هنگامی نوزادان برخی از قورباغه‌های سمی با والدین خود سخن بگویید می‌کنند، نه قورقور می‌کنند و نه آواز می‌خوانند. در عوض، آن‌ها به زبان ارتعاشات سخن می‌گویند و با اجرای نوعی رقص پیچ ‌و تاب‌دار روی بدن مادر یا پدرشان با آنها ربط برقرار می‌کنند. والدین به شکلی نامعلوم از روی این لرزش‌ها مقدار گرسنگی فرزندان خود را تشخیص خواهند داد.

به نقل از نیچر، دانشمندان تا این مدت به طور دقیق نمی‌دانند این ارتعاشات از سوی بچه ‌قورباغه‌ها چطور به دستورالعمل‌هایی برای والدین تبدیل خواهد شد. اما وقتی که بیلی گولزبی در سال ۲۰۲۰ پژوهش دکترای خود را در دانشگاه استنفورد کالیفرنیا اغاز کرد، حس می‌کرد برای بازدید این سوال آمادگی اختصاصی‌ای دارد. گولزبی از بدو تولد کم‌شنوا می بود و مادرش با زبانی با او ربط برقرار می‌کرد که همانند شیوه ربط دوزیستان، شامل لمس نیز می‌شد.

گولزبی می‌گوید: ربط بین والدین و فرزندان زیاد تر با اهمیت ترین و مهم‌ترین تعامل بین موجودات اجتماعی است. والدین واقعا به آنچه بچه‌هایشان می‌گویند، اهمیت خواهند داد.

گونه‌های گوناگون قورباغه‌های سمی که لورن اوکانل، استاد راهنمای دکترای گولزبی، در آزمایشگاه مطالعه می‌کند، به روشهایی از فرزندان خود مراقبت می‌کنند که احتمالا شگفت‌آور به نظر برسد. در تعداد بسیاری از گونه‌ها، پدرها بچه ‌قورباغه‌های تازه از تخم درآمده را بر پشت خود سوار می‌کنند و به حوضچه‌های کوچک آب، همانند باقی مانده آب بارانی که در بین برگ‌ها جمع شده است، می‌برند. پدر قورباغه سمی تقلیدگر (Ranitomeya imitator) هر یک از دو تا چهار بچه ‌قورباغه خود را در حوضچه‌ای جداگانه قرار می‌دهد و هر روز به آن‌ها سرکشی می‌کند. اگر در آب بایستد و لرزش یک بچه ‌قورباغه را حس کند، بی‌وقفه برای جفت خود آواز می‌خواند تا او را به آنجا بیاورد. مادر نیز لرزش‌های بچه ‌قورباغه را حس می‌کند و تصمیم می‌گیرد که آیا باید یک تخم بارورنشده برای تغذیه او بگذارد یا خیر.

گولزبی برای رمزگشایی از نحوه او گفت‌وگوی اعضای این خانواده، با مهندسان استنفورد همکاری کرد و رباتی بی همتا ساخت که ارتعاشات یک بچه ‌قورباغه را همانند‌سازی می‌کند. پروژه او نه ‌تنها در حال آشکار کردن اسرار زبان دوزیستان است، بلکه شیوه همکاری و ربط دانشمندانی را که با او کار می‌کنند نیز منقلب کرده است.

گولزبی، مادرش را که معلم مدرسه است، «یک ابرقهرمان» می‌نامد. وقتی که او در حال رشد می بود، مادرش راه‌هایی برای برقراری ربط با او اشکار کرد؛ برای مثال با منفعت گیری از لمس، او را در بین جمعیت‌های پر سر و صدا هدایت می‌کرد. این چنین به او یاد داد که با دقت به احساسی که صداها در دهانش تشکیل می‌کنند، واژه‌ها را درست تلفظ کند. گولزبی می‌گوید: برای من، حس لمس زیاد قابل دقت‌تر از چیزی است که برای زیاد تر افراد اهمیت دارد.

هنگامی او از دبیرستان کوچک خود در ایالت جورجیا به دانشگاه بوستون در ماساچوست رفت، در کلاس‌های پرجمعیت درس ‌گفتار با مشکل مواجه شد. او به یاد می‌آورد که به استاد شیمی‌اش حرف های که کم‌شنوا است، اما واقعا می‌خواهد در حوزه علم باقی بماند. معلم به او او گفت که آدم‌هایی همانند تو در حوزه علم یا پزشکی دوام نمی‌آورند.

اما در کلاس‌های زبان اشاره آمریکایی (ASL) در برنامه مطالعات ناشنوایان دانشگاه، گولزبی با استادانی آشنا شد که خود ناشنوا یا کم‌شنوا بودند و پیامی کاملا متفاوت دریافت کرد. او می‌گوید: آن‌ها می‌انها گفتند می‌توانی هر کاری انجام دهی و می‌توانی آن را با همه وجود و هویت واقعی خودت انجام بدهی. او یاد گرفت نیازهایش را گفتن کند؛ برای مثال از افراد بخواهد زمان سخن بگویید نزدیک او بمانند و رو به او سخن بزنند.

در دوران تحصیل زیست‌شناسی، گولزبی اغاز کرد به فکر کردن درمورد «راه‌های سازگارانه‌ای که حیوانات برای پیروزی در محیط خود به کار می‌گیرند». برای مثال، او با خود می‌اندیشید اعضای یک خانواده قورباغه که والدین آنها روی خشکی زندگی می‌کنند و نوزادان در آب، چطور با یکدیگر ربط برقرار می‌کنند؟

گولزبی هنگامی به آزمایشگاه اوکانل پیوست، به جستوجو راهی برای جواب به این سوال گشت. اگر ابزاری داشت که بتواند رقص یک بچه ‌قورباغه را به ‌صورت مصنوعی پیروی کند، می‌توانست محرکی را که والدین دریافت می‌کنند، کنترل کرده و سیگنالی را که آن‌ها را به غذا دادن به فرزندانشان وادار می‌کند، رمزگشایی کند. اما این چنین ابزاری وجود نداشت.

گولزبی ایمیلی به آزمایشگاه «بیومیمتیک و دست‌کاری ماهرانه» استنفورد فرستاد؛ آزمایشگاهی که پیش‌تر ابزارهایی الهام‌گرفته از زیست‌شناسی ساخته می بود، از جمله رباتی که همانند مارمولک گکو از دیوار بالا می‌رود. او سوال کرد آیا علاقه‌ای به ساخت یک بچه ‌قورباغه رباتیک دارند؟

این ربات باید زیاد کوچک، بی‌صدا و قابل منفعت گیری در زیر آب می‌می بود و این چنین ملزوم می بود همانند یک بچه ‌قورباغه واقعی «جنب‌وجوش» داشته باشد. گولزبی می‌گوید: مقداری دلواپس بودم که این ایده را برای متخصصان رباتیک نقل کنم. فهرست خواسته‌هایم واقعا طویل می بود.

با این وجود، تونی چن، دانشجوی ارشد تحصیلات تکمیلی که به ایمیل او جواب داد، می‌گوید پروژه از همان ابتدا توجهش را جلب کرده است. او می‌گوید: این یک چالش مهندسی بسیار دلنشین می بود.

قرار می بود ربات درون یک حوضچه مصنوعی کوچک که در واقع یک قوطی فیلم عکاسی می بود در محوطه زندگی والدین قرار گیرد. چن ابتدا به منفعت گیری از سامانه پنوماتیکی فکر کرد تا با سختی هوا ربات را به حرکت درآورد، اما این روش حباب تشکیل می‌کرد. او سپس منفعت گیری از سامانه هیدرولیکی را بازدید کرد تا ربات با آب کار کند، اما این کار خطر بالا آمدن بیشتر از حد سطح آب داخل ظرف را به همراه داشت.

 بچه‌قورباغه‌ها بعضی اوقات پشت بدن والدین را گاز می‌گیرند. او معتقد است احتمالا یک گاز کوچک به پشت والدین، در کنار ارتعاشات، برای قانع کردن مادر برای گذاشتن یک تخم پرهزینه الزامی باشد

در نهایت او از موتوری منفعت گیری کرد که بیرون از محفظه قرار می‌گرفت؛ جایی که سروصدا و لرزش‌های آن مزاحم قورباغه‌ها نمی‌شد و در سیگنال‌های ارتباطی آن‌ها اختلال تشکیل نمی‌کرد. این موتور با یک سیم بلند به سازوکار جنبش ربات متصل می بود. چن بدنه دو سانتی‌متری ربات را با سیلیکون خاکستری تیره پوشاند تا ظاهر پوست یک بچه ‌قورباغه واقعی را همانند‌سازی کند.

او در این مسیر فهمیدن تازه‌ای از سختی‌های پژوهش درمورد حرکت حیوانات اشکار کرد: تعداد بسیاری از متغیرها قابل کنترل نبودند، آزمایش‌ها زمان بسیاری می‌بردند و سوژه‌های آزمایش هم نمی‌توانستند سپس از آخر کار، پرسشنامه پر کنند. بعد از هر آزمایش با ربات، پژوهشگران دور هم جمع می‌شدند و درمورد مواردی که پیروزی‌آمیز یا ناموفق بوده‌اند، او مباحثه می‌کردند.

برای مثال، هنگامی نخستین نسخه رباتیک این بچه قورباغه که آن را «تدبات» نامیدند، برای والدینش رقصید، بخشی از مطلب در ترجمه گم شد. قورباغه‌های پدر ربات را در حال تکان خوردن دیدند و به شکلی شگفت روی آن سوار شدند.

اوکانل توضیح می‌دهد که آن نسخه از ربات بیشتر از حد بزرگ و زمخت می بود و ارتعاشاتش نیز درست نبوده است. پژوهشگران دریافتند زبان بچه ‌قورباغه‌ها زیاد ظریف‌تر از چیزی است که فکر می‌کردند.

امواجی که فراتر رفتند

پیشرفت واقعی وقتی رقم خورد که گولزبی در یک کنفرانس با لورنزی راجرز، زیست‌شناس حسی او مباحثه کرد. راجرز در آن زمان در دانشگاه واشنگتن در سیاتل روی رساله دکترای خود درمورد عکس العمل ماهی‌های تادفیش به صداها کار می‌کرد. او نظر داد به استنفورد بیاید و تجهیزات خود را نیز همراه بیاورد.

بعد از آنکه راجرز به پژوهشگران پشتیبانی کرد دامنه و فرکانس ارتعاشات واقعی خواست غذای بچه ‌قورباغه‌ها را اندازه‌گیری کنند، گولزبی می‌گوید: توانستیم تدبات را دقیقا روی همان سیگنال تنظیم کنیم. سرانجام ربات او آماده می بود و دقیقا همان حرکات را انجام می‌داد.

هنگامی تدبات به شکل صحیح می‌لرزید، والدین قورباغه زیاد تر به سراغ آن می‌آمدند. دانشمندان دست‌کم بخشی از این رمز را شکسته بودند. اما آیا پدر و مادر قورباغه همان ‌طور که از یک فرزند واقعی مراقبت می‌کنند، از نوزاد رباتیک خود نیز مراقبت می‌کردند؟

در آزمایش‌ها، گولزبی چشم به راه می‌ماند تا یک پدر، بچه ‌قورباغه‌ای را به حوضچه داخل محفظه منتقل کند. سپس آن بچه ‌قورباغه را مخفیانه برمی‌داشت و به جای آن تدبات را قرار می‌داد. او بچه ‌قورباغه واقعی را در حوضچه‌ای دیگر و دور از دید نگه می‌داشت تا بتواند هر روز آب تدبات را با همان آب که همراه با گل‌ولای و مگس‌های مرده می بود و بچه ‌قورباغه واقعی در آن شنا می‌کرد، معاوضه کند. به این ترتیب ربات بوی نمونه واقعی را به خود می‌گرفت.

یک دوربین امنیتی خانگی محفظه را زیر نظر داشت و هر زمان یکی از والدین به حوضچه ربات نزدیک می‌شد، به تلفن همراه گولزبی هشدار می‌فرستاد. او سپس از راه دور تدبات را روشن می‌کرد و بسته به شرایط، یا حرکت عادی شنا کردن را فعال می‌کرد یا رقص خواست غذا را.

به نظر می‌رسید تدبات توانسته است پدرهای قورباغه را قانع کند؛ آن‌ها بعد از حس ارتعاشات ربات، برای جفت خود آواز می‌خواندند. اما با وجود این که مادرها در جواب به این فراخوان به کنار حوضچه می‌آمدند، هیچ‌کدام تخم‌های خوراکی را برای تغذیه ربات نگذاشتند.

این نوشته مشخص می کند ربط بچه ‌قورباغه‌ها چیزی فراتر از رقص ارتعاشی آن‌ها است. گولزبی می‌گوید: بچه‌قورباغه‌ها بعضی اوقات پشت بدن والدین را گاز می‌گیرند. او معتقد است احتمالا یک گاز کوچک به پشت والدین، در کنار ارتعاشات، برای قانع کردن مادر برای گذاشتن یک تخم پرهزینه الزامی باشد.

اما پژوهشگران فرد دیگر نیز باید این فرضیه را آزمایش کنند؛ چون هم گولزبی و هم چن در اغاز ورود به مرحله بعدی زندگی حرفه‌ای خود می باشند. چن که اکنون استادیار مؤسسه فناوری جورجیا در آتلانتا است، می‌گوید: این سرگرم‌کننده‌ترین پروژه‌ای می بود که تا بحال روی آن کار کرده‌ام. گولزبی نیز این ماه از رساله دکترای خود دفاع می‌کند و سپس دوره فوق‌دکتری را در دانشگاه کالیفرنیا، برکلی اغاز خواهد کرد. با این حال میراثی که از خود به جا می‌گذارد، فراتر از یک ربات کوچک با پوست سیلیکونی است.

هنگامی گولزبی به گروه پژوهشی پیوست، اوکانل از استنفورد درمورد راه‌های دسترس‌پذیرتر کردن آزمایشگاه برای او و این چنین یک دانشجوی کارشناسی که از ویلچر منفعت گیری می‌کرد، مشورت گرفت. او از دانشگاه خواست دیوارهای آزمایشگاه را عایق صوتی کند تا نویز بعد‌عرصه افت یابد. این چنین از همه اعضای گروه خواست در همه اراعه‌های خود از زیرنویس زنده و خودکار منفعت گیری کنند.

اوکانل می‌گوید: بعضی اوقات بابت این کار با مخالفت‌هایی مواجه شده‌ام. برخی افراد به او حرف های‌اند زیرنویس‌های خودکار در سخنرانی‌ها حواس‌پرت‌کن می باشند، چون پاورپوینت همیشه واژه‌های علمی را درست تشخیص نمی‌دهد. اما او معتقد است: در کل این قابلیت برای همه سودمند است، حتی برای افراد شنوا. اوکانل و اعضای آزمایشگاه این چنین از یادگیری علائم زبان اشاره آمریکایی که گولزبی به آن‌ها آموزش می‌دهد، لذت برده‌اند.

رقصیدن با نوایی متفاوت

گولزبی و اوکانل به یک کارگروه برای بهبود دسترس‌پذیری در استنفورد پیوستند و گولزبی در تهیه راهنمایی برای استادان و مربیان دانشجویان دارای معلولیت شراکت کرد. پیشنهاد‌های این راهنما شامل او گفت‌وگوی فردی با دانشجویان درمورد نیازهایشان، صرف‌نظر از نوع معلولیت و دادن اختیار عمل به دانشجویان و بازدید حالت تسهیلات فراهم‌ شده دست‌کم هر سه ماه یک بار می بود. اوکانل می‌گوید: تأثیر این کار زیاد فراتر از آزمایشگاه ما می بود.

او می‌افزاید: دسترس‌پذیرتر کردن علم، کیفیت پژوهش را نیز بهتر می‌کند. چون هرچند دانشمندان تلاش می‌کنند کاملا عینی باشند، ازمایش ها قبل ما بر نوع سوال‌هایی که نقل می‌کنیم و شیوه تفسیر جواب‌ها تأثیر می‌گذارد. او ادامه می‌دهد: وجود فردی همانند بیلی در علم علتمی‌شود مسائل را از زاویه‌ای متفاوت ببینیم، چون او جهان را به شکلی متفاوت توانایی می‌کند و این فقط علتشده علم ما بهبود یابد.

پشتیبانی به ورود دیدگاه‌های تازه به علم، علت فرد دیگر است که گولزبی به‌صورت داوطلبانه با مدرسه ناشنوایان کالیفرنیا در شهر فریمونت همکاری می‌کند؛ مدرسه‌ای که به دانش‌آموزان سه تا ۲۱ ساله با سطوح گوناگون شنوایی خدمات می‌دهد. او در پروژه‌هایی برای بهبود برنامه درسی علوم و طراحی اردوها و بازدیدهای علمی قابل‌دسترسی به زبان اشاره آمریکایی شراکت داشته است تا جوانان بیشتری بتوانند آینده‌ای برای خود در حوزه علوم فکر کنند.

او می‌گوید: توانایی های فوق الاده وجود دارند که فقط به یک زمان نیاز دارند. برای این که بتوانیم جهان را به بهترین شکل فهمیدن کنیم، باید همه را در این مسیر شریک کنیم.