רובודוק: הרובוט שישוטט בגוף ויפתור בעיות

נשלח 18 בדצמ׳ 2011, 5:58 על ידי Sustainability Org   [ עודכן 18 בדצמ׳ 2011, 5:58 ]
12.01.2011 | 14:22 | מרית סלוין
 

רובוט חכם שידע לשלוט על מתן תרופות, לסלק רעלים, לתקשר עם רובוטים אחרים, להתאגד ולקבל החלטות, הן רק מקצת הפעולות שמעניק דר’ עידו בצלת לרובוטים שהוא בונה

דר' עידו בצלת מגדיר את עצמו כמתכנן ובונה מכונות המבוססות על עקרונות בנייה מן הטבע. הוא כבר הצליח לתכנן רובוט חכם שמעמיס תרופות, "מחליט" מתי לשחרר אותן, משגר אותן לאתרי היעד, מתקשר עם רובוטים בסביבה, ועוד פעולות שנשמעות דמיוניות לחלוטין. "כשניגשנו לבנות רובוט חכם החלטנו לבנות אותו ממולקולות שמרכיבות את החומר הגנטי – ה-דנ"א. דנ"א היא מולקולה מובנת לנו, היא יודעת לעשות המון דברים וקל לעבוד איתה", מספר בצלת, שחזר זה מכבר לארץ במסגרת החזרת מדענים והצטרף לצוות הפקולטה למדעי החיים והמרכז לננוטכנולוגיה באוניברסיטת בר אילן.

כבר בשנת 1982 החלו מדענים בבניית מבנים ממולקולות דנ"א. החל מ-1990 ניתן לגדל מולקולות דנ"א קצרות שמזהות כמעט כל מולקולה וב-1994 הודגם כי ניתן לבצע חישובים מתמטיים באמצעות מולקולות דנ"א. הרעיון של בצלת היה לבנות מכונה שמשלבת את כל התכונות האלה ותשמש, בין השאר, לפיתוח תרופות חכמות. "תרופה היא חומר לגמרי לא מתוחכם. היא מגיעה לכל מקום בגוף, פועלת על מטרתה באופן פחות או יותר סלקטיבי ויוצאת", אומר בצלת "מכיוון שאנחנו לא יכולים לשנות את התרופה, נבנה רובוט שיאפשר לה לעבוד בצורה יותר מתוחכמת. למשל, שהרובוט יידע לספור עד עשר לפני הפעלת התרופה, או ילמד את התרופה 'לקבל החלטה' על סמך תקשורת עם תרופות אחרות, או יאפשר לה לחוש את הריכוז של עצמה בגוף ולפעול בהתאם. לדוגמה, בטיפול בסרטן מציפים את כל הגוף בתרופה רעילה שפועלת על תאי הסרטן אך גם, אם כי פחות, על תאי הגוף. האם נוכל לייצר מצב שהתרופה תוכל לחכות ולהצטבר סביב הגידול וכשתגיע לריכוז מסוים תתקוף אותו? אם התרופה תדע לחוש את הריכוז של עצמה, היא תוכל לבצע את המהלך הזה".

את הרעיון הזה אימץ בצלת מהטבע. חיידק בודד שפולש לגוף יחוסל קרוב לוודאי על ידי מערכת החיסון. מיליארד חיידקים שיפלשו לגוף, חלקם יחוסלו על ידי מערכת החיסון, אבל מתוכם יוותרו כמה אלפים שיצליחו להתרבות ולגרום נזק. ואכן, היום ידוע שחיידקים מסוימים מצוידים במנגנון חישה המאפשר להם להתאגד יחד ו"לקבל החלטות" על סמך גודל האוכלוסייה. בצלת רוצה ללמד את המכונה שלו לפעול בדומה.

איך, אם כך, מייצרים רובוט שיעניק לתרופה את החוכמה שהטבע רכש במשך מיליוני שנים? בצלת ניגש לבנות את הרובוט בשיטת "דנ"א אוריגמי", שהומצאה לפני כחמש שנים ופתחה אופקים ליישומים מתחומים שונים. משתמשים בחוט דנ"א ארוך שמקפלים לכל צורה שבוחרים. בכדי לייצב אותו, מוסיפים פיסות קטנות של דנ"א – "קליפסים", שמחברות את החלקים המקופלים זה לזה. כך אפשר לקבל צורות תלת ממדיות שונות ומשונות כמו משולשים, כוכבים, מרובעים ועוד – את כולן אפשר לתכנן בקלות באמצעות תוכנת מחשב שפותחה ע"י עמיתו של בצלת, שון דאגלס מאוניברסיטת הרווארד.

בשלב הבא יש לתת לצורה תפקיד. "תחילה מצאנו דרך להטעין תרופה בתוך קונכיית הדנ"א שבנינו", מספר בצלת. "בשלב הבא תכנתנו את הרובוט להפעיל את המטען על סמך זיהוי מולקולות ביולוגיות רצויות. הרובוט צריך לזהות מספר מולקולות כשם שמנעול קומבינציה צריך לזהות מספרים מסוימים על מנת להיפתח. בצלת מציין שניתן, טכנית, לתכנן מכונות שמחפשות מספר רב של מולקולות, או כאלה שנפתחות דווקא כשהמולקולה המסוימת אינה נמצאת. אפשר להטעין את הרובוט למשל בתרופה אנטי סרטנית ולתכנת אותו לחפש מולקולות ייחודיות שנמצאות בתאי סרטן, ולכן רק שם הם משחררים את התרופה. הרובוט מסוגל גם לאסוף מולקולות מהסביבה ולשאת אותן לאתר מסויים, למשל הכליות – אם מדובר במולקולות המזהמות את הדם. היום יש בידי בצלת ועמיתיו רובוט המכיל תרופה לסרטן, שיודע לזהות באופן סלקטיבי אוכלוסיות של תאי סרטן ולהרוג אותם.

לשם כך בצלת צייד את הרובוטים שלו בתכונה נוספת: היכולת לתקשר זה עם זה. "לכל רובוט יש מידע על הרובוט השכן ועל מצבו" מספר בצלת "מכאן אפשר לעבור להתנהגות קולקטיבית. התנהגות קולקטיבית נפוצה, למשל, באוכלוסיות של נמלים וטרמיטים ובאה לידי ביטוי בבניית הקן ובחיפוש מזון. היא מתרחשת באמצעות יחסי גומלין בין פרט לפרט. אין ארכיטקט שמכוון את ההתנהגות מעל. יש אלגוריתמים במחשבים שמתרגמים באופן מתמטי את הטכניקות של ההתנהגויות האלה כדי לפתור בעיות. אפשר לתכנת את הרובוטים שלנו לדבר אחד עם השני, לספור את עצמם ולחקות התנהגויות פשוטות – של נמלים או חיידקים". כעת בצלת מתכנן ובונה נחילים של רובוטים המסוגלים לחקות רשתות עצביות ואפילו מעגלי מחשב פשוטים, אותם ניתן להרכיב בתוך יצורים חיים, שם הם עשויים לשלוט על מתן תרופות ופעילויות אחרות ואף אולי לזכור פעולות שעשו בעבר. שימוש רפואי עדיין לא צפוי בעתיד הקרוב, אולם בצלת ועמיתו שון דאגלס פתחו כבר בניסויים בעכברים. "אנחנו בתחילת הדרך, אבל כבר עכשיו אפשר לתמצת ולומר שהטבע פיתח דברים יפיפיים ויעילים, וכדאי ללמוד ולחקות אותם באמצעות הידע ההנדסי שלנו לטובת האנושות".

לכתבה באתר ערוץ המדע של בר אילן

Comments