לרצף את הגנום, בדיוק ובמהירות

את השנה האזרחית הקודמת סגר ד" ליאוניד יביץ עם בשורה משמחת: קבוצת המחקר שלו זכתה במענק מחקר נדיב ביותר של האיחוד האירופי, במסגרת התוכנית Horizon Europe programe for research and innovation. "הורייזן יורו היא תוכנית בת שבע שנים, לה הקצה האיחוד האירופי כ-93 מיליארד יורו," הוא מפרט. "קבוצת המחקר שלנו מורכבת משבעה שותפים מישראל, תורכיה, צרפת ושוויץ, והמטרה שלנו היא לפתח מאיצי חומרה בשיטת "עיבוד בזיכרון" לתמיכה ביישומים של ביולוגיה חישובית".

ד"ר יביץ, בן 56, נשוי ואב לשניים, בילה את רוב חייו המקצועיים דווקא בתעשייה. הוא סיים תואר שני בהנדסת חשמל בטכניון, ועבד בתעשייה כ-18 שנים, כיזם הייטק. ב-2012 חזר לאקדמיה והשלים את לימודי הדוקטורט. "התחום שלי זה ארכיטקטורת מחשבים ומעגלים משולבים, ביישומים שקשורים ללמידה חישובית וגנומיקה חישובית. לכן, שמחתי כשגיליתי שפה בפקולטה יש קבוצה שלמה של אנשים שעוסקים בתחום הביולוגיה". באפריל 2022 הוא הצטרף לפקולטה להנדסה, היישר למגמה החדשה לתכן חומרה ושבבים, אותה מוביל פרופ' אדי תימן. "ישראל נחשבת למעצמת צ'יפים כבר משנות ה-90 של המאה הקודמת", הוא מחדד. "בשנים האחרונות התחום הזה תפס תאוצה, וכמעט ואין חברות טכנולוגיה גדולות בעולם שאין להן מרכז פיתוח שבבים פה בארץ, כולל אפל, מייקרוסופט, גוגל ופייסבוק. המסלול שלנו יושב על התפר שבין הנדסת חשמל להנדסת מחשבים, ומטרתו להביא לתעשייה מהנדסי שבבים. בשנה שעברה התחילו אתנו 6-5 סטודנטים, השנה הצטרפו עוד כ-15, ואנחנו מקווים להגיע לכמאה סטודנטים בתום ארבע שנים".

את המחקר שלו מבצע ד"ר יביץ במעבדות אניקס, שהוקמה על ידי פרופ' אלכס פיש. אניקס מושתתת על שישה חברי סגל ועשרות סטודנטים מכל התארים. "אנחנו מכסים את כל תחומי המחקר שקשורים להנדסת מחשבים, לננו ולשבבים, ופועלים במגוון תחומים", הוא מספר. "אני פועל בתחום של ארכיטקטורת מחשבים, ומתמקד בהאצת חומרה, שהוא אחד התחומים הפעילים בתחום של הנדסת חומרה בשנים האחרונות. בתחום המחשבים הקלאסיים הגענו לסוג של רוויה בביצועים. הדברים מתקדמים, אבל במהירות צנועה, כבר אין את היכולת הטכנולוגית להכפיל את הביצועים שלהם כל שנה כמו שהיה לפני נגיד 20 שנה. לכן תשומת הלב, בתעשייה ובמחקר, עוברת לתחום של האצת חומרה: מחשבים ייעודיים ומעבדים ייעודיים, שנבנים למטרות מסוימות. אחד הכיוונים היום בתחום הזה הוא מבנים חדשים למחשב. למשל, חישוב בזיכרון: במקום שהמחשב יעבוד בצורה הקלאסית, בה הנתונים עוברים מהזיכרון למעבד ומשם בחזרה לזיכרון,  החישוב יתבצע בתוך הזיכרון עצמו".

התחום בהאצת חומרה בו מתמחה יביץ הוא ביולוגיה חישובית, תחום המדע שבו בעיות ביולוגיות נפתרות בשיטות חישוביות. "ביולוגיה חישובית יכולה לבוא לביטוי במספר תחומים. אחד מהם, למשל, הוא אנליזה גנומית: ריצוף של דגימה ביולוגית (תהליך ההמרה שלה לפורמט דיגיטלי) וביצוע אנליזה דיגיטלית. אם ניקח כדוגמה את מחלת הקורונה: בדיקות האנטיגן או PCR יכולות להעיד אם האדם חולה - אבל לא באיזה וריאנט. בשביל זה צריך לבצע ריצוף דנ''א של הנגיף ולנתח אותו בשיטות דיגיטליות. ריצוף כזה יכול לעזור לנו להבין איך הנגיף משתנה ואיך הוא מועבר מקום למקום," מסביר ד"ר יביץ. "ביולוגיה חישובית נמצאת גם בשירות הרפואה המותאמת אישית. אנליזה גנומית יכולה לעזור לנו לאבחן, אם אדם חולה למשל בסוג מסוים של סרטן. זה חשוב בעיקר במחלות שמתרחשות מהר, ואבחון המחלה קריטי להמשך הטיפול. דוגמה אחרת היא זיהומים בבתי חולים. בארה"ב, למשל, עד כדי 50% מהמיתות בבתי החולים נגרמות כתוצאה מזיהומים, בעיקר זיהומי דם. במקרה הזה חשובים לנו גם הדיוק, כלומר מאיזה חיידק בדיוק האדם סובל, וגם המהירות – כי אם לא נגלה את זה במהירות, תוך שעות ספורות, ייתכן שנאבד את החולה".

את ההתמחות הספציפית הזו, של פיתוח של אלגוריתמים ושיטת לחישוב בתוך הזיכרון, ליישומים של ביולוגיה חישובית, לוקח אתו ד"ר יביץ לפרויקט הורייזן יורו. "מבחינת פיתוח חומרה, זה פיתוח שיטות חישוביות חדשות שמהם תהנה, בתקווה, כל תעשיית המחשבים", הוא אומר, והוא מחפש שותפות ושותפים לדרך: "אנחנו מחפשים סטודנטים וסטודנטיות שמעוניינים להוביל מחקר בתחומי שילוב בין חומרה לאלגוריתמים ללמידה חישובית וביולוגיה חישובית, לקראת או במסגרת תארים מתקדמים. אנחנו מחפשים אנשים ונשים סקרנים ועצמאיים, ואם יש להם רקע באלגוריתמים בתחום הביולוגיה זה בכלל יהיה נהדר". נשמע מעניין? לפרטים נוספים ולשליחת קורות חיים, פנו לד"ר יביץ בכתובת:  leonid.yavits@biu.ac.il