Skip to main content

שמות הזוכים בתחרות מדענים צעירים בישראל - 2005

מקום ראשון


שיפור יעילות אלגוריתם ניוטון-ראפסון וחקירת החורים השחורים שלו באמצעות שימוש בקווטרניונים



שם המתחרה: אלעד אוסטר
שם בית-הספר: בית הספר התיכון למדעים ולאומנויות
שם המנחה: מר נחום פרידמן

אלגוריתם ניוטון- ראפסון הוא מערכת דינמית יעילה למדיי לפתירת משוואות ממשיות בשיטה נומרית. אך לא כך הוא בתחום המשוואות המרוכבות. בסוף המאה ה- 19 המתמטיקאי הבריטי קלי, פרסם מאמר קצר בו ניסח את הבעיה הבאה: האם תהליך ניוטון-ראפסון, מתכנס (כלומר מגיע לפתרון) בתחום המספרים המרוכבים? עד היום לא ידוע מהי מידת המשוואות המרוכבות, אף ממעלה שלישית, שעבורן תהליך ניוטון-ראפסון אינו מתכנס.

המחקר שלי עוסק בחקירת בעיה זו בפרט ובחקירת האלגוריתם בכלל. המחקר התמקד בהרחבת המחקר בבעיה למרחב התלת ממדי, על ידי שימוש בקווטרניונים (בנוסף ל i במשוואות מרוכבות מגדירים גם j ו k).

אחת התוצאות המעניינות שהתקבלה היתה שבאופן כללי פעילות האלגוריתם במרחב הקווטרניוני יעילה יותר מפעילותו במישור המספרים המרוכבים. שיפור יעילות האלגוריתם וחקירת ההתכנסות לפתרונות היא בעלת השלכות מעשיות רבות ויכולה לסייע לקידום יכולת החישוב והעלאת רמת הדיוק בחישובים.

מקום שני


השפעת תנאי השכפול של דנ"א ב-PCR על תדירות וסוג המוטציות שיתקבלו בספריות הגנים של Im7



שם המתחרה: פואד חסונה
שם ביה"ס: תיכון אורתודקסי - רמלה
שמות המנחים: ד"ר דן תופיק, קליה ברנט
המוסד בו התבצעה העבודה: מכון ויצמן למדע

מטרת העבודה היא להכין ספריות גנים של הגן Im7 המקודד למעכב נוקלאזה (אנזים שחותך דנ"א) בחיידקים. הכנת הספריות התבצעה בטכניקה הנקראת אבולוציה מכוונת. באבולוציה מכוונת מחקים את תהליך האבולוציה הטבעית של חלבונים כדי ללמוד כיצד אבולוציה מתרחשת בטבע, וכדי להבין את הקשר בין רצף חומצות האמינו של החלבון לבין המבנה והתפקוד שלו. הספריות הוכנו על ידי שיטת PCR מוטגני (eror-prone PCR שגורם למוטציות) בתנאים שונים (נבנו 3 ספריות שונות בשתי טכניקות מוטגנזה שונות). חשוב לאפיין את הספריות משום שאנו מעונינים בספריות שיכילו את שני סוגי המוטציות הקיימות- Transition ו-Transversion. סוגים שונים של מוטציות בחומצות הגרעין מביאים למוטציות שונות בחומצות האמינו אליהן הן מקודדות. לאבולוציה מכוונת נשתמש בספריות המכילות 2 או 3 מוטציות לגן. לפי הקשר בין סוג המוטציות שיתקבלו לאחר סלקציה של ספרית גנים ל-פעילות העיכוב, נוכל ללמוד על הקשר בין רצף החלבון לפעילותו.

תוצאות המחקר הראו של-PCR המוטגני יש השפעה משמעותית על תדירותה ואופייה של המוטציה. ברוב הספריות של שלושת הטכניקות השונות קיבלנו תדירות של 2 או 3 מוטציות לגן. סוגי המוטציות שהתקבלו היו:

בספריות ה-Bias PCR וב-dPtp אחוז המוטציות מסוג Transition היה 94.3% ו-95.6% (בהתאמה), וב-8-oxo התקבלו 91.6% מוטציות מסוג Transversion. השפעת שלושת סוגי ה-PCR המוטגני על אופי השינויים בחומצות האמינו לרוב גרמו לרוב לשינוי בחומצות ההידרופוביות פרט ל-8-oxo שהשפיע לרוב על חומצות האמינו מסוג הטעונות שלילי.

חיישני שמש

   

שמות המתחרים: סאן ביטן, יובל נתיב ויהונתן ויינטראוב
שם ביה"ס: תיכון הנדסאים
שם המנחה: ד"ר אנה ב. הלר

העבודה שלנו היא חלק מפרוייקט STMC (Space Technology Meyrohoff Collage), שמטרתו לשגר שני לוויני נאנו (עד 1 קילו או 10 סמ"ק) למסלול סביב כדור הארץ. הפרויקט שלנו עוסק ביצירת מנגנון בקרת הכיוון של לוויני נאנו בדרך שונה, ואולי טובה יותר. פרויקט הבקרה וההכוון יתחלק לשלושה חלקים:

חלק א' - מיקום הלווין, חלק ב' - כיוונו של הלווין, חלק ג' - שליטה בכיוון ובמיקום. בפרויקט זה נציג ונתמקד רק במערכת כיוון הלווין.

בתהליך בחירת מערכת ההכוון ניצבו בפנינו כמה אפשרויות. אנו בחרנו בחיישני השמש. חיישני השמש הם בעצם אלגוריתם אשר דרכו מעבירים את המתחים המתקבלים מכל לוח סולארי (אשר מקבל את האנרגיה מעוצמת קרני השמש). באמצעות האלגוריתם שמתקבל, ניתן לחשב את כיוון הלווין ביחס לשמש.

שיטת חיישני השמש בעייתית ללוויינים קטנים מכיוון שאיננה מדויקת וההפרעות ה'מינוריות', כביכול, משנות את התוצאות וגורמות לסטייה גדולה מדי בשביל לוויני נאנו. אנו הצלחנו לשפר את דיוקה של הנוסחא עד לדיוק כמעט אבסולוטי, בכדי שתתאים ככלי הכוון יחיד ללוויני נאנו.

משופרות שותקים לכלבי-השמירה של הדמוקרטיה

שמות המתחרים: לירון מרק
שם ביה"ס: ליאו-באק, חיפה
שם המנחה: תא"ל (מיל') יאיר נפשי

מטרתה של עבודה זו היא להתחקות אחר התנהלותה של העיתונות הישראלית, אחר התפקידים שמילאה בכל שנותיה ואחר האופן בו הושפעה מאחד המשברים הגדולים שפקדו את מדינת ישראל - מלחמת יום הכיפורים. אחד השינויים הבולטים, שחלו בחברה הישראלית בעקבות מלחמה זו הוא השינוי שחל ביחסה אל מערכת הדיווח הממלכתית בכלל ואל זו של צה"ל בפרט. גישה של ספקנות תפסה את מקומה של האמינות הגבוהה שרווחה בקרב עיתונאים רבים והציבור הרחב ביחס למערכת הזו. כתוצאה ממשבר האמינות, חלה תפנית באופן הסיקור העיתונאי: העיתונות הפכה מ"שופר השלטון" ל"כלב השמירה של הדמוקרטיה" - גוף מדווח ומבקר, המשמש לראשונה כפה לחברה אל מול המדינה.

חשיבותה של עבודה זו היא החדשנות שבה. בכדי להעריך ולהבין התפתחויות אלו ואת משמעויותיהן מרחיקות הלכת, בודקת העבודה באופן שיטתי, בכל יום מימי המלחמה את אופן ואופי הסיקור. כך, לראשונה נחקר השינוי במגמות כפי שהשתקף בפריסה היומית. ההבחנה בקו השבר באופי הסיקור מובהקת ומחדדת את הבנת התהליכים תוך בחינת השינויים שחלו ביחסי ציבור-תקשורת-שלטון במהלכם.

מקום שלישי


בדיקת השפעת הגן RTP801, על הגנת הלב מפני פגיעה בעקבות אסכמיה


שם המתחרה: אברהם דיין
שם ביה"ס: עמל ב' פתח תקוה
שם המנחה: ד"ר עדית הוכהאוזר, נאווה רותם
המוסד בו התבצעה העבודה: המרכז למחקר רפואי ע"ש פלסנשטיין, מרכז רפואי רבין, קמפוס בילינסון פתח תקוה

במחלות לב הנובעות מאספקת חמצן לקויה ללב (איסכמיה) מתרחשים תהליכי מוות תאי:

  1. תהליך נקרוטי המאופיין בהתפוצצות של התא והפעלת שרשרת תהליכים דלקתיים.
  2. תהליך אפופטוטי, שהינו מוות תאי מתוכנת, ללא תגובה דלקתית.

בקרת התהליך האפופטוטי נעשית בין השאר על-ידי משפחת חלבונים רגולטוריים הנקראת Bcl-2. בעבודה שפורסמה לאחרונה נימצא, כי גם הגן rtp801 אחראי לסינטזה של חלבון פרואפופטוטי בשם Hypoxia Inducible Factor 1 (HIF) שמעודד מוות אפופטוטי.

בעבודה זו נבדק ההבדל בתפקוד הלב ומידת האוטם בשריר הלב בין שתי קבוצות עכברים שעברו הדמיה של התקף לב: עכברים הומוזיגוטיים חסרי הגן rtp801 (-/-) ועכברים תואמים מזן הבר בעלי הגןrtp801 (+/+). נמצא כי לבבות העכברים חסרי הגן נפגעו פחות מאיסכמיה, מאשר עכברי זן הבר. הנזק המופחת התבטא במדדים ביוכימים, מורפולוגיים ותפקודיים. ממצאים אלו מצביעים על אפשרות של מעורבות הגן rtp801 בתמותה ובנזק ללב שנגרם מהתקפי לב. עצם ההבנה כי ניתן לשמור על שריר הלב באמצעות שליטה בגנים הרלוונטים, פותחת צוהר חדש לעולם של טיפולים גנטיים כמענה להתקפי לב.

השפעת מרכיבים דיאטריים על מנגנון דופאמין במוח במחלת הפרקינסון


שם המתחרה: רונית שפירא
שם ביה"ס: "גימנסיה ריאלית"- מקיף א'
שם המנחה: ד"ר פאינה קופרשטיין
המוסד בו התבצעה העבודה: מכון וייצמן למדע

במחלת הפרקינסון ניכר איבוד בלתי פוסק של דופאמין המיוצר בתאי העצב של המוח. תאי עצב אלו, הם הצרכנים העיקריים של חומצת השומן DHA (Docosahexaenoic acid). בספרות נמצא, שבחולי פרקינסון כמות חומצת שומן זו נמוכה. בחולי פרקינסון נמצאו סמנים אוקסידטיבים רבים, ומתן DHA מונע עקה אוקסידטיבית ומשפר מעט את התסמינים בחולים אלו.

מטרות העבודה היו לאפיין את השפעת DHA על המנגנון הנוירוטרנסמיטורי של דופאמין במחלת הפרקינסון, ולבדוק את השפעתה כמגנה מפני עקה אוקסידטיבית בתאי המוח. כמדד לכך, נבדקו רמות הביטוי של הקולטן לדופאמין ברמת הגן וברמת החלבון על ידי נוגדנים ספציפיים ברקמות הקורטקס וההיפוקמפוס במודל חולדה.

העבודה איששה כי חסר של DHA בחולי פרקינסון, פוגע בתפקוד הדופאמין והקולטנים במוח, ואילו נוכחותו מונעת השפעות של עקה אוקסידטיבית. הבנות אלה יפתחו אופקים חדשים לפיתוח תרופות המבוססות על מתן DHA לטיפול ומניעה של מחלת הפרקינסון.

חליפת לחץ לנכים

 

שמות המתחרים: הראל כהן, דניאל מזור
שם ביה"ס: קריית חינוך "מעיין- שחר"
שמות המנחים: ראובן דינוביץ', אהרון רזנוב, מאור קדוש

הפרוייקט שלנו עוסק בפיתוח חליפת לחץ אוויר מתנפחת לנכים הסובלים משיתוק מוחין ופיגור שכלי עמוק, עבור בי"ס "גל-אור", בגבעת אולגה. נכים אלה תלויים באופן מוחלט במטפלים שלהם ואינם יכולים להסתדר בכוחות עצמם. החליפה תשמש כאמצעי פיזיותרפי נוסף עבור המטפל, ותפעל כעמדה טיפולית בבי"ס "גל-אור".
החליפה, המורכבת משרוולים לידים ולרגלים, מחוברת למחשב, כאשר חווית הניפוח מלווה בגירוי ויזואלי הניתן דרך צג המחשב. הגירוי הויזואלי מחולק לרמות שונות, כשהנמוכה היא הופעת צבעים שונים על המסך והגבוהה היא הצגת האיברים המטופלים באופן גרפי.
הפרויקט פותר שתי בעיות:
הראשונה והעיקרית הגדרת גבולות הגוף (לדוגמה: מיקום קצה היד ביחס לגוף), וההשלכות שלה על התמצאות במרחב.
הבעיה השניה היא התקצרות הגידים הנובעת מחוסר תזוזה של השרירים. ההתקצרות מביאה לחוסר יכולת ליישר את הגפיים.
 

מקום רביעי


הקשר בין זיהום האוויר בשטח העירוני למנגנונים ביוכימיים נוירולוגים
 
שמות המתחרים: טים מיטניק ואנה טטרוב
שם ביה"ס: על"ה- התיכון למדעים הרצליה
שם המנחה: ד"ר מיכאל גלזר (PhD) וילנה קיסין (M.A)
המוסד בו התבצעה העבודה: המרכז הרפואי ת"א ע"ש סוראסקי / המרכז הרפואי ספיר- בית החולים "מאיר".

רמת זיהום האוויר הגבוהה בשטח העיר משפיעה על המאזן האקולוגי בשטחה, וכן פוגעת בבריאות האדם. תופעות כמו קוצר נשימה, מחלות לב ותהליך הזדקנות מואץ הן דוגמאות לסכנות שבזיהום אויר. מדי שנה גדל זיהום האוויר ועם גידול זה נצפה גם גידול במקרי כאבי הראש ה"בלתי מוגדרים", אשר במרבית הפעמים מאובחן בבתי החולים כמיגרנה.

במחקר זה נבדק הקשר בין זיהום האוויר לאותם כאבי הראש. משאלונים שהועברו בתחילת המחקר התגלה, כי בימים של חריגה גבוהה מתקן זיהום האוויר, 56% מהנבדקים סבלו מכאב ראש "בלתי מוגדר". באמצעות אנליזה קלינית של בדיקות הדמיה ושאלונים לאבחון סוג כאב הראש, התקבלה המסקנה כי הגורם לכאבי הראש "הבלתי מוגדרים" הוא ביוכימי נוירולוגי. כמו כן, התגלה החלבון CGRP בתאים שהופקו לאחר חשיפה של 3 ימים לזיהום אויר מעל התקן המותר. CGRP זהו החלבון פרו-דלקתי אשר חשוד כגורם לכאב ראש. דבר זה תומך בהשערה כי, יש קשר בין זיהום האוויר לכאב-ראש בשטח העיר, שמאובחן במרבית הפעמים בטעות כמיגרנה בבתי החולים והמרפאות.
 

צל"שים

בחירת בן-זוג ומורפולוגיה בקוצן המצוי, Acomys Cahirinus, על פני המפנים המנוגדים של "קניון אבולוציה", נחל אורן תחתון חיפה.



שם המתחרה: שירן טרקל
שם ביה"ס: הריאלי העברי בחיפה
שמות המנחים: פרופ' אביתר נבו, שמואל רז
המוסד בו התבצעה העבודה: המכון לאבולוציה, אוניברסיטת חיפה

במשך זמן רב מנסים חוקרים ומדענים לעקוב אחרי היווצרות מינים חדשים. 14 שנים לאחר התחלת המחקר ב"קניון אבולוציה", הלוא הוא נחל אורן תחתון בכרמל, החל מחקר על שתי אוכלוסיות קוצן מצוי (Acomys Cahirinus), משני מפנים שונים של "קניון אבולוציה" (מפנה צפוני ומפנה דרומי). שני המפנים השונים מייצגים שתי יבשות שונות (אירופה ואפריקה - בהתאמה), מאחר והמיקרו- אקלים שלהם שונה. מטרת המחקר היתה לבדוק האם קיימת הפרדה בין אוכלוסיות הקוצן המצוי בשני המפנים, והאם נוצרו מינים חדשים או קיים תהליך של היווצרות מינים חדשים.

שאלות המחקר היו:

    האם ישנה העדפה של נקבה במפנה מסוים לזכר מאותו המפנה?
    האם ישנם הבדלים מורפולוגיים בגודל האיברים והגוף של הפרטים, בהתאם לחוקים של אלן (= ככל שהטמפרטורה עולה, כך אברי הגוף הבולטים -זנב, אוזניים מקור - בולטים יותר) וברגמן (= ככל שהטמפרטורה עולה, כך קטן גודל הגוף).

מן הניסויים הסקתי, שעד היום לא התרחש תהליך של ספציאציה בין שתי אוכלוסיות הקוצן המצוי בשני המפנים השונים של נחל אורן, אך חשוב לציין, שהמדגם היה קטן, ולכן המסקנות אליהן הגעתי אינן מדוייקות.

על אוכרטוקסין A והרעלות יין



שם המתחרה: לי דקלבאום
שם בית-הספר: אוהל שם, רמת-גן
המוסד בו התבצעה העבודה: מכון וולקני
שמות המנחים: דר' אמנון ליכטר ודר' לודמילה גוזב

אוכרטוקסין A (OTA) הוא טוקסין (רעלן) המיוצר ע"י הפטריות אספרגילוס ופניציליום. הטוקסין ידוע כמקור לבעיות רפואיות רבות הכוללות בעיקר גידולים לא ממאירים בדרכי השתן, נזקים לכליות, לכבד, מוות עוברים, פגיעה במערכת החיסונית וחשוד כגורם מסרטן. בשנים האחרונות התקבלו דיווחים ממדינות שונות על הימצאותו של הטוקסין במוצרי מזון לרבות בענבים ותוצריהם יין ומיצי ענבים. לאור גילויים אלו, הוחל במאמץ מחקרי ברחבי העולם על מנת לעמוד על היקף התופעה, השלכותיה ודרכי ההתמודדות עימה.

מחקר זה, שנערך במכון הוולקני הוא חלק ממחקר בינלאומי מקיף נושא שעיקרו מציאת מרקר (סמן) לזיהוי זול ומהיר של הטוקסין. מציאת מרקר היא צעד חשוב בהתמודדות עם הטוקסין, שכן היא תאפשר סריקה של מוצרי מזון לפני הוצאתם לשוק והגעתם לצרכנים. הרגישות והספציפיות של החומצה הגלוקונית כמרקר לטוקסין נראות מבטיחות וככל הנראה החומצה הגלוקונית תוכל לשמש כסמן לזיהוי OTA.

המסע בעקבות הפיקסל האבוד - אלגוריתם לשיפור איכות תמונות דיגיטליות



שם המתחרה: נועה ניר-קושניר
שם ביה"ס: תיכון עלה למדעים, לוד
המוסד בו התבצעה העבודה: הטכניון - מכון טכנולוגי לישראל
שמות המנחים: גב' אולגה רדובסקי , גב' אלה מריאנובסקי

כיום, תמונות דיגיטאליות הפכו לחלק בלתי נפרד מחיינו: החל במצלמות דיגיטאליות, וכלה בצילומי לוויין וצילומי CT ו- MRI בתחום הרפואה.

התנאי ההכרחי לשימוש יעיל בתמונות הינו האיכות החזותית של התמונה. אולם, לעתים זו נפגעת כתוצאה מהשפעותיהם של גורמים חיצוניים. אחד המרכיבים ההרסניים והנפוצים ביותר האחראים לפגיעה באיכות התמונה הינו רעש ממין "SALT AND PEPPER" - בו אדון במסגרת המחקר. בפועל, בעת העברת התמונות בפורמט דיגיטאלי בזמן אמת, נחשף המידע למיני גורמים העלולים להחדיר רעש, המופיע ככתמים לבנים ושחורים על פני התמונה. הגורמים לרעש רבים, ולכן, הסיכוי לכך שהתמונה כמידע דיגיטאלי תיפגע, גבוה ביותר. בנוסף לכך, הרעש מופיע באקראיות מוחלטת, והמבנה הדיגיטאלי שלו אינו נבדל במידה ניכרת מיתר התמונה - מה שהופך את משימת פיתוח האלגוריתם למורכבת, ומאתגרת אף יותר.

במהלך עבודתי, התמקדתי בפיתוח אלגוריתם חדשני שביכולתו לשחזר תמונה פגומה מרעש ממין "SALT AND PEPPER" תוך פגיעה מינימאלית באיכות התמונה.

אפשור נגינה לנכים
    

שמות המתחרים: אמילי שאול, שני הולדנגרבר, ליאורי שיינפלד
שם ביה"ס: קריית חינוך "מעיין שחר"
שמות המנחים: ראובן דינובי'ץ, ואהרון רוזנוב

עבודתנו מתמקדת באוכלוסיית הילדים הנכים.

בעיה נפוצה אצל נכים קשים היא חוסר היכולת ליצור מנגינה כרצף. מגבלה זו נשמעת שולית לעומת מגבלותיהם האחרות ,אך אנחנו חקרנו וגילינו, כי לנגינה השפעה רבה על התפתחות הילד וביטחונו העצמי.

לאחר חיפוש פתרונות שונים הגענו למסקנה שעלינו לפתח מערכת המתאפיינת בתוכנה וחומרה ייחודים. המערכת מאפשרת לכל נכה ולא חשוב מהי מידת נכותו (בתנאי שהוא יכול לפחות להניע ולו בצורה מוגבלת ביותר אצבע אחת, ירך, כף רגל, או ראש) לנגן באורגנית בשיטת למידה שתפותח על ידנו, המתחשבת ביכולות השכליות והמוטריות של הילדים הנכים.

הכנה מנטאלית על תפקוד הספורטאי לפני במהלך ואחרי התחרות



שמות המתחרים: אסף גופר
שם ביה"ס: ליאו-באק, חיפה
שם המנחה: הגב' נתאלי ז'ורבסקי

תחום פסיכולוגיית הספורט הוא תחום צעיר במדעי החברה, שבו פסיכולוגים של ספורט עובדים בשיתוף פעולה עם הספורטאי ומאמנו כדי להשיג 2 מטרות: שיפור החוסן המנטאלי של הספורטאי והקניית כלים שיעזרו לספורטאי למצות את היכולת המקצועית שלו. פסיכולוגיית הספורט נוגעת הן בפן הרגשי הנפשי של הספורטאי והן בהיבט הגופני שלו.

המחקר שלי עסק בהשפעה של הכנה מנטאלית על התפקוד של הספורטאי לפני, במהלך ואחרי התחרות. בעזרת המנחה שלי העברנו סדנאות בנושאים שונים בפסיכולוגיה של הספורט ל- 15 טניסאים צעירים בשנתוני 91'-95' ובעזרת שאלונים בדקנו את ההשפעה של הסדנאות על מצבם המנטלי של הספורטאים והשווינו לקבוצת ביקורת שענתה על אותם שאלונים ולא עברה סדנאות.

תוצאות המחקר הראו עלייה ברמת הבטחון העצמי וירידה ברמת החרדה בקרב קבוצת הניסוי, והראו הבדלים מתוצאות קבוצת הביקורת. ניתן להסיק, שאכן ההכנה המנטאלית סייעה לספורטאים הצעירים.

נוצר בתאריך: 20/07/08
עודכן בתאריך: 28/08/14