نجح علماء إسرائيليون، بتمويل من البنتاغون، في تطوير نماذج أولية لأجهزة قادرة على كشف السموم في الماء. التحدي التالي هو أنف صناعي للكشف عن الغازات السامة
أمنون بارزيلاي، هآرتس، والا نيوز
الذراع الطويلة لجهاز الأمن الإسرائيلي قد تحصل على إضافة مهمة بحلول نهاية العقد – لسان صناعي. فرق من العلماء، الذين يعملون في نفس الوقت في ثلاث جامعات رائدة في البلاد - العبرية وتل أبيب وبن غوريون - تغلبوا على عقبة تعتبر حتى يومنا هذا لا يمكن التغلب عليها وتمكنت من تطوير أجهزة قادرة على اكتشاف أي تلوث للمياه. تم تمويل أعمال البحث والتطوير لبناء نموذجين أوليين، إلى حد كبير، من ميزانيات وكالة البحث والتطوير التابعة للبنتاغون (DARPA). وسيكون التحدي العلمي التالي هو تطوير أنف صناعي يمكنه اكتشاف أي نوع من الغازات السامة في الهواء.
وعلى أساس الإنجازات العلمية التي تم تحقيقها بالفعل، سيتم تطوير الأنظمة التشغيلية. العائق هو المال. ويلزم استثمار إضافي بحوالي 10 ملايين دولار لاستكمال المشاريع. وأبدت وزارة الدفاع الإسرائيلية، التي تستثمر مليارات الشواقل في تطوير أنظمة الأسلحة لساحات القتال المستقبلية، إعجابها بالإنجاز العلمي لكنها أوضحت أنها لا تملك ميزانية لتمويل النفقات الإضافية المطلوبة. وينتظر العلماء الآن أن يؤمن مستثمرو القطاع الخاص بالإمكانات التجارية لهذه التقنيات ويساعدوا في تطوير جهاز تجاري يحقق الأرباح.
في 10 سبتمبر 2001، قبل يوم واحد من الهجمات الإرهابية في الولايات المتحدة الأمريكية، قدم فريق من العلماء الإسرائيليين فكرة تطوير لغة صناعية لكبار المسؤولين في البنتاغون. ويرأس الفريق عالم الأحياء البروفيسور شمشون بلكين، رئيس وحدة العلوم البيئية في الجامعة العبرية. واقترح هندسة بكتيريا تتفاعل مثل البشر مع المواد السامة الموجودة في الماء وتكون بمثابة علامة للمياه السامة غير الصالحة للشرب. لقد أسرت الفكرة الأميركيين، لكنهم اعتقدوا في تلك المرحلة أنها تتعلق بشكل أساسي بإسرائيل. يقول بلكين: "في اليوم التالي تغير كل شيء". ويضيف: "وفقًا لرؤيتي، فإن المعدات الشخصية لكل مسعف قتالي في جيش الدفاع الإسرائيلي سيكون بها جهاز متعدد الاستخدامات، بحجم الهاتف المحمول، للكشف عن السموم في الماء".
ومن أجل تحقيق هذا الإنجاز العلمي، تم تشكيل مجموعة متعددة التخصصات ضمت، بالإضافة إلى فريق بلكين، أيضًا فرقًا من وزارة الصحة والهيئة الطبية وجامعة تل أبيب. "نحن، مقارنة بالأمريكيين، جيدون في إجراء دراسات متعددة التخصصات في فترات زمنية قصيرة نسبيا. بالنسبة لهم، فهي مرهقة ومكلفة وبطيئة. "هذا هو السبب الذي جعل وكالة الأبحاث DARPA مستعدة لتخصيص 3.5 مليون دولار للمشروع الإسرائيلي"، يقول البروفيسور يوسي شاهام، رئيس قسم تكنولوجيا النانو في جامعة تل أبيب والذي ترأس فريق تل أبيب. "شمشون يعرفني. التقط الهاتف وفي غضون أسبوعين قمنا بصياغة العرض. كان العقيد بوعز تدمر من الهيئة الطبية هو الروح الحية ونقطة الاتصال في تحديد موضوعات البحث، وفي غضون عام أجرينا أول تجربة ناجحة لنا، بقيادة المقدم باتريك بيتان، وهو عالم أحياء مسؤول عن سمية المياه. "
الإنجاز الذي حققه العلماء الإسرائيليون هو القدرة على التعرف والتعرف بسرعة على السموم الموجودة في الماء. ويقول شاهام إن "أنظمة التحديد الموجودة حتى يومنا هذا رائعة في التعرف على السموم، بشرط معرفة تركيبة السم مسبقا. ولكن اليوم، في عصر الإرهاب العالمي، إذا قام شخص ما بتطوير سم لا نعرف صيغته، أو إذا تغيرت خصائص السم الموجود، فستظهر احتمالات لا نهاية لها ومن ثم لن يكون لدى أنظمة تحديد الهوية الحالية أي إجابة.
وكانت الفكرة التي طورتها بلكين هي الاستغناء عن خطوة تحديد نوع السم الموجود في الماء. وادعى أنه خلال حالة الطوارئ، ولاعتبارات الوقت، يجب التركيز على المعلومات العامة التي تفيد بأن المياه سامة. وقام فريق القدس الذي يقوده بهندسة البكتيريا القولونية الموجودة في الأمعاء البشرية، بحيث تستجيب للسموم الموجودة في الماء عن طريق إرسال إشارات بصرية. تتفاعل البكتيريا المهندسة مع السموم باستخدام الأشعة الضوئية، على غرار اليراعات. وكان الفريق الذي يرأسه شاحام مسؤولاً عن الجانب الهندسي الإلكتروني وقام بتطوير "المنصة" - الشريحة الإلكترونية التي "تجلس عليها" البكتيريا. ويبلغ وزن النموذج الأولي للمستشعر البيولوجي حوالي 5 كيلوغرامات. وبتوجيه من وزارة الدفاع، ستكون الخطوة التالية هي تصغير النظام إلى حجم نصف سنتيمتر في نصف سنتيمتر، بحيث يتم تخفيض الوزن إلى عشرات الجرامات الفردية.
وفي الوقت نفسه، قام فريق بقيادة الدكتور روبرت ماركس من جامعة بن غوريون أيضًا بتطوير طريقة لتحديد العوامل الملوثة. استخدم هذا الفريق، الذي ضم علماء من قسم هندسة التكنولوجيا الحيوية والمعهد الوطني للتكنولوجيا الحيوية في النقب، البكتيريا المهندسة التي طورها فريق بلكين، ولكن بدلا من الشريحة الإلكترونية التي تم تطويرها في جامعة تل أبيب، تستقر البكتيريا على ألياف بصرية . يقوم المستشعر البيولوجي (المستشعر الحيوي، الذي يتكون من الألياف والبكتيريا) بإصدار الضوء عندما يتلامس مع المواد السامة. وينتقل الضوء المنبعث من خلال الألياف الضوئية ويتيح أخذ عينات من المياه المشتبه في تلوثها. ستكون شدة الضوء المنبعث من المستشعر البيولوجي أعلى عندما تكون احتمالية سمية الماء مرتفعة.
بالمقارنة مع التكنولوجيا القائمة على الرقاقة، فإن جهاز الاستشعار الحيوي الذي تم تطويره في بئر السبع محدود في قدرته على اكتشاف السموم، اعتمادًا على عدد الألياف الضوئية في الجهاز. قام فريق ماركس بتطوير جهازين. أحدهما محمول وسهل الحمل وقادر على اكتشاف خمسة أنواع من السموم. الثاني - جهاز ثابت ولكنه ثقيل قادر على اكتشاف أكثر من مائة نوع من السموم. تعتقد وزارة الدفاع أن الأجهزة التي تم تطويرها كبيرة جدًا وأن عملية تحديد الهوية بطيئة جدًا.
قبل بضعة أسابيع، حضر مسؤولون كبار من وكالة مشاريع البحوث المتطورة الدفاعية (DARPA) إلى جامعة بن غوريون واستمعوا إلى تفاصيل حول خطة ماركس التالية. وكانت الفكرة التي طرحها ماركس هي تطوير جهاز يشبه القلم (القلم الحيوي)، والذي، بناءً على الطريقة المطورة، سيكون قادراً على جمع عينات من جميع أنواع السوائل (الماء، الدم، البول، اللعاب) والتعرف على السموم. والبكتيريا والفيروسات. ماركس: "اليوم، الأشخاص الذين يختبرون العدوى الفيروسية معرضون لخطر العدوى. لا يوجد حاليًا أي جهاز في السوق يحمي العالم أو الشخص الذي يتعرف على المادة السامة بنسبة 100 بالمائة. حتى في اختبارات الإيدز، كل شيء معرض لخطر الإصابة. سيكون القلم الحيوي بيئة مغلقة. سيتم سحب قطرة السائل إلى القلم والألياف الضوئية وسيكتشف المستشعر نوع السم الموجود في السائل.
يقول ماركس: "المشكلة الوحيدة هي المال". "نحن بحاجة إلى 6 ملايين دولار - 2 مليون دولار لتطوير النظام و4 ملايين أخرى لجعله جهازًا تجاريًا. عندما نحصل على المال، سوف يستغرق الأمر ثلاث سنوات لإكمال المشروع. المشكلة هي أن وزارة الدفاع ليس لديها المال. والآن ننتظر القرار الأميركي. إذا كانوا مهتمين فسيكون هناك مشروع."
معرفة فريدة من نوعها للعلماء الناشئين
تتمثل مساهمة وزارة الدفاع في تطوير أنظمة الكشف عن تلوث المياه في تمويل توظيف عالم صاعد في كل من الفريقين. انضم البروفيسور موني ماغريسو، عالم الفيزياء الحيوية الذي هاجر من بلغاريا عام 1998، إلى فريق الدكتور ماركس. وانضم الفيزيائي البروفيسور يوري روزنبرغ، الذي هاجر من روسيا عام 1999، إلى فريق البروفيسور شاحام. قام ماغريسو، البالغ من العمر 48 عامًا، بتطوير الألياف الضوئية التي تسمح بتحديد مستوى السمية في الماء من خلال انبعاث الضوء. وطوّر روزنبرغ، البالغ من العمر 67 عاماً، مضخة مغناطيسية مصغرة لضخ السوائل لاختبار المياه.
يقول ياكوف ناجل، النائب العلمي لرئيس إدارة تطوير الأسلحة والبنية التحتية (MPAAT) في وزارة الدفاع: "الجميع يستفيد من الطريقة التي نعمل بها". "نحن نساهم في استيعاب العلماء المهاجرين في إسرائيل، وبهذه الطريقة نساعد على تطوير المشاريع، والنتيجة هي أن وزارة الدفاع ستستفيد من التطوير".
ويتم توظيف العلماء من خلال "صندوق العلماء الصاعدين" الذي أنشئ منذ حوالي خمس سنوات بتمويل مشترك من وزارات الدفاع والاستيعاب والتجارة والصناعة. وشكلت الوزارات الثلاث لجنة برئاسة ناجل. ويضم أعضاء اللجنة، من بين آخرين، عضو الكنيست يوري شتيرن، صاحب الفكرة، والدكتور ليونيد ديفويتز، أمين سر جمعية العلماء الناشئين. ويعمل مستشار اللجنة، العميد المتقاعد رؤوفين إيال، الذي يتحدث الروسية، على تحديد مكان العلماء الصاعدين من أوروبا الشرقية. وتدرس اللجنة توظيف العلماء الناشئين في المشاريع التي تستوفي معيارين: وزارة الدفاع مهتمة بالمشروع وهناك صناعة دفاعية جاهزة لتطويره، أو أنه قيد التطوير بالفعل. معظم المشاريع التي يعمل فيها العلماء الناشئين تقع في مجالات الكهرباء والبصريات وأنظمة الدفاع والليزر والمحركات والأسلحة وأنظمة الرادار.
حتى الآن، تم جمع حوالي 40 مليون شيكل من قبل صندوق العلماء المهاجرين، والتي تم دفع رواتبهم منها. ويتم توفير حوالي نصف مخصصات الصندوق من قبل نظام الدفاع، المستفيد الرئيسي من عمل العلماء. ووفقا للقواعد المعمول بها، يقوم الصندوق بتمويل الراتب لمدة ثلاث سنوات. وفي نهاية الفترة، يقررون ما إذا كان سيتم تمديد عقد العمل أم لا. يتم احتساب الراتب بـ 70 شيكلاً للساعة، وحتى 180 ساعة شهرياً.
يقول الدكتور ييجال كلاين، المسؤول عن أبحاث الكيمياء الفيزيائية في وزارة الخارجية والمسؤول عن أنشطة ماغريسو وروزنبرغ: "جاء موني ويوري ومعهما قدر كبير من المعرفة الفريدة التي تساهم في تلبية احتياجاتنا. هذه إجراءات تنطوي على العديد من المخاطر المهنية. ليس هناك يقين من أنها ستنجح. منذ حوالي عشر سنوات بدأنا البحث عن تطبيقات عسكرية للتقنيات الكهروضوئية الصغيرة. اليوم نحن على استعداد للاستثمار فقط في التقنيات غير الموجودة على الرف. فهي صعبة وطويلة الأجل. نحن نستخدم البنى التحتية القائمة، ونبحث عن مراكز التميز الموجودة بالفعل، وننتج تقنيات مبتكرة من شأنها أن تعطي قوة مضاعفة لأنظمة الأسلحة ووسائل الحرب المستقبلية.
