15 אלף טריליון מחשבים במבחנה

בוקר אחד בעוד שנים ספורות, כשיקום א' מהשינה, תתחיל המחלה להתפתח בגופו. עוד זמן קצר, ונדמה שיתחילו כאבי הראש, החולשה בגפיים. אבל הוא לא ירגיש כלום. כשיילך לצחצח שיניים, הוא כבר יהיה בריא לחלוטין.
בדקות האחרונות הוא אובחן, סופקה לו תרופה והוא החלים לחלוטין – וכל זה מבלי שיצא מהמיטה, בלי שידע דבר. את כל ההליך הרפואי ביצעה באופן עצמאי מולקולת חישוב, מחשב זעיר שהושתל בגופו.
זה החזון בבסיסו של הפיתוח הישראלי החדשני והמסעיר: מחשב ביולוגי, המבוסס על מולקולות, שפותח על-ידי פרופ' אודי שפירא ממכון ויצמן. ההמצאה, שנכנסה לספר שיאי גינס בתור "מערכת החישוב הביולוגית הזעירה בעולם", עשויה לאפשר להשתיל בגופנו "רופאים-מומחים" זעירים שיאפשרו למגר מהעולם שורה של מחלות, שכיום אין להן מרפא.
בכפית אחת של "מרק מחשבים מולקולריים", שמוצאים במעבדה של אודי שפירא, יש 15 אלף טריליון מערכות חישוב מולקולריות הניתנות לתיכנות. ביחד הן מבצעות 330 טריליון פעולות בשנייה, בדיוק של 99.9% לכל פעולה. מדובר במחשב הראשון בעולם שאינו מופעל על ידי אנרגיה חיצונית: מספיק שיחרור האנרגיה האגורה בקשרים הכימיים של מולקולות הדי-אן-איי. כמות חום שמשחרר ה"מרק" בתהליך זה זעירה במיוחד: 25 מיליוניות ואט.

הביו טק מבטיח חיים ארוכים ואיכותיים

פרופ' שפירא (48) עשה בחייו המקצועיים מסלול שמסמל את ההתפתחות של עולם המדע המודרני: ממתמטיקה תיאורטית, דרך יזמות היי-טק ועד מחקר יישומי בביולוגיה מולקולרית. אם במחצית השנייה של המאה ה-20 נחשבה הפיזיקה, שאיפשרה את פיתוח המחשבים ל"מלכת המדע", בשנים האחרונות הביולוגיה תופסת את הבכורה. ההיי-טק נתן לנו איכות חיים טכנולוגית – מחשבים, אינטרנט וטלפונים סלולריים. אבל הביו-טק נותן לאנשים משהו מהותיים הרבה יותר – את החיים עצמם, ארוכים יותר ואיכותיים יותר.
פרופ' שפירא נולד בירושלים וגדל ברמת-גן. מאז שהוא זוכר את עצמו, אהב מתמטיקה. בזמן לימודיו בתיכון "בליך" ברמת-גן, התאהב גם בפילוסופיה בזכות המורה שלו, ד"ר משה קרוי. בתום שירותו הצבאי בשיריון, למד מתמטיקה ופילוסופיה באוניברסיטת תל-אביב, ועשה דוקטורט במדעי המחשב באוניברסיטת ייל היוקרתית בארה"ב.
בשנות ה-80 הצטרף למכון ויצמן, ושיתף פעולה עם מדעני מחשבים מיפאן בפרויקט בינה מלאכותית שנקרא "הדור החמישי של המחשבים". במקביל הוא החל לעבוד בתחום חדש ושאפתני שאיש עדיין לא הכיר אז - מיחשוב מבוזר, מיחשוב באמצעות הרשת.
בתחילת שנות ה-90 הוא פיתח טכנולוגיה בשם "וירצ'ואל פלייסס", שאיפשרה לקיים צ'ט על גבי אתרי אינטרנט. אודי שפירא לקח כמה שנים של חופשה ללא תשלום ממכון ויצמן, הקים סטארט-אפ מצליח ביחד עם חבר-חוקר אבנר שפריר, ומכר אותו ל"אמריקה און ליין" ב-15.5 מיליון דולר. אחר-כך הוא קנה את החברה בחזרה בהרבה פחות כסף, ושוב מכר אותה – הפעם ל"יבמ".
הוא נשאר עם כמה מיליוני דולרים ביד, והחליט לעבוד רק במה שמעניין אותו מאוד. "היזמות הטכנולוגית התישה אותי, והחלטתי לחזור למדע. אבל הפעם לא למחקר שעסקתי בו קודם במחשבים, אלא לביולוגיה. במשך התקופה שנאלצתי להיות ב'אמריקה און ליין' בארה"ב, היה לי משעמם והתחלתי להתעניין בביולוגיה מולקולרית. קניתי ספרים ולמדתי את הנושא. פיתחתי שיטה לבנות מחשב, שיפעל על עקרונות ביולוגיים, ואפילו הוצאתי על זה פטנט".

אאורקה מצאתי

על הפיתוח עבד יחד עם תלמיד-המחקר שלו, יעקב (קובי) בננסון ועמיתת המחקר ד"ר רבקה אדר, ובשיתוף עם פרופ' צבי ליבנה וד"ר תמר פז-אליצור מהמחלקה לכימיה ביולוגית במכון ויצמן ופרופ' אהוד קינן מהטכניון. "חשוב לי להדגיש שאת הפיתוח הזה לא הייתי עושה בלי אנשי הצוות שלי, ובראשם יעקב בננסון", אומר אודי שפירא. הוא מספר כי הרעיון למימוש המכונה הביולוגית באמצעות די-אן-איי הבזיק במוחו של קובי לאחר שלושה חודשים של מאמץ מחשבתי עצום.
קובי מספר: "הלכתי הביתה כדי לחשוב על הבעיה בפיתוח המחשב הביולוגי, ולא הצלחתי להגיע לפתרון. שלושה חודשים הסתובבתי כמעט כמו סהרורי, וכל היום חשבתי וקראתי ספרות מדעית ושירטטתי מודלים שונים. פתאום באיזה בוקר, אחרי שינה חטופה, זה נחת עליי. פשוט נחת. רצתי לשולחן, והתחלתי לכתוב את כל המיפרט של הפתרון שלי. בדקתי שוב ושוב ואז רצתי למכון ויצמן, הראיתי את הכל לאודי, וביחד בדקנו וראינו שיש פתרון".
קובי (27) שחי כיום בתל-אביב, נולד בהרי אוראל ברוסיה, והגיע לארץ בשנת 91'. הוא התקבל בעתודה לתוכנית המצטיינים בטכניון ובזמן שירותו הצבאי המשיך לתואר שני בביוכימיה אצל פרופ' טימור באזוב בטכניון. כשחיפש נושא לדוקטורט, נתקל קובי בעבודתו של אודי שפירא, וביקש לעשות אצלו את הדוקטורט. מאז כבר שלוש שנים הם ביחד, במכון ויצמן. "לפני ארבע וחמש שנים, כל הטובים הלכו להייטק, אבל אותי זה לא עניין במיוחד. תמיד אהבתי כימיה, מאז שהייתי ילד, וגם חשבתי כי לננו-טכנולוגיה יש סיכוי. והנה, עכשיו אולי יתברר שצדקתי", אומר קובי. "אני מקווה להמשיך במדע, עסקים לא מתאימים לאופי שלי".

לחקות את המוח במקום לנסות להבינו

תלמיד-מחקר נוסף בצוות של אודי הוא גרגורי לינשיץ (26) שנולד בקייב אוקראינה, והגיע לארץ בשנת 90'. הוא למד בפנימייה תיכונית בכפר-גלים ליד חיפה, תיכון שהתמקד בטבע ובסביבה. הוא למד ביולוגיה ומחשבים באוניברסיטת בר-אילן ובזמן שירותו הצבאי השלים תואר שני בביולוגיה מיבנית (חקר המבנים התלת-מימדיים של החלבונים) במכון ויצמן.
עכשיו גם הוא עושה דוקטורט אצל אודי שפירא. בעבר חשב לעשות דוקטורט בנוירו-ביולוגיה, חקר המוח. "אבל אנחנו עדיין רחוקים מלהבין מה קורה במוח האנושי, ולכן החלטתי לעשות משהו הפוך. במקום להבין כיצד פועל המוח, אנסה לחקות תהליכים ביולוגיים כדי לייצר מחשב שיעבוד על-פי אותם עקרונות. כי מחשבים בכל מקרה אני מאוד אוהב", הוא מסביר. בעתיד הוא שוקל לעזוב את המחקר ו"לערוק" לתעשייה. "אולי אפילו אהיה יזם ביו-טק", הוא אומר.
חברה נוספת בצוות היא מנהלת מעבדת המחקר, עמיתת-המחקר ד"ר רבקה אדר, שעלתה בפולין בשנת 57' (עליית" גומולקה"), נשואה ואמא לשלושה. היא בוגרת תואר ראשון במיקרוביולוגיה מאוניברסיטת בר-אילן, תואר שני באימונולוגיה (תורת החיסונים) באוניברסיטת תל-אביב ודוקטורט בביוכימיה באוניברסיטת תל-אביב.