(Picture from dvice.com)
แนวโน้มสำคัญอีกเรื่องหนึ่งที่กำลังมาแรงคือ สิ่งทออิเล็กทรอนิกส์ หรือ อิเล็กทรอนิกส์ที่สวมใส่ได้ ซึ่งเกิดจากแนวคิดที่ว่ามนุษย์เราสวมใส่เสื้อผ้าไปไหนมาไหน เสมือนสิ่งของที่มีมาแต่กำเนิด โดยที่เราไม่ได้รู้สึกว่ามันเป็นสิ่งแปลกปลอม ในขณะที่คอมพิวเตอร์หรืออุปกรณ์เครื่องใช้อิเล็กทรอนิกส์ ถึงแม้ในปัจจุบันจะพกไปไหนมาไหนได้ก็ตาม ก็ยังไม่เหมือนเสื้อผ้าที่มันติดตัวเราไปเองโดยไม่ต้องหิ้วไม่ต้องถือและไม่ต้องกังวลว่าจะลืม นั่นคือหากเราสามารถทำให้คอมพิวเตอร์หรืออุปกรณ์เหล่านั้นสวมใส่ได้ (Wearable Devices) และติดตามเราไปได้ทุกที่ สิ่งนั้นก็จะนับว่าเป็นอัจฉริยภาพบนผืนผ้าแห่งยุคอนาคตเลยทีเดียว
ผ้าอัจฉริยะที่มีความสามารถทางด้านอิเล็กทรอนิกส์จะต้องประกอบด้วยองค์ประกอบดังนี้
1) เส้นใยนำไฟฟ้า (Conductive Path) เพื่อนำพลังงานไปจ่ายแก่ระบบ หรือนำสัญญาณไฟฟ้าจากจุดหนึ่งไปสู่อีกจุดหนึ่ง โดยเทคโนโลยีของเส้นใยหรือด้ายนำไฟฟ้าในปัจจุบันมีบริษัทผู้ผลิตหลายราย โดยเฉพาะในไต้หวัน ผลิตออกมาหลายแบบ เช่น
• เส้นด้ายที่นำไฟฟ้าได้ในตัวเอง (Intrinsic Conduction) ทำได้โดยการนำเหล็กกล้า (Stainless Steel) มาปั่นเป็นเส้นด้าย ด้ายที่เป็นใยเหล็กนี้สามารถนำไปถักพร้อมๆกับด้ายอื่นๆ เพื่อทอเป็นผ้า แต่มีข้อเสียคือเส้นใยของเหล็กมีความแข็งกระด้างจึงมักจะทำให้เครื่องทอเสียหายได้บ่อยๆ อีกวิธีหนึ่งคือการนำพอลิเมอร์ที่สามารถนำไฟฟ้าได้ในตัวเอง ได้แก่ polyaniline และ polypyrrole มาทำเป็นเส้นใย ในอนาคตอาจมีการนำท่อนาโนคาร์บอน (Carbon Nanotube) มาปั่นเป็นเส้นด้าย ซึ่งปัจจุบันมีงานวิจัยระบุว่าสามารถทำได้ ซึ่งจะทำให้ผ้าที่ทอจากท่อนาโนคาร์บอนมีสมบัติพิเศษหลายประการ เช่น มีความแข็งแกร่งดุจเหล็กกล้าแต่เบาและยืดหยุ่นเหมือนพลาสติก สามารถป้องกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า รวมไปถึงสามารถทำงานทางด้านอิเล็กทรอนิกส์ได้
• เส้นด้ายที่เคลือบวัสดุนำไฟฟ้า (Extrinsic Conduction) เพื่อให้สามารถนำไฟฟ้าได้ โดยนำเส้นด้ายธรรมดามาเคลือบโลหะ หรือ เกลือของโลหะ เช่น คอปเปอร์ซัลไฟด์ หรือ คอปเปอร์ไอโอไดด์ หรืออาจนำเอาแผ่นฟอยล์ของทอง หรือ อลูมิเนียม มาพันรอบๆเส้นด้าย โดยเฉพาะเส้นไหมจะเหมาะที่สุด เนื่องจากมีความเสถียรในด้านรูปร่างและความยาวของเส้นใย (ผู้เขียนเคยเห็นผ้าไหมตีนจกที่ อ. ศรีสัชนาลัย จ.สุโขทัย ซึ่งทอเส้นไหมกับเส้นทองไปพร้อมๆ กัน เกิดลวดลายที่สวยงามมาก)
2) วงจรตรรกะ (Logic Circuitry) เพื่อประมวลผลสัญญาณและทำหน้าที่ต่างๆ เช่นรับข้อมูลและตัดสินใจตอบสนอง การนำเส้นใยนำไฟฟ้ามาถักทอด้วยความหนาบางต่างกัน หรือถักเป็นปม รวมทั้งเทคนิคในการทอผ้าให้เกิดลวดลายต่างๆ ก็สามารถทำให้เกิดวงจรทางตรรกะได้ โดยมีนักวิจัยที่ MIT ได้สาธิตการนำเอาเส้นใยนำไฟฟ้ามาถักให้มีการไขว้ของเส้นด้าย ทำให้เกิดเป็นคีย์บอร์ดที่สามารถรับรู้น้ำหนักการกด และให้สัญญาณไฟฟ้าออกมาแตกต่างกันได้ (คีย์บอร์ดของคอมพิวเตอร์ธรรมดาไม่รับรู้ความต่างของน้ำหนักการกด)
3) เซ็นเซอร์ (Sensor) สำหรับรับข้อมูลจากภายนอก เช่น วัดอุณหภูมิ ความชื้น จุลชีพที่มีอันตราย ขณะนี้มีการวิจัยเสื้อสุขภาพสำหรับผู้ป่วยที่ต้องการการดูแลจากแพทย์อย่างใกล้ชิด โดยเสื้อดังกล่าวมีอุปกรณ์วัดอัตราการเต้นของหัวใจ อัตราการหายใจ ความดันโลหิต เป็นต้น ซึ่งจะเก็บข้อมูลและส่งให้โรงพยาบาลโดยใช้เทคโนโลยีไร้สาย เซ็นเซอร์ที่วัดอุณหภูมิจะทำงานร่วมกับอุปกรณ์ให้ความร้อนซึ่งหากพบว่าอุณหภูมิภายนอกต่ำมาก หากมีการติดตั้ง GPS ซึ่งเมื่อทำงานร่วมกับเสื้อของผู้สวมใส่ ก็จะทำให้เสื้อทราบว่าผู้สวมอยู่ ณ ตำแหน่งใดบนพื้นโลก ซึ่งก็จะสามารถรับข้อมูลสภาพอากาศและสิ่งแวดล้อมเข้ามาได้ทันทีจากฐานข้อมูลอากาศ เพื่อพร้อมตอบสนองต่อสภาพแวดล้อมได้ ซึ่งมีบริษัทที่ทำการวิจัยและพัฒนาเสื้อสกีที่มีเซ็นเซอร์ตรวจวัดสภาพแวดล้อม โดย GPS จะจับตำแหน่งของนักสกีตลอดเวลา หากเกิดอุบัติเหตุก็จะส่งสัญญาณวิทยุออกไปขอความช่วยเหลือได้
4) เทคโนโลยีสื่อสาร (Communication) เพื่อสื่อสารระหว่างอุปกรณ์ที่อยู่ในเสื้อตัวเดียวกัน และระหว่างอุปกรณ์ภายในเสื้อกับอุปกรณ์ภายนอก ในปัจจุบันมีเทคโนโลยีเครือข่ายเซ็นเซอร์ไร้สาย (Wireless Sensor Networks) ที่สามารถโยงใยเซ็นเซอร์หลายๆ ตัวโดยการสื่อสารแบบไร้สายคล้ายกับเทคโนโลยี Wi-Fi ที่ใช้กันทั่วไป แต่เทคโนโลยีไร้สายแบบนี้ก็อาจจะไม่เหมาะกับเสื้อผ้าที่อยู่ติดกับร่างกายมนุษย์ เนื่องจากมีการปล่อยสัญญาณวิทยุออกมาทุกทิศทาง จึงมีผู้คิดค้นการส่งสัญญาณวิทยุอีกแบบหนึ่งที่เรียกว่า FAN (Fabric Area Network) ซึ่งจะมีการส่งสัญญาณวิทยุในลักษณะของ RFID (Radio Frequency Identification) ออกไปเฉพาะบริเวณพื้นผิวของร่างกายเท่านั้น ไม่มีการส่งเข้าไปในร่างกายมนุษย์ นอกจากนั้นยังมีเทคโนโลยีในการส่งสัญญาณไฟฟ้าผ่านผิวหนังมนุษย์โดยตรงที่เรียกว่า PAN (Personal Area Network) ซึ่งคิดค้นโดยนักวิจัยของ MIT ร่วมกับ IBM โดยจะส่งกระแสไฟฟ้าแรงต่ำ (ระดับพิโคแอมป์) ออกไปตามผิวหนังโดยเครื่องรับสัญญาณตามจุดต่างๆ ของร่างกายสามารถรับสัญญาณได้ เทคโนโลยีนี้จะเหมาะกับการใช้งานทางการแพทย์ เพราะอุปกรณ์โดยมากจะมีการติดตั้งตามลำตัวมนุษย์
5) แหล่งพลังงาน (Energy) ได้แก่แบตเตอรีซึ่งขณะนี้มีการพัฒนาแบตเตอรีแบบแบนบาง หรือแหล่งกำเนิดพลังงาน เช่น เซลล์สุริยะแบนบางซึ่งอาจติดหรือพิมพ์ไว้กับเสื้อก็ได้ หรือ เซลล์เชื้อเพลิงที่เปลี่ยนพลังงานเคมีในเชื้อเพลิงเหลว เช่น เอธานอล ให้เป็นพลังงานไฟฟ้า ซึ่งปกติเซลล์เชื้อเพลิงก็มีลักษณะเป็นแผ่นเมมเบรนบางๆ อยู่แล้ว หรืออาจเป็นวัสดุพวกเพียโซอิเล็กทริก (Piezoelectric) ซึ่งสามารถแปลงพลังงานกลให้เป็นพลังงานไฟฟ้านำไปเก็บไว้ในแบตเตอรี เช่น อาจนำวัสดุนี้ไปติดไว้ในรองเท้า เมื่อเราเดินจะมีแรงกดที่เท้าไปกดวัสดุชนิดนี้ให้เกิดความเค้น ซึ่งพลังงานกลจะถูกเปลี่ยนและเก็บสะสมเป็นพลังงานไฟฟ้าในแบตเตอรี นอกจากนั้นยังมีแนวคิดของการนำกลูโคสในร่างกาย (Bio-fuel cell) ออกมาใช้เป็นพลังงานไฟฟ้าให้แก่เสื้ออิเล็กทรอนิกส์อีกด้วย
6) อุปกรณ์ทางกล-ไฟฟ้า (Mechatronics) ทำงานเพื่อตอบสนองผู้ใช้ทั้งเชิงกลและไฟฟ้า เช่น อุปกรณ์กำเนิดความร้อนหรือความเย็นให้แก่ผู้สวมใส่ (Thermoelectric) เซ็นเซอร์ต่างๆ เช่น เซ็นเซอร์รับรู้ความเร่ง ซึ่งมีลักษณะเป็นอุปกรณ์เครื่องกลไฟฟ้าจุลภาค (Microelectromechanical System หรือ MEMS) อุปกรณ์กำเนิดแรงเช่นแอคตูเอเตอร์ (Actuator) ซึ่งอาจนำไปติดตั้งที่รองเท้าหรือเป็นสนับเข่าช่วยออกแรงให้ผู้สูงอายุเดินได้โดยใช้แรงน้อยลง เสื้อทักซิโด้นาโนฉบับเฉินหลงใส่ในภาพยนตร์เรื่อง The Tuxedo เป็นตัวอย่างที่ดีของอุปกรณ์ประเภทนี้ เพราะสามารถทำให้เฉินหลงกระโดด หมุนตัว ตีลังกาได้อย่างแม่นยำ
** โครงการ Wearable Intelligence ได้รับการสนับสนุนจาก ศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่ง ชาติ **
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น