הרצאות TED – מושב ב’

ד”ר שרי שינולד, המחלקה להנדסת תוכנה

תחום המחקר: אימות פורמלי

שותפים למחקר: Orna Grumberg, Ohad Goudsmid, Cesar Sanchez, Borzoo Bonakdarpour, Tzu-Han Hsu

תקציר: 

Classical model-checking techniques aim to verify that the individual traces of the system all behave according to a given specification.
More recently, hyperproprties, which describe the behavior of a system in its entirety, and not just based on individual traces, were introduced. Hyperpropeties enable describing behaviors that classical properties cannot, such as security constraints and relationships between the different traces of the systems.
Since hyperproperties are more complex and more computationally expensive to verify, wide effort has been invested in developing special techniques for verifying them.
In this talk, I will describe two such techniques, based on abstracting the original systems. The first consists of over- and under- approximations of the original systems, allowing for a quicker convergence. The second reduces the verification problem to the simulation problem between two systems.

ד“ר  פיאנה יעקובזון, המחלקה למתמטיקה שימושית 

תחום המחקר: מערכות דינאמיות מרוכבות

שותפים למחקר: פרופ’ מרק ילין

תקציר ההרצאה: 

the talk is based on the joint work with Mark Elin
In their investigation on the Biberbach conjecture M. Fekete and G. Szegö [2] introduced the functional:
\psi(f,\lambda):=a_3-\lambda a_2^2, \quad \lambda \in \C
and found its sharp estimate over the class of all univalent holomorphic functions f (where a_2, a_3 are the Maclaurin coefficients) in the open unit disk of the complex plane.
This functional did not appear incidentally, but due to its interesting geometric properties. It has been studied for ninety years over numerous classes of analytic functions in the unit disk in hundreds of papers.
As for the multi-dimensional settings, after Cartan [1] stated that the Bieberbach conjecture fails in several complex variables, interest in multidimensional analogs of the Fekete-Szegö functional was suspended and activated again about ten years ago.
In this work we prove a sharp norm estimate on the Fekete-Szegö functional over the class of spirallike mappings in a general Banach space. Our approach stimulates further advance in the study of the Fekete-Szegö problem in multidimensional settings as well as enables to get known results (see [3]) in an easier way.
[1] H. Cartan, Sur la possibilitéd’ étendre aux fonctions de plusieursvariables complexes la théorie des fonctions univalentes, in: P. Montel (Ed.), Lecons sur les Fonctions Univalentes ou Multivalentes, Gauthier-Villars, Paris, 1933.
[2] M. Fekete and G. Szegö, Eine Bemerkung uber ungerade schlichte Funktionen, J. Lond. Math. Soc. 8 (1933), 85-89.
[3] Y. Lai and Q. Xu, On the coefficient inequalities for a class of holomorphic mappings associated with spirallike mappings in several complex variables, {\it Results Math.} {\bf 76}, 191 (2021).

ד”ר ערן בוסיס, המחלקה להנדסת ביוטכנולוגיה

תחום המחקר: ביולוגיה חישובית, גנטיקה מיקרוביאלית

שותפים למחקר: 

תקציר:

ד”ר ענת דהן, המחלקה להנדסת תוכנה

תחום המחקר: applied neuroscience

שותפים למחקר: ד”ר הילה גבירץ

תקציר:

Interpersonal synchronization plays an important role in social interaction. When two people interact, for example in joint action of dancing, playing a game together, playing music or marching they bodies movement are synchronized. Importantly during interaction neural activity in the brains is also synchronized. In this talk we will review why interpersonal synchronization is important, how it can be measured and how two brain can be scanned at the same time to measure neural synchronization. I will describe studies that I am currently involved in in this field.

ד”ר עמית לוי, המחלקה 

תחום המחקר: חומרים בלחץ גבוה

שותפים למחקר: פרופ’ דימיטר ססלוב

תקציר: מאז שנתגלו הפלנטות הראשונות מחוץ למערכת השמש, עולם האסטרונומיה משקיע רבות באיסוף מידע אודות גודלן, מסתן וההרכב האטמוספרי של עולמות זרים אלה. על מנת לאפיין את הפלנטות האלה יש לבנות מודלים להחלפת החומרים (התקשורת הכימית) בין פנים הפלנטה והאטמוספירה שלה. הבנה עמוקה של החלפת חומרים זו גם מאפשרת לנו להעריך את הסבירות להיווצרות חיים על פני הפלנטה.

בסביבות עתירות במים החלפת החומרים בין פנים הפלנטה והאטמוספירה שלה תלויה ביכולת של חומרים רלוונטיים כגון מתאן, פחמן דו-חמצני ואמוניה להשתלב במבנה הגבישי של המים. זה יכול לקרות בצורה של גז הידרט (בעל חשיבות בתעשיית הגז), מבנים שנקראים filled-ice ומבנים נוספים שטרם גילינו.

הפיזיקה החישובית מאפשרת לנו לבחון את המבנה המולקולרי של תמיסות אלה ,לקבל מידע משלים לתוצאות מעבדה, ולהעריך את יציבות הגביש במבנה הפנים פלנטרי. הכלים שאני עושה בהם שימוש באים מעולם הכימיה הקוונטית ודורשים הרצה על מחשב עילי.

תצפיות אטמוספריות אשר מיועדות לחפש חיים על פני פלנטות אחרות מתמקדות בחיפוש מינים מולקולריים שאינם בשיווי משקל. הרעיון הוא שחיים מפרים את המאזן הכימי. לכן, תצפית של מתאן בנוסף לפחמן דו-חמצני באטמופירה של פלנטה מעלה את הסבירות לקיום חיים על פני הפלנטה. באמצעות מידול גבישי אני מראה כי גבישי מים בלחץ גבוה יכולים לגרור עימם גם מתאן וגם פחמן דו-חמצני, אם כי פחמן דו-חמצני לא יכול להוות יותר מ-15% מתכולת הפחמן בגביש. המסקנה היא שהחלפת חומרים אקטיבית בין פנים הפלנטה והאטמוספירה שלה יכולה לספק גם מתאן וגם פחמן דו-חמצני ולכן לייצר מצגת שווא של קיום חיים על פני הפלנטה.

ד”ר מרסלה קרפוך, המחלקה להנדסת ביוטכנולוגיה

תחום המחקר: מחלות הקשורות בזקנה

שותפים למחקר:

Zecharia Frenkel, Diana Kotlerman, Dr.Micky Gidon, Sarti Sivan, Yonat Shemer,Shimon Amselem, Yariv Marmur,Natalia Szenkier, Ami Navon, Atan Gross, Lawrence Steinman, Jonathan Rothbard, Nishanth Belugali Nataraj, Glen Telling, Suvendu Giri, Moshit Lindzen, Yosef Yarden, Lihi Grinberg, Fadwa Dabbah Assadi, Gideon Baum, Romy Zemel, Ran Tur-Kaspa, Chen Shochat, David Karasik, Joseph Carnell, Yury Chernoff

תקציר: 

The complexities of aging, combined with the rising prevalence of age-related diseases, necessitate innovative solutions. Our exploration aimed to decipher novel approaches to combat these challenges. By embracing interdisciplinary perspectives, we conducted comprehensive studies on various fronts: cancer, neurodegenerative diseases, and pandemic diagnostics. This multi-pronged approach allowed us to uncover unexpected connections and potential breakthroughs. Our findings have illuminated diverse pathways. We unveiled a molecule linked to poor prognosis in multiple cancer types, paving the way for innovative therapies. Additionally, our insights into neurodegenerative diseases have opened doors to novel treatments by targeting amyloid structures. A pioneering exploration into non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) uncovered the possibility of a high dose of Vitamin D supplementation in mitigating the disease. In the pandemic realm, our bioinformatics-based diagnostic strategy offers the ability to pinpoint precise genomic regions for targeted drugs as well as accurate and sensitive detection of newly emerging pathogens. The intertwining of seemingly disparate areas resulted in groundbreaking revelations. By embracing uncertainty and pursuing diverse avenues, we’ve redefined therapeutic prospects, unlocked new mechanisms, and enhanced diagnostic reliability.

ד”ר ויקטור צ’רנוב, המחלקה להנדסת מכונות

תחום המחקר: שריפה

שותפים למחקר: Juan Jose Cruz, Felipe Escudero, Andres Fuentes – Universidad Santa Maria Valparaiso, Chile 

תקציר: 

Soot, an undesirable product of combustion, ranks as the second-largest contributor to climate change and poses significant health and mechanical risks. Yet, measuring soot properties, particularly its volume fractions within flames, proves challenging due to harsh conditions and small fractions. Consequently, intricate and costly measurement setups are typically employed, often requiring line-of-sight measurements necessitating radial inversion, often achieved through Abel inversion, but susceptible to experimental uncertainties.

Our study proposes an enhanced approach. Leveraging cost-effective and reliable digital cameras with excellent image repeatability, we capture flame images to deduce soot volume fractions and temperature fields. The core methodology involves image recreation: assuming specific soot volume fractions and temperatures, paired with known camera properties, we simulate flame images by integrating local radiance along lines of sight. Combining camera’s spectral and intensity responses yields red, green, and blue pixel values, thus constructing an image.
In the beginning, initial assumptions on soot volume fractions and temperatures are made, generating a simulated image. Through iterative adjustment, we align the recreated and actual images, deriving accurate soot volume fractions and temperature fields, without resorting to Abel inversion. This streamlined camera-flame setup and iterative methodology circumvent complexities. Our study outlines the image recreation process, discusses iterative refinement, and offers comparisons with alternative measurement methods for soot volume fractions and temperature fields.

ד”ר דן קופרמן, המחלקה להנדסת 

תחום המחקר: חינוך הנדסי

שותפים למחקר: 

תקציר: 

ד”ר אמיל סוקאן, המחלקה למתמטיקה שימושית

תחום המחקר: גיאומטריה דיסקרטית, רשתות מורכבות

שותפים למחקר: Kevin Murgas and Romeil Sandhu – Stony Brook University

תקציר: 

Background: Information over-squashing is a phenomenon of inefficient information propagation between distant nodes on networks. It is an important problem that is known to significantly impact the training of graph neural networks (GNNs), as the receptive field of a node grows exponentially. To mitigate this problem, a preprocessing procedure known as rewiring is often applied to the input network
Contribution: In this paper, we investigate the use of discrete analogues of classical geometric notions of curvature to model information flow on networks and rewire the
Results & Applications : We show that these classical notions achieve state-of-the-art performance in GNN training accuracy on a variety of real-world network datasets. Moreover, compared to the current state-of-the-art, these classical notions exhibit a clear advantage in computational runtime by several orders of magnitude.

ד”ר אמאל רוחאנא-טובי, המחלקה להנדסת ביוטכנולוגיה

תחום המחקר: תוספי מזון ממקורות טבעיים

שותפים למחקר: הסטודנט עלי בשיר

תקציר: 

צבע המזון הוא פרמטר שתעשיית המזון נדרשת לשמור על אחידותו במוצר, כאשר מקורו בחומרי הגלם או מתוספים. חלק מהתוספים סינטטיים, בד”כ יציבים, אך לחלק מהם אפקט שלילי על בריאות האדם מה שמחייב את התעשייה להגביל את השימוש בהם, ואחרים טבעיים. צבעים ממקור טבעי ידועים כבטוחים יותר, אך מצד שני רובם רגישים לתנאי היצור ו\או האחסון, מה שמקטין את יציבותם ומהווה בעיה בשמירה על תכונות המוצר לאורך חיי-המדף. על כן, אחד מתחומי המחקר במדעי המזון הינו לחפש פיגמנטים ממקור טבעי השומרים על יציבותם בתהליכי העיבוד והאחסון. הצמח Malva sylvestris הידוע בשם העממי “חוביזה”, נפוץ במטבח המזרח תיכוני, צבעו ירוק, ומחקרים רבים מדווחים על תכולה של רכיבים המועילים לבריאות האדם, בצמח.
מטרות המחקר הנוכחי : 1. להפיק תמציות מצמח החוביזה בתנאים שונים. 2. לבדוק יציבות באחסון ובשילוב בתוך מערכות מודל של מוצרי מזון. 3. לבדוק תכולה של כלורופיל, וטוקופירול בתמצית.
בשלב ראשון נאספו עלים מצמח החוביזה, הוקפאו ב- -80оC, ועברו ייבוש בהקפאה עד קבלת אבקה עם פעילות מים 0.15. בשלב זה התקבלו 220 מ”ג אבקה לגרם עלי צמח טריים. האבקה עברה מיצוי בעזרת אתנול: אצטון (1:1), ויבוש במאייד ואקום סובב, והתקבלו 9.1 מ”ג תמצית לגרם עלים טריים.
התמצית הוספה לשמן מאכל ונמצא כי, באחסון בטמפרטורת חדר למשך חודשיים הירידה בריכוז הכלורופיל מתונה יותר בתנאי חושך. בנוסף, הפיגמנט הירוק נשמר באופן אחיד בתוך אמולסיה של שמן במים אשר נשמרה בקירור למשך שלושה שבועות, בנוכחות מייצב. בדיקת טוקופירול בתמצית בעזרת HPLC הראתה ריכוז של 4 מ”ג לגרם תמצית.
לסיכום התקבלה תמצית בצבע ירוק עם פוטנציאל יישום במוצרי מזון, הן שומניים והן בצורת אמולסיה.

ד”ר איריס וייץ, המחלקה להנדסת ביוטכנולוגיה

תחום המחקר: ננו חומרים פונקציונלין

שותפים למחקר: 

תקציר: 

Tiny copper oxide (CuO) nanoparticles (NPs) have been considered as a “one-for-all” material since these NPs can serve as a single building block that possesses inherent multifunctional properties. As previously demonstrated by our laboratory, CuO-NPs can be used for several functions at the same time, such as enhancement of image contrast in two independent diagnostic imaging modalities i.e., magnetic resonance imaging (MRI) and ultrasound (US), and cytotoxic activity on cancer cell lines. They are also effective against infections caused by bacteria, viruses, and candida. These qualities make them a superior candidate for theranostic applications. Further study of the potential clinical use mainly concerns controlling CuO release in the targeted site avoiding adverse effects and improving therapeutic and diagnostic outcomes. Recently, we developed near-infrared (NIR) light-responsive drug delivery systems showing effective and rapid CuO NPs release with higher heating efficiency. Examples of polydopamine as stimuli-responsive agent combined with CuO NPs-based polymeric nanocarriers will be presented introducing a new tool for minimally non-invasive and effective modality for cancer treatment. Together, this allows us to design a thermal therapy approach capable of killing tumor cells with low laser power and shorter times reducing collateral damage to healthy tissues surrounding the target.

ד”ר איילת גולדשטיין, המחלקה להנדסת מכונות

תחום המחקר: זרימה דו פאזית

שותפים למחקר: ד”ר עפר אייל, פרופ’ נעימה בראונר, פרופ’ עמוס אולמן

תקציר: בזרימה דו-פאזית בצינור ישנו קו הקונטקט ליין שהוא קו המפגש בין שתי הפאזות השונות עם הדופן. בתנאים מסוימים יתקבל מצב של התבדרות מאמצים עבור אילוץ של תנאי שפה אי-החלקה על הדופן. זהו מצב לא פיזיקלי ולכן אנו משנים את האילוץ לתנאי נאביה של החלקה על הדופן כדי לבחון האם תתקבל רגולריזציית מאמצים. הפתרון הינו טור פורייה כאשר מציג אוסף של “מגדלים” של חזקות שונות המתקבלים כתוצאה מתנאי השפה. ככל שאנו מתקרבים לקונטקט ליין, הפתרון מתקבל על-ידי החזקה המינימלית האפשרית שהיא גם הדומיננטית. נמצא כי אכן תנאי זה מרגלר את המאמצים לערכים סופיים. בנוסף, נעשה חישוב של שטף מאמצים על משטח הדופן כאשר וקטור המאמץ הינו ביטוי אלגנטי לטנזור המאמצים, אשר על-ידי השיפוע המתקבל, ניתן לזהות במבט חטוף איזה איזה רכיב מאמץ דומיננטי. פתרונות אלו מתאימים לבעיות סינגולריות שונות ולא רק בתחום הזרימה, כמו אופטיקה, שדות חשמליים ועוד. מבחינת היישום הרפואי, למשל, זה יכול לשמש בתור כלי אבחוני עבור צפי להיווצרות קרישי דם.