נקודת המפגש בין ההנדסה והרפואה

אולטרסאונד הוא כלי אבחוני נפוץ וחיוני, אך הוא בעצם קופסה שחורה. המכשיר מפיק מערכי נתונים עצומים כל כך, שמקשים על הנגישות, ואיכות התמונה הסופית תלויה כמעט אך ורק במיומנותם של הטכנאים המבצעים את הבדיקה. פרופ' יונינה אלדר רוצה לשנות זאת. באמצעות אלגוריתמים חדשניים לעיבוד אותות ושיטות דגימה יעילות היא חותרת לדמוקרטיזציה של הנתונים בהצטלבות הדרכים שבין מדע, רפואה והנדסה.

מסדרונות המדע הבסיסי אולי אינם הבחירה המקובלת של מהנדסי חשמל, אבל פרופ' אלדר יודעת ששיתופי הפעולה והאווירה האינטרדיסציפלינרית של מכון ויצמן הם בדיוק מה שהיא מחפשת.

פרופ' אלדר, שהצטרפה השנה למחלקה למדעי המחשב ומתמטיקה שימושית כפרופסור מן המניין, הייתה לפני כן חברת סגל בטכניון – מכון טכנולוגי לישראל. היא נולדה בטורונטו ועלתה לארץ בגיל ששעם משפחתה. יש לה שני תארים ראשונים מאוניברסיטת תל אביב – בפיסיקה ובהנדסת חשמל, ודוקטורט בהנדסת חשמל ומדעי המחשב מהמכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס (MIT). פרופ' אלדר הייתה מרצה אורחת באוניברסיטת סטנפורד מ‑2009 עד 2014, וכעת היא מרצה אורחת ב-MIT, חוקרת אורחת במכון ברוד ומרצה שלא מן המניין באוניברסיטת דיוק.

המומחיות שלה היא בפיתוח אלגוריתמים לעיבוד אותות – הפרדת האות מהרעש – עבודה שיש לה השלכות חשובות על דימות רפואי, כולל על נתוני דימות אולטרסאונד ותהודה מגנטית. ייתכן שיש לכך גם השפעה על התחומים של ביולוגיה חישובית ומיקרוסקופיה ברזולוציה גבוהה ותתרום לשיפור בתחומי אחסון הנתונים, הרדאר והתקשורת.

מדע למען החברה

פרופ' אלדר תמיד אהבה מתמטיקה ופיסיקה, וכעת היא נמשכת גם ליישומיות הישירה של חקר עיבוד האותות לטובת החברה. "המוטיבציה שלי היא לא המכשיר עצמו, אלא מה שהוא יכול לעשות לטובת בני האדם", היא אומרת.

עם קריירה מצליחה ומוצקה בהנדסה, הולכת וגוברת התעניינותה של פרופ' אלדר בממשק שבין ההנדסה, הרפואה והמדע הבסיסי. במכון ויצמן יש מסה קריטית של מצוינות בביולוגיה ובפיסיקה ואווירה בולטת של שיתוף פעולה, ולכן הוא "המקום האידאלי" לעבוד בו, היא אומרת.

נושא האולטרסאונד ממחיש מצוין את עבודתה של פרופ' אלדר בממשק שבין התחומים האלה. האולטרסאונד הוא כלי זול ובטוח, אבל גם מסורבל ומגושם, ובמהלך הסריקות הוא מייצר כמויות עצומות של נתונים שרובם הולכים לאיבוד בתהליך יצירת התמונה. משום כך, הסריקות חייבות להיעשות על ידי טכנאים שהוכשרו במיוחד לשם כך, והנתונים שעליהם התמונה מתבססת אינם זמינים לניתוח או כרייה לשם הסקת מסקנות נוספות.

גישתה החדשנית של פרופ' אלדר היא לפתח פרדיגמת עיבוד אותות שתגדיל את הערך האינפורמטיבי של הנתונים – האות – ובה בעת גם תקטין את כמות הנתונים שנאספים, ואת העומס החישובי. הפרדיגמה החדשה לאיסוף הנתונים מנצלת את ההתפתחויות האחרונות במחשוב ענן, שיכולות להאיץ דרמטית את עיבוד הנתונים ולאפשר נגישות מכל העולם. אם הנתונים יהיו בולטים יותר וקצב הנתונים נמוך יותר, האולטרסאונד יהיה נייד ונגיש יותר וגם איכות התמונה וערכה האינפורמטיבי ישתפרו.

נוסף על כך, אם הנתונים יישאבו החוצה מהקופסה השחורה של מכשיר האולטרסאונד, כל מי שיש לו עניין בביואינפורמטיקה ובעיבוד אותות, יוכל לפתח דרכים חדשות וטובות יותר לנתח את הנתונים. פרופ' אלדר קוראת לזה "דמוקרטיזציה של הנתונים", ומאמינה שזהו המפתח שיעזור לרתום את ההתקדמות במידע החישובי הבסיסי לטובת הרפואה ולטובת אינספור אנשים בכל העולם.

פרופ' אלדר היא כותבת פורה, ולכל אורך הקריירה שלה קיבלה פרסים ואותות הוקרה רבים על מצוינות אקדמית ומדעית. ב-2012 היא נבחרה לכהן במועצה להשכלה גבוהה וב-2018 התקבלה לאקדמיה הלאומית הישראלית למדעים. פרופ' אלדר היא העורכת הראשית של כתב העת Foundations and Trends in Signal Processing ועורכת בכמה כתבי עת בתחום עיבוד האותות והתמונה. היא נבחרה לאחת מ-50 הנשים המדעניות המובילות באסיה ב-2018. פרופ' אלדר שותפה ל-20 פטנטים והיא מייעצת לכמה חברות היי-טק ויושבת בדירקטוריונים של שתי חברות.

Prof. Yonina Eldar is supported by the Benoziyo Endowment Fund for the Advancement of Science, the Estate of Manya Igel, and Olga Klein-Astrachan