10 הטכנולוגיות פורצות הדרך של 2014

להשתמש בוויי-פיי כדי לעקוב אחר תנועותיהם של אנשים בחדרים אחרים

פאדל אדיב, 25

"נולדתי בטריפולי, לבנון, ב-1989. בזמנו הייתה שם אלימות פוליטית רבה. מלחמת האזרחים הלבנונית נגמרה בשנה שלאחר מכן. למרבה הצער, היציבות שאחרי המלחמה לא נמשכה זמן רב. כשהלכתי ללמוד באוניברסיטה האמריקאית של ביירות, אני זוכר שהיו התנקשויות ופיגועים כמעט כל שבוע. כשבאתי ל-MIT כדוקטורנט במעבדה למדעי המחשב ובינה מלאכותית, הדבר הראשון שהדהים אותי הוא שאני יכול להתרכז כל הזמן במחקר. "באחד הפרויקטים האצנו את הוויי-פיי שלנו על-ידי מקסום קצב התעבורה בין צמתים. מדי פעם המערכת הייתה משתבשת, והיינו מפסיקים לקבל תוצאות טובות. הבנו שמישהו הולך במסדרון, ועצם המעבר שלו משנה את הערוץ".

אם נשדר סיגנל אלחוטי על הקיר, חלק גדול מהסיגנל הזה יחזור. חלק קטן מהסיגנל יחצה את הקיר, יפגע במשהו שנמצא מאחוריו ויחזור. הבנו שנוכל לזהות תנועה בעזרת סיגנלים אלחוטיים, וככה התחלנו לנסות לראות דרך קירות. "אפשר לעקוב אחרי אנשים בזמן שהם זזים. אפשר לנטר את פעימות לבם ונשימותיהם של אנשים רבים. חנויות שרוצות להבין את דפוסי התנועה של לקוחותיהן ידעו מתי מישהו מוריד מוצר מהמדף, בוחן אותו ומחזיר למקום. המשטרה תוכל לדעת אם יש אדם מעבר לקיר. אחד היישומים שחשבנו עליהם: האם אפשר לנטר את קצב פעימות לבו של עובר בלי לגעת בגוף בשום צורה? "כשביקרתי בלבנון דיברתי על זה עם סבתא שלי, והיא אמרה, 'אז, למשל, אני אוכל לשים את זה פה בסלון, ואם אני אפול בחדר השינה או באמבטיה זה יידע וישלח הודעה לאחד הילדים? בבקשה, תכין מוצר כזה ושים אותו פה.'

לסגור חורים בלבם של תינוקות חולים
מריה נונס פריירה, 28

הבעיה:
מדי שנה, כ-40,000 תינוקות בארצות הברית נולדים עם מומי לב. חלקם מטופלים בניתוח לב פתוח, הליך פולשני ואף מסוכן. תפרים וסיכות כירורגיות סוגרים את החורים שבין חדרי הלב, אבל עלולים גם להזיק לרקמה הרגישה. ולעתים, כשהרקמה גדלה, נדרשים ניתוחים נוספים.

הפתרון:
מריה נונס פריירה יצרה דבק מותאם-ביולוגית שמנתחים יוכלו להשתמש בו כדי לסגור את החורים בלבם של תינוקות. אפשר להשתמש בו ולהפעילו בהליך שאינו פולשני מאוד. והדבק חזק וגמיש מספיק לפעול באחת הסביבות הקשות ביותר בגוף – בתוך לב פועם. בניגוד לתפרים וסיכות, הדבק לא פוגע ברקמה, ואין צורך להחליפו כשהילד גדל.פריירה פיתחה את הדבק כדוקטורנטית בתוכנית MIT-פורטוגל; היא עבדה עם צוות מנתחים מה-Brigham and Women’s Hospital בבוסטון, והדגימה את השימוש בדבק בתוך לב פועם של חזיר. ההליך דרש חתך אחד בלבד. כיום היא עובד עם חברת הזנק שנקראת Gecko Biomedical בפריז, שבעזרתה היא מקווה להתאים את הטכנולוגיה לבני אדם בשנתיים הקרובות. החומר יוכל לשמש גם בחלקים אחרים בגוף שכדי לתקנם נדרש הליך פולשני, או כאשר נדרשים תפרים שעלולים לגרום נזק. "אני חושבת שלחומרים האלה יש פוטנציאל לשנות את תחום הכירורגיה ואת צורת הטיפול במומים," היא אומרת.

דרך חדשה לקחת נתונים מניירות ולהעבירם לעידן הדיגיטלי

קואנג צ'ן, 34

הבעיה:
רוב העולם עדיין מסתמך על מסמכים מנייר. בדרך כלל יש צורך בבני אדם כדי להעביר מידע מהניירות האלה לפורמט שאפשר לבצע בו חיפוש וניתוח ממוחשב. זו משימה ידנית יקרה, אטית ומועדת לטעויות.

קואנג צ'ן. צילום: אתר אוניברסיטת ברקלי

הפתרון:
קואנג צ'ן ייסד את Captricity, חברה שמשתמשת בשילוב מחוכם של מחשבים ובני אדם כדי לקרוא מידע ממסמכים פיזיים במהירות גבוהה הרבה יותר ובעלות נמוכה הרבה יותר. צ'ן פיתח את הטכנולוגיה שלו במטרה ללכוד נתונים ממסמכים פיזיים בארצות שעדיין לא רתמו לשירותן את מלוא כוחו של המחשב. לאחר התחלות כושלות במלאווי ואוגנדה, הוא בחן את רעיונותיו במאלי ב-2011, שם הוא עיבד קרוב ל-37,000 דפי סקרים המפרטים את תפיסות הציבור לגבי הממשלה. שני פקידים היו מבצעים את המטלה הזו תוך כשמונה חודשים, עוד לפני שחזרו ובדקו את עצמם. צ'ן העלה צילומים של הטפסים לדרופבוקס. ואז התוכנה שלו פירקה את התמונות לחלקים קטנים שנשלחו לקוראים אנושיים בפלטפורמת מיקור ההמונים של אמזון, Mechanical Turk. המסמכים שנוצרו ב-Turk שימשו לאימון אלגוריתמים של למידה חישובית שהשתלטו בהדרגה על המשימה; בסופו של דבר כמעט שלא היה צורך בקוראים אנושיים, והם עזרו רק במקרים הבעייתיים ביותר. התהליך ארך שבוע אחד בלבד. אותה גישה שמתאימה לכפרים באפריקה עשויה להתאים לכל ארגון שעדיין מסתמך רבות על נייר. חברת Captricity מספקת שירותים בחינם או בעלות נמוכה למדינות עניות, ומממנת זאת, בין השאר, בעזרת ההכנסות מלקוחות משלמים כגון חברת דל, בית הספר למשפטים של הרווארד וממשלת ארצות הברית.

מערכת מקוונת מעודדת קורבנות ועדים לדווח על פשעים
סנטיאגו וייגאס, 29

סנטיאגו וייגאס, 29

לפני חמש שנים ישב סנטיאגו וייגאס במכונית חונה במדיין שבקולומביה, כשאדם ניגש אליו, שלף אקדח ודרש את המפתחות. וייגאס נתן לו אותם והאיש נסע משם. וייגאס ניגש לתחנת המשטרה, שם נדרשו לו שעות לדווח על הפשע. הוא הבין שאנשים רבים כלל לא היו טורחים במקומו, בהתחשב בפחד הרב מנקמה. "מרטין לותר קינג אמר שאנשים שרואים רוע ולא מוחים, תומכים ברוע," הוא אומר. "אבל יכול להיות שהוא לא התחשב בעיר כמו מדיין, שבה המחאה עלולה להוביל למוות."

אז וייגאס, חוקר מתחום מדעי המחשב, החליט לשפוך אור על הפשע. הוא יצר מערכת שנקראת Online Safety Project, המאפשרת לאנשים לדווח על מגוון אירועים, מהפרת סדר ועד לרצח, תוך שניות ובלי להזדהות. עדים ואנשים אחרים יכולים להוסיף הערות או תמונות ולהצביע אם הדיווח "אמיתי" או "לא אמיתי", והאם הוא "משפיע עליי". המערכת זכתה למימון מחברת אבטחה ממדיין שהתרחבה לאחרונה גם לבוגוטה. עובדיה משגיחים על האתר מסביב לשעון ויוצרים קשר עם המשטרה במקרה הצורך. כל דיווח מתווסף למפה מקוונת המאפשרת לאנשים לראות אילו שכונות הן הבטוחות ביותר. "זה מידע חיוני לכל אדם," אומר וייגאס.

אפשר לאסוף מידע חיוני לגבי מגפות מהר יותר
רומי צ'ונרה, 32

הבעיה:
המערכות שלנו לזיהוי מגפות אינן אמינות. לרוב אנחנו מזהים מגפה כשחולים מגיעים לפגישה עם רופאים, ואלה בתורם מדווחים על המקרים לרשויות. לעתים קרובות הרשויות האלה לא מצליחות לחבר בין הדיווחים מהר מספיק, ולכן אי אפשר למנוע הדבקות של כמויות גדולות של אנשים.

הפתרון:

רומי צ'ונרה. אתר אישי

רומי צ'ונרה, חוקרת מבית החולים לילדים של בוסטון ומבית הספר לרפואה של הרווארד, כורה נתונים מרשתות חברתיות ומקורות מקוונים אחרים מחוץ להקשר הרפואי.
באחד ממחקריה גילתה צ'ונרה מתאם בין עלייה במספר ה"ציוצים" בהאיטי הקשורים לכולרה להתפרצות המחלה. "זה חשוב, כי משרד הבריאות בהאיטי צריך כמה שבועות לאסוף נתונים," היא אומרת. בהתפרצויות עתידיות יוכלו הציוצים להנחות את אנשי מערכת הבריאות בשלב מוקדם יותר ולהבטיח אספקה סדירה של מצרכים, כמו טבליות לטיהור מים, ליעדים רלוונטיים. צ'ונרה יודעת שזיהוי דיגיטלי של מחלות אינו בהכרח טוב יותר. לדוגמה, חוקרים גילו אי-דיוקים בשירות Google Flu Trends, שמנתח חיפושי אינטרנט ומעריך את מידת התפשטותה של מגפה. אבל מטרתה אינה להחליף את שרשרת הפיקוד המסורתית של מערכת הבריאות הציבורית: היא רק משפרת אותה בעזרת מידע נוסף. כדי להרחיב את הממצאים מהמדיה החברתית, היא הציעה פרס של שני סנט לתושבי הודו שימלאו סקר על מלריה, וכך אספה מידע שיכול להנחות את תהליך הפצת ערכות האבחון והטיפול. בארצות הברית היא עזרה לפתח את Flu Near You, אתר שיוצר מפות מגפה בהתבסס על מידע שמגישים משתמשים לגבי תסמינים ואבחנות. היא מראה שאפשר לאסוף מידע יעיל גם מאנשים שעדיין לא פנו לרופא.

מחשב שממציא תוכנה בעצמו
קווק לה, 32

קווק לה. אתר אוניברסטת סטנפורד

כשקווק לֶה גדל בווייטנאם, לא היה לו חשמל בבית. אבל הוא גר ליד ספריה, שבה הוא קרא בכפייתיות על המצאות חשובות וחלם לתרום לרשימה בעצמו. בסביבות גיל 14 החליט שהדבר שיועיל יותר מכול לאנושות הוא מכונה שתהיה חכמה מספיק להיות ממציאה בזכות עצמה – רעיון שעודו בגדר חלום. אבל בזכותו המציא לֶה גישה חדשה לבינה מלאכותית שתאפשר לתוכנה להבין את העולם בדומה לבני אדם. הטכנולוגיה צצה מתוך התסכול שלֶה חש כשהרחיב את ידיעותיו על בינה מלאכותית באוניברסיטה הלאומית של אוסטרליה וכמועמד לדוקטורט בסטנפורד. תוכנות למידה חישובית דורשות בדרך כלל סיוע רב מבני אדם. אנשים נדרשים לערוך נתונים – למשל, על-ידי תיוג תמונות עם ובלי פרצופים – כדי שהתוכנה תלמד מהם. ואז עליהם לומר לתוכנה לאילו מאפיינים היא צריכה לשים לב, כגון הצורה האופיינית לאפים. עבודת פרך זו לא מושכת את לֶה. אף על פי שהוא חברותי כלפי אנשים אחרים, הוא בלתי מתפשר בציפיותיו ממכונות. "אני בחור עם הרבה סבלנות," הוא אומר וצוחק.

בעודו בסטנפורד יצר לֶה אסטרטגיה שתאפשר לתוכנה ללמוד דברים בעצמה. אקדמאים התחילו לדווח על תוצאות מבטיחות, אך אטיות מאוד, בעזרת שיטה שנקראת "למידה עמוקה", המשתמשת ברשתות של נוירונים מדומים. לֶה הבין כיצד להאיץ אותה משמעותית – על-ידי בניית רשתות עצביות מדומות גדולות פי 100 מאלה שקיימות, שיעבדו כמויות נתונים גדולות אלפי מונים. מעשיותה של הגישה משכה את תשומת לבה של גוגל, שהעסיקה אותו כדי שייבחן אותה בהנחיית חוקר הבינה המלכותית אנדרו נג. כשהתוצאות שהשיג נג התפרסמו ב-2012, הן הזניקו מרוץ מחקרי של למידה עמוקה בין פייסבוק, מיקרוסופט וחברות אחרות. המערכת שלו למדה, ללא הנחייה אנושית, לזהות חתולים, אנשים ויותר מ-3,000 אובייקטים אחרים על-ידי עיבוד 10 מיליון תמונות מסרטוני יוטיוב. הוא הוכיח שמחשבים יוכלו ללמוד ללא עזרתם המפרכת של בני אדם, ואף להגיע לרמות חדשות של דיוק. הטכניקה הזאת מיושמת כיום בחיפוש התמונות של גוגל ובתוכנת זיהוי הדיבור שלה. המחשב האולטרה-אינטליגנטי שלֶה חלם עליו בילדותו עוד רחוק מאיתנו. אבל הוא שמח מאוד שהרעיונות שלו הובילו ליצירת תוכנה חכמה מספיק לעזור לאנשים בחיי היומיום.

חלוצים

מגלה איך הקשרים בין האזורים השונים במוח מייצרים חרדה
קיי טיי, 33

קיי טיי. אתר MIT

מדעי המוח נוטים להתמקד בחלוקת המוח לאזורים וזיהוי הנוירונים הספציפיים שאחראים לתפקודים ספציפיים. חזון המוח של קיי טיי לא מוגדר על-ידי כתובות מדויקות, אלא על-ידי הדרכים שמחברות ביניהן – הקשרים בין קבוצות של נוירונים. "אני חושבת שהתחום נמצא על סף הבנה חדשה של המוח, תפיסה המבוססת על מעגלים עצביים," אומרת טיי, חוקרת ראשית במכון Picower ללמידה וזיכרון ב-MIT. היא מאמינה שהקשרים שהתא יוצר לא פחות חשובים ממיקומו.
כפוסט-דוקטורנטית בסטנפורד השתמשה טיי בטכנולוגיה חדשה יחסית שנקראת אופטוגנטיקה, המאפשרת לחוקרים להשתמש באור כדי לכבות ולהדליק נוירונים ספציפיים שעברו מודיפיקציה גנטית בחיות מעבדה.

היא ערכה מודיפיקציה בקשרים שבין קבוצת נוירונים באמיגדלה של עכברים לבין קבוצת נוירונים בהיפוקמפוס שלהם, וכך שינתה במדויק התנהגויות הקשורות לחרדה ואינטראקציה חברתית במטרה לזהות את הקשרים הספציפיים שלדעתה אחראים לתחושת החרדה. כשהמעגל הספציפי הזה מכובה, עכבר שנמנע בדרך כלל מאזורים פתוחים חוקר אותם בחופשיות. וכשהמעגל פועל, העכבר נס ומתחבא. במחקר נוסף הראתה טיי שכיבוי המעגל העצבי גרם לעכבר לרחרח עכבר זר, והפעלת המעגל גרמה לו להתעלם מהזר – כך היא בדקה את נטייתו של העכבר לאינטראקציה חברתית. ואם שינוי הקשרים בין קבוצות קטנות של תאי מוח עשוי לשנות התנהגויות באופן מידי, הרי שנפתחות בפנינו אפשרויות חדשות לטיפול בהפרעות מוחיות. התרופות הקיימות, היא אומרת, "משפיעות על הגוף כולו ומטביעות את המוח במרק הזה," דבר שמוביל למספר רב של תופעות לוואי בלתי רצויות. אם מדענים יהיו מסוגלים לחולל בבטחה שינויים בקשרים העצביים המיוחסים לתחושות כמו חרדה, התרופות יהיו ממוקדות יותר וייגרמו פחות תופעות לוואי. אך תחילה יצטרכו חוקרים לזהות את מגוון הקשרים שאפשר לשנות בשיטה הזאת. זוהי משימה אדירה בהתחשב במורכבותו של המוח, אך לפחות פריצת הדרך של טיי הנחתה אותם לכיוון הנכון.

לפתח תרופות שמותאמות לחיידקי המעי שלנו
אמילי בלסקוס, 34

הבעיה:
כ-100 טריליון חיידקים חיים במעיים, ואף על פי שפעילותם מקושרת למחלות לב וסרטן המעי הגס, הם גם חיוניים לשימור בריאותנו הכללית. אף על פי שאנו יודעים שלחיידקים האלה יש תפקיד מהותי בקליטת תרופות ועיכול מזון, אנחנו לא יודעים רבות על השינויים הכימיים שהם מבצעים כדי לעזור במשימות אלה. הרחבת ידיעותינו בתחום זה תעזור בפיתוח תרופות וטיפולים חדשים ובהנחיה תזונתית של מטופלים שונים.

הפתרון:

אמילי בלסקוס. אתר הרווארד

אמילי בלסקוס, כימאית וביולוגית כימית מהרווארד, משתמשת במגוון גישות, כולל ריצוף דנ"א מתקדם, כדי לגלות נתיבים מטבוליים חדשים ולבדוק איך חיידקי המעי משתמשים בתגובות כימיות כדי לשרוד. דוגמה להצלחתה: המעבדה שלה בהרווארד קיבלה קרדיט על גילוי אנזימים חיידקיים במעי האנושי המסוגלים להמיר כולין, חומר מזון חיוני, לטרימתילמין, מטבוליט המקושר למחלות לב. מכיוון שרוב הכולין מגיע ממזון, אם נלמד עוד על מערכת היחסים שלו עם חיידקי המעי נוכל להבין את הקשר בין תזונה לסיכון לחלות במחלת לב.

יזמים

סאונדקלאוד משנה את תהליך יצירת המוזיקה
אלכס יונג, 32

אלכס יונג

שאלה: איך החלטתם ליצור שירות שהוא כמו היוטיוב של המוזיקה, המאפשר לאנשים להעלות ולהטמיע שירים, למצוא אמנים חדשים ולכתוב הערות תוך כדי האזנה?
תשובה: אחרי התיכון התחלתי לעבוד כמעצב סאונד בסטודיו של פוסט-פרודקשן בשטוקהולם. עשיתי אפקטים קוליים ומוזיקה לסרטים וטלוויזיה. [כאשר] התחלתי ללמוד הנדסה במכון המלכותי לטכנולוגיה בשטוקהולם, פגשתי את אריק [ואלפורס], המייסד השותף שלי, שבא מרקע דומה מאוד. שנינו הקלטנו ויצרנו מוזיקה וסאונד אבל לא הייתה לנו דרך טובה לשתף אחד את השני ולקבל פידבק.
שאלה: בהתחלה השתמשה בסאונדקלאוד קבוצה קטנה של מוזיקאים שרצו לשתף את השירים שלהם. ועכשיו השירות מגיע ליותר מ-250 מיליון מאזינים מדי חודש. איך הם משתמשים בו?
תשובה: מה שממש מגניב פה הוא שהשירות מספק הרבה חוויות משתמש שונות. מצד אחד זה פשוט: מישהו פשוט נכנס למערכת מהסמארטפון שלו ואומר לעצמו, "מעולה, יש שיר חדש של 'פיפטי סנט'. אני רוצה להקשיב לו וליהנות." ומצד שני יש שימושים מורכבים יותר. סנופ דוג נעזר בו כדי למצוא אמנים שהוא רוצה לעבוד איתם. הוא מצא את אִיזָה לאך מפולין והחתים אותה ללייבל שלו.
שאלה: איך כל זה משנה את תעשיית המוזיקה?
תשובה: יש אצלנו אנשים שיכולים להיות בכל מקום בעולם בכל רגע נתון, וליצור ז'אנר חדש לגמרי שלא הכרנו עד עכשיו, ותוך זמן מאוד קצר אולי יהפוך לדבר הכי חם בעולם. אני עדיין חושב שזה מדהים שלא עברו שנתיים מאז ש"לורד" הייתה אמנית צעירה בניו זילנד שאף אחד לא מכיר. ואחרי שהיא שחררה את השירים הראשונים שלה דרך סאונדקלאוד היא פתאום אחת הכוכבות הכי גדולות בעולם, בראש כל המצעדים. המהירות הזאת היא דבר מעניין מאוד.

בלוקים אלקטרוניים שמתחברים זה לזה ומחברים גם בין אמנות להנדסה
איה בדייר, 31

https://www.youtube.com/watch?v=YguB-keZ4Tk

כשאיה בדייר גדלה בבירות לימדו אותה שאמנות והנדסה שוכנות במחוזות נפרדים. "בלבנון, כמו ברוב העולם, אין טשטוש רב של גבולות בין מקצועות: רופא, מורה, מדען ומעצב קיימים בתאים נפרדים," היא אומרת. החברה שהיא הקימה ב-2011, LittleBits Electronics, יוצאת נגד הרעיון הזה ומנגישה את הטכנולוגיה לדיסציפלינות וגילאים שונים. היא מוכרת ספרייה של יחידות אלקטרוניות מודולריות שאפשר להתאים בקלות לפרויקטים מגוונים: מערכת סאונד, מנורת לילה או יד רובוטית אמיתית למראה. החברה מייצרת כ-50 מודולים שונים, אשר עולים עד 40 דולר כל אחד או באים בערכות של 99 דולר ומעלה. כל מודול הוא מלבן צר באורך של 2.5-10 סנטימטר, המכיל מעגלים נסתרים מורכבים. המודולים הכחולים מספקים חשמל. הוורודים מאפשרים להכניס קלט: למשל, מתגים, מיקרופונים וחיישני תנועה. הירוקים מפיקים פלט, כמו מנורות, מנועים ורמקולים. הכתומים מספקים חיווט או פונקציות לוגיות. בדייר עיצבה את כל המודולים כך שיתחברו זה לזה במגנט, כדי לוודא שהמשתמשים מחברים את המעגלים נכונה. החברה הניו יורקית מכרה מאות אלפי יחידות בכ-80 מדינות, ובדייר מתגאה בכך שהמוצר פונה לבנות ובנים, ילדים ומבוגרים, מעצבים ומהנדסים גם יחד. "מברג הוא מברג בשביל כולם," היא אומרת. "ולא משנה מי אתה או איך אתה משתמש בו. כל אחד ימצא את מה שהוא רוצה.