แสดงบทความที่มีป้ายกำกับ materials intelligence แสดงบทความทั้งหมด
แสดงบทความที่มีป้ายกำกับ materials intelligence แสดงบทความทั้งหมด

22 มิถุนายน 2554

Materials Intelligence - วัสดุปัญญา (ตอนที่ 8)



ครั้งหลังสุดที่ผมเขียนบทความเกี่ยวกับวัสดุปัญญาคือเมื่อต้นปี 2010 ผ่านไปปีหนึ่ง ดูเหมือนว่าในประเทศเราจะไม่ค่อยมีความก้าวหน้าในเรื่องนี้เท่าไหร่ จากการตรวจสอบของผมเองนั้นพบว่า ประเทศเราเริ่มมีความสนใจและมีกิจกรรมที่เกี่ยวกับวัสดุฉลาดกันมากขึ้นอย่างเห็นได้ชัด แต่แทบจะไม่มีอะไรคืบหน้าในเรื่องของวัสดุปัญญาเลยครับ

ผมขอย้อนกลับไปนิดนึงนะครับ เผื่อบางท่านอาจจะลืมไปบ้างแล้วว่าเราแบ่งยุควัสดุออกเป็นยุคอะไรบ้าง .... ก่อนหน้านี้ ผมได้แบ่งความก้าวหน้าของวัสดุเป็น 3 ยุค ได้แก่

- วัสดุยุคที่หนึ่ง ซึ่งก็คือ Dumb Materials หรือ ยุควัสดุโง่ ซึ่งได้แก่ คอนกรีต ทราย ไม้ กระจก โลหะ กระดาษ ผ้า หรือแม้แต่ พลาสติก ทั้งพลาสติกที่ย่อยสลายได้ หรือ ย่อยสลายไม่ได้ หรือ พลาสติกชีวภาพ ก็ถือว่าเป็นวัสดุโง่ทั้งสิ้นครับ

- วัสดุยุคที่สอง ซึ่งก็คือ Smart Materials หรือ ยุควัสดุฉลาด จะเรียก Advanced Materials ก็ได้ บางคนก็เรียก Functional Materials บางคนก็เรียก Hierachical Structure Materials แต่อย่าไปสับสนกับ Nanomaterials (นาโนวัสดุ) นะครับ คือ นาโนวัสดุเนี่ยเป็นได้ทั้งวัสดุโง่และวัสดุฉลาด ครับ แต่ส่วนมากจะเป็นวัสดุฉลาด เพราะมันทำหน้าที่ได้มากกว่า 1 อย่าง

- ยุคที่สามคือยุคของ Materials Intelligence หรือ วัสดุปัญญา ในยุคนี้วัสดุจะเหมือนมีหัวคิด มีตรรกะ มีซอฟต์แวร์ซ่อนอยู่ข้างใน ถ้าจะพูดให้เว่อร์ๆ ก็คือ วัสดุมีปัญญาแล้ว คือ เป็นขั้นที่สูงกว่าฉลาดขึ้นไปอีก ตอนนี้นักวิจัยที่ทำงานด้านนี้ส่วนใหญ่จะได้งบจากเพนทากอนครับ เพราะส่วนใหญ่ต้องการนำไปใช้ทางการทหาร แนวว่าต้องการสร้างเซอร์ไพรซ์และความได้เปรียบเหนือฝ่ายศัตรู

เมื่อสัปดาห์ที่แล้วนี้เองครับ DARPA หน่วยงานให้ทุนด้านการทหารของสหรัฐฯ ได้ประกาศโปรแกรมใหม่ที่มีชื่อว่า Living Foundries ซึ่งมีเป้าหมายในการวิศวกรรมระบบของสิ่งมีชีวิต เพื่อให้ทำหน้าที่เป็นโรงงานผลิตวัสดุชนิดใหม่ๆ ที่มีคุณสมบัติแปลกใหม่ไปจากเดิม ซึ่งโปรแกรมนี้จะให้ทุนแก่กลุ่มวิจัยต่างๆ ที่สามารถดัดแปลง หรือ สร้างระบบที่อยู่บนพื้นฐานของสิ่งมีชีวิต เพื่อให้มันทำหน้าที่ที่เราโปรแกรมเข้าไป ให้โรงงานชีวิตนี้ผลิตสิ่งที่เราต้องการ เช่น เชื้อเพลิง ยารักษาโรค พลาสติกชีวภาพ เป็นต้น DARPA มองว่าความก้าวหน้าในศาสตร์ทางด้านนี้ นอกจากจะทำให้กองทัพสหรัฐฯ มีความสามารถทางด้านการผลิตวัสดุสำหรับอาวุธยุทโธปกรณ์อย่างก้าวกระโดดแล้ว มันยังจะช่วยทำให้ประเทศสหรัฐอเมริกามีศักยภาพเพิ่มขึ้นทางด้านอุตสาหกรรมการผลิตโดยรวมอีกด้วย

เนื่องจากศาสตร์ทางด้านนี้มีลักษณะเป็นสหวิทยาการ DARPA จึงต้องการให้ผู้ที่เข้ามาขอทุนมาจากสาขาที่หลากหลายทั้งด้านวิทยาศาสตร์ชีวภาพ และวิทยาศาสตร์กายภาพ ซึ่งจะเปิดมุมมองใหม่ๆ ในเรื่องของชีววิทยา โดยเฉพาะมุมมองทางด้านวิศวกรรม DARPA หวังว่าแนวความคิดใหม่ๆ แหวกแนว จากคนนอกสาขา จะช่วยทำลายกำแพงทัศนคติเก่าๆ ของคนในวงการชีววิทยา ทฤษฎี โมเดล และเครื่องมือจากศาสตร์ที่อยู่นอกสาขาชีววิทยา จะถูกนำมาช่วยออกแบบและพัฒนาระบบชีววิทยา อันจะนำไปสู่ฟังก์ชันใหม่ๆ กระบวนการใหม่ๆ อย่างไม่เคยมีมาก่อน DARPA หวังว่าด้วยวิธีการนี้ จะช่วยปฏิรูปศาสตร์ทางด้านชีววิทยา ให้มีลักษณะเป็นวิศวกรรมมากขึ้น ซึ่งจะทำให้การออกแบบ การสร้าง การทดสอบ ระบบชีววิทยาใหม่ๆ สามารถกระทำได้เร็วกว่าเดิม ในระยะยาว DARPA หวังว่าระบบผลิตวัสดุแบบใหม่นี้ จะเป็นระบบที่สามารถผลิตได้ในสถานที่ใช้ (Point-of-Use) และผลิตในเวลาที่สั่งหรือต้องการ (On Demand) รวมไปถึงความสามารถในการปรับแต่งตามความพอใจของผู้ใช้ ในปริมาณที่มากพอ (Mass Customization)

19 มกราคม 2553

Materials Intelligence - วัสดุปัญญา (ตอนที่ 7)


พรุ่งนี้ผมจะเดินทางอีกแล้วครับ คราวนี้ไปงาน PACCON 2010 ซึ่งมหาวิทยาลัยอุบลราชธานีเป็นเจ้าภาพ งานประชุมนี้ใหญ่มาก มีจำนวนผลงานที่ไปแสดงมากกว่า 800 ผลงานครับ ซึ่งแบ่งออกเป็นสาขาวิชาต่างๆ ของทางเคมีและเคมีประยุกต์ เช่น เคมีอินทรีย์ เคมีวิเคราะห์ เคมีเชิงฟิสิกส์ เคมีอนินทรีย์ วัสดุศาสตร์และนาโนเทคโนโลยี เป็นต้น ซึ่งในการไปประชุมครั้งนี้ ผมได้รับเชิญให้ไปบรรยายในหัวข้อ จมูกอิเล็กทรอนิกส์สำหรับการเกษตร แล้วก็ไปทำหน้าที่ประธานของสาขาวัสดุศาสตร์และนาโนเทคโนโลยี ซึ่งในปีนี้มีคนส่งผลงานเข้าร่วมมากที่สุด เมื่อเทียบกับสาขาวิชาอื่นๆ เพราะมีจำนวนผลงานเกือบ 200 ผลงาน เมื่อเทียบกับของทั้งหมดที่มี 800 ผลงาน แสดงให้เห็นว่า งานวิจัยทางด้านวัสดุและนาโนเทคโนโลยีของประเทศไทยนั้น ถือได้ว่ามีจำนวนมากที่สุดในอาเซียนแล้วครับ จากการที่ผมเคยไปประชุมมาทั้งในสิงคโปร์ เวียดนาม และ มาเลเซีย


อย่างไรก็ตาม จากที่ผมนั่งอ่านบทคัดย่อของทุกผลงานที่ส่งเข้ามา ผมสังเกตเห็นว่า งานวิจัยทางด้านวัสดุของไทยส่วนใหญ่ยังคงอยู่ที่ "วัสดุทำหน้าที่" (Functional Materials) มีส่วนน้อยที่ทำไปถึง "วัสดุก้าวหน้า" (Advanced Materials) และยังไม่มีงานไหนที่เข้าใกล้ระดับของ "วัสดุปัญญา" (Materials Intelligence)


ทำให้น่าเป็นห่วงว่า งานวิจัยทางวัสดุของประเทศไทยอาจจะตามไม่ทันโลก เพราะขณะนี้ ในวงการวัสดุนั้น เขากำลังสนใจวัสดุที่วิวัฒน์ตัวเองได้เหมือนสิ่งมีชีวิตแล้วครับ ซึ่งนักวัสดุศาสตร์เองจะต้องเข้าไปมองวัสดุในสิ่งมีชีวิตอย่าง "โปรตีน" ให้มากขึ้น เพราะวัสดุชนิดนี้สามารถวิวัฒน์ตัวเองให้สามารถทำงานนอกเหนือไปจาก สิ่งที่มันถูกออกแบบมาให้ทำ นั่นคือ วัสดุวิวัฒน์จะต้องสามารถทำอะไรได้ในสถานการณ์ใหม่ๆ ที่อยู่นอกเหนือความคาดหมาย ดังนั้น การออกแบบจึงมีความสำคัญต่อวัสดุปัญญามากๆ เพราะเราจะต้องคำนึงถึงสถานการณ์ต่างๆ ที่เป็นไปได้ทั้งหมด ที่อาจจะเกิดขึ้น รวมทั้งการใส่โปรแกรมตรรกะเข้าไปในวัสดุ เพื่อให้มันสามารถปรับตัวหรือพัฒนาตัวเองไปตามสภาพสิ่งแวดล้อมได้ครับ


20 ธันวาคม 2552

Materials Intelligence - วัสดุปัญญา (ตอนที่ 6)


ยุคของวัสดุที่มีหัวคิดกำลังจะมาถึงแล้วครับ วันนี้ผมขอนำเรื่องเกี่ยวกับวัสดุชนิดหนึ่ง ที่ทำตัวเหมือนดั่งว่ามันมีชีวิต เราเรียกวัสดุชนิดนี้ว่า วัสดุวิวัฒน์ (Evolvable Materials) เหตุที่เรียกชื่ออย่างนั้นก็เพราะว่า วัสดุชนิดนี้สามารถมีวิวัฒนาการตัวมันเองได้ครับ

เพนทากอนกำลังให้ความสนใจต่อวัสดุชนิดนี้เป็นอย่างยิ่ง ความฝันของเพนทากอนคือ การพัฒนาอาวุธที่วิวัฒน์ตัวเองได้ (Evolvable Weapon) ปืนไรเฟิลที่สามารถปรับรูปแบบการยิงได้ เฮลิคอปเตอร์ที่เปลี่ยนเป็นเครื่องบินหรือเรือได้ หุ่นยนต์ที่สามารถปรับเปลี่ยนรูปร่างได้ การครอบครองเทคโนโลยีวัสดุวิวัฒน์ จะทำให้ครองความได้เปรียบในด้านการทหารต่อไป

เพนทากอนมองหาวัสดุวิวัฒน์ เพราะมันจะทำให้ยุทโธปกรณ์ทางด้านการทหาร มีฟังก์ชั่นหน้าที่แบบใหม่ๆ ที่ไม่เคยมีมาก่อน วัสดุนี้จะทนทาน มีอายุการใช้งานได้เพิ่มขึ้น เอาตัวรอดจากสถานการณ์และสภาวะบีบคั้นได้ดีกว่าเดิม วัสดุแบบนี้จะก่อให้เกิดกระบวนทัศน์ใหม่ในการรบ ทำให้ผู้ครอบครองสามารถทำให้เกิดความประหลาดใจแก่ข้าศึกได้ ซึ่งกลยุทธ์นี้มีความสำคัญต่อการศึกขั้นแตกหัก ที่จะทำให้การที่ข้าศึกยอมแพ้โดยไม่ต้องรบนองเลือด มีความเป็นไปได้สูงขึ้น

วัสดุวิวัฒน์ที่เพนทากอนมองหานั้น ต้องเป็นวัสดุสังเคราะห์ขึ้นใหม่ ไม่เอาวัสดุที่มีแล้วในระบบชีววิทยา วัสดุสังเคราะห์ชนิดใหม่นี้จะต้องมีความสามารถที่เลียนแบบสิ่งมีชีวิตได้ มันมีความสามารถในการรับรู้สภาวะแวดล้อม แล้วปรับเปลี่ยนคุณสมบัติภายในตัวมันเอง (Reconfigurable) เพื่อให้สามารถทำหน้าที่ในสภาวการณ์ที่มีพลวัต เปลี่ยนแปลงไปตลอดเวลา โดยสามารถปรับหาขีดความสามารถที่เหมาะสมที่จะทำงาน ทั้งนี้ในการปรับสภาวะการทำงาน มันควรจะต้องใช้พลังงานไม่มากด้วย วัสดุวิวัฒน์จะต้องมี "ความจำ" ที่จะเก็บข้อมูลว่าคุณสมบัติใด ที่เหมาะสมกับสภาวะใด วัสดุวิวัฒน์ที่ก้าวหน้าขึ้นไปอีก อาจจะสามารถ "เรียนรู้" เรื่องใหม่ๆ ด้วยตัวของมันเอง หรือ การทำงานประสานกับระบบอื่นๆ ที่มีฟังก์ชั่นหน้าที่นี้ วัสดุวิวัฒน์จึงเป็นวัสดุปัญญาชนิดหนึ่งครับ

วันหลังผมจะมาเล่าเรื่องนี้ให้ฟังอีกครับ เพราะเทคโนโลยีนี้สำคัญมากในอนาคต แต่ในประเทศไทยเรา ในหมู่นักวิจัยด้วยกันเอง ยังมีคนสนใจเรื่องนี้น้อยมากครับ ......

29 พฤศจิกายน 2552

Materials Intelligence - วัสดุปัญญา (ตอนที่ 5)


เมื่อประมาณ 2 ปีที่แล้ว เพื่อนๆ ของผมที่มหาวิทยาลัยมหิดล มีแผนการที่จะเปิดหลักสูตรวัสดุศาสตร์ (Materials Science) สำหรับระดับปริญญาโท และปริญญาเอก นตอนนั้นพวกเราคุยกันว่า หลักสูตรนี้จะมีจุดขายอย่างไร จะมีเอกลักษณ์อย่างไร และจะสู้มหาวิทยาลัยอื่นๆ ได้หรือไม่ เพราะหลักสูตรวัสดุศาสตร์นี้มีมานานแล้วในประเทศไทย มหาวิทยาลัยมหิดลทำช้ากว่าเขาตั้ง 20 ปีเลยเชียวครับ

ผมจึงเสนอว่า หลักสูตรที่พวกเราจะเปิดขึ้นนี้เราไม่ต้องไปแข่งกับมหาวิทยาลัยอื่นๆในประเทศหรอก แต่เราควรข้ามช็อตไปแข่งกับสิงคโปร์ไปเลย เพราะเป็นที่รู้กันว่าหลักสูตรของมหาวิทยาลัยแห่งชาติสิงคโปร์ (National University of Singapore) นั้นลอกแบบมาจาก MIT ซึ่งเป็นตักศิลาของโลกทางด้านนี้ หลักสูตรวัสดุศาสตร์แบบใหม่ที่มหิดลนี้ เราจะใช้ชื่อว่า Materials Science and Engineering เพราะเราจะไม่เล่นกับวัสดุโง่ (Dumb Materials) อีกแล้ว แม้แต่วัสดุฉลาด (Smart Materials) ก็ยังเจ๋งไม่พอ แต่พวกเราจะต้องไปวิจัยวัสดุที่เหนือขั้นไปอีก เพื่อนๆผมถามว่าแล้วมันคืออะไร ? พอผมพูดคำว่า "วัสดุปัญญา ....ไงล่ะน้อง" คนขำกลิ้งกันเกือบทั้งห้อง รวมทั้งตัวผมเองด้วย เพราะจริงๆ แล้ว ผมก็พูดสนุกๆ ไปอย่างนั้นเอง ยังไม่คิดว่าเราจะมี "ปัญญา" ทำวัสดุแบบนั้นหรอกครับ ......

แต่ในระยะ 2 ปีที่ผ่านมา จากการศึกษางานวิจัยของโลก ทางด้านชีววิทยาหลายๆ ด้านที่เกี่ยวข้อง ไม่ว่าจะเป็น ชีวกลศาสตร์ วิศวกรรมเนื้อเยื่อ วิศวกรรมเซลล์ ประสาทวิศวกรรม ชีวพฤติกรรมศาสตร์ เป็นต้น ทำให้นานวันผมยิ่งมั่นใจในการมาถึงของ "วัสดุปัญญา" ที่ว่านี้ วันนี้เรายิ่งแน่ใจในเส้นทางของหลักสูตร Materials Science and Engineering ว่าจะต้องเดินไปตามเส้นทางเพื่อค้นหาวัสดุปัญญาที่ว่านี้


วัสดุปัญญาเป็นเรื่องของการบูรณาการศาสตร์หลายๆ ด้านทั้งฟิสิกส์ เคมี และชีววิทยาของวัสดุ โดยเชื่อมโยงสมบัติเชิงรูปธรรม (Physical) ของมัน เข้ากับนามธรรม (ตรรกะ ความจำ เหตุผล เป็นต้น) ดังนั้นศาสตร์ทางด้านคณิตศาสตร์ และ คอมพิวเตอร์ จึงเข้ามาเกี่ยวข้อง เพื่อให้วัสดุยุคหน้า ทำตัวเสมือนเป็นสิ่งมีชีวิต


ในตอนหน้าผมจะมาพูดถึงวัสดุปัญญารูปแบบหนึ่งครับ นั่นคือวัสดุวิวัฒน์ (Evolvable Materials) ครับ ......


26 กันยายน 2552

Inorganic Life - ชีวิตอนินทรีย์


หายไปหลายวันเลยครับ ไม่ได้ไปทำงานภาคสนามที่ต่างจังหวัดหรอกครับ แต่ทำงานภาคสนามอยู่แถวๆ บ้านนี่แหล่ะครับ กำลังทำระบบ Smart Home อยู่ครับ กว่าจะว่างก็ดึกๆ ดื่นๆ วันนี้ผมอยากจะมาพูดคุยในเรื่องที่ผมเคยสงสัยมานานแล้วครับว่า สิ่งมีชีวิตเนี่ย จำเป็นจะต้องอยู่ในรูปแบบของระบบอินทรีย์ (ซึ่งมีธาตุคาร์บอนเป็นองค์ประกอบหลัก) หรือไม่ มีสิ่งมีชีวิตรูปแบบอื่นๆ ที่ไม่ต้องพึ่งพาโมเลกุลอินทรีย์อยู่หรือไม่ในจักรวาล

ในภาพยนตร์เรื่อง Transformers สิ่งมีชีวิตชั้นสูงจากต่างดาว ที่มีวิวัฒนาการเหนือกสิ่งมีชีวิตใดๆในโลก มีวิทยาการเหนือกว่ามนุษย์เรา สามารถเปลี่ยนรูปร่างได้นั้น ประกอบขึ้นมาจากวัสดุอนินทรีย์ที่มีความแข็งแรงทนทาน เป็นไปได้ไหมครับว่า ชีวิตอนินทรีย์ที่ไม่ต้องอาศัยคาร์บอนเป็นองค์ประกอบหลักอาจมีตัวตนอยู่ที่ไหนสักแห่งในเอกภพของเรา

เมื่อ 2 ปีมาแล้ว ได้เคยมีการตีพิมพ์ผลงานเรื่องหนึ่ง ซึ่งผลงานวิจัยเรื่องนี้ได้เปิดเผยถึงความเป็นไปได้ของสิ่งมีชีวิตแบบสารอนินทรีย์ (รายละเอียดฉบับเต็มเพื่อการอ้างอิงคือ V. N. Tsytovich, G. E. Morfill, V. E. Fortov, N. G. Gusein-Zade, B. A. Klumov and S. V. Vladimirov., "From plasma crystals and helical structures towards inorganic living matter", New Journal of Physics (2007) vol. 9, p. 263) โดยคณะวิจัยได้ทำการจำลองสภาพพลาสมาในอวกาศ รวมถึงสภาพเริ่มแรกของโลกที่เชื่อกันว่าน่าจะอยู่ในสถานภาพของพลาสมาเช่นกัน นักวิจัยพบว่ามีโครงสร้างที่ก่อตัวขึ้นในพลาสมา ซึ่งมีสภาพคล้ายคลึงกับสิ่งมีชีวิต โครงสร้างนี้มีลักษณะเป็นเกลียวเหมือนโมเลกุลดีเอ็นเอ แถมยังสามารถที่จะเพิ่มจำนวนเองได้ภายใต้สถานการณ์จำเพาะหนึ่งๆ นักวิจัยคิดว่ามีความเป็นไปได้เหมือนกันที่โครงสร้างคล้ายชีวิตเหล่านี้ อาจจะเป็นจุดกำเนิดของชีวิตแบบอินทรีย์บนโลกก็ได้ อนาคตในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า เราจะเริ่มเห็นแนวคิดของสิ่งมีชีวิตแบบกึ่งอินทรีย์และอนินทรีย์มากขึ้นเรื่อยๆ ครับ ไม่ว่าจะเป็นการเอาชีวิตไปใส่ในจักรกล (เช่น การนำเซลล์ประสาทสมองไปควบคุมหุ่นยนต์) หรือเอาจักรกลไปใส่ในชีวิต (เช่น เอาอุปกรณ์จิ๋ว MEMS ไปควบคุมระบบประสาทของแมลง) พวกเราอาจจะต้องตามเรื่องพวกนี้ไว้บ้างนะครับ เพราะประเทศของเราก็เป็นประเทศหนึ่งที่มีความหลากหลายทางชีวภาพติดอันดับโลก .......

08 กรกฎาคม 2552

Materials Intelligence - วัสดุปัญญา (ตอนที่ 4)


วันนี้ผมจะมาคุยเรื่องนี้ต่ออีกหน่อยครับ พอดีไปเจอบทความวิจัยเรื่องหนึ่งที่น่าสนใจ เลยนำมาเล่าให้ฟังครับ บทความวิจัยเรื่องนี้ ตีพิมพ์ในวารสาร Nature Materials ครับ รายละเอียดเต็มก็คือ "Organic electronics for precise delivery of neurotransmitters to modulate mammalian sensory function", Daniel T. Simon, Sindhulakshmi Kurup, Karin C. Larsson, Ryusuke Hori, Klas Tybrandt, Michel Goiny, Edwin W. H. Jager, Magnus Berggren, Barbara Canlon and Agneta Richter-Dahlfors, Nature Materials, Online 5 July 2009, doi: 10.1038/NMAT2494.


บทความวิจัยเรื่องนี้ได้แสดงถึงความก้าวหน้าในเรื่องของเซลล์ประสาทเทียม โดยคณะวิจัยได้พัฒนาเส้นใยที่ทำจากพอลิเมอร์นำไฟฟ้า ซึ่งจะสามารถควบคุมการปล่อยสารสื่อประสาท (Neurotransmitters) ตามคำสั่งได้ ซึ่งพอลิเมอร์นำไฟฟ้าแต่ละชนิดจะเก็บสารสื่อประสาทต่างชนิดกัน เมื่อเรากระตุ้นให้มันปล่อยสารประสาทที่แตกต่างกัน เราก็จะควบคุมเซลล์ประสาทที่แตกต่างกันได้ ซึ่งดีกว่าวิธีการเดิมที่ใช้ขั้วอิเล็กโทรดในการกระตุ้นปลายประสาท เพราะวิธีการนี้ไม่สามารถที่จะจำเพาะเจาะจงกับเซลล์หรือกลุ่มเซลล์ใดเซลล์หนึ่งได้ เมื่อเราปล่อยศักย์ไฟฟ้าที่อิเล็กโทรด เซลล์ที่ไม่เกี่ยวข้องก็พลอยฟ้าพลอยฝนไปด้วย ต่างจากการใช้สารสื่อประสาท ที่สามารถจำเพาะต่อเซลล์ที่ต้องการกระตุ้นได้


ท่านผู้อ่านจะเห็นได้ว่า ในกรณีนี้วัสดุที่ทำหน้าที่ปลายประสาท เป็นวัสดุฉลาด (Smart Materials) ซึ่งมีความก้าวหน้ามากกว่าวัสดุโง่ (Dumb Materials) เพราะมันทำหน้าที่ตามสั่งหรือโปรแกรมได้ (Functional Materials) กล่าวคือนักวิจัยสามารถโปรแกรมให้มันปล่อยสารสื่อประสาทตามสภาวะที่กำหนดได้ วัสดุประเภทนี้แม้ยังไม่ถือว่าเป็นวัสดุปัญญา แต่ก็เกือบๆ แล้วครับ เพราะอีกไม่นาน นักวิจัยจะประกอบวัสดุปลายประสาทนี้เข้ากับเซลล์ประดิษฐ์ นั่นคือ วัสดุหลายๆ ชนิดจะมาประกอบรวมกันทำหน้าที่เป็นระบบ (System) ที่มีความซับซ้อน และที่สำคัญ ต้องมีส่วนของการคิดหรือประมวลผลได้ด้วย (Computing) จึงจะเรียกว่ามันเป็นวัสดุปัญญานะครับ

26 มิถุนายน 2552

Materials Intelligence - วัสดุปัญญา (ตอนที่ 3)


วัสดุปัญญาเป็นวัสดุยุคที่สาม ซึ่งมีความล้ำหน้ากว่าวัสดุ 2 ยุคแรก ซึ่งได้แก่ ยุควัสดุโง่ และ ยุควัสดุฉลาด ยุคของวัสดุปัญญาจะเป็นยุคที่รูปธรรมกับนามธรรมมาผสานเป็นน้ำหนึ่งเดียวกัน ...

วันนี้ผมจะมาคุยถึงศาสตร์หนึ่งที่มีความสำคัญมากในยุคของวัสดุปัญญา นั่นคือ Synthetic Biology หรือ ชีววิทยาสังเคราะห์ครับ ศาสตร์นี้ก็กำลังมาแรงเหมือนกันในศตวรรษนี้ ซึ่งมันก็จะไปมีความเกี่ยวข้องกับวัสดุปัญญาด้วย ซึ่งผมจะนำมาเล่าให้ฟังในตอนหน้าหรือตอนต่อๆ ไป แต่วันนี้จะขอพูดถึงความก้าวหน้าของ Synthetic Biology กันก่อนนะครับ

ชีววิทยาสังเคราะห์ เป็นศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับการวิศวกรรมให้เซลล์ หรือ ระบบของสิ่งมีชีวิต สามารถทำหน้าที่ตามสั่งได้ โดยการไปดัดแปลงกลไกการทำงานของมัน หรือหากจะก้าวหน้าไปอีกขั้นก็คือ การสร้างเซลล์ประดิษฐ์ ที่สามารถทำหน้าที่คล้ายกับสิ่งมีชีวิตขึ้นมาเสียใหม่ทั้งหมดก็ได้ ด้วยการนำโมเลกุลเคมี และโมเลกุลชีวเคมี ชนิดต่างๆ มาผสมกัน แล้วสร้างส่วนนั้น ส่วนนี้ ที่เป็นองค์ประกอบของมันขึ้นมาให้สามารถดำรงอยู่ได้ ชีววิทยาสังเคราะห์ต้องอาศัยการบูรณาการจากหลายสาขา ทั้ง เคมี ชีววิทยาเชิงโมเลกุล (Molecular Biology) ฟิสิกส์ วิศวกรรม คณิตศาสตร์ และ คอมพิวเตอร์ มันเลยเป็นศาสตร์ที่ไม่ค่อยมีใครทำในบ้านเราครับ

แนวคิดหลักของ ชีววิทยาสังเคราะห์ นั้นมองความเป็นจักรกลของสิ่งมีชีวิต ไม่ว่าจะเป็น ดีเอ็นเอ โปรตีน รวมไปถึงโมเลกุลน้อยใหญ่ ที่อยู่ในเซลล์ พวกมันมีวงจรการทำงานอย่างเป็นระบบ เหมือนมีซอฟต์แวร์ควบคุม ดังนั้นพวกมันน่าจะสามารถถูกวิศวกรรมให้ทำงานต่างจากเดิมได้ ช่วงเวลาไม่กี่ปีที่ผ่านมานี้ วงการวิจัยทางด้านชีววิทยาสังเคราะห์ทั่วทุกมุมโลก ต่างพยายามพัฒนาจักรกลชีววิทยาแบบนี้ เพื่อผลิตวัคซีน สังเคราะห์ยาชนิดต่างๆ ผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ หมักเบียร์ กำจัดน้ำเสีย ทำซีอิ๊ว ฯลฯ เยอะแยะไปหมดเลยครับ แต่งานประยุกต์ที่กล่าวมายังถือว่าเป็นแค่ชั้นธรรมดาเท่านั้น ยังไม่ใช่ระดับ Advanced หรือ ระดับเทพครับ ในอนาคตศาสตร์ทางด้านนี้ยังสามารถไปต่อได้อีกมาก เช่น นำไปสร้างระบบชีววิทยาที่ซ่อมตัวเองได้ ต่อไปร่างกายเราจะซ่อมแซมตัวเองได้เร็วขึ้นหากมีบาดแผล หุ่นยนต์ชีวะแบบเดียวกับ Terminator ชีวะเซ็นเซอร์ที่ใช้ตรวจโรคได้สารพัด ไปจนถึงการทำวิศวกรรมดาวเคราะห์ (Geoengineering) เพื่อเปลี่ยนโลกทั้งใบให้น่าอยู่ขึ้นก็ยังได้ครับ

11 มิถุนายน 2552

Materials Intelligence - วัสดุปัญญา (ตอนที่ 2)


มี M อยู่ 3 M ครับ ที่กำลังจะมาบูรณาการกันแล้วก่อให้เกิดศาสตร์ใหม่ที่กำลังจะเปลี่ยนแปลงโลก M 3 ตัว นั้นได้แก่ Man, Machine และ Materials ครับ ก่อนหน้านี้ผมได้พูดถึงการบูรณาการระหว่างคนกับจักรกล (Man-Machine Interface หรือ Man-Machine Integration) อยู่บ่อยๆ แต่เรื่องของการบูรณาการระหว่าง Machine กับ Materials ผมยังไม่ค่อยพูดถึงมากนัก ผมก็เลยอยากจะมาแนะนำศาสตร์ทางด้านนี้หน่อยครับ

ผมจะขอแบ่งความก้าวหน้าของวัสดุเป็น 3 ยุคนะครับ ยุคแรกก็คือยุค Dumb Materials หรือ ยุควัสดุโง่ ซึ่งได้แก่ คอนกรีต ทราย ไม้ กระจก โลหะ กระดาษ ผ้า หรือแม้แต่ พลาสติก ทั้งพลาสติกที่ย่อยสลายได้ หรือ ย่อยสลายไม่ได้ หรือ พลาสติกชีวภาพ ก็ถือว่าเป็นวัสดุโง่ทั้งสิ้นล่ะครับ ยุคที่สองของวัสดุคือยุคของ Smart Materials หรือ ยุควัสดุฉลาด จะเรียก Advanced Materials ก็ได้ บางคนก็เรียก Functional Materials บางคนก็เรียก Hierachical Structure Materials แต่อย่าไปสับสนกับ Nanomaterials (นาโนวัสดุ) นะครับ คือ นาโนวัสดุเนี่ยเป็นได้ทั้งวัสดุโง่และวัสดุฉลาด ครับ แต่ส่วนมากจะเป็นวัสดุฉลาด เพราะมันทำหน้าที่ได้มากกว่า 1 อย่าง

ที่นี้ยุคที่สามเนี่ยก็คือยุคของ Materials Intelligence หรือ วัสดุปัญญา ยุคนี้วัสดุจะเหมือนมีหัวคิด มีตรรกะ มีซอฟต์แวร์ซ่อนอยู่ข้างใน ถ้าจะพูดให้เว่อร์ๆ ก็คือ วัสดุมีปัญญาแล้ว คือ เป็นขั้นที่สูงกว่าฉลาดขึ้นไปอีก ตอนนี้นักวิจัยที่ทำงานด้านนี้ส่วนใหญ่จะได้งบจากเพนทากอนครับ เพราะส่วนใหญ่ต้องการนำไปใช้ทางการทหาร แนวว่าต้องการสร้างเซอร์ไพรซ์และความได้เปรียบเหนือฝ่ายศัตรู

Dr. Mitchell R. Zakin ผู้ประสานงานโครงการ Programmable Matter ของกระทรวงกลาโหม ซึ่งได้ให้ทุนวิจัยแก่กลุ่มวิจัยดังๆ ในมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด มหาวิทยาลัยคอร์เนล และ MIT กล่าวว่า "ต่อไปคุณจะแยกไม่ออกระหว่างวัสดุ กับ จักรกล ครับ ในเมื่อต่อไปวัสดุจะทำงานคล้ายคอมพิวเตอร์ และระบบสื่อสารทั้งหลาย ในขณะเดียวกัน คอมพิวเตอร์ กับ อุปกรณ์ไอที ก็จะทำงานเหมือนเป็นวัสดุ"

แล้วผมจะทยอยมาคุยเรื่องนี้อีกนะครับ .........

09 มิถุนายน 2552

Materials Intelligence - วัสดุปัญญา (ตอนที่ 1)


เรื่องของ Materials as Software วัสดุที่ทำงานเหมือนกับซอฟต์แวร์ กำลังจะกลายเป็นศาสตร์หนึ่งที่จะมาแรงในทศวรรษต่อไปครับ วัสดุประเภทนี้เราสามารถโปรแกรมคำสั่ง หรือตรรกะให้เข้าไปอยู่ในเนื้อวัสดุ (Programmable Materials) ซึ่งมันจะทำงานตามเงื่อนไข หรือสภาวะที่กำหนด ซึ่งหากมีความก้าวหน้ามากขึ้นไปอีก ก็จะสามารถใส่ตรรกะหรือแม้แต่สมการทางคณิตศาสตร์เข้าไป เพื่อให้วัสดุนั้นทำงานได้อย่างฉลาด เจ๋งขึ้นไปกว่านั้นอีกก็ถึงขั้น Materials Intelligence หรือ วัสดุปัญญา เลยล่ะครับ นั้นคือ วัสดุจะมีสภาวะทางปัญญา ไม่ต่างจากสิ่งมีชีวิตขั้นสูง ผมยกตัวอย่างง่ายๆ ก็คือพวก Autobot กับ Decepticons ในภาพยนตร์เรื่อง Transformers

DARPA หน่วยงานให้ทุนวิจัยเกี่ยวกับกลาโหมได้สนับสนุนให้มีการพัฒนาเทคโนโลยีทางด้าน Shape-Shifting Materials อยู่ครับ วัสดุพวกนี้สามารถที่จะเปลี่ยนแปลงรูปร่างให้เป็นลักษณะต่างๆได้ ด้วยการทำงานจากระดับโมเลกุล DARPA ยังได้สนับสนุนให้มีการพัฒนา Chembot ซึ่งเป็นหุ่นยนต์ที่จะเปลี่ยนรูปร่างได้ตามลักษณะภูมิประเทศ หรือ พื้นที่ปฏิบัติภารกิจ

เมื่อไหร่ก็ตามที่ Programmable Matter หรือ Materials Software พัฒนาขึ้นมาได้จริง เห็นที่สถานะของสสารที่เราเคยเรียนก็คือ ของแข็ง (Solid) ของเหลว (Liquid) ก๊าซ (Gas) และ พลาสมา (Plasma) จะต้องมีสมาชิกเข้ามาเพิ่มอีก ได้แก่ Infosolid และ Infoliquid ซึ่งสองสิ่งหลังนี้วัสดุจะเหมือนมี "วิญญาณ" อยู่ในเนื้อของมันด้วย