ד"ר יוסף בר-כהן, מדען בכיר בסוכנות החלל האמריקאית, הוא המדען המוביל בעולם בתחום פיתוח השרירים המלאכותיים. נאס"א מפעילה בעזרתם מגבים לעדשות של רכב חלל זעיר. היישומים האזרחיים יכללו סיוע לנכים, וגם "המוסד" יכול לקבל כמה טיפים
יוסף בר-כהן. אחד הילדים שאל אותו אחרי הרצאה האם הוא רובוט
תצלומים: ניר קידר
בסוף 2002 הכריזה חברה יפאנית על מוצר חדשני. במבט ראשון הוא בכלל לא נראה מיוחד - דגיגונים בצבעים שונים המשייטים בעדינות ובחן בתוך אקווריום. מה שבכל זאת היה יוצא דופן הוא שכל הדגיגים האלה היו רובוטים. אבל לא מדובר ברובוטים רגילים: אין בהם מנועים, אין בהם תמסורות, אין בהם גלגלי שיניים ואין בהם כבלים. במלים אחרות - מנגנון ההנעה שלהם אינו מכני.
מה שמניע את הדגיגים-רובוטים האלה הוא "שרירים מלאכותיים". בדומה לשריר רגיל, גם בדגיגונים האלה יש חומר גמיש שגירוי חשמלי גורם לו להתכווץ ולהשתחרר. החומר הזה מחובר לסנפיר הזנב של הדגיגונים וגורם להם לנוע בצורה שנראית כמעט טבעית.
רוצים דג כזה? זה יעלה לכם 200 דולר. רק יפאנים יהיו מוכנים לשלם סכום כזה עבור דג, ובוודאי אם הוא רובוט.
אבל האיש המזוהה ביותר עם השרירים המלאכותיים הוא דווקא ישראלי -
ד"ר יוסף בר-כהן.
בר-כהן הוא אחד המדענים הבכירים במעבדה להנעה סילונית (JPL) של סוכנות החלל האמריקאית, נאס"א, שבה הוא עובד כבר 15 שנה. מגוון העיסוקים שלו עצום, אבל אף אחד מהם לא הקנה לו כל כך הרבה הצלחה ותשומת לב כמו העיסוק בשרירים מלאכותיים.
היישומים של הטכנולוגיה הזאת חורגים בהרבה מדגיגי נוי רובוטיים. חלקכם מכירים בוודאי, לפחות באופן כללי, את חברת גיוון אימג'ינג הישראלית, שמניותיה נסחרות בניו יורק. גיוון אימג'ינג פיתחה גלולה שבתוכה יש מצלמה. הגלולה מוחדרת למערכת העיכול והמצלמה, המצלמת את דופן המעי, מסייעת לרופאים לאתר פגמים ומחלות. גיוון אימג'ינג מוכרת את המוצר הזה בקצב של 80 מיליון דולר בשנה ומרוויחה עליו הרבה כסף.
העניין הוא שהגלולה נעה בתוך מערכת העיכול יחד עם תנועת האוכל, ואין אפשרות ממשית לנווט אותה. כאן נכנסת לתמונה הטכנולוגיה של בר-כהן. חברה מדרום קוריאה שילבה את טכנולוגיית השרירים המלאכותיים בגלולה דומה לזו של גיוון אימג'ינג, והיא מפתחת גלולה שאפשר יהיה לנווט אותה בתוך מערכת העיכול - להניע אותה במהירות לעבר היעד הרצוי, לגרום לה להתעכב, להתכוונן לאזור הרצוי, ואם יש צורך בכך - גם לנוע קדימה ואחורה במסלול העיכול, עד להשלמת האבחון.
לטכנולוגיה הזאת יש עוד הרבה יישומים מרתקים: גלולה המכילה תרופה המשוחררת לגוף לפי הצורך על ידי שסתומים המונעים על ידי שרירים מלאכותיים; התקנים לחיבור כלי דם באמצעות שרוולים הנצמדים אליהם בכוח השרירים המלאכותיים; ומגבים לעדשות זעירות של רכב חלל.
בר-כהן הוא זה האחראי ליישום האחרון. נאס"א פיתחה רכב חלל זעיר, Nanorover. הרכב מצויד בעדשה זעירה המסייעת לשולט בו להתמצא בשטח. כדי למנוע מצב שבו אבק מיקרוסקופי יתיישב על העדשה ויחסום את שדה הראייה, היה צורך במגב.
אבל מנגנון ניגוב מכני עשוי שלא להתאים, מכיוון שהרכב עצמו קטן מאוד ומכיוון שבטיסות לחלל יש משמעות עצומה לחיסכון במשקל. לצורך כך פיתח בר-כהן מגבים זעירים המונעים בשרירים מלאכותיים, שכל מה שנחוץ כדי להניע אותם הוא גירוי חשמלי.
השרירים המלאכותיים לא רק יוצרים מנגנונים קלים יותר ומסובכים פחות - ניתן גם לתכנן אותם כך שיהיו חסכוניים יותר באנרגיה בהשוואה למנגנונים מכניים שמבצעים את אותה פעולה בדיוק.
הטכנולוגיה של בר-כהן יוצרת עניין עצום בעולם וכמובן שגם בישראל. לפני כשבועיים בר-כהן הגיע לכאן לחופש, שש שנים לאחר ביקורו הקודם.
איך עלית על הרעיון הזה?
"בתחילת 95' ניגש אלי אחד הכימאים שעובדים אצלנו במעבדה והראה לי מחקר מ-82' שביצעו חוקרים מיפאן וגרמניה שדיווחו שהצליחו לגרום לחומר פלסטי מסוג plexiglass להתכווץ בשיעור של 14.7% - באמצעות גירוי חשמלי.
"מיד חשבתי על כל מיני יישומים לטכנולוגיה הזאת. כתבתי הצעת מחקר ואישרו לי תקציב של מיליון דולר לשלוש שנים. לצורך הזהירות, כתבתי בהצעת המחקר שאוכל לגרום להתכווצות של 10%.
"מיד אחרי שהתחלנו לעבוד גילינו שהחוקרים פשוט טעו. ולא סתם, אלא בחמישה סדרי גודל: ההתכווצות בפועל היתה של שברירי אחוז. אבל החלטנו בכל זאת להמשיך לנסות ותוך זמן מה מצאנו חומרים שהצלחנו לגרום להם להתכווץ ב-11% באמצעות גירוי חשמלי".
בבסיס הטכנולוגיה שאותה פיתח בר-כהן מצויים חומרים הנקראים electro-active polymer actuators, או EAP: פולימרים, כלומר מולקולות אורגניות, המייצרים תנועה מכנית באמצעות גירוי חשמלי.
החומרים האלה יכולים להיות מורכבים, אבל גם מאוד פשוטים - אפשר לגרום גם לסיליקון הפשוט המשמש לאיטום חלונות להתכווץ כתוצאה מגירוי חשמלי ולתפקד כשריר מלאכותי.
המגבים ל-Nanorover לא היו היישום היחיד שבר-כהן הגה. "יום אחד חזרתי לחדרי במלון שבו נערך כנס שבו השתתפתי. כנראה שבאותה עת התקיים שם גם כנס של עיוורים, מכיוון שהמלון היה מלא בגברים ונשים שגיששו את דרכם בין המסדרונות והאולמות באמצעות המקלות שלהם.
"הדהים אותי איך שהם הצליחו להתמצא. בשלב מסוים עיוור אחד ואני חיכינו למעלית שתיקח אותנו למעלה. מי לא מכיר את המצב הזה - יש כמה מעליות ואתה מנסה לנחש איזו תגיע ראשונה. אני כמובן הבטתי בצגים הקטנים מעל דלתות המעליות כדי לראות איזו מהן מתקרבת אלינו. הוא כמובן לא היה יכול לעשות את זה - ובמקום זאת הוא ניסה לחוש את זרמי האוויר שפרצו מתוך פירי המעליות השונות. תוך שניות, הרבה לפני, הוא ידע לאן תגיע המעלית הראשונה, התייצב מולה וחיכה בנחת.
"כשנכנסו למעלית הוא קרא טקסט בברייל. ואז חשבתי לעצמי: יש לי רעיון שיכול לעזור לו. אני יכול לפתח מכשיר שמאפשר קריאה רציפה של טקסט בברייל על ידי שרירים מלאכותיים שיעלו ויורידו את הפינים המשמשים לקריאה. אפשר לעשות, למשל, תפריט למסעדות בברייל - או מפת ברייל בטלפון הנייד, שתסייע לעיוור להתמצא". כיום המוצר שהגה בר-כהן נמצא כבר בפיתוח מתקדם.
ב-99' הרגיש בר-כהן שהגיע הזמן לחשוף את הטכנולוגיה, אבל הוא הבין שכדי לקבל את תשומת הלב הראויה הוא חייב לעשות משהו יוצא דופן. "החלטתי להכריז על תחרות עתידית שבה אדם ינהל קרב הורדות ידיים עם רובוט שיונע באמצעות שרירים מלאכותיים". אם זה עבד עבור קספארוב ויבמ, זה חייב לעבוד עבור בר-כהן והשרירים המלאכותיים שלו.
ומדוע הוא נקב במועד עתידי? מכיוון שהטכנולוגיה היתה אז עדיין בחיתוליה.
ההכרזה של בר-כהן יצרה עניין רב. "הסתובבתי בשטח הכנס", הוא נזכר, "ופתאום ראיתי שני גברים שאחד מהם לבש גופיה שמתחתיה שרירים עצומים ומצדיה יוצאות ידיים אימתניות. עשיתי מיד אחד ועוד אחד והבנתי - השניים האלה לא קשורים לכנס שלי.
"אבל טעיתי - אחד מהם היה אלוף העולם בהורדות ידיים והשני היה המאמן שלו. הם שמעו על ההכרזה שלי ורצו לשתף איתי פעולה".
הטכנולוגיה עדיין לא הגיעה אז לשלב שבו היא תוכל לגבור על אלוף העולם, אבל בר-כהן לא ויתר על הרעיון. הוא החליט למצוא למשימה אדם שכוחותיו הפיזיים יהיו סבירים, אבל התכונות האחרות שלו ימשכו אליו תשומת לב.
האדם הזה היה תלמידת תיכון מבריקה מסן דייגו בשם פאנה פלסן. אחד מתחומי העניין של פלסן היה רובוטיקה.ב-7 במארס 2005 נערך הקרב. לפי התוכנית, פלסן היתה אמורה להתמודד מול כמה מכונות שנוצרו על ידי צוותים מתחרים, כשהמטרה שלה היא כמובן להביס אותן - שהשריר האנושי יגבר על השריר המלאכותי.
פלסן ניצחה ובגדול - נציגת המין האנושי ניצחה בכל שלוש ההתמודדויות. הקרב הארוך ביותר נמשך 26 שניות והקרב הקצר ביותר נמשך 12 שניות.
בר-כהן גייס שוב את כישורי יחסי הציבור שלו והציג את ההפסד בדרך מחמיאה: "בדיוק לפני 100 שנה האחים רייט ניצחו את כוח הכבידה, כשהצליחו להטיס את המטוס שלהם במשך 12 שניות. אני מקווה שב-100 השנים הבאות השרירים המלאכותיים יתקדמו כמו שהתעופה התקדמה ב-100 השנים האחרונות".
כיום, כשבר-כהן מדבר על היישומים העתידיים של הטכנולוגיה, הוא עדיין מתלהב. "אפשר כמובן לעשות פרוטזות שנראות הרבה יותר טבעיות מהפרוטזות הנוכחיות", הוא אומר, "אבל יכולים להיות גם יישומים בתחום הסרטים - מכיוון שהם פועלים כמו שרירים, הרי שאם משתמשים בחומרים גמישים במיוחד, אפשר ליצור בובות עם הבעות פנים מאוד ריאליסטיות.
"אם השרירים המלאכותיים באים במקום מנגנון תנועה מכני, מדוע שלא ניצור 'נמלים מלאכותיות'? את הנמלים האלה אפשר לפזר ליד משרדו או מגוריו של יעד מודיעיני, שלא יחשוד שמושתל בהן ציוד האזנה ומעקב משוכלל.
"אפשר גם ליצור 'רובוט-מרגל'. מכיוון שאין לו חלקים מכניים, הוא יכול לשנות בקלות את ממדיו ולהשתחל בקלות מתחת לדלת או דרך סדק בחלון. אפשר אפילו לייצר 'דולפין מלאכותי' שיתפקד כמו צוללת מודיעין. אף אחד לא יחשוד בו - הוא ייראה וינוע בדיוק כמו דולפין אמיתי. ומה עם בגד שמתהדק על הגוף ומעסה אותו בעדינות כאשר קר? גם זה רעיון, לא?".
גם למבוגרים הדיבורים האלה נראים מאוד ריאליסטיים, אבל עבור ילדים ההפרדה בין מציאות לדמיון היא קצת יותר אתגרית. בר-כהן: "פעם הרציתי בפני תלמידים. הם מאוד התעניינו ושאלו המון שאלות. אחרי ההרצאה ניגש אלי אחד הילדים ושאל אותי: 'תגיד, אתה רובוט'?".
ההישגים המדעיים של בר-כהן כבר זיכו אותו בפרסים רבים, ובהם שמונה פרסים של נאס"א. את הפרס הבא, שהוענק לו על ידי האגודה האמריקאית לניסויים לא הרסניים (ASNT) הוא יקבל במארס.
האם מישהו הגיש הציע את מועמדותו לפרס נובל? "אני לא יודע", הוא אומר ומסתיר חיוך קטן.
*
התצלום באדיבות ד"ר יוסף בר-כהן והמעבדה להנעה סילונית (JPL) ב-NASA
<<
