לימודי כימיה בעידן ה-AI

איך נראה המדע שמאחורי החומרים של המחר?

כימיה היא לא בדיוק התחום הראשון שקופץ לראש כשמדברים על AI או טכנולוגיה מתקדמת. 

אבל בפועל, כמעט כל חדשנות משמעותית מתחילה בחומר.

שבבים חכמים, תאים סולאריים, תרופות יעילות יותר, קוסמטיקה מתקדמת, חומרי הדברה ירוקים ואפילו פיצוח פשעים - בכל מקום שבו יש חומר, יש כימיה (וכימאים).

היום, עם כניסת ה-AI לחיים של כולנו, הכימיה אפילו הופכת להיות רלוונטית מתמיד. למידת מכונה מאפשרת לכימאים לסרוק במהירות מיליוני אפשרויות, לזהות כיווני מחקר מבטיחים, לנבא תכונות של חומרים ולקצר תהליכים שבעבר נמשכו שנים. כשכלי המחקר משתכללים, ניתן לפתח חומרים חכמים, מדויקים ובטוחים יותר, והשימוש בכימיה רק הולך וגדל.

במילים אחרות: כימיה בעידן ה-AI נמצאת בצומת שמחבר בין מדע עמוק, כלים חישוביים מתקדמים ויישומים בעולם האמיתי. 

 "בכל מקום שיש חומר - יש כימיה. ובכל מקום שיש כימיה - צריך בוגרי תואר בכימיה"

טכנולוגיה, קיימות, בריאות - הכימיה נמצאת בכל מקום סביבנו

ההגדרה המקובלת לכימיה היא "המדע של החומרים ושל השינויים שהם עוברים".

במציאות, התחום הזה הרבה יותר רחב מכפי שנראה במבט ראשון: בכל מקום שבו נוצרים חומרים חדשים או משפרים חומרים קיימים, יש כימיה. 

"הכימיה פרוסה מרמת האטום ועד גוף האדם, מהמיקרו עד המאקרו"

בתעשיית השבבים, כימאים הם שחקן מרכזי בפיתוח רכיבים קטנים וחכמים יותר (משאב קריטי ל-AI). דוגמה נוספת לחדשנות שמבוססת על המדע הוותיק היא תאים סולאריים יעילים במיוחד שיספקו לנו חשמל נקי מהשמש.

וזה רק קצה הקרחון. כימיה עומדת גם מאחורי תרופות מדויקות יותר, חומרים חזקים וקלים לתעשיית הרכב, בדים חכמים לעולם האופנה ועוד שורה ארוכה של פיתוחים שמעצבים את החיים שלנו כמעט בכל תחום. 

למה דווקא עכשיו זה זמן טוב ללמוד כימיה?

בכימיה, AI הוא לא איום אלא הזדמנות. למידת מכונה מעניקה לכימאים אפשרויות שלא היו קיימות בעבר. פרופ' חנוך סנדרוביץ מהמחלקה לכימיה בבר-אילן מציין דוגמה אחת מתוך רבות: "כדי לפתח תרופה חדשה עוברים על הרבה מאוד חומרים. יש 10 בחזקת 12 חומרים שונים, ואין שום דרך לסרוק את כולם במעבדה. מודלים שמבוססים על למידת מכונה מסננים רק את האופציות המבטיחות ביותר, ומקצרים באופן דרמטי את תהליכי המחקר". 

ה-AI כבר יודע לזהות דפוסים בחומרים - פרופ' סנדרוביץ מבצע מחקר בשיתוף המשטרה לבניית "טביעת אצבע" לזכוכיות החלונות בכלי רכב מסוגים שונים. באמצעות המידע הזה, אפשר יהיה לדעת על סמך שבר זכוכית זעיר איזה כלי רכב היה בזירת פשע. 

בינה מלאכותית גם מציעה כיוונים שכדאי לבחון, מספקת תחזיות ואפילו מפחיתה את השימוש בעכברים כשנדרשת בדיקת רעילות לחומרים. אבל AI לא יכול להבטיח בוודאות שחומר מסוים יציב, בטוח לחלוטין, ומהווה אופציה מיטבית ליישום רפואי או תעשייתי. את המשימה הזו רק בני אדם יכולים לבצע, ובגלל הביקוש הנרחב כיום לחומרים מתקדמים יש גם ביקוש נרחב לכימאים.

"מחשבים לא יחליפו כימאים. כימאים שמשתמשים ב-AI יחליפו את אלה שלא" 

איפה עובדים בוגרי תואר בכימיה?

נקודת חוזקה נוספת של הכימיה היא היכולת שלה לחבר בין עולמות שונים: פיזיקה, ביולוגיה, חומרים וטכנולוגיה. בהתאם מי שלומד כימיה לא מוגבל לתעשייה אחת, אלא נחשף למגוון רחב של כיווני קריירה.

בין השאר אפשר למצוא בוגרי תואר בכימיה בתעשיית הביוטכנולוגיה, בתחום השבבים, בחברות שמפתחות אנרגיה ירוקה, בתעשיית התרופות, בעולם הקוסמטיקה, בחברות דלק וגם בתחום כמו מדפסות ודיו. מסלול אפשרי אחר הוא להמשיך במחקר אקדמי (שכמעט תמיד מתורגם בהמשך לחומרים שכולנו משתמשים בהם).

למי מתאים ללמוד כימיה?

בניגוד למה שנהוג לחשוב, לא צריך להיות "גאון מתמטי" כדי ללמוד כימיה. פרופ’ חנוך סנדרוביץ מהמחלקה לכימיה מסביר שהתכונה החשובה ביותר היא דווקא אינטואיציה מדעית: הנטייה להסתכל על העולם ולשאול "למה זה קורה?" 

מי שמסתקרן מתהליכים, מתעניין בגוף האדם, בחומרים, במחלות ובתרופות, ורוצה להבין מנגנוני פעולה, ייהנה מאוד ללמוד כימיה. המנעד הרחב של המדע, מרמת האטום ועד רמת גוף האדם, והחיבור עם הביולוגיה והפיזיקה, מייצר מגוון אדיר של דברים שכימאים עוסקים בהם - כך שלימודי כימיה מתאימים למי שרוצים חופש בחירה נרחב בהמשך הדרך.

"אם אתה מסתכל על העולם ושואל ‘למה זה קורה?’, כימיה מתאימה לך יותר ממה שחשבת" 

המחלקה לכימיה בבר-אילן: תוכניות לימוד עדכניות וחיבור חזק למחקר

תוכניות הלימוד בבר-אילן כבר מותאמות למציאות שבה AI נוכח בכל מקום, ולעתיד:

• מגמת מדעי נתונים - תוכנית חדשנית עם דגש על תחומים כמו כימו-אינפורמטיקה ו- Material Informatics.

• קורסים שמחברים בין כימיה ל-AI - פייתון, למידת מכונה, כימיה חישובית ועוד.

• תואר שני בכימו-אינפורמטיקה - תואר שני ייחודי לבר-אילן שהליבה שלו היא שימוש ב-AI לפתרון בעיות בכימיה.

מעבר לזה, בבר-אילן יש מסורת ארוכת שנים של מחקרים חדשניים. המחלקה לכימיה מצטיינת במיוחד בתחום האנרגיה, ודוגמה לכך היא פרופ' דורון אורבך שגידל דורות של חוקרים מוערכים. החיבור של הכימיה לבינה המלאכותית בא לידי ביטוי בהקמת מכון אדלסון - מכון חדש שמתמקד בסינתזה רובוטית של חומרים בהנחיית AI (תכנון ממוחשב, רובוט שמבצע סנתוז ותוצאות שמועברות בחזרה ל-AI לשיפור נוסף, בדרך לפיתוח מהיר של חומרים נחוצים לתעשיות שונות). 

החיבור המבטיח בין מדע ותיק לכלי ה-AI החדשים

כשכולם מדברים על AI, קל לחשוב שתחומים מדעיים ותיקים עלולים להפוך לפחות רלוונטיים. כימיה מראה בדיוק את ההפך. היא נשארת מחוברת לעולם האמיתי במגוון רחב של תחומים, ומקבלת כלים חדשים. עם כלי AI ולמידת מכונה, הכימאים יכולים להגיע מהר יותר לפתרונות המדויקים, ולהשפיע על החיים של כולנו: בטכנולוגיה, בבריאות, בקיימות ובכל מקום שיש בו חומר.

בבר-אילן לימודי הכימיה מתקיימים בסביבה שמחברת בין בסיס אקדמי עמוק לבין הכלים שמעצבים את המחקר המודרני: AI, למידת מכונה, כימיה חישובית ורובוטיקה. פרופ' סנדרוביץ מדגיש שכל צוות המחלקה, מהמזכירות ועד המרצים, מעניק לסטודנטים ולסטודנטיות תמיכה לאורך כל התואר. תוכניות הלימוד מותאמות לעידן החדש - וסוללות את הדרך להשתלבות בתחומים שבהם נמצאים האתגרים המשמעותיים של המחר.

אם מעניין אותך לגלות איך מתנהגים החומרים בעולם ובגוף האדם, ואיך להשתמש בידע הזה כדי לפתח את הטכנולוגיות, התרופות והמוצרים של המחר - זה הזמן להכיר את לימודי הכימיה בבר-אילן. לפרטים