הפרופסור יוסי יובל מהפקולטה למדעי החיים של אוניברסיטת תל אביב, ראש המעבדה לתפיסה חושית וקוגניציה במחלקה לזואולוגיה, מעיד כי תמיד אהב חיות והתעניין בהן. הוא גידל חיות עוד כילד, תוך קריאה מרובה בספרים וצפייה במגוון סדרות בנושא. ניתן לומר שכבר בתקופת הילדות, ניתן היה לראות את עתידו המקצועי, לדבריו, כחוקר עטלפים.
כיצד עשית את החיבור בין חלומך להיות חוקר חיות לבין עיסוקך המקצועי כיום?
יובל: "החלום שלי היה ללמוד וטרינריה, ובשלב מסוים הבנתי שהרצון שלי הוא לא להיות רופא חיות אלא להבין אותן. לימים, למדתי שני תארים ראשונים ותואר שני באוניברסיטת תל אביב - תואר ראשון אחד בביולוגיה ותואר ראשון נוסף בפיסיקה, כי היה לי חשוב ללמוד תואר שיעניק לי כלים כמותיים, במתמטיקה ובמדעי המחשב. חיפשתי את החיבור בין פיסיקה וביולוגיה ומחקר עטלפים היה חיבור טוב, כי אנו חוקרים הרבה דברים בעטלפים, אבל חשבתי שכדאי להתמקד בנושא של גָּשׁוֹשׁ הֵד (סונר), מה שאנו מכנים 'החוש השישי', שמאפשר לעטלפים לחוש את העולם באמצעות קולות".
אנו יודעים כבר כתשעים שנה, מספר יובל, שעטלפים משתמשים בגשוש הד, לפני כן לא ידעו כיצד הם מנווטים בחושך. בסדרת ניסויים בסוף המאה ה-18, שביצע כומר איטלקי בשם לזארו ספלנזני, הוא בחן עטלפים שעפים בחושך. הוא גילה שכאשר הוא מעוור אותם ופוגע להם בעיניים, הם עדיין ממשיכים לעוף, אבל כאשר הוא מחריש אותם ופוגע להם בשמיעה, הם מתחילים להתנגש בקירות. ספלנזני היה הראשון שידע לומר שמדובר כנראה בחוש שקשור באוזניים. בשנת 1938, דוקטורנט בשם דונלד גריפין מאוניברסיטת פרינסטון (שסטודנט שלו הוא אחד המנטורים המובילים בתחום שפרופסור יובל למד רבות מהם) מצא שעטלפים משתמשים בקולות. הוא נכנס לחדר מלא עטלפים והשתמש במכשיר, שהיה חדש לתקופתו, שקולט תדרים על-קוליים. החדר הפך מיד מחדר שקט לרועש, כך בעצם החל המחקר של גשוש הד בעטלפים.
מדוע דווקא חקר גשוש הד?
יובל: "גשוש ההד למעשה מחבר את הפיסיקה והביולוגיה חזק מאוד, כי העטלפים משתמשים בגלי קול, וכדי להבין איך המוח שלהם עובד, צריך להבין את הפיסיקה של הקול. כך התחלתי את התואר שני בחקר המוח, בעבודה על בני אדם ובדיקות MRI, ואז נתקלתי במודעה שמחפשת דוקטורנט לגרמניה למחקר בנושא גשוש הד של עטלפים, בעיר אוניברסיטאית קטנה שנקראת טיבינגן ו'הלכתי על זה'. תקופת הדוקטורט בגרמניה בשנים 2008-2005 הייתה חוויה מעניינת למדי. זה לא היה אז דבר שבשגרה, כמו היום, שישראלים יסעו ללמוד בגרמניה או באירופה בכלל".
מה היה החידוש העיקרי שלך במחקר גשוש הד עטלפים?
יובל: "החידוש העיקרי שלי במחקר גשוש הד עטלפים בדוקטורט בגרמניה, היה פיתוח של יכולת לסווג הדים. כשעטלף משתמש בגשוש הד, הוא משדר קול. גל הקול פוגע במה שנמצא מול או סביב העטלף. ההד חוזר לאוזני העטלף ואז העטלף יוצר מזה 'תמונה'. בדוקטורט שלי, למעשה, חיקינו את השידור והקליטה של העטלף באמצעים טכנולוגיים. המחקר היה בגבול של בין מדעי המחשב לביולוגיה - הקלטנו הדים, באמצעות מכונה שמשדרת קולות ומקליטה קולות עם מיקרופונים על-קוליים, ואז פיתחנו אלגוריתם מבוסס למידת מכונה, לעיבוד ההדים. זו הייתה הפעם הראשונה, למיטב ידיעתי, שבה השתמשו בלמידת מכונה לעיבוד של הדי סונר. התמקדנו בהדים של צמחים, והמכונה שבנינו הצליחה לסווג את ההד ולומר באיזה סוג של צמח או עץ מדובר. כלומר, כבר ב2005 בנינו משהו שדומה לזיהוי תמונות של גוגל, אבל מבוסס קול".
מדוע עבדתם דווקא על הדים של צמחים?
יובל: "ההדים של צמחים מורכבים מאוד. תחשבי על הדים שחוזרים מצמח, המון עלים, המון ענפים. כל אחד מהם מחזיר הד והכל מתערבל יחד באוזן של העטלף. ידענו שעטלפים יכולים במידה מסוימת לסווג הדים ורצינו לראות אם אנחנו מסוגלים לעשות זאת טכנולוגית. כמובן, שגם רצינו לדעת אם המודל שבנינו דומה ליכולת של החיה עצמה. לכן, במקביל לעבודה על האלגוריתם הממוחשב, גם אימנו עטלפים כפי שמאמנים, למשל, כלבים. אימנו אותם להבחין בין עצמים או בין קולות של עטלפים אחרים. המטרה הייתה לעבוד במקביל עם המודל של העטלף ועם העטלף עצמו, כדי לנסות להסיק האם המודל שלי דומה בכלל לעטלף. כיום אנו משתמשים בגשוש הד בהרבה מאוד ישומונים, הרבה מהם קשורים לחקלאות".
כיצד למעשה עבדה אותה מכונה שמדמה עטלף ואפשרה הקלטת הדים של צמחים, מול הניסוי ההתנהגותי עם עטלפים?
יובל: "עבדתי עם רובוט שנראה כמו זרוע, שבחזית שלו יש רמקול שמשדר קולות, כמו עטלף. המערכת הכבדה הזו ישבה על כיסא גלגלים וכך הייתי מוביל אותה בשדה. זו הייתה בדיוק התקופה של שפעת העופות, וכשאנשים היו עוצרים אותי ברחוב ושואלים מה אני עושה, אמרתי שאנחנו מפתחים שיטה לגילוי שפעת העופות. ה'רובוט' הזה משדר קולות כמו של עטלף מהרמקול וקולט את ההדים המוחזרים באמצעות שני מיקרופונים על קוליים. לעומת זאת, בניסוי ההתנהגותי, אנחנו שמים את העטלף על פלטפורמה, ומשמיעים לו אות מכל צד והוא בוחר בצד שנכון מבחינתו. אם הוא צודק הוא מקבל 'פרס' כחיזוק על ההתנהגות ה'נכונה'. כך הראינו שגם אנחנו יכולים לעשות זאת עם המודל שלנו, וגם שהעטלף יכול לעשות. כלומר, לקלוט הדים ולפרש אותם באופן דומה".