתונים מהסוג הזה. אורנג' נוקטת בצעדים כדי להבין איך ליצור מאגר נתונים ציבורי שמעודד שקיפות, אחריותיות ויעילות רבות יותר.

בשעה שהשאלות הגדולות האלה נדונות, באקי ואיגל עובדים על עידון ושיפור כלי כריית הנתונים בקניה. איגל, מנכ"ל חברת Jana שעורכת סקרים סלולאריים, רוצה להשתמש בסקרים כדי לחדד ולאשר את התמונה שנוצרת על-ידי כריית נתונים סלולאריים בקנה מידה גדול יותר. רישומי שיחות לבדם בדרך כלל לא מספיקים, הוא אומר; גם סקרים קטנים יעזרו לחוקרים לסנן השערות שגויות לגבי התמונה שעולה מהנתונים האלה. פעם אחת, כשהוא ניתח נתוני טלפון ברואנדה, איגל שם לב שאנשים לא נעו הרבה לאחר שיטפון. תחילה הוא העלה את ההשערה שרבים מהם מרותקים למקומם בגלל כולרה. אבל הסתבר שהשיטפון מחק את הדרכים.

באקי מקווה לכרות נתוני טלפונים כדי לאתר זנים חסיני-תרופות של טפיל המלריה. הזנים האלה, המתגלים בקמבודיה ובמקומות אחרים, יכולים לחדש את מגמת ההתפשטות של המחלה אם יצליחו להתרבות, היא מזהירה. אז היא רוצה להתחיל למזג נתונים על התפשטות הטפילים עם מודלים של ניידוּת כדי לעזור ביצירת אסטרטגיות ממוקדות למאבק במחלה. "זה העתיד של האפידמיולוגיה," היא אומרת. "כך נוכל לחסל את המלריה."

10. רשת-על

abb

אתר הניסויים של ABB השוויצרית

קווי חשמל של זרם ישר במתח גבוה יכולים להעביר חשמל ביעילות לאורך אלפי קילומטרים ולאורך מרחקים ארוכים מתחת למים, ולספק ביצועים גבוהים יותר מאשר קווי זרם החילופין הנפוצים ברשתות כיום. אבל במאה האחרונה שלט זרם החילופין מכיוון שזרם ישר במתח גבוה היה ניתן לשימוש רק בהעברה מנקודה לנקודה, ולא ביצירת הרשתות המשולבות הנדרשות למערכת חשמל יציבה.

הקונגלומרט השוויצרי ABB פתר את הבעיה הטכנית המרכזית בבניית רשתות כאלה. הוא פיתח מפסק מעשי לזרם ישר במתח גבוה. המפסק מנתק חלקים מהרשת שמתעוררות בהם בעיות, ומאפשר לשאר להמשיך לעבוד.

רשתות זרם ישר יהיו יעילות יותר בקישור מקורות מרוחקים של אנרגיה מתחדשת, יאפשרו לשירותים שונים להתמודד עם השונוּת המקומית באנרגיית רוח ואנרגיה סולארית, ויביאו אנרגיה לאזורים בלי הרבה אור שמש או רוח. אנרגיה סולארית מסהרה תוכל לספק כוח לגרמניה המעוננת, ואנרגיית רוח מרחבי אירופה תוכל להפעיל תאורה בלילות. התוצאה: אנרגיה מתחדשת אמינה יותר שתתחרה בצורה טובה יותר עם דלקי מאובנים. 

כל הזכויות שמורות ל-MIT, מכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס. מתפרסם בעברית ב"אלכסון" באישור מיוחד.
 ©2013 MIT Technology Review, inc. All Rights Reserved. Distributed by Tribune Media Services inc.  
מאמר זה התפרסם באלכסון ב על־ידי MIT Technology Review.


תגובות פייסבוק

> הוספת תגובה

6 תגובות על 10 הטכנולגיות פורצות הדרך של 2013

01
ינאי דוידוף

מעניין מאד, חלק מן הטכנולוגיות המוזכרות עושות רושם שיש בהן פוטנציאל להיות גם "טכנולוגיות של עשור" או "טכנולוגיות של מאה". במיוחד אמור הדבר על למידה עמוקה, ריצוף דנ"א טרום-לידתי ושתלי זיכרון (אם ניקח אותם כרכיב נחשוני בקבוצה "שתלים מוחיים").

מאידך, לא ברורה החשיבות של שעונים חכמים, במיוחד לעומת Google Glass. שעון חכם אולי יחסוך למשתמש שניות בודדות או עשרות שניות ביום - אולם אין כאן שינוי מהותי בקשר אדם-מחשב: אין סוג אינפורמציה חדשה שתוצג או תיאסף. בסך הכל מדובר על הצגת חלקים קטנים מן האינפורמציה הנמצאת בטלפונים חכמים על גבי צג במיקום יותר נוח.
לעומת זאת, Glass (שאגב, כבר נמצא בשימוש של קבוצה של 1,500 משתמשים ראשונים מן הציבור הרחב) המוגש עם טכנולוגיה של מציאות רבודה (Augmented Reality - נכללה ברשימה של שנת 2007) צפוי לשנות ברמה ההתנהגותית/תרבותית :
1. את סוג התצלומים והסרטונים שנראה - דימויים מ-POV של גוף ראשון יהפכו לנפוצים בזכות יכולת ה-Hands Free. היכולת אמנם קיימת כבר בטכנולוגיות כגון GoPro, אך כאן היא משולבת עם שיתוף כמעט מיידי או אפילו בזמן אמת.
2. את אופן הניווט שלנו - אם ניווט קולי הספיק פחות או יותר עבור נסיעות ברכב, הרי שעם Glass ננווט וננוע במרחבים לא מוכרים במהירות גבוהה בהרבה מאשר כיום, ברגל, על אופניים או על סגוויי. יכול להיות שהדבר יפחית, למשל, שיטוט אקראי בעיר זרה לטובת סימון V מואץ על אתרי מפתח.
3. את כמויות האינטראקציה עם העוזר החכם האישי (ברשימה של 2009). השימוש בעוזר נגיש בהרבה מאשר Siri או Google Now המותקנים על גבי מכשיר סלולרי שיש להחזיק ביד.
ואם השינויים לא יקרו עם Glass (כמוצר ספציפי, שיתכן שנולד טרם זמנו) אז יש להניח שהם יקרו עם המחליף שלו או מספר דורות אחריו.

גם הבחירה בבקסטר לא מובנת. הרי מדובר בסך הכל על אבולוציה של המכונה הנקראת רובוט, אשר קיימת (באופן ניתן לתכנות, מבצע עיבוד ומקבל קלט) החל משנות ה-50. בשנת 2001 נכלל תכן רובוטים (Robot Design) ברשימה השנתית של MIT, ודובר על האצת ההתפתחות בתחום לקראת חדירה לשוק הקמעונאי.
בהיבט זה נראה לי כי הרומבה היא נקודת ציון חשובה יותר מבקסטר. זאת, לא בתור טכנולוגיה חדשה (גם גוגל לא היה מנוע החיפוש הראשון) אלא כרובוט הראשון שחדר באופן המוני אל בית המגורים המערבי. טכנולוגיות כגון מכונת הכביסה ומדיח הכלים נחשבות כבעלות השפעה תרבותית משמעותית בשל הפנאי שפינו, במיוחד כחלק מן השחרור ההדרגתי של האשה. הרומבה מפנה זמן רב, בתקווה באופן שיוויוני מן האשה ומן הגבר.

04
גל בר

לא ברורה ההנחה שזרם ישר יעיל יותר בהעברת אנרגיה למרחקים ארוכים? זה מנוגד לכל תאוריה קימת וזכור גם המאבק הגדול בין אדיסון לטסלא בנושא ותוצאותיו.

06
דפנה בר-לב

הבדיקה שמזהה תסמונת דאון לפני הלידה קיימת כבר כמה זמן, ובישראל יש כבר כמה מעבדות שמבצעות אותה. חוץ מוריפי יש גם את פרגניקר http://www.pregnicare.co.il/ ועוד חברה ששכחתי את שמה. אבל הבדיקות האלו עדיין לא כלולות בסל הבריאות והן ממש יקרות...
חוץ מזה - כתבה מרתקת!