|
|
עטלף פירות מגיע מתוך מערה [צילום: ינס ריידל]
|
|
|
|
|
|
הראינו שבמקום שעטלף יכוון את אלומת הקול שלו ישר למטרה, הוא מכוון אותה בעצם הצידה, כי כאשר הוא מכוון אותה הצידה הוא מחשב טוב יותר את הנגזרת – השינוי בעוצמת ההחזרה. נניח שאת רוצה לראות תזוזה של עצם באמצעות אלומה של פנס, בהנחה שחשובה לך מאוד התזוזה, אם תתמקדי במרכז העצם, תהיי פחות רגישה לתזוזות, כי ההבדלים במרכז קטנים כשהעצם זז. אך אם תמקדי את הקצה של אלומת הפנס על המטרה, תוכלי להבחין בתזוזה על-ידי הבדלים בין חושך לאור, וכך תהיי רגישה יותר לשינויים. זה למעשה מה שראינו שהעטלפים עושים | |
|
|
|
על איזה היבטי מחקר בגשוש הד עבדת בתקופת הפוסט דוקטורט?
יובל: "עשיתי את הפוסט דוקטורט שלי במכון ויצמן, שם המשכתי לעבוד על היבטים אחרים של גשוש ההד. בתחילת שנות האלפיים, חוקרים החלו לבחון את נושא האלומה של גשוש ההד. דמייני שהקול יוצא מהפה של העטלף או מהנחיריים שלו ואז נוצרת אלומת קול. כדי לראות את האלומה אתה זקוק להרבה מיקרופונים. מיקרופון אחד שאפיין את מרבית ההקלטות לא מספיק לשם כך.
"במחקר במכון ויצמן, בשיתוף עם הפרופסור נחום אולנובסקי, עבדנו עם מערך של הרבה מאוד מיקרופונים, כדי לחקור כיצד עטלף הפירות המצרי מכוון את אלומת הקול שלו, כדי לאכן היכן נמצאים העצמים. לא היו אז חדרים שמאפשרים הקלטה מסוג כזה, עם הרבה מאוד מיקרופונים על קוליים בארץ, לכן לקחנו את העטלפים שלנו לארה"ב, ושם הקלטנו אותם. אימנתי את העטלפים בארץ, ולאחר מכן הטסתי אותם למעבדה במרילנד ארה"ב, הקלטתי אותם וחזרתי עמם לארץ".
מה הצלחתם להראות לגבי אלומת הקול של גשוש ההד?
יובל: "הראינו שבמקום שעטלף יכוון את אלומת הקול שלו ישר למטרה, הוא מכוון אותה בעצם הצידה, כי כאשר הוא מכוון אותה הצידה הוא מחשב טוב יותר את הנגזרת – השינוי בעוצמת ההחזרה. נניח שאת רוצה לראות תזוזה של עצם באמצעות אלומה של פנס, בהנחה שחשובה לך מאוד התזוזה, אם תתמקדי במרכז העצם, תהיי פחות רגישה לתזוזות, כי ההבדלים במרכז קטנים כשהעצם זז. אך אם תמקדי את הקצה של אלומת הפנס על המטרה, תוכלי להבחין בתזוזה על-ידי הבדלים בין חושך לאור, וכך תהיי רגישה יותר לשינויים. זה למעשה מה שראינו שהעטלפים עושים".
|
|
|
חברי המעבדה על האי במקסיקו בעת מחקר
|
|
|
|
|
|
אנו חוקרים עטלפים באי קטן במקסיקו, שאין בו כלום. אנו בונים מחנה אוהלים וישנים בו חודש, שמים על העטלפים את הנווטנים וחוקרים את התנועה שלהם. מצאנו שהעטלפים שחיים על האי עפים עשרות קילומטרים מעל הים, וחקרנו כיצד הם מחפשים מזון בקבוצה וכן כיצד הם פועלים יחד באופן יעיל. הרבה מאוד מהמכשירים לא חוזרים או מתקלקלים. אני תמיד אומר שבמחקר הזה אנחנו 'זורקים' מאות אלפי שקלים לים, אבל זה חלק מהעניין | |
|
|
|
ב-2011 הקים הפרופסור יוסי יובל את מעבדת המחקר שלו בגן הזואולוגי באוניברסיטת ת"א. המעבדה החלה בחקר גשוש הד, אבל כיום עוסקת מעבדת המחקר שלו בנושאים שונים כגון: ניווט, קוגניציה והתנהלות חברתית בעטלפים. חברי צוות המחקר מכנים את המעבדה, מעבדה של תפישה חושית וקוגניציה, כאשר חיית המודל היא עטלפים.
אתם הראשונים בעולם שהצליחו לעקוב אחרי עטלפים באמצעות מכשיר הניווט לעטלפים שבניתם במעבדה. ספר על כך
יובל: "אחד הדברים המרכזיים שהתחלנו לעשות פה, הוא לבנות חיישנים קטנים, שכוללים נווטן (GPS) עם מיקרופון זעיר ובהמשך גם מד תאוצה, שאנו יכולים להצמיד לעטלפים. ב-2013 שמנו את המכשיר הראשון על עטלף ואנו הראשונים בעולם שהצליחו לעקוב אחרי עטלפים כה קטנים (במשקל של כ-30 גרם). היום יש עשרות חוקרים בעולם שמשתמשים במכשיר הזה שאותו קיבלו מאיתנו, והם משתמשים בו לא רק לחקר עטלפים. החיישן החדש שלנו יודע להקליט את קצב הלב של העטלף, את הטמפרטורה של הסביבה ועוד. אנו עובדים בהרבה מקומות בעולם - בפנמה, במקסיקו, בבולגריה, בוייטנאם, בתאילנד, בהודו. בכל מקום אנחנו משתפים פעולה עם חוקרים מקומיים".
תן דוגמה לאחד המיזמים בשימוש במכשיר הניווט לעטלפים ברחבי העולם.
יובל: "באחד המיזמים שלנו, אנו חוקרים עטלפים באי קטן במקסיקו, שאין בו כלום. אנו בונים מחנה אוהלים וישנים בו חודש, שמים על העטלפים את הנווטנים וחוקרים את התנועה שלהם. מצאנו שהעטלפים שחיים על האי עפים עשרות קילומטרים מעל הים, וחקרנו כיצד הם מחפשים מזון בקבוצה וכן כיצד הם פועלים יחד באופן יעיל. הרבה מאוד מהמכשירים לא חוזרים או מתקלקלים. אני תמיד אומר שבמחקר הזה אנחנו 'זורקים' מאות אלפי שקלים לים, אבל זה חלק מהעניין".
|
|
|
רובוט אוטונומי
|
|
|
|
|
|
כאשר העטלפים נעים בקבוצה הם יעילים יותר מאשר מצב שבו הם נעים לבד. ההדמיה הזאת היא עדיין לא ברמת יישום, אבל זאת דוגמה, כיצד אפשר לעשות הדמיות שיובילו בהמשך, למשל, לפיתוח קבוצות של רובוטים שנעות ביחד | |
|
|
|
ברמה היישומית עוסק צוות המחקר בהובלתו של יובל, לא מעט ברובוטיקה. כך למשל, הם מריצים הדמיות של קבוצות עטלפים שמחפשים בקבוצה. כדי להבין איך הם עושים זאת, יוצרים החוקרים הדמיה שמייצגת את תנועת העטלפים ומנסים לנסח את החוקים המתמטיים שמאפשרים להם לנוע בקבוצה. הם מצליחים להראות שכאשר העטלפים נעים בקבוצה הם יעילים יותר מאשר מצב שבו הם נעים לבד. ההדמיה הזאת היא עדיין לא ברמת יישום, מסביר יובל, אבל זאת דוגמה, כיצד אפשר לעשות הדמיות שיובילו בהמשך, למשל, לפיתוח קבוצות של רובוטים שנעות ביחד.
רובוט אקוסטי אוטונומי
פיתוח שלכם, ראשון מסוגו, הוא רובוט שמנווט אקוסטית בעולם באופן אוטונומי לפי גשוש הד בלבד.
יובל: "אכן, המיזם הזה נעשה בשיתוף עם הד"ר גבור קושה, שכלל פיתוח רובוט שמנווט אקוסטית בעולם באופן אוטונומי לחלוטין לפי גשוש הד בלבד, ללא שימוש בראייה. הראשון אולי בעולם שעושה זאת. הוא קולט הדים ואז מעבד את ההחזרים כדי לבנות מפה. בדוקטורט השתמשתי ברובוט רק כדי לאסוף את ההדים. היום אנחנו משתמשים בהדים כדי לנווט את הרובוט, זו מעין סגירת המעגל.
"לפני כשנתיים כתבנו את המאמר על כך וגם פורסמה כתבה בעיתון Frontiers For Kids, עיתון שמטרתו לייצר מאמרים מדעים לילדים שנערכים על-ידי ילדים. הדבר הנפלא הוא שאת השיפוט של המאמר עשו שני ילדים בני שמונה. נקודת המבט שלהם היא ייחודית ומרעננת. העבודה שלי במעבדה משלבת מעורבות גדולה בתוכניות רבות עם ילדים. נושא המחקר שלנו פופולרי בקרב ילדים וקל יחסית להסביר להם אותו. אנחנו פעילים בתוכניות רבות של נוער מצטיין ולא מצטיין, ורבים מהסטודנטים במעבדה מנחים תלמידי תיכון ומדריכים בנוער שוחר מדע. אני גם פעיל במיזם 'מדען ברשת', במסגרתו אני מרצה לכתות בבתי ספר מספר פעמים בשנה".
|
|
|
|
|
היכולת להעריך במדויק את היבול הצפוי, משליכה על היבטים כלכליים רבים כגון מידת האחסון הדרושה, מספר המקררים, מספר העובדים. הראנו שבאמצעות גשוש הד אנו יכולים להעריך את כמות הפלפלים בחממה בדיוק גבוה, ואף את הפלפלים שחבויים בעומק הצמח. זה אחד מיתרונות גשוש ההד. יש לנו כבר פטנט רשום על כך | |
|
|
|
בשנים האחרונות, עובדת מעבדתו של יובל על גשוש הד חקלאי בשיתוף מכון וולקני, ביחד עם אביטל בכר, מהמומחים המובילים ברובוטיקה חקלאית בארץ. הדבר הגדול היום בחקלאות, מסביר יובל, הוא מה שמוגדר כחקלאות מדייקת. הצורך בחקלאות מדייקת נולד בעקבות משבר המזון והחשש שלא נוכל להאכיל את האנושות שנמצאת בקצב גידול מהיר.
מה המיזם עליו אתם עובדים כעת בתחום של חקלאות מדייקת?
יובל: "ישנם המון אתגרים בחקלאות מדייקת, ובמיזם הראשון שלנו התמקדנו בבעיית הערכת כמות התוצרת החקלאית בחממה, כאשר התמקדנו בחממה של פלפלים. היכולת להעריך במדויק את היבול הצפוי, משליכה על היבטים כלכליים רבים כגון מידת האחסון הדרושה, מספר המקררים, מספר העובדים. הראנו שבאמצעות גשוש הד אנו יכולים להעריך את כמות הפלפלים בחממה בדיוק גבוה, ואף את הפלפלים שחבויים בעומק הצמח. זה אחד מיתרונות גשוש ההד. יש לנו כבר פטנט רשום על כך, ויש משא-ומתן עם מספר חברות שרוצות ליישם את הטכנולוגיה על גידולים שונים.
"המיזם הנוכחי שבכר ואני עובדים עליו הוא זיהוי התקפות פתוגניים באמצעות גשוש הד, נושא בעל חשיבות מכרעת בחקלאות מדייקת. המטרה היא לזהות מוקדם, באמצעות שימוש בגשוש הד, מתי גורם מזיק תוקף את השדה. כרגע אנחנו בשלבים מוקדמים של בדיקה. יש פה עוד סגירת מעגל מול המחקר בדוקטורט, כי גם פה אנו משתמשים בלמידת מכונה כדי להעריך הדים, אבל הפעם לצרכים יישומיים".
|
|
|
מקבץ של עטלפי פירות [צילום: מיקי סמוני]
|
|
|
|
|
|
אנחנו עובדים על עטלף פירות במאוריציוס שנמצא בסכנת הכחדה. נותרו רק 50,000 ממנו בעולם. יש שם סכסוך גדול בין העטלפים ובין החקלאים שרוצים לחסל את עטלף הפירות, כי הוא אוכל להם את יבול הליצ'י. במחקר שלנו ננסה להבין את ההתנהגות שלו, להבין האם הוא באמת פוגע בחקלאים וכיצד ניתן לעזור לפתרון הבעיה | |
|
|
|
מה בעוד חמש שנים מהיום? מה תהיה ה'קפיצה המדעית' הבאה?
יובל: "אני דווקא מעדיף לדבר על ההתנהגות של העטלפים ולא על היישומים, כי אותי מעניין יותר המדע הבסיסי. החיישנים שלנו הופכים קטנים יותר וכמות העטלפים שאנו יכולים "למשדר" הופכת גדולה יותר והיכולת שלנו לעשות מניפולציה בשדה, נהיית מדויקת יותר. אנו יכולים כיום לומר היכן נמצא העטלף בזמן אמת, ובהמשך נוכל לשלוט במזון שעומד לרשותו בשדה. יש לנו מושבה של עטלפים בגן הזואולוגי באוניברסיטת תל אביב, שחופשיים לצאת ולחזור כרצונם בה בעת שאנו עוקבים אחריהם, באמצעות החיישנים הזעירים שלנו.
"כרגע זה כמו הדמיה של ' האח הגדול', בשלב הבא אני רוצה להפוך את זה ל'מופע של טרומן'. כלומר, שנוכל להשפיע על מקורות המזון שעומדים לרשות העטלפים ולראות כיצד זה משפיע על קבלת ההחלטות שלהם בתנאים טבעיים. אני מדמיין עצים מלאכותיים, עם אפשרות, למשל, למזון מועדף לעטלפים מסוימים ולא לעטלפים אחרים, כדי לבדוק כיצד זה משפיע הקשרים החברתיים בקבוצה. האם אני מסוגל כך להעלות את המעמד של עטלפים מסוימים בקבוצה? היכולת לעקוב ולהשפיע על העטלפים בשדה חותרת להבין את קבלת ההחלטות שלהם. כמובן, ברקע אנחנו תמיד חושבים ומשווים לבני אדם. למשל כשאנחנו חוקרים תקשורת חברתית בעטלפים, אנחנו תמיד שואלים את עצמנו, האם זה דומה לתקשורת בין בני אדם?".
כלומר, למעשה, ניתן לראות בעטלף חיה חברתית?
יובל: "דווקא בנושא החברתי, העטלפים הם אולי חיות מודל טובות יותר מחיות אחרות, שמשתמשים בהן במחקר. לעטלף יש מוח של יונק, והוא כנראה מוח חברתי הרבה יותר ממוח של, נניח, חולדה. עטלפים חיים בקבוצות של אלפים ואף עשרות אלפים, בדומה לבני האדם".
כיצד מתחבר החזון המחקרי שלך לנושא של שימור חברתי?
יובל: "העולם משתנה בקצב מטורף בגלל מה שהאנושות מעוללת לו, ובכל הקשור לנושא של שימור מינים, אנו צריכים להבין מה דרוש להם כדי שנוכל לשמר אותם. לדוגמה, במחקר חדש שטרם החל, אנחנו עובדים על עטלף פירות במאוריציוס שנמצא בסכנת הכחדה. נותרו רק 50,000 ממנו בעולם. יש שם סכסוך גדול בין העטלפים ובין החקלאים שרוצים לחסל את עטלף הפירות, כי הוא אוכל להם את יבול הליצ'י. במחקר שלנו ננסה להבין את ההתנהגות שלו, להבין האם הוא באמת פוגע בחקלאים וכיצד ניתן לעזור לפתרון הבעיה".
במקביל למחקר, אתה פועל רבות גם בתחום ההוראה.
יובל: "אני עומד בראש ועדת המקצוע של משרד החינוך בביולוגיה – הוועדה שאחראית על תוכנית הלימודים התיכונית הארצית בביולוגיה. אנו ממש בעיצומה של עבודה על תוכנית לימודים חדשה לחמש יחידות בגרות. בוועדה יש מדענים ממגוון דיסציפלינות בביולוגיה, לצד אנשי חינוך ותיקים. בתוכנית החדשה, יינתן דגש לנושאים, כגון, שינוי האקלים וקיימות, שכמעט לא נמצאים בתוכנית הנוכחית. נעדכן את כל החלקים הקשורים בגנטיקה ובביולוגיה מולקולרית, שהשתנו רבות מאז שנכתבה התוכנית הקודמת".
ישנם מספר יישומים חקלאיים נוספים, שעליהם עובד צוות המחקר של יובל עם שותפים נוספים, אבל יש עוד רעיונות רבים באשר ליישומים של השימוש בגשוש הד. דמייני למשל, הוא אומר, ששואב ה- IROBOT יוכל ליהנות משימוש בגשוש הד, או למשל, קבוצה של שואבי אבק שעובדים ביחד. יש לנו גם שאיפה להעלות את גשוש ההד על רובוטים מעופפים. פנתה אלי חברה מהודו, שהסבירה שבגלל השדות הגדולים שם ניתן יהיה לדגום את השדה עם גשוש הד רק מהאוויר.
|
|