31 ธันวาคม 2550

ECTI CON 2008 - กระบี่ 14-17 พ.ค. 2551



สวัสดีปีใหม่ 2551 ครับ ปี พ.ศ. 2550 ที่ผ่านมาแม้จะเป็นปีที่ไม่ค่อยดี สำหรับประเทศไทยเท่าไรนัก แต่ยังไงมันก็ผ่านไปแล้วครับ ขอให้ปี 2551 นี้ ประเทศไทยพบ แต่ความสงบสุข คนไทยตั้งหน้าตั้งตา ขยันทำมาหากิน เลิกทะเลาะเบาะแว้งกัน ร่วมมือร่วมใจกันทำงานเพื่อประเทศของเรา


nanothailand ขอถือโอกาสบอกกล่าวเรื่องการประชุม ECTI-CON 2008 หรือ The fifth annual international conference of the Electrical Engineering/Electronics, Computer, Telecommunications and Information Technology (ECTI) Association ซึ่งจัดกันมาเป็นครั้งที่ 5 แล้วครับ ซึ่งครั้งนี้ก็จะไปจัดที่ Maritime Park & Spa Resort ซึ่งเป็นรีสอร์ทที่มีบรรยากาศธรรมชาติ ของป่าชายเลน ในจังหวัดกระบี่ หลังจากครั้งที่แล้วจัดกัน เหนือสุดที่เชียงราย ปีนี้ก็เลยลงใต้กันไปเลยครับ การประชุมในปีนี้ก็จัดในช่วงเวลาเดิมเหมือนปีก่อนๆ นะครับ ซึ่งก็จะจัดระหว่างวันที่ 14-17 พฤษภาคม 2551 สำหรับกำหนดส่ง paper นั้นคือ 15 มกราคม 2551 ครับ รีบๆ นะครับ ยังพอมีเวลา


30 ธันวาคม 2550

Disruptive Technologies ตอนที่ 1


นักเทคโนโลยีต่างทราบกันดีว่า พัฒนาการของเทคโนโลยีนั้นจะมีลักษณะเป็นรูปตัว S หรือที่มักเรียกกันว่า S-Curve กล่าวคือในช่วงแรกๆ การพัฒนาของเทคโนโลยีหนึ่งๆ จะเป็นไปอย่างช้าๆ อันเนื่องมาจากยังเป็นของใหม่ ผู้คนไม่ค่อยคุ้นเคย จึงต้องเผชิญกับการต่อต้านจากผู้ใช้เทคโนโลยีตัวเก่า แถมเทคโนโลยีตัวใหม่เองก็ยังเพิ่งเริ่มพัฒนาทำให้มีจุดบกพร่องมากมาย เมื่อไปเปรียบเทียบกับของเก่าแล้วก็มักจะสู้ไม่ได้ ตลาดของเทคโนโลยีใหม่นี้จึงมักจะไม่ใช่ตลาดเดิมที่มีเจ้าของแล้ว แต่จะเป็นตลาดใหม่ และตลาดแบบนี้จะเล็กเสียจนผู้ประกอบการรายเก่าไม่สนใจ โดยช่วงแรกๆ ตลาดของผู้ประกอบการหน้าใหม่จะมีขนาดที่เล็กมาก แต่เมื่อผู้ซื้อเริ่มคุ้นเคยกับของใหม่ การยอมรับมีมากขึ้น ตลาดก็จะเริ่มเติบโตอย่างรวดเร็ว ช่วงนี้พัฒนาการของเทคโนโลยีใหม่จะดีดตัวเข้าสู่ช่วงกลางตัว S แล้วดำเนินต่อไปสักช่วงเวลาหนึ่ง ตลอดช่วงเวลานี้จะมีการใช้งานเทคโนโลยีตัวนี้กันอย่างกว้างขวางมาก จนกระทั่งเทคโนโลยีตัวเก่าที่เคยเป็นคู่แข่งและขัดขวางเทคโนโลยีตัวนี้ถึงกับเป็นง่อย หรือไม่ก็ล้มหายตายจากกันไปเลและเมื่อถึงเวลานั้นผู้ประกอบการรายเก่าก็อยากจะกระโดดเข้ามาในตลาดใหม่นี้ แต่ก็สายไปเสียแล้ว การพัฒนาเทคโนโลยีตัวใหม่นี้จะดำเนินต่อไปเรื่อยๆ โดยผู้ประกอบการรายใหม่ที่กลายมาเป็นรายใหญ่ จนกระทั่งเข้าสู่จุดอิ่มตัวที่ความก้าวหน้าไม่สามารถจะเดินต่อไปได้อีก และเมื่อถึงเวลานั้น เทคโนโลยีตัวนี้ก็จะถูกท้าทายโดยเทคโนโลยีที่ใหม่และสดกว่า เทคโนโลยีน้องใหม่จะค่อยๆซึมซับเข้ามาสู่ตลาดอย่างเงียบๆ เช่นเดียวกับที่เทคโนโลยีตัวเก่านี้เคยทำมาก่อน

หากลองมองย้อนกลับไปกว่า 200 ปี แล้วหยิบเอาเทคโนโลยีสำคัญๆ ไล่เรียงลำดับมาจนถึงปัจจุบัน จะพบว่าเคยมีตัว S เกิดขึ้นแล้วหลายครั้งหลายครา ได้แก่

· ค.ศ. 1800-1853 เป็นยุคของเทคโนโลยีสิ่งทอ
· ค.ศ. 1853-1913 เป็นยุคของเทคโนโลยีรถไฟ ซึ่งก็ถูกแทนที่ด้วยเทคโนโลยียานยนต์
· ค.ศ. 1913-1969 เป็นยุคของเทคโนโลยียานยนต์
· ค.ศ. 1969-2025 ยุคคอมพิวเตอร์และอิเล็กทรอนิกส์

นักทำนายอนาคตต่างก็ลงมติว่า ตัว S ตัวต่อไปหลังจากนี้จะเป็น นาโนเทคโนโลยี ซึ่งจะเฟื่องฟูในช่วง ค.ศ. 2025–2081

เทคโนโลยีสิ่งทอ เทคโนโลยีรถไฟ และเทคโนโลยียานยนต์ เป็นเทคโนโลยีที่ยุคทองของมันได้ผ่านพ้นไปนานแล้ว โดยเฉพาะเทคโนโลยีสิ่งทอนั้น หากไปดูประเทศรัสเซียซึ่งเคยร่ำรวยมาจากอุตสาหกรรมนี้เมื่อร้อยปีที่แล้ว ตอนนี้รัสเซียทุบโรงงานสิ่งทอทิ้งเกือบหมดแล้ว ที่เหลืออยู่ก็ถูกแปลงโฉมมาเป็นห้างสรรพสินค้านำสมัย โดยประเทศรัสเซียได้หันมาลงทุนทางด้านนาโนเทคโนโลยี เพื่อที่ตัวเองจะได้กลับเข้าไปอยู่ในตัว S ตัวใหม่ที่กำลังจะเกิดขึ้น ทิ้งให้ประเทศไทยฝืนกระแสต่อสู้อย่างกระเสือกกระสนและเดียวดาย เพียงเพราะจะรักษาอุตสาหกรรมสิ่งทอที่ถูกตราหน้าว่าเป็นอุตสาหกรรมพระอาฑิตย์ตกดินให้สามารถทำกำไรและอยู่รอดต่อไปอีกสักสิบปี ในขณะที่เทคโนโลยียานยนต์ก็มาถึงจุดเปลี่ยนที่สำคัญเพราะโอกาสทำกำไรยิ่งน้อยลงไปทุกที โดยเทคโนโลยีสารสนเทศเองนั้น ประเทศไทยก็ตกกระแสแพ้อินเดียไปแล้ว จึงเหลือเพียงทางเลือกเดียวที่จะเกาะ S curve ให้ได้ นั่นคือ นาโนเทคโนโลยี และด้วยวิสัยทัศน์ของ พตท. ดร. ทักษิณ ชินวัตร อดีตนายกรัฐมนตรี จึงมีดำริให้ดำเนินโครงการนาโนเทคโนโลยีแห่งชาติขึ้นในปี พ.ศ. 2546 ตามหลังสหรัฐอเมริกาซึ่งเริ่มดำเนินโครงการนาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ (National Nanotechnology Initiative) ในปี พ.ศ. 2543 เพียง 3 ปีเท่านั้น โดยในปีเดียวกันกับที่ไทยเริ่มโครงการแห่งชาตินั้นเอง รัฐสภาอเมริกันก็ได้มีการตราพระราชบัญญัติที่เรียกว่า 21st Century Nanotechnology Research and Development Act เพื่อรับประกันว่าการวิจัยทางด้านนี้จะได้รับการสนับสนุนมากเพียงพอที่จะทำให้อเมริกาเป็นผู้นำทางด้านนาโนเทคโนโลยี พระราชบัญญัติฉบับนี้กำหนดให้รัฐบาลมีหน้าที่ส่งเสริมการวิจัยทางด้านนาโนเทคโนโลยี โดยให้มีการลงทุนเป็นจํานวนเงิน 150,000 ล้านบาท ภายในเวลา 4 ปี จึงถือว่าปี พ.ศ. 2546 เป็นปีที่เปิดฉากของสงครามแย่งชิงการเป็นเจ้าของเทคโนโลยีซูเปอร์จิ๋วขึ้นทั่วโลก และประเทศไทยก็เป็นหนึ่งในประเทศที่เข้าร่วมมหาสงครามครั้งนี้

28 ธันวาคม 2550

Food Valley - หุบเขาแห่งอาหารของโลก



Silicon Valley เป็นโมเดลของเมืองสมัยใหม่ ที่วิถีชีวิต เศรษฐกิจ สังคม วัฒนธรรม ขับเคลื่อนไปข้างหน้าอย่างมีชีวิตชีวา ด้วยธุรกิจที่เปี่ยมด้วยนวัตกรรม มันเป็นเมืองไฮเทคที่ใครๆ ก็อยากเป็น บริษัทชื่อดังของโลกที่มีสำนักงานใหญ่อยู่ใน Silicon Valley ที่สมควรกล่าวถึงก็เช่น Adobe, AMD, Agilent, Apple, Asus, Cisco, eBay, Google, HP, Intel, Maxtor, National Semiconductor, Oracle, SanDisk, Sun, Symantec, Yahoo ประเทศไทยก็เคยฝันว่าจะมีเมืองไฮเทคแบบนี้ เช่น โครงการ Software City ที่เคยคิดว่าจะให้ เชียงใหม่ ขอนแก่น ภูเก็ต เป็นเมืองแห่งการพัฒนาซอฟต์แวร์ เป็นเมืองที่ขับเคลื่อนด้วย Knowledge Based Economy


การจะเลียนแบบไปสร้าง Silicon Valley ที่อื่นนั้นไม่ใช่เรื่องง่าย แต่เนเธอร์แลนด์ หรือ ที่คนไทยรู้จักกันในชื่อ ฮอลแลนด์ ประเทศที่มีพื้นที่เพียง 41,500 ตารางกิโลเมตร ประชากรแค่ 16.6 ล้านคน กลับสามารถท้าทายความฝันนี้ และสามารถสรรสร้างเมืองแห่งธุรกิจไฮเทคให้เกิดขึ้นได้ ในนามของ Food Valley


Food Valley เป็นเมืองแห่งนวัตกรรมที่เป็นที่ตั้งของบริษัทไฮเทคกว่า 1,500 บริษัท และแรงงานฝีมือระดับสูงกว่า 15,000 ชีวิต บริษัทเหล่านี้เป็นบริษัทผลิตสินค้านวัตกรรมที่เน้นทางด้านอาหาร โดยเป้าหมายที่ต้องการให้ประเทศเนเธอร์แลนด์ เป็นศูนย์กลางด้านอาหารของโลก ขอยกตัวอย่างบริษัทที่มีที่ตั้งอยู่ใน Food Valley ก็เช่น Heinz, Heineken, Campina, Smithfield, Unilever, CP Kelco, Nestle, Sobel, Mead Johnson, Masterfoods, Givaudan, Grolsch, Monsanto, Abbott, Numico นอกจากนั้นแล้วที่นี่ยังมี Research Centers อยู่อีก 21 แห่ง ซึ่งจะทำหน้าที่ค้นคว้า วิจัย และพัฒนาองค์ความรู้ใหม่ๆ ทางด้านอาหาร รวมทั้งมีมหาวิทยาลัย Wageningen ที่ทำหน้าที่ผลิตบุคลากรให้อีกด้วย มี Business Incubator ที่ทำหน้าที่บ่มเพาะธุรกิจใหม่ๆ ไม่ว่าจะเป็น ชุดตรวจสอบอาหาร ระบบนำส่งอาหารด้วยนาโนแค็ปซูล RFID สารอาหารบำรุง เป็นต้น มีบริษัททางด้าน Venture Capital เพื่อทำหน้าที่สนับสนุนทางการเงินเพื่อให้เกิดธุรกิจใหม่

น่าเสียดายที่ประเทศไทย ซึ่งเป็นแหล่งผลิตอาหารขนาดใหญ่ของโลก กลับเป็นได้แค่ครัวของโลก เพราะไม่สามารถจะผันตัวเองให้ไปอยู่บนยอดของปิระมิดอาหาร ในแบบที่เนเธอร์แลนด์กำลังจะเป็น ........ Food Valley of the World
(คลิ๊กที่รูป เพื่อดูภาพเต็มแบบมีรายละเอียด)

26 ธันวาคม 2550

Electronic Nose for Food Industry (ตอนที่ 4 ตอนจบ)



· การเก็บรักษาอาหาร ปัจจุบันผู้ผลิตพยายามคิดค้นและพัฒนาวิธีการเก็บรักษาคุณภาพอาหารให้อยู่ได้นานๆ โดยรสชาติไม่เปลี่ยนแปลง จมูกอิเล็กทรอนิกส์สามารถนำมาใช้วิเคราะห์รสชาติอาหารได้อย่างรวดเร็ว ทำให้งานวิจัยและพัฒนาทำได้ทันความต้องการ เช่น มีการศึกษาการเก็บไข่ปลาคอท โดยใช้จมูกอิเล็กทรอนิกส์ประเมินกลิ่นที่เปลี่ยนแปลงไปตามระยะเวลาต่างๆ การจำแนกกลิ่นของผลอัลมอนด์ที่ปลูกในถิ่นแตกต่างกัน ซึ่งจะทำให้รสชาติแตกต่างกัน

· ผลิตภัณฑ์จากนม ประเทศอุตสาหกรรมเกษตรหลายประเทศในยุโรป เริ่มมีการนำจมูกอิเล็กทรอนิกส์มาใช้ในการควบคุมคุณภาพของผลิตภัณฑ์ที่มาจากนม เช่น นมสด เนย โยเกิร์ต


· ผลิตภัณฑ์ปรุงรส ในประเทศญี่ปุ่นได้มีการนำจมูกอิเล็กทรอนิกส์มาใช้ควบคุณคุณภาพซีอิ๊ว ซึ่งก็พบว่าสามารถทำงานได้ค่อนข้างดี สำหรับประเทศไทยซึ่งเป็นผู้ผลิตซ็อสปรุงรสรายใหญ่ของโลก รวมทั้งน้ำปลา จึงน่าจะมีงานประยุกต์ในอุตสาหกรรมประเภทนี้ได้หลากหลายทีเดียว ซึ่งปัจจุบันในการผลิตน้ำปลาของไทย ยังคงใช้นักชิมเป็นผู้ตรวจสอบคุณภาพการหมักเป็นหลัก ซึ่งก็มีปัญหาความเที่ยงตรงอยู่พอสมควร

· สมุนไพร และผลิตภัณฑ์ธรรมชาติ เป็นหัวข้อที่เพิ่งจะได้รับความสนใจไม่นาน โดยมีการลองนำจมูกอิเล็กทรอนิกส์มาใช้จำแนกพืชพรรณ ที่ให้ผลิตภัณฑ์กลิ่น ซึ่งเป็นวัตถุดิบในอุตสาหกรรมอาหารและยา ซึ่งจมูกอิเล็กทรอนิกส์สามารถนำมาใช้กำหนดคุณภาพและราคาของวัตถุดิบดังกล่าวได้ ก่อนนำมาสกัดสารออกฤทธิ์ที่อยู่ในต้นพืช


· ชาและกาแฟ ปัจจุบันประเทศไทยเป็นทั้งผู้ผลิตและผู้บริโภคชาและกาแฟรายใหญ่ ทำให้การประเมินคุณภาพวัตถุดิบและผลิตภัณฑ์มีความสำคัญ งานวิจัยจำนวนมากระบุว่าจมุกอิเล็กทรอนิกส์ค่อนข้างใช้ได้ดีกับผลิตภัณฑ์จำพวกนี้ กว่าเครื่องมือตรวจวิเคราะห์ชนิดอื่น เนื่องจากจมูกอิเล็กทรอนิกส์เลียนแบบจมูกมนุษย์ ผลการวิเคราะห์จากจมูกอิเล็กทรอนิกส์จะสัมพันธ์กับจมูกของคนเรา ซึ่งจะสามารถระบุความหอม น่าดื่มของชาและกาแฟได้ ปัจจุบันคณะวิจัยของไทยเราก็กำลังศึกษาเรื่องนี้อยู่


· ผลิตภัณฑ์สกัดจากพืช เช่น น้ำมันพืช น้ำมันไบโอดีเซล ก็สามารถใช้จมูกอิเล็กทรอนิกส์ประเมินคุณภาพได้ดีเช่นกัน เนื่องจากผลิตภัณฑ์ประเภทนี้จะมีสารหอมระเหยในอัตราส่วนที่ค่อนข้างสูง


นอกจากนั้นเทคโนโลยีของจมูกอิเล็กทรอนิกส์อาจนำไปใช้ผสมผสานกับเทคโนโลยีอื่นๆได้อีก เช่น นำไปติดกับหุ่นยนต์ทำให้หุ่นยนต์มีอวัยวะสัมผัสด้านกลิ่น การนำเซ็นเซอร์รับกลิ่นไปรวมกับเทคโนโลยีขี้ผงอัจฉริยะ (Smart Dust) ทำให้สามารถตรวจสอบเชื้อโรค สิ่งแปลกปลอม ในฟาร์มปศุสัตว์หรือโรงงานอุตสาหกรรม เป็นต้น ด้วยอภิคุณประโยชน์ของจมูกอิเล็กทรอนิกส์นี่เอง ประเทศต่างๆทั้งในยุโรป สหรัฐอเมริกา ญี่ปุ่น แม้แต่ประเทศกำลังพัฒนาอย่างบราซิลและอาร์เจนตินาซึ่งมีความหลากหลายทางชีวภาพสูง ล้วนแล้วแต่ขะมักเขม้นทำวิจัยทางด้านนี้ โดยเฉพาะยุโรปได้ก่อตั้งเครือข่ายจมูกอิเล็กทรอนิกส์ขึ้นมาถึง 2 เครือข่ายเพื่อต้องการรักษาความเป็นผู้นำต่อไป ประเทศไทยซึ่งมีความหลากหลายทางด้านทรัพยากรชีวภาพ เป็นผู้นำในการผลิตอาหารของโลกเองดูจะยังหลับใหลในเรื่องเหล่านี้ ทั้งๆที่การพัฒนาเทคโนโลยีของจมูกประดิษฐ์นั้นความได้เปรียบอยู่ที่ความเป็นเจ้าของปัญหาหรือสารตัวอย่าง ซึ่งประเทศไทยมีให้ศึกษาได้มากมาย เอาแค่เรื่องอาหารอย่างเดียว เราก็มีงานประยุกต์ให้ใช้จมูกอิเล็กทรอนิกส์มากกว่าทุกประเทศในยุโรปแล้ว

23 ธันวาคม 2550

Electronic Nose for Food Industry (ตอนที่ 3)



งานประยุกต์ของจมูกอิเล็กทรอนิกส์นั้นมีได้มากมาย จะขอยกตัวอย่างแนวทางและความเป็นไปได้ในการนำมาใช้งาน ซึ่งส่วนหนึ่งมีผู้รายงานไว้ในวารสารวิชาการในต่างประเทศไว้แล้ว และส่วนหนึ่งมาจากการสำรวจของคณะวิจัยในประเทศไทยเอง

การวัดความสุกของผลไม้ จากรายงานผลการวิจัยนั้น ได้มีการนำจมูกอิเล็กทรอนิกส์มาจำแนกระดับความสุกของผลไม้หลายชนิดแล้ว เช่น กล้วย ส้มจีน บลูเบอรี่ เป็นต้น โดยในการใช้งานสามารถทำได้ด้วยวิธีง่ายๆ คือ นำจมูกอิเล็กทรอนิกส์มาสูดดมกลิ่นจากผลไม้ ซึ่งก็พบว่า กล้วยหอมมีความสุกถึง 7 ระดับ โดยระดับความสุกที่ 5-6 เป็นความสุกที่รสชาติของกล้วยหอมนั้นดีที่สุด สำหรับส้มจีนนั้นมีความสุกอยู่ 4 ระดับ ซึ่งผู้วิจัยพยายามศึกษาสภาวะที่เหมาะสมในการรักษา Shelf Life ของมันให้ได้นานโดยการตรวจคุณภาพจากกลิ่นของมัน


การควบคุมคุณภาพของไวน์และเครื่องดื่มอื่นๆ เป็นหัวข้อที่ฮิตที่สุดในการใช้งานจมูกอิเล็กทรอนิกส์ โดยเฉพาะในยุโรปมีการนำจมูกอิเล็กทรอนิกส์มาใช้ในการควบคุมคุณภาพไวน์ พบว่า จมูกอิเล็กทรอนิกส์สามารถจำแนกยี่ห้อของไวน์ได้ หรือแม้แต่สามารถจำแนกไวน์แบรนด์เดียวกันแต่ผลิตในปีที่ต่างกัน ดังนั้นจมูกอิเล็กทรอนิกส์จึงสามารถจำแนกไวน์แท้หรือปลอมแปลงได้อย่างรวดเร็ว ในประเทศญี่ปุ่นได้มีการลองนำจมูกอิเล็กทรอนิกส์มาใช้ในการควบคุมคุณภาพของเหล้าสาเก สำหรับประเทศไทย เรามีผลิตภัณฑ์เครื่องดื่มประเภทไวน์ และ สุรา นานาชนิด ทั้งประเภทเป็นอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ และ OTOP จึงน่าจะมีการนำจมูกอิเล็กทรอนิกส์มาใช้เพื่อควบคุมคุณภาพในสายการผลิต เนื่องจาก จมูกอิเล็กทรอนิกส์ สามารถติดตั้งให้มีการใช้งานในรูปแบบออนไลน์ได้เลย ไม่เหมือนกับอุปกรณ์ตรวจวิเคราะห์ชนิดอื่นๆ ที่ต้องมีการจัดตั้งห้องปฏิบัติการทดลองขึ้นมาต่างหาก เช่น อาจมีการติดตั้งจมูกอิเล็กทรอนิกส์ในถังหมักเบียร์เพื่อประเมินระยะเวลาที่เหมาะสมในการหมักเบียร์ให้มีรสชาติคงที่ ซึ่งปัจจุบันต้องมีการคอยเก็บชิมเป็นระยะ


การตรวจวัดความสดของปลา กุ้ง เนื้อสัตว์ จมูกอิเล็กทรอนิกส์สามารถจำแนกระดับความสดของเนื้อสัตว์ เช่น เนื้อวัว กุ้ง ปลาแซลมอน ปลาทูน่า เป็นต้น ทำให้ผู้ผลิตอาหารแช่แข็งส่งออก สามารถประเมินระดับความสดของผลิตภัณฑ์ได้ ในปัจจุบันการรับซื้อกุ้งหน้าโรงงานแช่แข็งของไทยมักจะใช้ “นักชิม” เพื่อทดสอบความสดของกุ้ง ซึ่งน่าจะมีการนำจมูกอิเล็กทรอนิกส์มาช่วยในการตรวจสอบร่วมด้วย เพื่อให้เกิดความมั่นใจมากขึ้น เนื่องจากจมูกมนุษย์จะไม่ได้กลิ่นไอโมเลกุลหลายชนิด ที่ปลอมปนมากับเนื้อกุ้ง
(ภาพขวามือ - ภาพไวน์ GranMonte ไวน์คุณภาพ ที่ผลิตจากสวนไวน์บูติค บริเวณเขาใหญ่แหล่งมรดกโลก กำลังสร้างชื่อในระดับนานาชาติ)

22 ธันวาคม 2550

Electronic Nose for Food Industry (ตอนที่ 2)


จมูกอิเล็กทรอนิกส์ เป็นอุปกรณ์ที่เลียนแบบการทำงานของจมูกมนุษย์จริงๆ ก่อนอื่นต้องมาทำความรู้จักการทำงานของจมูกมนุษย์กันก่อน เมื่อคนเราสูดดมอากาศเข้าไป อากาศก็จะนำพาไอของโมเลกุลซึ่งอาจมีกลิ่นเข้าไปในโพรงจมูกของเรา ซึ่งกระแสลมแปรปรวน (Turbulence) ในโพรงจมูกจะช่วยทำให้ไอโมเลกุลนั้นเกิดการสัมผัสกับต่อมรับกลิ่นซึ่งอยู่บนเซลล์ประสาทรับกลิ่น โดยปลายข้างหนึ่งของเซลล์นี้จะไปรวมกันที่ต่อมรวมประสาท (Glomeruli) ซึ่งมันจะทำหน้าที่ขยายสัญญาณ (Amplifier) แล้วนำสัญญาณประสาทส่งไปสู่สมองส่วนที่เรียกว่า Olfactory Cortex การรับรู้กลิ่นเกิดจากการทำงานในระดับนาโน กล่าวคือ โมเลกุลของกลิ่นจะเกิดอันตรกริยาหรือจับตัวเข้ากับโมเลกุลรับกลิ่น (receptor) ซึ่งมีอยู่หลากหลายชนิด สมมติว่าเราดมกลิ่นทุเรียนเข้าไป ไอระเหยของทุเรียนนั้นมีโมเลกุลอินทรีย์นับสิบชนิด โมเลกุลอินทรีย์จากทุเรียนสามารถเข้าจับกับโมเลกุลรับกลิ่นในจมูก ก็จะเกิดรูปแบบขึ้นมา สมองก็จะจดจำว่าถ้ากลิ่นทุเรียนมาก็รู้ว่าเป็นทุเรียน ทีนี้ถ้าทุเรียนต่างชนิดกัน เช่น หมอนทอง กับ ชะนี ก็อาจมีชนิดของโมเลกุลอินทรีย์ต่างกัน ทำให้สมองจำรูปแบบได้ว่าเป็นทุเรียนคนละประเภท นี่คือคำอธิบายว่าทำไมสุนัขถึงจดจำเจ้าของได้ เพราะรูปแบบที่เกิดขึ้นระหว่างโมเลกุลกลิ่น-โมเลกุลรับกลิ่น มีความจำเพาะเจาะจงและซับซ้อน อีกทั้งยังมีความหลากหลายทำให้ไม่ซ้ำกัน


กล่าวโดยสรุป ระบบรับรู้กลิ่นของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมประกอบด้วย


  1. ส่วนรับกลิ่นซึ่งรวมถึงตัวรับกลิ่นและระบบนำกลิ่นเข้ามา

  2. ระบบนำสัญญาณประสาทซึ่งรวมถึงระบบส่งและขยายสัญญาณ

  3. ระบบประมวลผลซึ่งจะสามารถแยกแยะและจดจำกลิ่นได้
จมูกอิเล็กทรอนิกส์ก็จะมีลักษณะที่เลียนแบบระบบรับรู้กลิ่นในธรรมชาติดังนี้


  1. ส่วนรับกลิ่นประกอบไปด้วยตัวนำกลิ่นเข้ามาซึ่งอาจมีมอเตอร์ดูดอากาศ มีท่อรวบรวมกลิ่น (Concentrator) เพื่อให้กลิ่นมีความเข้มข้นสูงขึ้นและที่สำคัญที่สุดก็คือ เซ็นเซอร์รับกลิ่นจำนวนมาก ตั้งแต่ 4 ตัวไปจนถึงนับพันตัว

  2. ส่วนรวบรวมสัญญาณ ซึ่งจะทำการแปรสัญญาณจากเซ็นเซอร์ (Tranducing) และทำการจัดการสัญญาณ (Signal Conditioning) เช่น ลดสัญญาณรบกวน จากนั้นก็จะแปลงสัญญาณจากอนาล็อกให้เป็นดิจิตอล (A/D Converter)

  3. ส่วนประมวลผลซึ่งจะนำสัญญาณที่ได้รับมาทำการเปรียบเทียบเชิงสถิติกับฐานข้อมูลที่มีอยู่เดิม ซึ่งอาจจะใช้วิธีการระบบประสาทเทียม (Artificial Neural Networks) เพื่อทำการแยกแยะกลิ่น รวมไปถึงการเรียนรู้และจดจำรูปแบบของกลิ่น

Electronic Nose จะพยายามเลียนแบบธรรมชาติในแทบทุกด้าน ยกตัวอย่าง เวลาที่เราดมกลิ่นอะไรนานๆ จะเกิดความเคยชินและอาจไม่รู้สึกถึงกลิ่นนั้นๆในระยะเวลาหนึ่ง เช่น ถ้าเราเดินเข้าไปในห้องที่มีกลิ่นสีแล้วนั่งอยู่สักพัก เพื่อนที่เดินเข้ามามักจะถามว่า “นั่งอยู่ได้ยังไงไม่เหม็นสีหรือ?” ทั้งๆที่เราก็อาจไม่รู้สึกถึงกลิ่นเลย แต่ถ้าเราเดินออกมาสูดอากาศข้างนอกสักพักแล้วเดินกลับเข้าไปใหม่เราก็จะรับรู้ถึงกลิ่นสีได้อีก Electronic Nose ก็จะมีอาการเช่นเดียวกัน ถ้าเราเอามันมาดมกลิ่นทุเรียนแล้วเอาไปดมกลิ่นไวน์ทันที มันก็จะอาจจะไม่สามารถรับรู้กลิ่นไวน์ได้ดี เนื่องมาจากโมเลกุลกลิ่นทุเรียนได้เข้าไปจับกับตัวเซ็นเซอร์ ทำให้เซ็นเซอร์ไม่สามารถจับกับโมเลกุลกลิ่นอื่นๆ ที่เข้ามาใหม่ได้ จึงต้องมีวิธีการไล่กลิ่นเดิมออกไปด้วยการเป่าอากาศเข้าไปที่ตัวเซ็นเซอร์ นอกจากนั้น Electronic Nose ก็เหมือนจมูกมนุษย์ที่ต้องการการเรียนรู้ ตอนที่เราเกิดมานั้นเราแทบไม่มีข้อมูลของกลิ่นอยู่เลยในสมองของเรา เราต้องเรียนรู้ตั้งแต่เด็กๆว่าทุเรียนมีกลิ่นอย่างไร สตรอเบอรีมีกลิ่นอย่างไร Electronic Nose ก็เช่นเดียวกันที่ต้องการการฝึกฝน เพื่อให้สามารถจดจำแยกแยะกลิ่นได้ นักชิมไวน์ที่มีความเชี่ยวชาญในการจำแนกแยกแยะไวน์ชนิดต่างๆ ต้องอาศัยการฝึกฝนและสั่งสมประสบการณ์เป็นระยะเวลายาวนานนับสิบปี

19 ธันวาคม 2550

Electronic Nose for Food Industry (ตอนที่ 1)


ระบบสัมผัสของมนุษย์นั้นมี ตา หู จมูก ลิ้น กาย ที่เราเรียกกันว่าสัมผัสทั้งห้า ซึ่งปัจจุบันเราก็ค่อนข้างมีความเข้าใจในประสาทสัมผัสต่างๆ เหล่านั้นเป็นอย่างดี ยกเว้น สัมผัสทางด้านกลิ่น ซึ่งเราเพิ่งจะเริ่มศึกษาและพัฒนาความเข้าใจพื้นฐาน การทำงานของมันเมื่อไม่นานมานี้เอง ทั้งนี้อาจจะเป็นเพราะว่า เราไม่ค่อยเห็นความสำคัญของมัน ทั้งๆ ที่ความสุขในชีวิตของมนุษย์เราในเรื่องการรับประทานอาหาร นั้นขึ้นอยู่กับการทำหน้าที่อย่างสมบูรณ์ของจมูก เพราะลิ้นที่รับรสนั้นบอกได้แต่เพียง หวาน เปรี้ยว ขม เค็ม เท่านั้น แต่จมูกต่างหากที่บอกว่าข้าวหน้าเป็ดต่างจากข้าวมันไก่อย่างไร อร่อยหรือว่าไม่ได้เรื่อง สำหรับสิ่งมีชีวิตอื่นๆนั้น การทำหน้าที่รับกลิ่นของจมูก หรือ ระบบสัมผัสไอโมเลกุล มีความสำคัญต่อการอยู่รอดเผ่าพันธุ์ของมันเลยทีเดียว


สิ่งมีชีวิตทุกชนิดตั้งแต่สิ่งมีชีวิตชั้นต่ำอย่างแบคทีเรีย มาจนถึงสิ่งมีชีวิตชั้นสูงอย่างมนุษย์ ล้วนมีระบบสัมผัสที่ตอบรับกับโมเลกุลเคมีต่างๆที่มีอยู่รอบตัว (Molecular Sensing) ซึ่งมีความสำคัญกับการดำรงชีพ เช่น เป็นสัญญาณของอาหาร การจดจำถิ่นที่อยู่ เวลาของการผสมพันธุ์ ไปจนถึงสัญญาณเตือนภัยต่างๆ สิ่งมีชีวิตชั้นสูง เช่นมนุษย์นั้นได้พัฒนาระบบการรับรู้โมเลกุลเคมี จนก้าวหน้าไปอย่างมากทั้งระบบฮาร์ดแวร์ที่ประกอบด้วยต่อมรับกลิ่น ไปจนถึงระบบประสาทที่ส่งสัญญาณไปประมวลผลที่สมอง กับ ระบบซอฟท์แวร์ที่สามารถจดจำ ประมวลผล ในรูปแบบของความรู้สึกถึง “กลิ่นและรส” ได้ สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมบางชนิด เช่น หนูแฮมสเตอร์นั้น มียีนที่เข้ารหัสโปรตีนที่เป็นโมเลกุลรับกลิ่น (receptor) ถึง 1000 ยีน คิดเป็น 3% ของจีโนม (รหัสพันธุกรรมทั้งหมดของสิ่งมีชีวิต) ของมันเลยทีเดียว นั่นย่อมแสดงให้เห็นว่า ประสาทสัมผัสในเรื่องการรับรู้กลิ่นและไอระเหย มีความสำคัญเพียงใด


เมื่อคนเราสูดดมอากาศเข้าไป อากาศจะนำพาไอของโมเลกุลเข้าไปในโพรงจมูก ซึ่งกระแสลมแปรปรวน (Turbulence) ในโพรงจมูกจะช่วยทำให้ไอโมเลกุลนั้นเกิดการสัมผัสกับต่อมรับกลิ่น (Odor Receptor) ซึ่งอยู่บนเซลล์ประสาทรับกลิ่น โดยปลายข้างหนึ่งของเซลล์นี้จะไปรวมกันที่ต่อมรวมประสาท (Glomeruli) ซึ่งมันจะทำหน้าที่ขยายสัญญาณ แล้วนำสัญญาณประสาทส่งไปสู่สมองส่วนที่เรียกว่า Olfactory Cortex ทั้งนี้ด้วยความพยายามในการค้นคว้าวิจัยของผู้ได้รับรางวัลโนเบลทั้งสองท่าน คือ Richard Axel กับ Linda B. Buck ซึ่งได้รับรางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาและการแพทย์ เมื่อปี ค.ศ. 2004 ทำให้เราทราบว่าเซลล์ประสาทรับกลิ่นแต่ละเซลล์นั้นจะมีโมเลกุลรับกลิ่นอยู่เพียงชนิดเดียวเท่านั้นจากเป็นพันชนิด เซลล์รับกลิ่นที่มีโมเลกุลรับกลิ่นชนิดเดียวกันจะส่งสัญญาณไปที่ต่อมรวมประสาทแบบเดียวกัน ทำให้สมองแยกแยะได้ว่าสัญญาณที่เข้ามานั้นมากจากเซลล์ที่มีโมเลกุลรับกลิ่นแบบไหน ซึ่งสมองก็ต้องทำการประมวลผลอย่างหนักเหมือนกัน เพราะมีประเภทของโมเลกุลรับกลิ่น (ยีน) เป็นพันชนิด มีเซลล์รับกลิ่นเป็นล้านเซลล์ ที่ส่งสัญญาณมายังท่อรวมสัญญาณนับหมื่นเส้น

ระบบการรับรู้กลิ่นนั้นมีความซับซ้อนมาก มนุษย์ที่ถูกฝึกมาโดยเฉพาะเช่น นักดมน้ำหอม อาจมีความสามารถจดจำกลิ่นได้ถึง 10,000 ชนิด สำหรับคนทั่วไปนั้นจะจดจำกลิ่นได้จำนวนในหลักร้อยหรือพันเท่านั้น โดยสามารถแยกแยะกลิ่นไปต่างๆนานา ตามประสบการณ์ของตน เช่น กลิ่นไหม้ กลิ่นเปรี้ยว กลิ่นวานิลลา กลิ่นโลหะ กลิ่นหืน กลิ่นกุหลาบ กลิ่นกาแฟ และอื่นๆ โดยจมูกมนุษย์นั้นมีข้อจำกัดที่ไม่สามารถจับกลิ่นที่มีน้ำหนักโมเลกุลที่หนักกว่า 300 ดาลตัน (หนักเท่าไฮโดรเจน 300 อะตอม) ทำให้ไม่สามารถดมกลิ่นที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง รวมทั้งก๊าซพิษหลายๆ ชนิด เช่น คาร์บอนมอนนอกไซด์ เป็นต้น อีกทั้งการระบุกลิ่นก็ไม่เที่ยงตรง แต่ละคนจะมีความรู้สึกไม่เท่ากัน ที่สำคัญที่สุดคือ ไม่สามารถระบุกลิ่นในเชิงปริมาณได้ รู้เพียงว่ากลิ่นแรงหรืออ่อนๆ เท่านั้น ดังนั้นจึงเกิดแนวคิดในการวิศวกรรมเรื่องระบบดมกลิ่นขึ้น โดยการเลียนแบบจมูกมนุษย์ด้วยการสร้างอุปกรณ์ที่เรียกว่า จมูกอิเล็กทรอนิกส์ (Electronic Nose) ขึ้นมา

18 ธันวาคม 2550

นาโน โนเบล (ตอนที่ 6)


บุคคลที่ nanothailand จะกล่าวถึงต่อในวันนี้ ท่านเป็นบุคคลเดียวในชุดบทความนาโน โนเบล ที่ไม่ใช่นักวิทยาศาสตร์โนเบล แต่คุณูปการที่ท่านได้ก่อไว้เพื่อการพัฒนานาโนเทคโนโลยี ทำให้ท่านเป็นบุคคลที่สมควรกล่าวถึงในระดับเดียวกับผู้ที่ได้รับรางวัลโนเบล


ในปี ค.ศ. 1986 เดร็กซเลอร์ (K. Eric Drexler)ได้แต่งหนังสือเรื่อง “เครื่องจักรต้นกำเนิด กับการมาของยุคนาโนเทคโนโลยี” (The Engine of Creation: The coming Era of Nanotechnology) ซึ่งนับเป็นหนังสือเล่มแรกของโลกทางด้านนาโนเทคโนโลยี ในครั้งนั้นได้มีการนิยามความหมายของคำว่านาโนเทคโนโลยีเป็นครั้งแรก นับตั้งแต่ปาฐกถาก้องโลกของ ริชาร์ด ฟายน์แมน ประเด็นสำคัญของหนังสือเล่มนั้นได้กล่าวถึงเครื่องจักรที่มีขนาดเล็กมากๆ จนไม่สามารถมองเห็นได้ โดยที่มันสามารถถูกโปรแกรมให้ปฏิบัติภารกิจต่างๆได้ตามสั่ง นอกจากขนาดแล้ว สิ่งที่มันต่างจากเครื่องจักรกลยุคปัจจุบันก็คือ การสร้างและผลิตเครื่องจักรจิ๋วเหล่านี้จะถูกมากๆ เพราะเครื่องจักรกลเหล่านั้นสามารถแพร่พันธ์หรือทำซ้ำตัวเองได้ เดร็กซเลอร์เป็นคนที่มีพลัง ความฝัน และหัวใจที่เปี่ยมล้นไปด้วยจินตนาการ เขาเดินตระเวณไปทั่วสถาบันเทคโนโลยีแห่งแมสซาจูเซตต์ หรือ MIT เพื่อหาหลักสูตรปริญญาเอกทางด้านนาโนเทคโนโลยี ซึ่งขณะนั้น ไม่มีหลักสูตรทางด้านนี้ในโลกเลย แต่แล้วในที่สุดศาสตราจารย์ มาร์วิน มินสกี้ (Marvin Minsky) ก็รับเขาเป็นศิษย์ โดยให้ทำวิทยานิพนธ์ในหัวข้อ “จักรกลและการผลิตระดับโมเลกุล และงานประยุกต์สู่การประมวลผล” (Molecular Machinery and Manufacturing with Applications to Computation) ซึ่งทำให้เขาได้รับการประสาทปริญญาเอกเมื่อปี ค.ศ. 1991 ในสาขา นาโนเทคโนโลยีเชิงโมเลกุล (Molecular Nanotechnology) และนับแต่นั้นมาเดร็กซเลอร์ก็ได้รณรงค์ให้เกิดความตื่นตัวในเรื่องของนาโนเทคโนโลยีมาโดยตลอด ในปี ค.ศ. 1992 เขาได้แต่งหนังสือชื่อ “ระบบนาโน: จักรกลโมเลกุล, การผลิตระดับโมเลกุล และการประมวลผล” (Nanosystems: Molecular Machinery, Manufacturing and Computation) ซึ่งถือเป็นแลนด์มาร์กของศาสตร์ทางด้านวิศวกรรมโมเลกุลเลยทีเดียว


อย่างไรก็ตาม วิศวกรรมโมเลกุลแบบเดร็กซเลอร์นั้นก็ใช่ว่าจะได้รับการยอมรับอย่างราบรื่น โดยเฉพาะท่านมักจะถูกวิพากษ์วิจารณ์บ่อยๆ จากนักวิทยาศาสตร์รางวัลโนเบล ริชาร์ด สมอลลีย์ (Richard Smalley) (ผู้ค้นพบบักกี้บอล) ในเรื่องความเป็นไปได้ และยังถูกกล่าวหาอย่างรุนแรงว่าแนวคิดเกี่ยวกับตัวทำซ้ำหรือ Replicator นั้นเป็นเรื่องไร้สาระ ในปี ค.ศ. 2003 เดร็กซเลอร์ได้เขียนจดหมายเปิดผนึกโต้ตอบกับสมอลลีย์อย่างเผ็ดร้อน โดยลงตีพิมพ์ในวารสาร Chemical Engineering News ฉบับ 1 ธันวาคม พ.ศ. 2003 ซึ่งเป็นวารสารที่มีคนอ่านมากทั้งในวงการวิชาการและอุตสาหกรรม อีกทั้งยังมีการแลกหมัดทางวาจา ระหว่างสาวกของทั้ง 2 ฝ่ายในเว็บบอร์ดต่างๆ อย่างดุเด็ดเผ็ดมัน ซึ่งสุดท้ายแล้วได้นำไปสู่การเสียชื่อเสียงของทั้งสองฝ่าย และทำให้เกิดความบาดหมางระหว่างศาสตร์ทางด้านเคมีสังเคราะห์กับวิศวกรนาโนในวงกว้าง โดยเฉพาะประเด็นในเรื่องความใจแคบของนักเคมีสังเคราะห์ที่มองโลกเป็นแค่ด้านเดียว เพราะในท้ายที่สุดแล้ว ทางรัฐสภาอเมริกันก็มีมติให้ทำการศึกษาความเป็นไปได้ของจักรกลโมเลกุลตามแนวคิดของเดร็กซเลอร์


จักรกลโมเลกุลตามแนวคิด Drexler เป็นเรื่องที่ยาก แต่ก็จุดประกายความฝันได้ดี ในช่วงเวลาที่ผ่านมา มันได้ช่วยกระตุ้นความอยากรู้ อยากเห็น อยากทำวิจัยของนักวิทยาศาสตร์ทั่วโลก และจะยังคงเป็นเช่นนี้ต่อไป ...................

16 ธันวาคม 2550

รับสมัครนักศึกษา ป.โท ป. เอก เพื่อพัฒนา Smart Farm System


ประกาศ รับสมัคร นักศึกษาหลักสูตร Computational Science

ศูนย์นาโนศาสตร์ และ นาโนเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยมหิดล รับสมัคร นักศึกษา เข้าเรียนหลักสูตร Computational Science ระดับปริญญาโท และ ปริญญาเอก ผ่านระบบทางไกล โดยลงทะเบียนเรียน เพื่อรับปริญญาของมหาวิทยาลัยวลัยลักษณ์ จ. นครศรีธรรมราช แต่ทำวิจัยและเรียนจริงที่ ศูนย์นาโนเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยมหิดล ถนนพระราม 6 เขตราชเทวี กรุงเทพฯ

ปริญญา:Master of Science (M.Sc.) and Doctor of Philosophy (Ph.D.) in Computational Science ออกโดย มหาวิทยาลัยวลัยลักษณ์

การเรียน การสอน: เรียนที่ ศูนย์นาโนเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยมหิดล ถนนพระราม 6 เขตราชเทวี ซึ่งเป็นหน่วยสนับสนุน (Satellite) ของหลักสูตรนี้ ดูรายละเอียดค่าเทอม และหลักสูตร

การทำวิทยานิพนธ์: ทำวิจัยที่ ศูนย์นาโนเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยมหิดล ถนนพระราม 6 เขตราชเทวี กรุงเทพฯ ซึ่งจะมีการออกปฏิบัติการภาคสนาม ดอยแม่สลอง ดอยช้าง ดอยวาวี มหาวิทยาลัยแม่ฟ้าหลวง ชุมพร สวนไวน์เขาใหญ่ มีการฝึกภาคธุรกิจกับบริษัท Start-Up Company ที่จัดตั้งจากงานวิจัย ได้แก่ บริษัท Nano-One และ บริษัท Crystal Research

หัวข้อวิทยานิพนธ์: ขณะนี้ เปิดรับนักศึกษาเพื่อทำวิทยานิพนธ์ ในการพัฒนา เทคโนโลยีเกษตรความแม่นยำสูง (Precision Farming) และ Nano Agriculture โดยมีหัวข้อวิจัย ได้แก่ (Download Brochure ...... version สิงหาคม 2007 )
  • Geomatics, GPS, Ambient Sensing, On-Site Delivery, Remote Sensing
  • พัฒนาเซ็นเซอร์เกษตร เซ็นเซอร์ตรวจสอบโมเลกุล
  • พัฒนา Electronic Nose, ซอฟท์แวร์ดูแลสวน ไร่นา ฟาร์มเกษตร
  • พัฒนา Environment Monitoring System
  • ระบบ IT สำหรับพืชมูลค่าสูง เช่น ชา กาแฟ ไวน์
  • Computer simulation เพื่อเข้าใจสภาวะอากาศ และปัจจัยล้อมรอบต่อผลผลิต
  • Microclimate and micro-environment monitoring and modeling
  • การนำไปใช้ในอุตสาหกรรม เกษตร สิ่งแวดล้อม ฟาร์ม และไร่นา
  • พัฒนาการบันเทิงรูปแบบใหม่ Innovative Entertainment, Ambient Intelligence (AmI)
  • การพัฒนาเทคโนโลยี Smart Farm, Smart Winery, Smart Environment

คุณสมบัติของนักศึกษา: จบการศึกษาระดับปริญญาตรี หรือ โท วิทยาศาสตร์ วิศวกรรมศาสตร์ ทุกสาขาวิชา เกษตรศาสตร์ อุตสาหกรรมเกษตร เทคโนโลยีการเกษตร สิ่งแวดล้อม

สนใจสมัครเข้าเรียน ติดต่อที่ ดร. ธีรเกียรติ์ เกิดเจริญ teerakiat@yahoo.com หรือ โทร 086-6037395

14 ธันวาคม 2550

กล้องตาแมลงวัน - ดวงตาเวอร์ชัน 2.0


ศตวรรษที่ 21 เป็นศตวรรษแห่งการยกเครื่อง อัพเกรด ในเกือบแทบ ทุกๆ เรื่อง หลอดไฟมีการอัพเกรดมาเป็นแผ่นไฟ (Lamp Version 2.0) อิเล็กทรอนิกส์ก็ยกเครื่องเป็นอินทรีย์อิเล็กทรอนิกส์ (Electronics Version 2.0) เกษตรกรรมก็พัฒนาจากเกษตรกรรมแบบเดิมไปเป็น เกษตรกรรมความแม่นยำสูง (Agriculture Version 2.0) สิ่งทอก็มีวิวัฒนาการจากเสื้อผ้าที่ไม่มีหัวคิด มาเป็นอาภรณ์ฉลาดที่สามารถตอบสนอง ต่อสภาวะแวดล้อม และความต้องการของผู้สวมใส่ได้ (Textile Version 2.0) แม้กระทั่งสิ่งมีชีวิตเอง ก็กำลังจะมีการยกเครื่องเป็น Life Version 2.0 ซึ่งภาวะการมีอยู่ของชีวิต อาจจะสามารถสร้างขึ้นมาได้ด้วยน้ำมือมนุษย์


ในเรื่องของกล้องถ่ายรูป แม้ว่าจะเปลี่ยนสื่อที่เก็บภาพจากฟิล์ม มาเป็นข้อมูลดิจิตอล แต่กล้องถ่ายรูปที่มีขายในท้องตลาด ก็ยังคงวางอยู่บนพื้นฐานของการมีเพียง 1 เลนส์ เท่านั้น ในธรรมชาตินั้น ระบบประสาทด้านการมองเห็นของสัตว์มีความหลากหลายกว่ามาก กล่าวคือมีทั้งแบบที่ดวงตามีเพียง 1 เลนส์ เหมือนในกล้อง กับแบบที่ดวงตามีหลายเลนส์ หรือ ตาประกอบ (Compound Eye) ที่พบได้ในแมลงหลายชนิด เช่น แมลงวัน โดยดวงตา 1 ดวงของแมลงวันนั้นมีเลนส์ถึง 10,000 เลนส์เลยทีเดียว ทั้งนี้เลนส์แต่ละอันจะหันรับแสงที่มาจากทิศทางต่างๆ กัน ภาพที่ได้ของแต่ละเลนส์จะถูกนำไปประมวลผล แมลงวันจึงมีความไวในการรับรู้การเคลื่อนไหวรอบตัวของมันมาก เราจึงตบมันได้ยากมาก


เมื่อไม่นานมานี้ บริษัท Adobe ได้เปิดตัวกล้องถ่ายรูปรุ่นใหม่ที่มีเลนส์อยู่ 19 อัน โดยเมื่อเราถ่ายรูป เลนส์แต่ละอันจะพยายามโฟกัสไปที่วัตถุในระยะต่างๆ กัน ตั้งแต่ใกล้ไปถึงไกล ดังนั้นภาพที่เราถ่ายออกมาได้จึงมีความคมชัด และเก็บความลึกของภาพมาได้หมด นอกจากนั้นมันยังสามารถนำภาพออกมาแสดงผลในรูปแบบ 3 มิติได้ เมื่อเราได้ดูภาพนั้นอีกที จะเหมือนเราได้ดูมันจริงๆ อย่างไรก็ตามขนาดของกล้องถ่ายรูปที่บริษัท Adobe ผลิตออกมาเป็นต้นแบบนั้น ก็ยังไม่ค่อยน่าใช้ คงจะต้องพัฒนาไปอีกสักระยะ จึงจะอยู่ในขนาดที่พกพาใส่กระเป๋าได้ แต่สิ่งที่นักวิจัยที่มหาวิทยาลัยโอซาก้ากำลังพัฒนาอยู่นั้น แตกต่างออกไป เพราะ Jun Tanida ตั้งใจจะเลียนแบบแมลงในธรรมชาติอย่างเต็มที่ โดยทำให้เลนส์แต่ละตัวเล็กลงไปจนกระทั่งเป็นฟิล์มบาง โดยต้นแบบที่เขาผลิตขึ้นมาสาธิตแนวความคิดนี้มีเลนส์อยู่ 9 อัน เรียงกันเป็นแถว ภาพที่เลนส์แต่ละอันจับได้จะถูกส่งไปประมวลผลผ่านอินเตอร์เฟสแบบ USB เนื่องจากมันมีขนาดที่เล็กมาก จึงมีโอกาสนำไปติดตั้งในผลิตภัณฑ์ได้มากมาย เช่น ไปติดบนพื้นผิวของโทรศัพท์มือถือ กระจกรถยนต์ ผนังและเพดาน พื้นถนน แปะบนเสื้อผ้า หรือ แม้แต่ไปติดบนผิวของปีกเครื่องบิน มันสามารถจะทำให้ถูกลงได้ จนกระทั่งไปอยู่ได้ในทุกๆ ที่ ชีวิตในอนาคตของเราจะถูกเฝ้ามองด้วยเจ้าตาแมลงวัน ถ้าใครได้เคยดูภาพยนตร์เรื่อง Deja Vu ก็จะรับรู้ได้ถึงความน่าขนลุกนี้
(ภาพบนซ้าย - ตาแมลงวันแต่ละดวง ประกอบด้วยเลนส์และประสาทรับภาพ นับหมื่น ทำให้มันเป็นสัตว์ที่มีประสาทตาที่ไวที่สุดในโลก)
(ภาพขวา - กล้องตาแมลงวันแบบฟิล์มบาง ที่จะทำให้ความเป็นอยู่ในอนาคต ถูกจับตามองได้ในทุกๆ ที่)

13 ธันวาคม 2550

Nano in Korea - นาโนเกาหลี


วันนี้ nanothailand ขอพูดเรื่องเกาหลีต่อนะครับ เพราะยังเห่อๆ อยู่ เกาหลีเป็นประเทศที่เริ่มต้นใหม่ หลายๆเรื่องจริงๆ เพราะถึงแม้เขาจะมีประวัติศาสตร์ที่ยาวนานกว่าประเทศไทย แต่เพราะเขาถูกญี่ปุ่นยึดครองไปซะ 35 ปี เมื่อสหประชาชาติมาปลดปล่อยประเทศของเขา ภายหลังจากญี่ปุ่นพ่ายแพ้สงคราม เกาหลีก็ต้องพบกับสงครามภายในที่แบ่งประเทศออกเป็นเหนือกับใต้ ไทยเองก็เคยช่วยเกาหลีหลายอย่าง ทั้งการส่งทหารไปช่วย การไปให้ความรู้ในเรื่องเกษตรกรรม แต่วันนี้เกาหลีแซงหน้าเราไปแล้ว


ถ้าประเทศไทยคิดจะมองหาแม่แบบในการพัฒนาด้านนาโนเทคโนโลยี สหรัฐอเมริกาและ สหภาพยุโรปคงไม่ใช่แน่ๆ ประเทศในเอเชียที่มีความเจริญทางด้านเศรษฐกิจน่าจะเป็นแม่แบบที่ดีกว่า แต่คงไม่ใช้ญี่ปุ่นที่ออกจะดูห่างไกลจากประเทศไทยมากในแง่ของ GDP ประเทศที่เราน่าจะมองก็คงเหลือแค่เกาหลีใต้ เพราะไต้หวันยังมีสถานภาพเป็นเพียงเขตเศรษฐกิจ ซึ่งหากคิดรวมกับจีนแล้วก็คงไม่ใช่แม่แบบที่ดีของประเทศไทย เกาหลีใต้สร้างเนื้อสร้างตัวขึ้นมาจากการมีอุตสาหกรรมเหล็กที่เข้มแข็ง ต่อมาก็สามารถจับกระแสของวิทยาศาสตร์พื้นผิวได้จนกระทั่งพัฒนามาเป็นผู้ผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์รายใหญ่ของโลก โดยมีความโดดเด่นกว่าไต้หวันมากในแง่ที่ว่าเกาหลีใต้สามารถพัฒนาตัวเอง จนหลุดพ้นบ่วงที่ยังผูกรัดไต้หวันอยู่กับการเป็นแค่ผู้ถูกว่าจ้างให้ผลิต (OEM) ปัจจุบันตราสินค้าอย่าง Samsung และ LG ถือเป็นตราสินค้าที่มีคุณภาพ ได้รับการยอมรับทั่วโลก ทั้ง 2 บริษัทนี้ยังเป็นผู้นำในนวัตกรรมหลายๆอย่าง ซึ่งแม้แต่ SONY ยังต้องให้ความเกรงใจ เกาหลีใต้ค่อนข้างจะมีความได้เปรียบตรงที่ผู้บริโภคในประเทศจำนวนเกือบ 50 ล้านคน เป็นเสมือนห้องปฏิบัติการขนาดใหญ่ที่พร้อมรับทดสอบนวัตกรรมใหม่ๆทางเทคโนโลยี ซึ่งเมื่อบริษัทในเกาหลีผลิตสินค้าใหม่ๆออกมา ก็สามารถใช้ตลาดในประเทศ ที่มีทัศนคติในการลองของใหม่ทดสอบการใช้งานก่อน ทำให้มีเวลาในการปรับปรุงคุณภาพ เมื่อส่งออกสู่ตลาดโลกจึงมีความเข้มแข็งของตราสินค้ามาก

ความเป็นห้องปฏิบัติการขนาดใหญ่ของผลิตภัณฑ์ใหม่ๆ ทำให้ประเทศนี้เป็นประเทศแห่งจอแสดง ผลแบบ LCD แบบสี มีติดตั้งกับโทรศัพท์สาธารณะ Kiosk จอโฆษณาต่างๆ ไม่ว่าจะไปที่ไหนก็ต้องเห็นจอ LCD นอกจากนี้จอแสดงผลแบบอินทรีย์เปล่งแสง (OLED) หรือแบบท่อนาโนของคาร์บอนก็คาดว่าจะออกมาให้ชาวเกาหลีใต้ได้ใช้กันในไม่ช้านี้


ประเทศเกาหลีใต้นั้นมีโครงสร้างการให้ทุนที่หลากหลายมาก และมีการให้ทุนจากบริษัท เอกชนมากที่สุดประเทศหนึ่งในโลก โครงการทางด้านนาโนเทคโนโลยีระดับชาติของเกาหลีใต้อย่างเช่น Tera-level Nanodevice (TND) ริเริ่มเมื่อปี ค.ศ. 2000 มีลักษณะจำเพาะและโดดเด่นมาก ดูแปลกกว่าประเทศอื่นๆตรงที่ว่า โครงการนี้ตั้งเป้าไว้ที่การเป็นผู้นำทางด้านนาโนอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งแม้ปัจจุบันก็ยังไม่มีใครตอบได้ว่าหน้าตาของนาโนอิเล็กทรอนิกส์เป็นอย่างไร แม้จะเป็นโครงการที่มุ่งเป้าไปที่ผลิตภัณฑ์เป็นอย่างมาก แต่ในรายละเอียดจะเป็นเรื่องของการพัฒนาวิทยาศาสตร์พื้นฐานหลากหลายสาขา ลักษณะของโครงการแม้จะมุ่งเป้าชัดทั้งๆที่เป้าก็ยังไม่นิ่งนัก แต่ก็ปล่อยให้โครงการดำเนินไปตามธรรมชาติของการพัฒนาของเทคโนโลยี หากฝันของโครงการนี้เป็นจริง เกาหลีใต้จะเป็นผู้นำทางด้านเทคโนโลยีสารสนเทศในอีก 10 ปีข้างหน้า แทนที่สหรัฐอเมริกา

11 ธันวาคม 2550

Visiting Korea - Touch and Feel the Sense of Experience Economy





กลับมาจากประเทศเกาหลีแล้วครับ ไม่ได้อัพเดต Blog เสียหลายวัน ต้องขออภัยท่านผู้อ่านด้วยครับ วันนี้ก็จะมีเรื่องเกี่ยวกับประเทศเกาหลีใต้ มาเล่าให้ฟังนะครับ โดยเฉพาะเรื่องเกี่ยวกับความเป็น Experience Economy ของเขา อย่างที่ nanothailand เคยเล่าให้ฟังว่า Experience Economy หรือ เศรษฐกิจฐานจินตนาการ เป็นที่ ที่ซึ่ง มูลค่าของสินค้าขึ้นกับ ความรู้สึก ความฝัน จินตนาการ ประสบการณ์ ที่ผู้บริโภคได้รับ อย่างเช่นที่ Nokia มีสโลแกนว่า Connecting People ซึ่งเขาไม่ได้ขายมือถือ แต่เขาขายประสบการณ์ของการอยู่ในโลก แห่งการปฏิสัมพันธ์อย่างไร้ขอบเขต โดยประเทศที่เป็นผู้นำในการนำ Experience Economy นั้นจะต้องเป็นประเทศที่มีนวัตกรรมสูง อย่างประเทศ Nordic หรือ ประเทศทางแถบสแกนดิเนเวียนั่นแหละครับ ส่วนทางเอเชีย ตอนนี้ประเทศเกาหลีถือว่ากำลังเจริญรอยตามกลุ่มประเทศ Nordic ครับ บริษัทผลิตสินค้าอิเล็กทรอนิกส์ยักษ์ใหญ่ที่สุดของโลก ก็คือ Samsung เขาพยายามสื่อสารกับลูกค้าที่ซื้อผลิตภัณฑ์ของเขาว่า สิ่งที่ลูกค้าซื้อไปจาก Samsung ไม่ใช้สินค้าที่เป็นสิ่งของ แต่เป็นประสบการณ์ที่ดีในการใช้สินค้านั้นๆ โลกส่วนตัวที่ลูกค้าได้รับตั้งแต่ในห้องนอน ได้แก่ จอ LCD, TV, DVD แอร์ เครื่องฟอกอากาศ มาถึงห้องนั่งเล่น ที่มีโฮมเธียเตอร์ ห้องครัวที่มี ตู้เย็นของ Samsung ให้ประสบการณ์ที่บูติค ออกไปทำงานก็พกโทรศัพท์มือถือของ Samsung ที่มีนวัตกรรมล้ำยุคเทียบเท่า i-Phone


nanothailand ไปเกาหลีครั้งนี้ ถึงรู้ว่าเกาหลีไม่ได้ขายทัวร์อีกแล้ว แต่เขาขายประสบการณ์ ในความเป็นเกาหลี เริ่มตั้งแต่การไปเดินเล่นบนเกาะนามี สถานที่ถ่ายทำละครสุดซึ้งเรื่อง Winter Sonata ซึ่งเป็นที่รู้จักในหมู่คนไทยในชื่อ Winter Love Song หรือ เพลงรักในสายลมหนาว การได้ไปถ่ายรูปกลางทิวสน และ ดงแปะก๊วย ทำให้ได้สัมผัสประสบการณ์ อันสุดแสนโรแมนติกของ Winter Love Song เสมือนหนึ่งได้ไปอยู่ในละครเรื่องนั้นเลยทีเดียว จากนั้นได้เข้าไปพักที่ Ski Resort เพื่อรอเล่นสกีในตอนเช้า ณ ยอดเขาที่เรียกว่า High 1 ได้รับประสบการณ์การนอนพื้นแบบเกาหลีที่เรียกว่ากอนโดะ โดยเขาจะเป่าอากาศร้อนเข้าไปในช่องอากาศใต้พื้นเพื่อทำความร้อนให้แก่ห้อง การนอนพื้นจะช่วยทำให้ผู้นอนได้รับความอบอุ่นอย่างเต็มที่ในฤดูหนาว เพราะที่นอนจะดูดซับความร้อนจากพื้น ในขณะที่หมอนที่บรรจุเปลือกธัญพืชจะไม่ดูดซับความร้อน ทำให้นอนได้อย่างอุ่นสบาย การเล่นสกีที่เกาหลีถือว่าคุ้มค่า เพราะมีโครงสร้างพื้นฐานที่ดีไม่แพ้ในออสเตรียเลย ถือว่าเป็น Ski Destination ที่ขายประสบการณ์แบบเอเชีย หลังจากเหน็บหนาว และ เหนื่อยเมื่อยล้ากับประสบการณ์สกี เขาก็พาไปอาบน้ำแร่ ผู้หญิงเกาหลีมีผิวขาวสวย เนียนใส เพราะเขาชอบแช่น้ำแร่ ชอบขัดผิวกันเป็นประจำ สำหรับคนไทยเรา ไม่ใคร่จะเข้าไปสปากันมากนัก แต่สำหรับคนเกาหลีเป็นเรื่องปรกติเลยครับ อาบน้ำแร่สบายตัวแล้ว วันรุ่งขึ้นก็ไปดึงประสบการณ์ความเป็นเด็กออกมา ที่สวนสนุกของบริษัท Samsung ที่มีชื่อว่า Everland


Touch and Feel the Sense of Experience Economy ของ nanothailand ในทริปนี้ ถือเป็นเพียงส่วนหนึ่ง คือบริเวณจังหวัดทางภาคเหนือของเกาหลีเท่านั้น ประเทศนี้ยังมีสิ่งที่น่าสนใจให้ค้นหาอีกมากมายครับ จริงๆ แล้ว ถามว่าประเทศไทยจะทำการท่องเที่ยวแบบ Experience Tourism แบบเค้าได้ไหม ตอบว่าจริงๆ ประเทศเราก็เริ่มมีการทำแบบนี้บ้างแล้วครับ ในภาคเหนือ แล้วก็แถบเขาใหญ่ถิ่นคาวบอยของเรา เพียงแต่ เกาหลีเขาร่วมมือกันทำเป็นระบบเครือข่ายที่ใหญ่มาก นโยบายสั่งตรงลงมาจากรัฐบาลเลย ของเรายังเป็นลักษณะ Bottom-Up คือผู้ประกอบการร่วมใจกันทำ รัฐบาลขิงแก่ไม่ค่อยถนัดงานเชิงรุกครับ แต่ก็หวังว่ารัฐบาลหน้าจะได้มือเจ๋งๆ มาทำงานเหมือนช่วงรุ่งเรืองของไทยเมื่อ 4 ปีที่แล้วครับ

06 ธันวาคม 2550

Korea Trip


nanothailand ขอพักไปเที่ยวเกาหลีนะครับ ระหว่างวันที่ 6-10 ธันวาคม 2550 ไม่ได้เอาเครื่อง notebook ไป กะจะไปเที่ยวเต็มที่ คงไม่ได้อัพเดต Blog ในช่วง 4-5 วันนี้ เจอกันใหม่วันที่ 11 ธ.ค. 50 ครับ .......

05 ธันวาคม 2550

Sensor Web - การมาถึงของเว็บเวอร์ชัน 2.0



เมื่อประมาณ 10 ปีมาแล้ว มหาวิทยาลัยแห่งแคลิฟอร์เนีย เบอร์คลีย์ (UC Berkeley) ได้เริ่มพัฒนาระบบเครือข่ายแบบไร้สาย ที่สามารถคุยกันและทำงานร่วมกันแบบไม่ต้องคำนึงว่าที่ตั้งของแต่ละอุปกรณ์ (หรือโหนด) แต่ละตัวจะอยู่ตรงไหน ขอเพียงให้มีโหนดอย่างน้อย 2 โหนดอยู่ในรัศมีที่สามารถคุยกันถึง เครือข่ายทั้งก้อนก็จะสามารถทำงานได้ในรัศมีที่กว้างไกลไม่สิ้นสุด ยกตัวอย่างหากมีเซ็นเซอร์อยู่ 20 ตัว แต่ละตัวมีรัศมีทำการได้ 200 เมตร เราสามารถนำเซ็นเซอร์มาวางเรียงกันได้ความยาว 4 กิโลเมตร โดยเซ็นเซอร์แต่ละตัวสามารถคุยข้ามไปยังเซ็นเซอร์ตัวไหนก็ได้ ดังนั้นหากเซ็นเซอร์ตัวใดตัวหนึ่งเชื่อมโยงกับเครือข่ายภายนอก เช่น เอา Pocket PC มาจ่อที่เซ็นเซอร์ตัวใดตัวหนึ่ง ก็สามารถดาวน์โหลดข้อมูลทั้งหมดที่เซ็นเซอร์แต่ละตัวบันทึกไว้ออกมาได้หมด เครือข่ายเหล่านี้ยังมีความสามารถในการรักษาตัวเอง (Self Healing) เช่น หากมีโหนดใดหยุดทำงานไป มันก็จะพยายามติดต่อกับตัวที่เหลือแล้วสร้างแผนที่เครือข่ายขึ้นใหม่


เมื่อครั้งที่ UC Berkeley เริ่มพัฒนาโครงการดังกล่าว ขนาดของโหนดเซ็นเซอร์มีขนาดใหญ่เท่าบัตรเครดิต ปัจจุบันสามารถลดขนาดลงไปเท่าเหรียญบาทจนถึงเม็ดถั่ว จนได้รับการขนานนามว่า ขี้ผงอัจฉริยะ (Smart Dust) ในอนาคตวงจรต่างๆ ของเจ้าขี้ผงนี้ยังมีโอกาสที่จะย่อส่วนลงไปเรื่อยๆ ซึ่งหากทำให้เล็กลงไปได้ถึงระดับนาโนเมื่อไหร่ ก็คงจะมีความคล้ายคลึงกับฝุ่นนาโนในนิยายวิทยาศาสตร์เรื่อง Prey ซึ่งแต่งโดยไมเคิล ไครตัน


เซ็นเซอร์ใยแมงมุมเป็นเทคโนโลยีก่อกำเนิดที่จะส่งผลกระทบต่อเทคโนโลยีตัวอื่นๆ เช่น RFID (Radio Frequency Identification) ซึ่งกำลังนำมาใช้ในเชิงการค้าซึ่งจะทำให้สินค้าทุกชิ้นถูกตรวจสอบได้ตั้งแต่ผู้ผลิตไปจนถึงการใช้งาน จนกระทั่งถูกทิ้งเป็นขยะ เป็นต้น มันยังจะไปช่วยทำให้เทคโนโลยีด้านเกษตรก้าวหน้า (Advanced Farming) พัฒนาขึ้นไปอีกระดับ ทั้งนี้ได้มีผู้ทดลองนำเซ็นเซอร์ใยแมงมุมไปใช้ในไร่องุ่น เพื่อควบคุมการปล่อยน้ำและอาหาร เซ็นเซอร์สามารถถูกโปรแกรมจากในบ้านของเจ้าของไร่ผ่านทาง Wi-Fi แต่ละโหนดจะหลับอยู่เกือบตลอดเวลาและจะตื่นขึ้นมาในเวลาที่ตั้งไว้ (เพื่อประหยัดพลังงาน) เพื่อเก็บข้อมูลที่ต้องการ เช่น อุณหภูมิ ความชื้น ความเข้มแสง โมเลกุลเคมี เป็นต้น ทางกระทรวงกลาโหมสหรัฐฯ กำลังออกแบบเซ็นเซอร์ใยแมงมุมเพื่อนำไปใช้ควบคุมอาวุธในสนามรบ เช่น ใช้เซ็นเซอร์ใยแมงมุมวางไว้ทั่วบริเวณชายแดน แทนที่จะใช้กำลังทหารเพื่อเฝ้าเขตแดน


Sensor Web จึงเป็นจุดกำเนิดของ Web Version 2.0 อย่างแท้จริง หาใช่ YouTube อย่างที่เข้าใจผิดกันไม่ เมื่อเทคโนโลยีนี้พัฒนาเบ่งบานเต็มที่ มนุษย์จะสื่อสารกับเซ็นเซอร์ และเซ็นเซอร์ก็จะสื่อสารกับเซ็นเซอร์ รวมไปถึงจักรกลอื่นๆได้ทางอินเตอร์เน็ต โลกทั้งใบจะสามารถถูกเฝ้ามองได้อย่างทั่วถึง

(ภาพบนสุด - เครือข่ายเซ็นเซอร์ใยแมงมุม ที่มีความสามารถในการเฝ้ามอง เก็บข้อมูล แลกเปลี่ยนสื่อสารระหว่างกัน บนเครือข่ายอินเตอร์เน็ตที่เราคุ้นเคยกันดี ทำให้ต่อไปโลกทั้งใบจะอยู่บนหน้าจอของคุณที่ใดก็ได้)

04 ธันวาคม 2550

นาโน โนเบล (ตอนที่ 5)



ถ้าฟายน์แมน (Richard P. Feynman) เป็นบิดาแห่งนาโนเทคโนโลยี บินนิก (Gerd Binnig) และโรห์เออร์ (Heinrich Roher) ก็เป็นผู้ที่ทำให้นาโนเทคโนโลยี เป็นอย่างที่มันเป็นในทุกวันนี้ สิ่งประดิษฐ์ที่เกิดขึ้นอย่างไม่ได้ตั้งใจ จนทำให้ท่านทั้งสองได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ ในปีค.ศ. 1986 คือกล้องจุลทรรศน์ทันเนลลิงแบบส่องกราด (Scanning Tunneling Microscope หรือ STM) นั้นได้ทำให้ความฝันของมนุษย์ที่อยากรู้อยากเห็นมานานว่า อะตอมมีรูปร่างอย่างไรเกิดเป็นจริงขึ้นมาได้ จนอาจกล่าวได้ว่ากล้องจุลทรรศน์ที่ท่านประดิษฐ์ขึ้นมานั้น เป็นเสมือนดวงตาของนาโนเทคโนโลยี


STM ทำงานโดยการสแกนพื้นผิวด้วยหัวเข็มที่แหลมมากๆ แหลมจนกระทั่งปลายหัวเข็มนั้นมีเพียงแค่อะตอมเดียวเท่านั้น โดยปลายหัวเข็มจะมีศักย์ไฟฟ้า อิเล็กตรอนบนหัวเข็มจะเกิดการลอดอุโมงค์ศักย์ ข้ามไปสู่พื้นผิว ซึ่งสัญญาณไฟฟ้าจะปรากฎขึ้นตามลักษณะของอะตอมบนพื้นผิวนั้น ได้มีการนำภาพ “เสมือน” ของอะตอมชนิดต่างๆ ซึ่งเกิดจาก STM ไปเปรียบเทียบกับภาพที่ได้จากการคำนวณด้วยกลศาสตร์ควอนตัม พบว่ามีความคล้ายคลึงหรือเหมือนกันมาก การค้นพบของบินนิกจึงเป็นการพิสูจน์รูปร่างของอะตอมจากทฤษฎีควอนตัม และเป็นครั้งแรกที่การพิสูจน์ทำได้ด้วยการ “มอง”


ภายหลังการประดิษฐ์ STM ในปี ค.ศ. 1981 ได้ 4 ปี บินนิกและทีมงานได้พัฒนาสิ่งประดิษฐ์อีกชนิดหนึ่งคือ กล้องจุลทรรศน์แรงอะตอม (Atomic Force Microscope หรือ AFM) ซึ่งเป็นสิทธิบัตรที่ทำรายได้ให้แก่บริษัทไอบีเอ็ม ที่ท่านสังกัดอยู่เป็นอย่างมาก AFM ทำงานคล้ายคลึงกับ STM เพียงแต่หัวเข็มจะสแกนไปบนพื้นผิวโดยให้สัญญาณเป็นแรงอ่อนๆ ในระดับนาโน ทำให้สามารถตรวจวัดพื้นผิวที่ไม่จำเป็นต้องนำไฟฟ้า นอกจาก AFM ไม่ต้องทำงานในสุญญากาศแล้ว มันยังสามารถตรวจวัดพื้นผิวในสภาพของเหลวได้ด้วย AFM มีความง่ายในการใช้งาน ตัวอย่างที่นำมาตรวจวัดไม่ต้องมีการเตรียมการที่ยุ่งยากเหมือนกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน แม้แต่นักเรียนมัธยมศึกษาของประเทศสหรัญอเมริกาก็มีความสามารถจะใช้เครื่องมือชนิดนี้ และด้วยราคาที่ถูกกว่ากล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนมาก (กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนราคาประมาณ 15-20 ล้านบาท กล้อง AFM ราคาประมาณ 2-6 ล้านบาท) ทำให้มันได้เข้าไปครอบครองพื้นที่ในหน่วยวิจัยและปฏิบัติการทดลองทางด้านนาโนเทคโนโลยีทั่วโลก เฉพาะที่ศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติเองก็มีเครื่อง AFM ถึง 3 เครื่อง มหาวิทยาลัยใหญ่ๆ ในประเทศไทย เช่น จุฬาฯ มหิดล มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ ต่างมีใช้ในห้องปฏิบัติการทางนาโนเทคโนโลยี


นับตั้งแต่วันที่ท่านได้รับรางวัลโนเบล ตราบถึงวันนี้ศาสตราจารย์บินนิก ยังคงทำงานที่ท่านรักอยู่ที่ IBM Zurich ท่านกำลังพัฒนาอุปกรณ์เก็บข้อมูลชนิดใหม่ที่เรียกว่า Millipede ซึ่งมีหัว AFM บรรจุอยู่ 1,000-4,000 หัว ทำงานบันทึกและอ่านข้อมูล โดยการเจาะหัวเข็มลงไป (Nano-indentation) บนพอลิเมอร์ หน่วยเก็บความจำชนิดนี้ เมื่อนำไปใส่ใน Thumb Drive ที่พวกเราชอบใช้กัน ก็จะทำให้ความจุเพิ่มขึ้นเป็นระดับ 200 กิกะไบต์เลยทีเดียว อวสานของฮาร์ดดิสก์ดูเหมือนใกล้จะมาถึงในไม่ช้าแล้ว ด้วยผลงานของนักวิทยาศาสตร์โนเบลคนนี้



(ภาพบน - จากซ้ายมาขวา Heinrich Roher และ Gerd Binnig)
(ภาพล่าง - Millipede ก็คือ AFM มายืนเรียงแถวกันทำงาน)

03 ธันวาคม 2550

นาโน ขอนแก่น 2008


มีข่าวด่วนขอแจ้งท่านผู้อ่านทุกท่านครับ ว่าทางมหาวิทยาลัยขอนแก่น โดย Integrated Nanotechnology Research Center เขาจะจัดการประชุมวิชาการทางด้านนาโนเทคโนโลยีที่มีชื่อว่า The 2nd Progress in Advanced Materials (Micro/Nano Materials and Applications) ระหว่างวันที่ 16-18 มกราคม 2551 นี้ที่โรงแรมโฆษะ ขอนแก่น ซึ่งก็เปิดรับบทคัดย่อจนถึงวันที่ 15 ธันวาคม 2550 นี้ครับ เนื้อหาของการประชุมครอบคลุมเรื่องต่างๆ ของวัสดุศาสตร์สมัยใหม่ ได้แก่ การสังเคราะห์วัสดุนาโน การวิเคราะห์วัสดุนาโน การผลิตวัสดุนาโนในระดับปริมาณมากๆ การนำวัสดุนาโนไปใช้ประโยชน์ในงานต่างๆ รวมทั้งในเชิงอุตสาหกรรม การคำนวณและออกแบบวัสดุนาโน ลองคลิ๊กเข้าไปดู Invited Speakers แล้วแม้ว่าจะค่อนข้างไปทางเภสัชมากไปหน่อย ซึ่งอาจทำให้คนสนใจเข้าร่วมน้อย เหมือนงานนาโน เชียงใหม่ เมื่อปีที่แล้ว แต่ด้วยชื่อเสียงของ อาจารย์วิทยา และ อาจารย์สันติ ก็น่าจะช่วยเรียกพลพรรคที่ชอบพอกันมาช่วยงานได้ไม่น้อย ขอเชิญชวนไปร่วมงานนะครับ อากาศที่ขอนแก่นช่วงนี้เย็นๆ บรรยากาศตอนกลางคืนค่อนข้างสบาย มีที่นั่งจิบเบียร์ ฟังเพลง หลายที่ ชั้นใต้ดินของโรงแรมโซฟีเทลขอนแก่น เอง ก็มี Karaoke ที่ค่อนข้างได้มาตรฐานและเป็นกันเอง



(ภาพด้านขวา - ดอกคูนสวยๆ ช่วยเชื้อเชิญให้ไปเยือนเมืองขอนแก่น)

01 ธันวาคม 2550

Nano Herbs - นาโนสมุนไพร


ประเทศไทย มีความร่ำรวยในเรื่องของความหลากหลายทางชีวภาพที่สุดในโลกประเทศหนึ่ง ทั้งนี้เนื่องมาจากเรามีพื้นที่มีลักษณะทั้งภูมิอากาศ (เชิงท้องถิ่น) ที่หลากหลายผสมผสานกับภูมิประเทศที่แตกต่าง ตั้งแต่เหนือจรดใต้ ประเทศไทยมีทั้งป่าดิบชื้น ป่าโปร่ง ป่าเบญจพรรณ ทุ่งหญ้า ป่าชายเลนชายฝั่ง ปะการัง เกาะแก่ง เมื่อเทียบกับประเทศใหญ่ๆ อย่างจีน รัสเซีย บราซิล อาร์เจนตินา แล้ว ประเทศไทยมีความหนาแน่นของความหลากหลายทางชีวภาพมากที่สุด เราจึงเป็นเจ้าของพันธุ์พืชและพันธุ์สัตว์ที่จะนำมาสู่ยารักษาโรค และการรักษาสุขภาพได้มากมาย แต่ในอดีตที่ผ่านมา เราไม่ใคร่ได้สนใจในเรื่องเหล่านี้นัก ทั้งๆ ที่เรามีภูมิปัญญาจากสมัยโบร่ำโบราณ ทั้งในเรื่องของการรักษาด้วยวิธีการนวด สมุนไพร ไปจนถึงการบำบัดพิเศษแบบต่างๆ เช่น สุคนธบำบัด เป็นต้น


ประเทศไทยเริ่มรู้จักการนำนาโนเทคโนโลยีมาใช้ในผลิตภัณฑ์สุขภาพครั้งแรก เมื่อนักวิจัยขององค์การเภสัชกรรมได้นำเอาเทคโนโลยีการนำส่งยาที่เรียกว่าไลโปโซม (liposome) ซึ่งเป็นอนุภาคนาโนที่เกิดขึ้นจากชั้นไขมัน 2 ชั้นห่อตัวเป็นลูกกลมๆ ซึ่งมีที่ว่างภายในที่สามารถบรรจุสารเคมี หรือ ยา หรือ โมเลกุล อะไรก็ได้ โดยในครั้งนั้นได้มีการนำเอาสารสกัดจากขมิ้นชันมาบรรจุเข้าไปข้างใน แล้วเรียกผลิตภัณฑ์นั้นว่า “ครีมนาโนหน้าเด้ง” หลักการทำงานของไลโปโซมก็คือการนำส่งสารขมิ้นชันเข้าสู่เซลล์ผิวหนังโดยตรง เนื่องจากผนังเซลล์ก็เป็นชั้นของโมเลกุลไขมันเช่นเดียวกับอนุภาคไลโปโซม ดังนั้นอนุภาคไลโปโซมจึงสามารถรวมตัวเข้ากับผนังเซลล์ได้ จากนั้นจะปลดปล่อยสารที่บรรจุอยู่ภายในให้เข้าไปสู่เซลล์นั้นได้ การใช้ไลโปโซมนำส่งสารสกัดจากขมิ้นชัน จะได้ผลดีกว่าการปล่อยให้สารสกัดซึมเข้าไปในเซลล์ผิวหนังเอง เนื่องจากเซลล์สิ่งมีชีวิตมีกลไกป้องกันสิ่งแปลกปลอมจากภายนอก ผลงานขององค์การเภสัชในครั้งนั้น ทำให้คนไทยรู้จักไลโปโซมมากขึ้น ทำให้เกิดการตื่นตัวในการนำไลโปโซมมาใช้ในการนำส่งสารสมุนไพรอื่นๆ ด้วย เช่น สารสกัดจากกวาวเครือ สารสกัดจากมะละกอ สารสกัดจากสาหร่ายสไปรูลิน่า เป็นต้น ซึ่งจริงๆแล้ว ประเทศไทยก็ยังมีสมุนไพรอีกมากมายรอให้นำไปบรรจุไว้ในไลโปโซม อันที่จริง เทคโนโลยีการผลิตและบรรจุในไลโปโซมก็ไม่ได้ยากเย็นอะไร สามารถทำเป็นสูตรสำเร็จเพื่อใช้สำหรับงาน OTOP ได้ไม่ยากนัก ปัจจุบันเราจึงเห็นห้องปฏิบัติการวิจัยหลายๆ แห่งในประเทศไทยศึกษาเรื่องนี้ ไม่ว่าจะเป็นที่มหาวิทยาลัยมหิดล มหาวิทยาลัยนเรศวร จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย มหาวิทยาลัยขอนแก่น และที่ศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ
เทคโนโลยีไลโปโซม ถือว่าเทคโนโลยีขั้นพื้นฐานที่จะนำไปสู่เทคโนโลยี A-Cell ที่กล่าวไปก่อนหน้านี้ และเราควรรีบครอบครอง หากประเทศไทยคิดจะทำ Life Version 2.0


(ภาพด้านบน - แผนภาพของไลโปโซม ซึ่งไม่เพียงแต่จะบรรจุสารไว้ข้างในเท่านั้น ยังสามารถวิศวกรรมพื้นผิวข้างนอกให้มีฟังก์ชันหน้าที่ได้ เช่น ให้มีความจำเพาะเจาะจงกับพื้นผิวอื่นๆ ได้)

29 พฤศจิกายน 2550

Artificial Cell - จุดกำเนิดของ Life Version 2.0


มนุษย์เคยมีความเชื่อว่าพระเจ้าสร้างโลกและมนุษย์ขึ้นมาจนกระทั่ง ชาร์ล ดาร์วิน ได้ออกท่องทะเลเดินทางไปสังเกตพันธุ์พืชและสัตว์ทั่วโลกเมื่อปี พ.ศ. 2374 ซึ่งต่อมาเขาได้พัฒนา “ทฤษฎีวิวัฒนาการ” ซึ่งถือว่าเป็นรากฐานอันสำคัญของวิชาชีววิทยา ปัจจุบันนี้เราเชื่อว่ามนุษย์และสัตว์ได้พัฒนาความซับซ้อนขึ้นมาเรื่อยๆ นานนับพันล้านปีจากสิ่งมีชีวิตที่ง่ายที่สุดคือแบคทีเรียซึ่งมีเซลล์เพียงแค่หนึ่งเซลล์เท่านั้น ดังนั้นบรรพบุรุษของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดในโลกนี้ก็คือแบคทีเรีย ส่วนก่อนหน้านี้แบคทีเรียมีวิวัฒนาการมาอย่างไรนั้นก็ยังเป็นหัวข้อวิจัยที่ทำกันไปทั้งชาติก็คงไม่จบ


ถึงแม้สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวอย่างแบคทีเรียจะถือเป็นสิ่งมีชีวิตขั้นต่ำเอามากๆ แต่เทคโนโลยีปัจจุบันของมนุษย์ก็ยังไม่มีศักยภาพพอที่จะสร้างมันขึ้นมาด้วยการออกแบบเองใหม่ทั้งหมดโดยไม่อาศัยของเดิมจากธรรมชาติเลย แต่เมื่อเร็วๆนี้ได้เริ่มมีกลุ่มวิจัยรวมตัวกันเพื่อเป้าหมายที่ท้าทายมากๆ กล่าวคือต้องการสร้างชีวิตขึ้นมาเองโดยการออกแบบ โครงการนี้ได้รับการสนับสนุนจากรัฐสภายุโรปภายใต้หัวข้อ Programmable Artificial Cell Evolution (PACE) และนี่ก็คือที่มาของ A-Cell สิ่งมีชีวิตเทียมหรือเซลล์เทียมซึ่งจะทำให้นิยามของคำว่า “สิ่งมีชีวิต” เปลี่ยนแปลงไปตลอดกาล และเป็นจุดกำเนิดของ Life Version 2.0


ถึงแม้ A-Cell ที่ทำได้ในปัจจุบันจะยังไปไม่ถึงขั้นเกิดสิ่งมีชีวิตชนิดแรกโดยมนุษย์เป็นผู้รังสรรขึ้น แต่ A-Cell ที่ทำได้ตอนนี้ก็มีประโยชน์มากมายแล้ว ตอนนี้เราสามารถสร้าง A-Cell จากวัสดุหลายแบบ ทั้งจากโมเลกุลไขมันเหมือนในสิ่งมีชีวิตหรือจากพอลิเมอร์สังเคราะห์เพื่อสร้างเป็นเยื่อหุ้มเซลล์ โดยเราสามารถออกแบบให้โมเลกุลโปรตีนไปฝังตัวบนเยื่อหุ้มเพื่อทำหน้าที่ได้ มีกลุ่มวิจัยบางกลุ่มสามารถใส่เอนไซม์เข้าไปใน A-Cell แล้วป้อนวัตถุดิบเพื่อให้เอนไซม์ทำงานเลียนแบบสภาพแวดล้อมในเซลล์จริงๆ บริษัทยาบางแห่งได้สร้าง A-Cell ขึ้นมาสำหรับผู้ป่วยที่เป็นโรคบางชนิดที่ไม่สามารถย่อยสารอาหารบางอย่างได้ ทำให้เป็นโรคขาดสารอาหาร โดยผู้ป่วยจะรับประทาน A-Cell เข้าไปพร้อมอาหาร ทำให้สามารถย่อยอาหารได้ และ A-Cell ยังถูกขับถ่ายออกมาโดยไม่สะสม


ความก้าวหน้าในเทคโนโลยี A-Cell นี้จะมีผลย้อนกลับไปส่งเสริมให้เทคโนโลยีหุ่นยนต์ซูเปอร์จิ๋วและเซ็นเซอร์โมเลกุลให้พัฒนาแบบก้าวกระโดด เทคโนโลยี A-Cell จึงเป็นสิ่งที่ประเทศไทยไม่ควรมองข้าม เพราะขณะนี้เรายังขาดนักวิจัยทางด้านนี้ในประเทศไทย

27 พฤศจิกายน 2550

Robosphere - นิเวศน์ของหุ่นยนต์ (Ecology of Robots)


ในภาพยนตร์เรื่อง i-Robot หุ่นยนต์ที่มีรูปร่างเหมือนมนุษย์ที่เรามักเรียกว่า Humanoid ซึ่งมีความเฉลียวฉลาด และดูเหมือนจะมีความคิดเป็นของตัวเอง ได้พยายามออกมาปฏิวัติเพื่อให้หลุดออกจากการควบคุมของมนุษย์ และสร้างนิเวศน์วิทยาของตัวเอง เสมือนกับพวกมันก็มีโลกของมัน และอาจสร้างสังคมที่มีอุดมการณ์ และจุดหมายของพวกมันได้ เช่นเดียวกับพวกเรา ที่มีสังคมโลกและกฎระเบียบในการอยู่ร่วมกันของเราเอง (Homosphere) ที่สร้างขึ้นมาให้เป็นส่วนหนึ่งของสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ทั้งหลาย (Biosphere) เพียงแต่ Homosphere ในปัจจุบันได้ครอบงำ และ รุกล้ำ Bioshpere เป็นอย่างมาก ในอนาคตข้างหน้า จักรกลก็อาจจะเข้ามามีส่วนร่วมใน Biosphere นี้ โดยอาศัยและอยู่ร่วมกับมนุษย์และสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ด้วย องค์การ NASA ได้ให้ความสนใจเรื่องนี้เป็นอย่างมาก และได้ทำการศึกษาวิจัยเรื่องนี้มาหลายปีแล้ว โดยหวังจะนำหุ่นยนต์จำนวนมาก ไปปล่อยลงบนพื้นผิวดาวอังคาร แล้วให้พวกมันทำงานร่วมกันเป็นทีม โดยสามารถที่จะอยู่ของมันเองได้


ศาสตร์ในการสร้างนิเวศน์ของหุ่นยนต์นี้ ปัจจุบันเป็นหัวข้อที่มาแรง และ มีการแข่งขันกันพัฒนาทั่วทั้งโลก เรียกว่าใครทำไกลก่อน เสร็จก่อน ได้เปรียบแน่ ลองนึกถึงหุ่นยนต์ในรูปของรถขับเคลื่อนสี่ล้อขนาดเล็ก ที่สูงประมาณ 1-2 ฟุต ติดปืนกลวิ่งออกไปเป็นฝูง เพื่อไปจัดการข้าศึกในสนามรบ หุ่นยนต์งูปล่อยออกไปเป็นฝูงเพื่อค้นหาผู้รอดชีวิตใต้ซากตึก ฝูงแมลงหุ่นยนต์ที่ส่งออกไปในไร่นา เพื่อปราบศัตรูพืช มีศัพท์ต่างๆ ออกมามากมาย ณ เวลานี้ที่แสดงให้เห็นว่า Robosphere กำลังจะเกิดในอีกไม่ช้า ไม่ว่าจะเป็น Swarm Robotics, Swarm Intelligence, Swarmanoid, Swarm Computing, Multi-agent Systems, Flybot, Insectbot, Biobot, Robotic Ecology และอื่นๆอีกมากมาย ความก้าวหน้าใสาขาเหล่านี้ นอกจากจะนำเป็นผลให้ศาสตร์ของ Robotics พัฒนาขึ้นไปอีกขั้นแล้ว อาจยังเป็นทางออกของคอมพิวเตอร์ด้วย ที่ตอนนี้เริ่มจะตันแล้ว เพราะความเร็วของ CPU ไปได้เฉียดๆ 4.0 GHz มานับปีแล้ว ตอนนี้หากต้องการทำให้คอมพิวเตอร์เร็วขึ้น อาจจะต้องใช้ CPU มาร่วมทำงานพร้อมกันหลายๆ ตัว เหมือนฝูงของ CPU

(ภาพด้านบน - หุ่นยนต์รบติดอาวุธ ที่สามารถส่งออกไปเป็นฝูง เพื่อจัดการกับข้าศึก)

26 พฤศจิกายน 2550

นาโนโนเบล (ตอนที่ 4)


ในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 20 นั้น มนุษย์มีความใฝ่ฝันที่จะเข้าไปมองเห็นโลกของสิ่งเล็กๆ ที่ไม่อาจมองเห็นด้วยตาเปล่า เป็นอย่างมาก เครื่องมือหนึ่งที่ทำให้เราสามารถเห็นโลกที่เล็กกว่า 0.1 มิลลิเมตรก็คือ กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน ซึ่งคิดค้นและออกแบบโดยรุสกา (Ernst Ruska - รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ ค.ศ. 1986) นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน จริงๆ แล้วรุสกาประดิษฐ์มันตั้งแต่ปี ค.ศ. 1931 แล้ว ซึ่งเกิดขึ้นก่อนที่ท่านจะเรียนปริญญาเอกจบเสียอีก แต่ไม่ทราบว่าคณะกรรมการรางวัลโนเบลหลงลืมหรืออย่างไร จึงเพิ่งมาให้รางวัลโนเบลแก่ท่านในปี ค.ศ. 1986 (พร้อมๆ กับผู้ประดิษฐ์คิดค้นกล้องจุลทรรศน์ที่สามารถส่องเห็นอะตอมได้ ซึ่งจะกล่าวถึงต่อไป) หลังจากที่มีการใช้งานกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนอย่างกว้างขวางทั่วโลก ไม่ว่าจะเป็นกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (Scanning Electron Microscope หรือ SEM) หรือ กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (Tunneling Electron Microscope) น่าเสียดายที่รุสกาได้เสียชีวิตลงในปี ค.ศ. 1988 หลังจากได้รับรางวัลโนเบลเพียง 2 ปี สิริรวมอายุ 82 ปี



กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนได้เปิดมุมมองใหม่ให้แก่ศาสตร์หลายแขนง รวมไปถึงชีววิทยา ว่ากันว่าเมื่อประมาณ 20 ปีก่อนนั้น ขอเพียงแค่มีกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน ก็สามารถตีพิมพ์ในวารสารวิจัยได้แล้ว เพียงแต่ไปนำเอาตัวอย่างสิ่งมีชีวิต หรือ ชิ้นเนื้อของมันมาส่องดูด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน ก็สามารถรายงานสิ่งใหม่ๆได้เลย เช่นเดียวกับกล้องโทรทัศน์ที่เปิดโลกแห่งการค้นพบดารา และจักรวาล กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนก็เปิดโลกใหม่ให้นักชีววิทยา อาจารย์หลายๆท่านในมหาวิทยาลัยก็ได้มีผลงานขอตำแหน่งศาสตราจารย์ จากการมีเพียงกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนนี้เอง การค้นพบกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนจึงนับเป็นหลักกิโลเมตรสำคัญ ของวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาสิ่งเล็กๆ โดยเฉพาะนาโนเทคโนโลยี การค้นพบท่อนาโนคาร์บอนโดยศาสตราจารย์ ไออิจิมา (Sumio Iijima) ก็เกิดจากการมองเห็นโครงสร้างของท่อนาโนคาร์บอนด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนนี่เอง
(ภาพบน - ภาพมดกำลังคาบไมโครชิพ จากกล้องSEM)

25 พฤศจิกายน 2550

Millibot - สังคมของหุ่นยนต์จิ๋ว



มนุษย์มีความใฝ่ฝันในเรื่องหุ่นยนต์มานานหลายทศวรรษ เมื่อ 30 ปีที่แล้วเราเคยจินตนาการเอาไว้ว่าในปี 2002 โลกจะพัฒนาไปจนมีหุ่นยนต์ที่มีรูปร่างเหมือนมนุษย์ออกมาเข่นฆ่าล้างเผ่าพันธุ์มนุษย์ แต่ในความเป็นจริงกลับไม่ได้เป็นเช่นนั้น หุ่นยนต์อย่างอาซิโมของบริษัทฮอนด้า ซึ่งออกโชว์ตัวเมื่อปี 2002 กลับมีรูปร่างและท่าทางที่อุ้ยอ้าย และทำได้เพียงขึ้นลงบันได้อย่างช้าๆ เท่านั้น หรือเต้นส่ายไปมาพร้อมยกมือสวัสดี ซึ่งก็เพียงพอที่จะเรียกเสียงปรบมือและความประทับใจจากผู้ชมชาวไทย จริงๆแล้วเราเพิ่งมาพบกับความจริงที่ว่า การสร้างหุ่นยนต์ให้เหมือนกับมนุษย์นั้นเป็นเรื่องที่ยุ่งยากซับซ้อนเอามากๆ มิฉะนั้นแล้วทำไมมนุษย์ต้องใช้เวลาถึงเป็นแสนๆปี เพื่อจะวิวัฒนาการให้แยกออกมาจากลิง


แต่อีกแนวโน้มหนึ่งของงานวิจัยและพัฒนาด้านหุ่นยนต์ซึ่งนำโดยมหาวิทยาลัยคาร์เนกีเมลลอน (Carnegie Mellon University) กำลังจะเดินไปในทิศทางตรงข้าม กล่าวคือ จะสร้างหุ่นยนต์ที่มีขนาดเล็ก โดยหุ่นยนต์แต่ละตัวมีพลังสมองไม่มาก แต่เมื่อมันมารวมกันเป็นทีมหรือเป็นฝูง (Swarm Robot) พวกมันก็จะสามารถทำงานยากๆได้ เฉกเช่น มดหรือผึ้ง ซึ่งหากมีมดหรือผึ้งเพียงตัวเดียว มันแทบจะทำประโยชน์อะไรไม่ได้เลย แต่เมื่อไรก็ตามที่มันรวมฝูงมันก็จะสามารถทำภารกิจที่ยุ่งยากซับซ้อนได้ เช่นเดียวกับมด ปลวกและผึ้ง ทั้งๆที่ พวกมันแทบจะไม่มีสมองเลย (มีเพียงต่อมประสาทเท่านั้น) แต่เมื่อมันรวมฝูงแล้ว มันสามารถสร้างรังที่มีโครงสร้างสลับซับซ้อน โดยเฉพาะปลวกนั้น มันสามารถสร้างจอมปลวกที่มีระบบระบายอากาศที่น่าทึ่งมาก สำหรับมดมีการแบ่งหน้าที่ต่างๆ อย่างเป็นลำดับชั้น ความซับซ้อนของฝูงแมลงที่เกิดขึ้นจากองค์ประกอบง่ายๆ กำลังเป็นงานวิจัยที่ฮิตมากๆสำหรับตอนนี้ในประเทศสหรัฐอเมริกา จนเกิดเป็นสาขาใหม่ที่เรียกว่า การประมวลผลแบบฝูง (Swarm Computing) และหุ่นยนต์ที่ทำงานภายใต้แนวคิดนี้จึงถูกเรียกว่า ฝูงหุ่นยนต์ (Swarm Robot) ซึ่งแน่นอน ขนาดของมันต้องจิ๋ว


ขณะนี้เทคโนโลยีของเราสามารถสร้างหุ่นยนต์โดยชิ้นส่วนของมันมีขนาดเป็นมิลลิเมตรได้ (แต่ขนาดหุ่นยนต์จริงๆ จะเป็นระดับเซ็นติเมตร) เราจึงเรียกมันว่า Millibot หรือ หุ่นยนต์จิ๋ว ซึ่งในอนาคตก็จะสามารถย่อส่วนเพื่อให้ชิ้นส่วนของมันมีขนาดไมครอนได้ (Microbot) (ซึ่งแน่นอน ขนาดของหุ่นยนต์เมื่อประกอบแล้วก็จะมีขนาดระดับมิลลิเมตร หรือ เท่าขี้ฝุ่น) และหากย่อลงไปอีกให้ชิ้นส่วนมีขนาดระดับนาโน (Nanobot) ก็จะทำให้หุ่นยนต์มีขนาดเล็กระดับไมครอน ซึ่งก็จะมีขนาดระดับเซลล์ (แบคทีเรียมีขนาด 2-10 ไมครอน)


ลองนึกถึงฝูงหุ่นยนต์ที่ปล่อยเข้าไปในซากปรักหักพังของอาคารเพื่อค้นหาผู้บาดเจ็บจากแผ่นดินไหว ฝูงแมลงหุ่นยนต์ที่ปล่อยเข้าไปในไร่นาเพื่อกำจัดแมลงศัตรูพืชโดยการให้มันไล่กินแมลง (มีการทดลองสร้างขึ้นแล้วในประเทศอังกฤษ) เรื่องนี้อาจฟังดูน่ากลัว แต่เราก็สามารถโปรแกรมให้มันทำงานในขอบเขตที่จำกัดได้ ผลงานชิ้นหนึ่งที่น่าสนใจของมหาวิทยาลัยคาร์เนกีเมลลอนก็คือ ฝูงหุ่นยนต์ที่สามารถรวมตัวกันเพื่อประกอบเป็นรูปรถไฟหรืองูเพื่อเดินข้ามสิ่งกีดขวางที่มีความสูงกว่าตัวมันมาก และเมื่อมันสามารถเดินข้ามสิ่งกีดขวางได้แล้ว มันก็จะสลายตัวออก เพื่อให้เคลื่อนไหวได้อย่างคล่องตัว
(ภาพบน - เจ้าหุ่นยนต์จิ๋ว (millibot) กำลังเกี่ยวแขนกันเดินข้ามสิ่งกีดขวาง)
(ภาพล่าง - เจ้าหุ่นจิ๋วเดินเกี่ยวแขนกันข้ามหลุมอย่างระวัง เหมือนมันจะเป็นแฟนกันหรือเปล่าก็ไม่รู้ ..... )

24 พฤศจิกายน 2550

Biorobotics - ศาสตร์ของหุ่นยนต์ชีวะ


ช่วงนี้กระแส robot ค่อนข้างมาแรงในเมืองไทย มีการแข่งขันและประกวดหุ่นยนต์ต่างๆ เกิดขึ้นอย่างกว้างขวาง ซึ่งก็เป็นการดี เพราะ robot เป็นเรื่องที่สนุก ทำให้เยาวชนไทยเกิดความสนใจ ที่จะมาศึกษาศาสตร์ทางด้านวิศวกรรม และ วิทยาศาสตร์มากขึ้น


วันนี้ nanothailand ขอแนะนำศาสตร์ใหม่ที่กำลังมาแรงมากๆ ที่มีชื่อว่า Biorobotics ซึ่งจริงๆ ก็ถือว่าเป็นหัวข้อย่อยในศาสตร์ Biomimetic Engineering ที่ nanothailand ได้เคยเล่าให้ฟังไปก่อนหน้านี้แล้วครับ Biorobotics เป็นเรื่องของการสร้างหุ่นยนต์ที่มีลักษณะ หรือ คุณสมบัติที่คล้ายคลึง หรือ เลียนแบบธรรมชาติ ทางด้านเชิงกลหรือแม้แต่เชิงเคมี (ใช้วัสดุของธรรมชาติ) Biorobotics ยังหมายรวมไปถึงการไปจัดการทำให้สิ่งมีชีวิตทำงานตามโปรแกรม ทำตามคำสั่งเหมือนกับหุ่นยนต์ หรือ การนำสิ่งมีชีวิตมาเป็นชิ้นส่วนหรือองค์ประกอบหนึ่ง หรือ เป็นอวัยวะหนึ่งของหุ่นยนต์ Biorobotics จึงเป็นศาสตร์สหสาขา ที่ต้องการความรู้จากหลายๆ ด้าน ทั้งวัสดุศาสตร์ เคมี ชีววิทยา วิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์ วิศวกรรมเครื่องกล กายวิภาคศาสตร์ ประสาทวิทยา เป็นต้น Biorobotics เป็นเรื่องที่ประเทศไทยควรให้ความสนใจ เมื่อคำนึงถึงว่าประเทศไทยต้องการเอาดีทางด้าน Biomedical Engineering เพราะงานประยุกต์ของ Biorobotics สามารถนำมาใช้ในทางการแพทย์ได้ เช่น อวัยวะทดแทน เครื่องมือช่วยผ่าตัด Wearable Robotics (ถ้าใครเคยดู Aliens ภาค 1 อาจจะจำหุ่นยนต์ที่นางเอกนำมาสวมใส่ เพื่อใช้สู้กับพวก Aliens ได้) เป็นต้น


เมื่อครั้งที่ nanothailand ยังเรียนมัธยมศึกษาปีที่ 6 อยู่นั้น ในสมัยนั้นการสอบเอ็นทรานซ์เข้าคณะวิศวกรรมศาสตร์ จะไม่มีการสอบวิชาชีววิทยา ซึ่ง nanothailand ก็ไม่ทราบว่าตอนนี้ยังเป็นเช่นนั้นอยู่หรือไม่ ถ้ายังเป็นเช่นนั้นอยู่ก็เป็นเรื่องลำบากของประเทศไทยที่จะเอาดีในศาสตร์ของ Biorobotics ได้ เพราะวิศวกรที่ทำงานทางด้าน Biorobotics จะต้องมีความเข้าใจในเรื่องของชีววิทยาในส่วนที่เกี่ยวข้อง เพื่อการทำงานที่ง่ายขึ้น เช่น หากมีความรู้เรื่องชีววิทยาของงู ก็จะช่วยให้ออกแบบ Snake Robot ได้ง่ายขึ้น ห้องปฏิบัติการวิจัยที่ทำงานทางด้านวิทยาการใหม่ๆ ที่เป็นศาสตร์วัยรุ่น (Teenage Sciences) จึงต้องมีนักชีววิทยาประจำ Lab สักคน อย่าลืมว่าศตวรรษที่ 21 เป็นของชีววิทยานะครับ ........

21 พฤศจิกายน 2550

นาโน โนเบล (ตอนที่ 3)


การพัฒนากลศาสตร์ควอนตัมในช่วงเริ่มต้นของ ศตวรรษที่ 20 ทำให้เกิดความรู้ความเข้าใจพื้นฐานที่เกี่ยวกับอะตอม องค์ประกอบที่เล็กที่สุดที่เป็นตัวต่อของทุกสิ่ง (แม้ว่าจะมีอนุภาคอื่นๆ ที่เล็กกว่าอะตอม แต่ก็ถือว่าอะตอมเป็นตัวต่อที่เล็กที่สุดที่มีความหมายในเชิงการก่อรูปสสารขึ้นมา) ดิแรก (Paul Dirac) นักฟิสิกส์รางวัลโนเบลซึ่งเป็นหนึ่งในกลุ่มพัฒนาทฤษฎีควอนตัมได้กล่าวในปี ค.ศ. 1929 ว่า “กฎพื้นฐานต่างๆที่จำเป็นสำหรับการอธิบายสิ่งต่างในวิชาฟิสิกส์โดยส่วนใหญ่และสำหรับวิชาเคมีทั้งหมดนั้นได้ถูกค้นพบแล้ว ปัญหาก็คือว่าการนำเอากฎเหล่านี้ไปใช้จะต้องผ่านสมการคณิตศาสตร์ที่ยุ่งยากซับซ้อนเกินกว่าที่จะแก้ปัญหานั้นได้” ดิแรกมองว่าถึงแม้ทฤษฎีควอนตัมจะถูกค้นพบแล้วก็ตาม แต่มันก็อาจไม่มีประโยชน์นักถ้าหากไม่สามารถที่จะนำมาใช้ศึกษาระบบอื่นๆได้นอกจากอะตอมไฮโดรเจน ทั้งนี้เป็นเพราะว่าสมการที่ใช้เพื่ออธิบายสมบัติของอะตอมนั้น สามารถใช้ได้กับอะตอมของธาตุที่เล็กที่สุด ซึ่งก็คือไฮโดรเจน หากจะนำไปใช้แก้ปัญหาของอะตอมของธาตุอื่น และ โมเลกุล จะต้องผ่านการแก้ปัญหาที่ยุ่งยากซับซ้อนมากๆ มีเรื่องขำๆ เล่าต่อๆกันมาว่า นักวิทยาศาสตร์ควอนตัมในสมัยก่อน เวลาจะแก้ปัญหาเชิงตัวเลขที่ซับซ้อน หรือ ทำซ้ำๆกันหลายขั้นตอน ก็จะเดินเข้าไปในโรงพยาบาลบ้า แล้วนำโจทย์ไปให้คนไข้ที่มีระบบการคิดเลขที่เหนือมนุษย์ธรรมดาช่วยแก้ให้ ดิแรกคงคาดไม่ถึงว่าในเวลาต่อมาเราจะมีสิ่งประดิษฐ์ที่เรียกว่า คอมพิวเตอร์ มาช่วยคิดเลขให้


และแล้ว การมองโลกในแง่ร้ายของดิแรกก็มีอันต้องถูกท้าทาย เมื่อมุลลิเกน (Robert S. Mulliken - รางวัลโนเบลสาขาเคมี ค.ศ. 1966) ซึ่งเป็นหนึ่งในกลุ่มนักวิจัยหัวก้าวหน้าในสมัยนั้น มีความเชื่อว่ากลศาสตร์ควอนตัมนี่เองจะนำมาสู่การปฏิวัติมุมมองใหม่ทางเคมี และจะทำให้เกิดความเข้าใจความเป็นอยู่ของโลกที่เล็กมากๆ อย่างโมเลกุลได้ หลังจากท่านจบปริญญาเอกในประเทศสหรัฐอเมริกา ก็ได้เข้าทำงานกับนักวิทยาศาสตร์ที่มีชื่อเสียงระดับโลกอยู่หลายคน แต่การเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ในชีวิตของท่านเกิดขึ้นเมื่อตัดสินใจเดินทางไปทำงานในยุโรป และได้ทำงานกับ Erwin Schroedinger, Pual Dirac, Werner Heisenberg, Louis de Brogile, Max Born และ Walther Bothe ซึ่งบุคคลที่กล่าวถึงทั้งหมดนั้น สุดท้ายก็ได้รับรางวัลโนเบลกันทุกคน จากสิ่งที่ท่านได้เรียนรู้จากบุคคลเหล่านั้น มุลลิเกนได้พัฒนาทฤษฎีโมเลกุลาร์ ออร์บิทัล (Molecular Orbital) ซึ่งอธิบายความเป็นอยู่ของอิเล็กตรอนในโมเลกุล ก่อให้เกิดความก้าวหน้าทางเคมีเป็นอย่างมาก และมีการใช้งานกันมาจนถึงทุกวันนี้ ซึ่งเป็นงานที่ทำให้มุลลิเกนได้รับรางวัลโนเบลนั่นเองการเกิดขึ้นของทฤษฎีโมเลกุลาร์ ออร์บิทัล นับเป็นพื้นฐานสำคัญของนาโนเทคโนโลยี ทำให้เราสามารถจะทำนายและออกแบบระบบทางด้านนาโนได้ ศาสตร์ที่เรียกว่า Computational Nanotechnology ซึ่งเป็นเรื่องของการออกแบบโมเลกุล และ โครงสร้างนาโนต่างๆ จึงเป็นหนี้ของคุณความดีที่มุลลิเกนได้มอบให้แก่โลกไว้

(ภาพด้านบน - วิศวกร เอ้ย... ไม่ใช่สิ นักชีววิทยาโมเลกุล (molecular biologist) กำลังออกแบบยา โดยการใช้ศาสตร์ของ Computational Nanotechnology)

20 พฤศจิกายน 2550

ไทยต้องข้ามยุคนาโนวัสดุให้ได้ ก่อนแพ้เพื่อนบ้าน


วิทยาศาสตร์โลกในช่วงขึ้นศตวรรษใหม่นั้นมีการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ เช่นกัน ศาสตร์ใหม่ๆ ที่มีผลกระทบสูงล้วนเกิดจากการแต่งงานข้ามศาสตร์ของสาขาวิชาการที่อาจจะแยกกันอยู่มายาวนาน เช่น อินทรีย์อิเล็กทรอนิกส์ หรือ โมเลกุลาร์อิเล็กทรอนิกส์ (Organic Electronics / Molecular Electronics) นั้นเกิดจากการแต่งงานกันระหว่าง เคมีอินทรีย์ ฟิสิกส์ และ วิศวกรรมไฟฟ้า ดังนั้นการทำงานในศาสตร์ใหม่ๆ นั้นจึงต้องอาศัยความร่วมมือระหว่างนักวิจัยในศาสตร์เดิมหลายๆสาขา รวมไปถึงการเรียนรู้ที่จะทำงานข้ามศาสตร์ของนักวิจัยเพื่อที่จะข้ามไปทำในเรื่องที่ตัวเองไม่เคยทำมาก่อนหรือไม่เคยรู้มาก่อน


นาโนเทคโนโลยีแบ่งออกเป็น 3 ยุค คือ ยุคนาโนวัสดุ ยุคนาโนอุปกรณ์ และ ยุคระบบนาโนบูรณาการ (Integrated Nano-systems) ประเทศไทยมีนักวิจัยในสาขานาโนวัสดุจำนวนมาก ในขณะที่มีกลุ่มที่ทำงานทางด้านนาโนอุปกรณ์ยังไม่มากนัก ซึ่งน่าเป็นห่วง เพราะจากการประเมินงานวิจัยของนักวิจัยในเวียดนามในการประชุม International Workshop on Nanotechnology and Applications (IWNA 2007) ที่ Vung Tau City ประเทศเวียดนาม เมื่อวันที่ 15-17 พ.ย. 2550 นั้น ทำให้ทราบว่าเขามีกลุ่มที่ทำทางด้านนาโนอุปกรณ์มากกว่าเมืองไทยซะอีก แม้เมืองไทยจะมีความก้าวหน้าโดยรวมของงานทางด้านนาโนวัสดุมากกว่าเขา แต่หากเขาทำนาโนอุปกรณ์มากกว่าเรา ก็ถือว่าเราแพ้แล้ว เพราะเขากำลังวิ่งอยู่ในยุคที่ 2 ของนาโนเทคโนโลยี


nanothailand ได้มีโอกาสได้คุยกับ ดร. อดิสร เตือนตรานนท์ แห่ง NECTEC เป็นผู้ที่มีประสบการณ์ยาวนานในการทำงานวิจัยที่เชื่อมโยงตั้งแต่งานพื้นฐานที่เน้นความเข้าใจ และผลงานตีพิมพ์ ไปจนถึงงานประยุกต์ที่ให้ผลออกมาเป็นต้นแบบหรือผลิตภัณฑ์ โดยเมื่อ 5 ปีที่แล้วได้บุกเบิกเพื่อจัดตั้ง MEMS and Nanoelectronics Laboratory ขึ้นในเมืองไทย โดยเป็นห้องปฏิบัติการในสังกัดของ NECTEC ทำให้ทราบว่างานวิจัยในสาขานาโนอิเล็กทรอนิกส์มีความยากกว่างานวิจัยทางด้านนาโนวัสดุ ที่นิยมทำกันอย่างกว้างขวางในเมืองไทยตรงที่ สาขานาโนอิเล็กทรอนิกส์ต้องการโครงสร้างพื้นฐานที่ดี และหากจะพัฒนาอะไรก็ตามก็ต้องไปจนถึงจุดที่นำไปใช้งานได้ซึ่งก็ต้องผ่านขั้นตอนหลายอย่าง ซึ่งอาจต้องมีการทำงานข้ามศาสตร์ หรือ อาศัยความเชี่ยวชาญจากหลายๆ สาขา ไม่เหมือนกับงานนาโนวัสดุที่สามารถจบได้ที่หน่วยวิจัยเดียวก็ได้ ประเทศไทยมีฐานงานวิจัยทางนาโนวัสดุที่ค่อนข้างโต แต่งานวิจัยที่ต่อยอดขึ้นไปเพื่อนำนาโนวัสดุไปใช้งานกลับค่อนข้างลีบ


ดร. อดิสร ได้อธิบายว่าการทำงานในสาขานาโนอิเล็กทรอนิกส์นั้นช่วยทำให้เกิดความก้าวหน้าโดยรวมในสาขานาโนเทคโนโลยี เพราะมีผู้นำนาโนวัสดุไปใช้ต่อ และเกิดการต่อยอดไปสู่การสร้างนาโนอุปกรณ์ ซึ่งเป็นยุคที่ 2 ของนาโนเทคโนโลยีต่อจากยุคนาโนวัสดุ ดร. อดิสร ได้สาธิตงานวิจัย 2-3 ชิ้นที่แสดงความสำคัญของห่วงโซ่คุณค่าตั้งแต่ต้นทางไปยังปลายทาง เช่น Lab-on-Chip หรือห้องปฏิบัติการบนชิพ การที่จะพัฒนาให้ได้ต้นแบบผลิตภัณฑ์ที่ใช้ได้จริง จะต้องประกอบด้วยกลุ่มวิจัยหลายกลุ่มช่วยกันพัฒนา ได้แก่ นักเคมีเพื่อออกแบบโมเลกุลที่พื้นผิวของชิพให้มีคุณสมบัติในการคัดกรองสาร และ ออกแบบปฏิกริยาต่างๆ วิศวกรอิเล็กทรอนิกส์ เพื่อประกอบชิพที่มีวงจรการไหล นักเทคนิคการแพทย์เพื่อออกแบบการใช้งานในการตรวจโมเลกุลชีวภาพ นี่คือตัวอย่างหนึ่งที่ ดร. อดิสร ได้แสดงให้เห็นถึงประสบการณ์ในการทำงานร่วมกันข้ามกลุ่ม ข้ามศาสตร์ ข้ามมหาวิทยาลัย ซึ่งเป็น Paradigm ใหม่ของโลก ที่ประเทศไทยต้องเกาะติด

19 พฤศจิกายน 2550

Biomimetic Engineering - เมื่อธรรมชาติเป็นตัวช่วยให้แก่งานวิศวกรรม


ในระยะหลังๆ นี้ ประเทศไทยมีการตื่นตัวกับ keywords ใหม่ๆ ที่เป็น Emerging Technologies เป็นอย่างมาก เช่น Biomedical Engineering มีการรวมตัวกันเป็นเครือข่ายมากถึง 3 กลุ่มหลัก Biosensors มีศูนย์ไบโอเทค (BIOTEC) เป็นแกนนำ ซึ่งก็มีความกระตือรือร้นสูงที่จะสร้างเครือข่ายนักวิจัย ให้มาร่วมมือกันทำงาน เพื่อให้สามารถสร้างผลิตภัณฑ์ที่ใช้ได้จริง เรื่องของ Bionics หรือ อวัยวะทดแทนก็เริ่มมีการพูดถึงมากขึ้น ถึงแม้ยังไม่มีเครือข่ายที่เป็นเรื่องเป็นราว ใหม่ล่าสุดก็เป็นเรื่องของ Plastic Electronics ที่ศูนย์เนคเทค (NECTEC) เป็นกำลังหลักในการผลักดันเพื่อให้ประเทศไทยเข้าไปอยู่ใน ห่วงโซ่มูลค่า ของอิเล็กทรอนิกส์เวอร์ชัน 2.0 ที่กำลังจะเติบโต

ยังมีอีกศาสตร์หนึ่งที่ประเทศไทยดูจะหลงลืมไป และเป็นศาสตร์ที่กำลังทวีความสำคัญขึ้นเรื่อยๆ ศาสตร์นี้เป็นพรมแดนใหม่ที่ ฟิสิกส์ เคมี ชีววิทยา ประสาทวิทยา แพทยศาสตร์ และ วิศวกรรมสาขาต่างๆ มาบรรจบพบกัน นั่นคือ Biomemetics หรือ Biomimetic Engineering ภาษาไทยยังไม่มีใครนิยามให้ nanothailand ขอเรียกว่า "วิศวกรรมเลียนแบบธรรมชาติ" ก็แล้วกันครับ Biomimetics อาจแบ่งออกได้เป็น 3 แนวทาง ได้แก่ (1) Mechanism-driven Biomimetics เป็นแนวทางที่ต้องการแก้ปัญหาทางวิศวกรรม โดยแสวงหาตัวอย่างในธรรมชาติ เข้าไปศึกษามันเพื่อให้เข้าใจ จากนั้นนำองค์ความรู้มาแก้โจทย์ที่ตั้งไว้แล้ว เช่น Self-cleaning Materials (Lotus Effect) ที่พยายามหาวัสดุที่ทำความสะอาดตัวเองได้เหมือนใบบัว (2) Organism-Driven Biomimetics เป็นการศึกษาสิ่งมีชีวิตเพื่อเสาะหา สมบัติเด่นๆ ของมันสักอย่าง แล้วนำคุณสมบัตินั้นมาสร้างผลิตภัณฑ์ใหม่ เช่น ตีนตุ๊กแก (3) Integrative Biomimetics เป็นแนวทางที่ผสมผสานแนวทางทั้งคู่ที่กล่าวมาข้างต้น เช่น การศึกษาการเคลื่อนที่ของแมลงสาบ เพื่อพัฒนาหุ่นยนต์ที่ สามารถเคลื่อนไหวได้คล่องแคล่ว ในขณะเดียวกันเทคโนโลยีข้างเคียง เช่น เซ็นเซอร์ มอเตอร์จิ๋ว กล้ามเนื้อเทียม ก็สามารถพัฒนาไปพร้อมกันได้ด้วย

หากศาสตร์ทางด้าน Biomimetic Engineering ได้รับการพัฒนาในประเทศไทย ก็จะทำให้เกิดการสร้างทีมงานในด้านต่างๆ ขึ้นมาทำงานร่วมกันเป็นระบบ เพราะศาสตร์ด้านนี้ ต้องการทีมงานหลากสาขามาก เช่น คอมพิวเตอร์ วิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์ วิศวกรรมเครื่องกล ฟิสิกส์ เคมี ชีววิทยา มาร่วมแก้ปัญหา เพราะธรรมชาติมีความลับเก็บซ่อนไว้เยอะมากนะครับ การเลียนแบบธรรมชาติไม่ใช่ของง่ายๆ หากประเทศไทยรวมทีมทางด้านนี้ได้ เราก็มีโอกาสเป็นต่อเพื่อนบ้านครับ เพราะเท่าที่ nanothailand ประเมินสถานภาพของทั้ง เวียดนาม มาเลเซีย และ สิงคโปร์ ศาสตร์ทางด้านนี้ยังไม่ได้รับรู้กันทั่วไปนัก เราจึงต้องรีบเริ่มก่อนเขา

18 พฤศจิกายน 2550

นาโน โนเบล (ตอนที่ 2)


ต้องขออภัยท่านผู้อ่านนะครับที่หายไป 2-3 วัน ตอนนี้ nanothailand อยู่ประเทศเวียดนาม มาประชุม International Workshop on Nanotechnology and Applications (IWNA 2007) ที่เมือง Vung Tau City ซึ่งเป็นเมืองตากอากาศชายทะเลอันแสนสบายของเขา วันนี้ nanothailand มีโอกาสมาเล่าต่อ ในเรื่องของนักวิทยาศาสตร์โนเบล ทางด้านนาโน ซึ่งก็จะทยอยเล่า สลับกับเรื่องอื่นๆ ไปเรื่อยๆ ครับ

"สักวันหนึ่ง เราจะสามารถประกอบสิ่งต่างๆ ผลิตสิ่งต่างๆ ขึ้นมาจากการจัดเรียงอะตอมด้วยความแม่นยำ และเท่าที่ข้าพเจ้ารู้ ไม่มีกฎทางฟิสิกส์ใดๆ แม้แต่หลักแห่งความไม่แน่นอน (Uncertainty Principle) ที่จะมาขัดขวางความเป็นไปได้นี้” เป็นประโยคอมตะหนึ่งที่ได้รับการกล่าวถึงมากที่สุด จากสุนทรพจน์อันโด่งดังของ ศาสตราจารย์ ฟายน์แมน เมื่อปี ค.ศ. 1959 ณ สถาบันเทคโนโลยีแห่งแคลิฟอร์เนีย ปาฐกถานี่เองที่ถือเป็นการเปิดวิสัยทัศน์แรกของเทคโนโลยีในการจัดการกับสิ่งจิ๋ว และจากสุนทรพจน์ในวันนั้น นักนาโนเทคโนโลยีได้กำหนดนิยามของนาโนเทคโนโลยีว่าเป็น “ความสามารถในการจัดการ ควบคุม ประกอบ สร้าง และ ผลิตสิ่งต่างๆด้วยความแม่นยำในระดับอะตอม”

นอกจากการได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ เมื่อปี ค.ศ. 1965 ในศาสตร์ทางด้านควอนตัมอิเล็กโตรไดนามิกส์ (Quantum Electrodynamics) แล้วฟายน์แมนยังเป็นบุคคลที่น่าทึ่งและน่าจดจำมากที่สุดคนหนึ่งสำหรับวงการวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ เขามีบุคลิกที่เต็มเปี่ยมไปด้วยความสดใส กระตือรือล้นอยากรู้อยากเห็น จนกระทั่งกล้าที่จะมองการระเบิดของระเบิดปรมาณูที่ทดลองครั้งแรกด้วยตาเปล่า ซึ่งเขาก็เป็นหนึ่งในทีมพัฒนา ในวงการฟิสิกส์เขาเป็นครูที่ดีที่สุดที่โลกรู้จัก คุณความดีของฟายน์แมนในการกระตุ้นให้ผู้คนมาสนใจพัฒนาเทคโนโลยีจิ๋ว รวมทั้งการบุกเบิกงานวิจัยทางด้านการประมวลผลแบบควอนตัม (Quantum Computing) ทำให้ท่านได้รับการยกย่องให้เป็น บิดาแห่งนาโนเทคโนโลยี

หากเราเชื่อศาสตราจารย์ฟายน์แมนว่า สักวันหนึ่งเราจะสามารถประกอบสิ่งต่างๆ และ ผลิตสิ่งต่างๆ ขึ้นมาจากการจัดเรียงอะตอมด้วยความแม่นยำ เราอาจจะต้องตั้งคำถามสักสองข้อว่า วันนี้เรามีความสามารถอย่างนั้นหรือยัง และ ถ้าหากเรายังไม่ได้มีความสามารถอย่างนั้น เราจะทำอย่างไรเพื่อที่จะไปถึงจุดนั้นให้ได้ คำตอบสำหรับคำถามแรกนั้นก็คือ ณ วันนี้เรายังไม่มีความสามารถอย่างนั้นเลย ขณะนี้เราเพียงมีความสามารถในการจัดวางอะตอมบนพื้นผิวของของแข็งอย่างแม่นยำ โดยการใช้ Atomic Force Microscope (AFM) หรือ Scanning Tunnelling Microscope (STM) ในการจับอะตอมไปวางยังจุดที่ต้องการ แต่ความสามารถดังกล่าวก็ยังคงจำกัดตัวเองอยู่ในห้องปฏิบัติการชั้นสูงเท่านั้น ยังขาดความสามารถในการผลิตเชิงอุตสาหกรรม ส่วนคำตอบสำหรับคำถามข้อที่สอง ว่าเราจะไปถึงจุดนั้นได้อย่างไรนั้น ขอให้มองไปรอบๆตัว ธรรมชาติได้พัฒนาและใช้งานนาโนเทคโนโลยีเพื่อสร้างสิ่งมีชีวิตต่างๆขึ้นมาทั้งสิ้น เมื่อเซลล์สเปิร์มปฏิสนธิกับไข่ในครรภ์มารดา เกิดเป็นเซลล์เดี่ยวที่แบ่งตัวและพัฒนาจนกลายเป็นทารกที่มีอวัยวะอันซับซ้อน พัฒนาการต่างๆเหล่านั้นเกิดขึ้นโดยมีรูปแบบที่ค่อนข้างแน่นอน มีระบบควบคุมทำให้อะตอมและโมเลกุลต่างๆ จัดเรียงตัว ณ ตำแหน่งที่เหมาะสม นับตั้งแต่โมเลกุล DNA อันเปรียบเสมือนเป็นหน่วยความจำ ROM (Read Only Memory) ของเซลล์ ได้ถ่ายทอดข้อมูลและสารสนเทศไปยัง RNA เพื่อให้ RNA นำคำสั่งเหล่านี้ไปสังเคราะห์โปรตีน ซึ่งเป็นเครื่องจักรที่ทำหน้าที่สร้างสิ่งต่างๆในเซล์ และนอกเซลล์ ดังนั้นจักรกลนาโน (Nanomachines) เหล่านี้มีอยู่แล้วในธรรมชาติ มีความสามารถในการสร้างสิ่งต่างๆ ด้วยความแม่นยำในระดับอะตอม


นาโนเทคโนโลยีที่อาศัยการเลียนแบบกระบวนการในธรรมชาติ (Biomimetic Engineering and Bio-Nanotechnology) จึงเป็นศาสตร์ที่ประเทศไทยควรให้ความสนใจมากขึ้น เมื่อคำนึงถึงสถานการณ์ตอนนี้ว่าไทยเราค่อนข้างอ่อนแอในศาสตร์ด้านนี้ แม้ว่าเราจะค่อนข้างเข้มแข็งในเรื่องของนาโนวัสดุ แต่ก็ไม่ค่อยมีงานทางด้านนาโนวัสดุทางชีวภาพมากนัก

13 พฤศจิกายน 2550

จับตาดูประเทศเพื่อนบ้าน เทียบศักยภาพนาโนกับไทย


การวิจัยทางนาโนศาสตร์ (Nanoscience) สามารถแบ่งออกเป็น สาขาการสังเคราะห์และเตรียมนาโนวัสดุ การประกอบอุปกรณ์ การบูรณาการระบบ และการโมเดลและออกแบบโครงสร้างนาโน ส่วนด้านนาโนเทคโนโลยี แบ่งเป็นสาขานาโนอิเล็กทรอนิกส์ นาโนวัสดุ และ นาโนชีววิทยา เมื่อเทียบสถานภาพกับประเทศเพื่อนบ้าน เช่น เวียดนาม จีน มาเลเซีย และ สิงคโปร์ โดยประเมินจากการประชุมวิชาการที่เป็นงานใหญ่ประจำปีของแต่ละประเทศ พบว่าในเรื่องของการสังเคราะห์และเตรียมนาโนวัสดุนั้น ประเทศไทยไม่ได้ด้อยไปกว่าประเทศใดในย่านนี้ โดยเฉพาะวัสดุจำพวกเซรามิกส์และพอลิเมอร์ สำหรับเวียดนามนั้นค่อนข้างเก่งในเรื่องของวัสดุนาโนจำพวกเซรามิกส์ ที่ใช้ทางด้านอิเล็กทรอนิกส์และแม่เหล็ก ในเรื่องของการประกอบอุปกรณ์นั้น แม้ประเทศไทยจะตามหลังประเทศทางตะวันตกทั้งหลาย รวมทั้งประเทศเอเชียที่มีความก้าวหน้า อย่าง เกาหลีใต้ ญี่ปุ่น ไต้หวัน แต่เมื่อเทียบกับเพื่อนบ้านก็ถือว่าเราไม่แพ้ใคร สำหรับเรื่อง MEMS (Micro-electromechanical system) ซึ่งเป็นพื้นฐานสำคัญของนาโนอิเล็กทรอนิกส์นั้น ประเทศไทยกับมาเลเซียถือว่าเป็นคู่แข่งกัน โดยเวียดนามยังห่างชั้นกับไทยอยู่ สาขาที่ประเทศไทยยังมีความอ่อนแออยู่ค่อนข้างชัดคือ สาขานาโนชีววิทยา ซึ่งยังมีการทำวิจัยค่อนข้างน้อย ทำให้ประเทศไทยตามหลังสิงคโปร์อยู่ห่างๆ

อนาคตของอุตสาหกรรมไทย ขึ้นกับความสามารถในการแข่งขันด้านนาโนเทคโนโลยีของประเทศ โดยปัจจัยหลักมาจากงานวิจัยพื้นฐานที่ต้องมีกลไกที่แข็งแรงมาเชื่อมโยงเพื่อนำไปสู่ปลายทางให้ได้ โดยหากเราไม่คิดเริ่มจะทำอะไรในวันนี้ เราจะแพ้ประเทศที่พัฒนาเรื่องนี้หลังเราในไม่ช้านี้ จริงๆ แล้วประเทศไทยมีกลไกในการเชื่อมโยงงานวิจัยพื้นฐานและประยุกต์ให้ไปสู่การใช้ประโยชน์ในระดับดีทีเดียว เช่น โครงการวิจัยและพัฒนาร่วมรัฐและเอกชน โครงการหน่วยบ่มเพาะวิสาหกิจในสถาบันอุดมศึกษา (University Business Incubator - UBI) โครงการหน่วยจัดการทรัพย์สินทางปัญญา (Technology Licensing Office – TLO) โครงการสร้างผู้ประกอบการใหม่ เป็นต้น โดยโครงการเหล่านั้นเน้นการสนับสนุนงานวิจัยที่มีความพร้อมสู่การประยุกต์ใช้ในรูปแบบต่างๆ ไม่ว่าจะเป็นการจดสิทธิบัตร การถ่ายทอดเทคโนโลยีสู่ผู้ใช้ หรือ แม้กระทั่งการตั้งบริษัท Start-Up ขึ้นมาเองเพื่อดำเนินการพัฒนาผลิตภัณฑ์หรือเทคโนโลยี สิ่งที่ประเทศไทยต้องทำก็คือพยายามต่อท่อโครงการวิจัยพื้นฐานที่มีศักยภาพ ให้ไปสู่โครงการเหล่านั้นให้ได้ มิฉะนั้น เมื่อหน่วยงานให้ทุนที่เน้นปลายทางเหล่านี้เดินต่อไปได้สักระยะหนึ่งก็จะขาดน้ำเลี้ยง เพราะได้ทำการ shopping โครงการวิจัยดีๆไปหมดแล้ว นี่คือสิ่งที่กำลังจะเกิดขึ้นในไม่ช้านี้ เราจะได้เห็นหน่วยงานต่างๆ แย่งกันสนับสนุนโครงการที่มีศักยภาพปลายทางเพื่อเก็บผล แต่งานรดน้ำ พรวนดิน ให้ปุ๋ย จะมีคนทำน้อยลง


(ภาพด้านบน - ตุ๊กตาแต่งกายชุดประจำชาติของเวียดนาม ประเทศเพื่อนบ้านที่กำลังผงาดมาแข่งไทยทุกๆ ด้าน)

11 พฤศจิกายน 2550

นาโน โนเบล (ตอนที่ 1)


ทุกๆ เดือนตุลาคมของทุกปี รางวัลอันทรงเกียรติที่สุดในวงการวิทยาศาสตร์ จะถูกมอบให้แก่ยอดนักวิทยาศาสตร์ในสาขาฟิสิกส์ เคมี และการแพทย์ รางวัลอันทรงเกียรตินี้ไม่ใช่รางวัลของคนทำงานหนัก หรือคนทำงานหามรุ่งหามค่ำ แต่เป็นรางวัลของนักสร้างสรรค์ ผู้ที่เปิดมุมมองใหม่ บุคคลที่ฝ่าทะลุกำแพงแห่งการค้นพบ เพื่อนำมนุษยชาติไปสู่สันติสุข ตามความต้องการของ อัลเฟรด โนเบล นักอุตสาหกรรมชาวสวีเดนผู้ค้นพบไดนาไมต์ที่ต้องการไถ่บาปกับหายนะที่เกิดขึ้นจากผลงานสิ่งประดิษฐ์ของเขา นับตั้งแต่มีการมอบรางวัลโนเบลเมื่อร้อยปีก่อน จนถึงปี 2549 มีผู้ได้รับรางวัลไปแล้วรวมทุกสาขา (ฟิสิกส์ เคมี การแพทย์ วรรณกรรม สันติภาพ โดยมีสาขาเศรษฐศาสตร์ เพิ่มเติมขึ้นมาในปี ค.ศ. 1969) จำนวนทั้งหมด 785 คน ในจำนวนนี้มีผู้หญิงได้รางวัลเพียง 33 คนเท่านั้น รางวัลที่มีอายุยืนยาวข้ามศตวรรษนี้เปิดตัวครั้งแรกในช่วงเวลาที่มนุษยชาติกำลังจะฝ่าทะลุกระแสความคิดหลักที่กลศาสตร์นิวตันครองโลกมาตลอดหลายร้อยปีก่อนถึงศตวรรษที่ 20 เพื่อมาสู่ยุคแห่งควอนตัม ซึ่งปรากฏการณ์ทั้งหลายในธรรมชาติที่ขัดกับสามัญสำนึก เช่น แสงเป็นได้ทั้งคลื่นและอนุภาค ได้รับการยอมรับ นักวิทยาศาสตร์สุดยอดของโลกที่เป็นนักบุกเบิกแนวคิดใหม่นี้ ล้วนแล้วแต่ได้รับรางวัลอันทรงเกียรตินี้ ไม่ว่าจะเป็น เรินท์เกน (Wilhelm Conrad Roentgen) ผู้ค้นพบรังสีเอ็กซ์ ทอมสัน (J.J. Thomson) ผู้ค้นพบประจุลบและเสนอทฤษฎีอะตอม แพล็งค์ (Max Planck) ผู้ค้นพบก้อนพลังงานหรือควอนตา ไอน์สไตน์ (Albert Einstein) ผู้เสนอทฤษฎีสัมพัทธภาพแต่ได้รับรางวัลโนเบลในฐานะผู้ที่อธิบายปรากฏการณ์ที่แสงแสดงความเป็นอนุภาคที่เรียกว่าโฟตอน บอห์ร (Niels Bohr) ผู้ค้นพบโครงสร้างอะตอม มิลลิแกน (Robert A. Millikan) ผู้สามารถวัดประจุของอิเล็กตรอน เดอ บอยล์ (de Broglie) ผู้ค้นพบความเป็นคลื่นของอิเล็กตรอน นี่เป็นเพียงตัวอย่างเล็กๆ น้อยๆ เท่านั้น จริงๆ แล้วในช่วงที่มุมมองใหม่แห่งโลกควอนตัมได้รับการเปิดเผยนั้น รางวัลโนเบลส่วนใหญ่ทางฟิสิกส์และเคมีในช่วงครึ่งศตวรรษแรกนั้น ได้ถูกมอบแก่นักวิทยาศาสตร์ที่ทำวิจัยอยู่ในสาขานี้ทั้งสิ้น แม้กระทั่ง 64 ปีหลังจากรางวัลโนเบลได้ถูกมอบเป็นครั้งแรกนั้น ผู้ได้รับรางวัลโนเบลในปี ค.ศ. 1965 ก็ยังเป็นผู้ที่ทำงานอยู่ในสาขาควอนตัม ซึ่งอาจจะเรียกได้ว่าเป็นรุ่นท้ายๆ แล้วก็ได้ ผู้ที่ผมกำลังกล่าวถึงนั้น อาจกล่าวได้ว่าท่านเป็นผู้ที่ทั้งปิดฉากการมอบรางวัลโนเบลให้แก่นักวิจัยในสาขาควอนตัมฟิสิกส์ ที่มีการมอบรางวัลกันมาอย่างยาวนานถึง 65 ปี และเป็นผู้ที่เปิดศักราชใหม่ให้แก่คนที่ทำงานในสาขานาโนศาสตร์และนาโนเทคโนโลยี ซึ่งกำลังจะเป็นกระแสหลักของการให้รางวัลโนเบลไปอีกหลายทศวรรษ ท่านผู้นั้นคือ ศาสตราจารย์ ริชาร์ด ฟายน์แมน (Richard P. Feynman) บิดาของนาโนเทคโนโลยี

ในตอนต่อๆ ไป nanothailand จะพาผู้อ่านไปรู้จักกับบุคคลสำคัญที่บุกเบิกวงการนาโนศาสตร์และนาโนเทคโนโลยี ทำให้กระแสการตื่นตัวทางด้านนาโนเทคโนโลยีกลายมาเป็นปรากฏการณ์ทั้งโลก (Global Phenomena) อยู่ในขณะนี้ โดยจะทยอยเล่าด้วยการสลับ พูดถึงเรื่องอื่นๆ ด้วย ที่ไม่ใช่ นาโน โนเบล เพื่อไม่ให้เบื่อนะครับ ......