Body Odor - กลิ่นกายมนุษย์ (ตอนที่ 2)

(Credit - Picture from http://caninegoodcitizen.wordpress.com/)

มนุษย์เราจดจำบุคคลอื่นโดยอาศัยสัมผัส 2 อย่างคือ ภาพ กับ เสียง โดยในชีวิตประจำวัน เราใช้การดูหน้าตาเป็นหลัก ว่าใช่คนที่เรารู้จักหรือไม่ แต่สุนัข เพื่อนที่ดีที่สุดของเราใช้สัมผัส 3 อย่าง คือ ภาพ เสียง และ กลิ่น และดูเหมือนว่ามันใช้สัมผัสที่ 3 มากที่สุดในการจำแนกแยกแยะคนที่มันรู้จัก กับ คนที่มันไม่รู้จัก และสำหรับสัมผัสในการมอง สุนัขใช้การดูอากัปกริยาท่าทางเฉพาะ เพื่อจำแนกคนที่มันรู้จัก มากกว่าจะจดจำใบหน้า

การที่สุนัขสามารถจดจำและจำแนกกลิ่นของคนที่มันไม่รู้จัก ออกจากคนที่มันรู้จักได้ นั่นย่อมแสดงว่ามนุษย์เราแต่ละคนมีกลิ่นตัวแตกต่างกัน และกลิ่นนั้นต้องมีอัตลักษณ์ทำให้มีความแตกต่างกันอย่างชัดเจน ทำให้สุนัขจดจำได้ ด้วยเหตุนี้ ผมจึงเกิดแนวคิดว่า เราน่าจะสามารถใช้จมูกอิเล็กทรอนิกส์ (Electronic Nose หรือ E-nose) จำแนกบุคคลโดยใช้หลักการของการดมกลิ่นได้ เมื่อ 4 ปีที่แล้ว ผมกับนักศึกษาจึงได้ทำการทดลอง โดยเราได้พยายามแยกกลิ่นตัวของคน 2 คนออกจากกัน วิธีการก็คือ เราหาคนมา 2 คน ซึ่งเราก็ใช้นักศึกษาชายในห้อง Lab นั่นหล่ะครับ จากนั้นเราได้ทำการเก็บกลิ่นรักแร้ของทั้งคู่มาดมด้วย E-nose โดยเราจะให้ E-nose ดมกลิ่นรักแร้วันละ 2 ครั้ง คือ หลังตื่นนอน (ประมาณ 7-8 นาฬิกา) และในตอนบ่าย (ประมาณ 8 ชั่วโมงต่อมา) โดยให้ E-nose ดมรักแร้ของ 2 คนนี้ติดต่อกันเป็นเวลา 5 วัน และเพื่อจะทดสอบว่า โรลออนที่ทารักแร้จะสามารถกลบกลิ่นตัวของคนทั้ง 2 หรือไม่ เราอนุญาตให้เขาทั้งคู่ทาโรลออนที่รักแร้ได้ 1 ข้างครับ นั่นแปลว่า เราก็จะสามารถทดสอบได้ว่า เจ้า E-nose จะแยกกลิ่นตัวของ 2 คนนี้ออกได้หรือไม่ ทั้งกรณีที่ทา และ ไม่ได้ทา โรลออนระงับกลิ่นเต่า


ปกติคนเราแต่ละคนนี่ กลิ่นตัวอาจจะแตกต่างกันไปในแต่ละวันก็ได้ครับ ขึ้นอยู่กับอาหารการกินด้วย ตลอดการทดลอง 5 วันนั้น เราอนุญาตให้ทั้งคู่ใช้ชีวิตปกติ และกินอาหารที่เขากินตามปกติอยู่แล้ว แต่ห้ามมีเพศสัมพันธ์ และ ห้ามดื่มเครื่องดื่มที่มีแอลกอฮอล์ครับ เพื่อจะลดผลกระทบจากปัจจัย 2 เรื่องนี้ ซึ่งจากการทดลองนั้น เจ้า E-nose ก็ตรวจพบว่ากลิ่นตัวของแต่ละคนมันเปลี่ยนไปจริงๆ ตามการใช้ชีวิต โดย E-nose ยังตรวจพบว่ากลิ่นรักแร้ในช่วงบ่ายนั้นจะแรงขึ้น (มีการปล่อยโมเลกุลกลิ่นมากขึ้น) แต่รักแร้ข้างที่ทาโรลออนจะปล่อยโมเลกุลกลิ่นออกมาน้อยกว่าข้างที่ไม่ได้ทามาก เครื่อง E-nose ยังวิเคราะห์และแยกแยะบุคคลทั้งคู่นี้ออกอีกด้วยว่าเป็นคนละคนกัน แม้ว่าจะทาโรลออนเพื่อดับกลิ่นตัวก็ตาม นั่นแสดงว่า กลิ่นตัวของคนเรามันมีความจำเพาะจริงๆ ครับ ซึ่งทำให้สุนัขจำได้ แล้วเจ้า E-nose ก็สามารถระบุความแตกต่างนั้นได้

ผลงานชิ้นนี้ทางกระทรวงกลาโหมสหรัฐฯ ได้นำไปอ้างอิงเพื่อที่จะสนับสนุนการวิจัยเทคโนโลยีเพื่อระบุตัวผู้ก่อการร้ายแก่มหาวิทยาลัยในสหรัฐอเมริกาด้วยครับ .... จากวันนั้นเป็นต้นมา ผมยังทำวิจัยเกี่ยวกับกลิ่นตัวมนุษย์มาเรื่อยๆ ครับ เดี๋ยววันหลังผมจะเล่าให้ฟังครับว่า ผมได้ค้นพบอะไรอีกบ้าง และได้เทคโนโลยีใหม่อะไร ติดตามอ่านกันนะครับ

Body Odor - กลิ่นกายมนุษย์ (ตอนที่ 1)

เมื่อตอนลูกผมทั้ง 2 คนยังเล็ก ผมจะหอมลูกบ่อยมากๆ แบบว่าอยากฟัด เวลาหอมลูกก็จะสูดกลิ่นเข้าไปลึกๆ ถึงปอด มันแสนจะชื่นใจ ในระหว่างที่ผมหอมลูกอยู่นั้น ทุกอณูของลมหายใจเข้าไปนั้นค่อนข้างแจ่มชัดถึงความรักที่เรามีแต่ลูก แม้ทุกวันนี้ลูกสาวผมจะอายุ 13 ขวบ ส่วนลูกชายอายุ 10 ขวบ แล้วก็ตาม ผมก็ยังหอมลูกอยู่วันละหลายๆ ครั้ง กลิ่นของความรักที่ผมสูดดมทุกวันนี้ ช่วยลดความเครียด และเติมเต็มความสุขให้แก่ชีวิตทุกวันได้ โดยไม่ต้องไปแสวงหาความสุขอื่นๆ อีก

ร่างกายของมนุษย์เรานั้น จริงๆ แล้วก็เหมือนเครื่องจักรขนาดใหญ่ที่ทำงานด้วยการอาศัยพลังงานจากอาหารที่กินเข้าไป อาหารเหล่านั้นจะถูกย่อยเป็นโมเลกุลเล็กๆ ที่ร่างกายสามารถนำไปใช้งานได้ โดยสิ่งที่ใช้ประโยชน์ไม่ได้ ก็จะถูกขับถ่ายออกมา ส่วนโมเลกุลที่สามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้ ก็จะถูกดูดซึมในระบบทางเดินอาหาร แล้วลำเลียงไปยังระบบต่างๆ ทั่วร่างกาย โมเลกุลเหล่านั้น หลายๆ ชนิดสามารถนำไปใช้ตรงๆ ได้เลย แต่บางชนิดก็ไม่สามารถนำไปใช้ได้ตรงๆ แต่ต้องผ่านกลไกต่างๆ เกิดปฏิกริยาเคมีเป็นทอดๆ ถึงจะนำไปใช้ประโยชน์ได้ ในแต่ละวัน ร่างกายของเราได้ทำกิจกรรมต่างๆ มากมาย การคิด การเดิน พูด กินขนม จิบไวน์ เล่นคอมพ์ ขับรถ ทำงาน ทุกๆ วินาทีที่ผ่านไป ปฏิกริยาเคมีในร่างกายของเราเกิดขึ้นมากมาย แม้กระทั่งตอนที่เราปิ๊งสาว และเกิดความรักขึ้นมานั้น ในร่างกายของเรา ก็เกิดปฏิกริยาเคมีชนิดพิเศษ ที่ทำให้เรามีความรู้สึกถึงความรักนั้น ร่างกายของเราจึงเสมือนเป็นที่ชุมนุมของโมเลกุลเคมีต่างๆ มากมายนับไม่ถ้วน และโมเลกุลเหล่านี้ หลายๆ ชนิดก็หลุดเล็ดลอดออกมาจากร่างกายของเรา ทำให้เรามี "กลิ่นกาย" ที่ค่อนข้างเฉพาะเจาะจง แต่ละคนก็มีกลิ่นไม่เหมือนกัน ซึ่งเราเองอาจจะไม่ค่อยสังเกต แต่สัตว์ที่ใกล้ชิดเราที่สุดคือสุนัข มันสามารถจดจำกลิ่นของเราได้ การใช้ชีวิตที่เปลี่ยนไปของเรา ก็จะทำให้กลิ่นกายของเราเปลี่ยนไปได้เช่นกัน คนอินเดียที่ชอบทานอาหารที่มีเครื่องเทศจำพวกกลิ่นแรง ก็จะมีกลิ่นตัวเฉพาะที่เราได้กลิ่นเมื่อไหร่ ก็จะรู้ทันที


จะเห็นได้ว่า "กลิ่นกาย" ของเราสามารถที่จะบ่งบอกสภาวะทางเคมีในร่างกายของเราได้ ซึ่งรวมถึงสภาวะทางสุขภาพของเรา ดังนั้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมานี้ นักวิทยาศาสตร์จึงมีความสนใจที่จะใช้กลิ่นกายมนุษย์ สำหรับวินิจฉัยสภาวะทางสุขภาพของมนุษย์ ซึ่งผมจะมาเล่าเกี่ยวกับงานวิจัยทางด้านนี้ในตอนต่อๆ ไปครับ กลิ่นกายของเราซึ่งเป็นกลุ่มของโมเลกุลเคมีที่เล็ดลอดออกมาจากภายในร่างกายของเรานั้น ออกมาทางไหนบ้าง มาดูกันครับ

(1) ปากและจมูก ซึ่งเป็นทางผ่านของลมหายใจออกมา ในลมหายใจออกของเรานั้น จะมีโมเลกุลจำนวนมากที่ระบบเลือดของเรานำมาปล่อยออกที่ปอด ซึ่งโดยมากเป็นโมเลกุลขนาดเล็ก ระเหยง่าย การวินิจฉัยโมเลกุลในลมหายใจเหล่านี้ สามารถบ่งชี้โรคต่างๆ ได้ เช่น มะเร็งปอด มะเร็งตับ โรคฟัน เป็นต้น

(2) ตด และ อุจจาระ อันนี้ผมคงไม่ต้องพูดอะไรมากหล่ะครับ ว่ากลิ่นประเภทนี้มีลักษณะอย่างไร แต่เชื่อไหมครับว่า กลิ่นตดนั้นสามารถใช้บอกสถานะทางสุขภาพในทางเดินอาหารได้ ในประเทศจีนถึงกับมีอาชีพนักดมตด ซึ่งมีหน้าที่วินิจฉัยโรคในทางเดินอาหาร นักดมตดเหล่านี้มีความสามารถที่จะบอกจากกลิ่นตดได้ว่า ผู้ตดมีโรคกระเพาะหรือมีเนื้องอกในลำไส้หรือไม่ รวมไปถึงอาการผิดปกติต่างๆ เช่น เลือดออกในระบบทางเดินอาหาร หรือ การติดเชื้อต่างๆ 

(3) ปัสสาวะ โมเลกุลต่างๆ ที่เป็นของเสีย ซึ่งร่างกายไม่ต้องการจะถูกขับออกมาทางปัสสาวะ ทำให้กลิ่นปัสสาวะ สามารถบ่งบอกสถานะทางสุขภาพของผู้ฉี่ได้ โดยทีมวิจัยของผมเองก็ได้ทำการทดลองใช้เครื่องจมูกอิเล็กทรอนิกส์ (electronic nose หรือ e-nose) เพื่อดมกลิ่นน้ำตาลในปัสสาวะ ซึ่งสามารถจำแนกกลิ่นที่มีความเสี่ยงในการเป็นเบาหวานได้

(4) ผิวหนัง โดยเฉพาะในรูปของเหงื่อ ซึ่งจุดที่มักจะมีกลิ่นมากที่สุดคือ รักแร้ และ เท้า ซึ่งตัวผมเองก็มีผลงานวิจัยในเรื่องการดมรักแร้มาบ้างครับ มีการตีพิมพ์ผลงานในวารสารวิชาการระดับนานาชาติ  และยังได้จดสิทธิบัตรวิธีการจดจำและจำแนกกลิ่นรักแร้เอาไว้ด้วยครับ เพนตากอนยังเคยมาอ้างอิงผลงานวิจัยชิ้นนี้  เพื่อจะนำไปต่อยอดพัฒนาเครื่องดมและจดจำกลิ่นผู้ก่อการร้ายอีกด้วย

ในเมื่อกลิ่นกายของมนุษย์สามารถที่จะบอกสภาวะต่างๆ ในร่างกาย และบ่งชี้สถานภาพทางสุขภาพได้ ดังนั้นจะมีประโยชน์มากหากเราสามารถพัฒนาเทคโนโลยีในการดมกลิ่น เช่น จมูกอิเล็กทรอนิกส์ (e-nose) เพื่อใช้ดมกลิ่นที่ออกมาจากร่างกาย และวิเคราะห์หรือวินิจฉัยว่าเราป่วยเป็นโรคหรือไม่ ซึ่งความสามารถในการตรวจวัดของเจ้า e-nose เนี่ยก็ไม่ธรรมดาเลยครับ ตัวผมเองมีงานวิจัยที่ทำร่วมกับคุณหมอที่โรงพยาบาลรามาธิบดี โดยการนำเอาเจ้า e-nose มาตรวจวัดผู้ป่วยที่เป็นมะเร็งตับ ซึ่งพบว่า e-nose สามารถจำแนกกลิ่นลมหายใจของผู้ป่วยมะเร็งตับได้ ในกรณีอื่นๆ ก็เคยมีผู้นำ e-nose ไปดมกลิ่นตัวของผู้ป่วยที่เป็นโรคจิตเภท ซึ่งพบว่าคนเหล่านี้มีกลิ่นกายแตกต่างไปจากคนปกติ ซึ่งเราไม่สามารถแยกแยะกลิ่นเหล่านี้ได้ นอกจากนั้นยังมีโรคอื่นๆ อีกมากมาย ที่ e-nose สามารถตรวจพบได้ นับว่าเป็นเทคโนโลยีที่มีอนาคตจริงๆ

วันหลังผมจะทยอยเล่าในรายละเอียดในประเด็นต่างๆ ของเรื่องกลิ่นกายมนุษย์ และเทคโนโลยีในการดมกลิ่นเหล่านี้นะครับ

Artificial Sense - สัมผัสประดิษฐ์ (ตอนที่ 5)

วันนี้มาคุยเรื่องสัมผัสประดิษฐ์ทางกายหรือ Tactile Sensing กันต่อนะครับ ซึ่งในปัจจุบันมีผู้สนใจศึกษาเรื่องนี้หลายกลุ่มในโลก แต่กลุ่มที่เป็นที่รู้จักกันดี เพราะออกสื่อบ่อยๆ นั้น เห็นจะเป็นกลุ่มวิจัยของศาสตราจารย์ทากาโอะ โซเมยา (Professor Takao Someya) ซึ่งท่านมีตำแหน่งเป็นหัวหน้าห้องปฏิบัติการวิจัยทรานซิสเตอร์อินทรีย์ (Organic Transistor Laboratory) ซึ่งทำวิจัยอย่างลึกซึ้งในหัวข้อของการสร้างทรานซิสเตอร์สารอินทรีย์บนฐานรองพลาสติก โดยมีจุดมุ่งหมายจะเป็นเจ้าของเทคโนโลยีด้านอุปกรณ์แบบโค้งงอได้ ขนาดพื้นที่ใหญ่ (Large-Area Electronics) ทางกลุ่มของศาสตราจารย์โซเมยาได้พัฒนาเทคโนโลยีในการผลิตอุปกรณ์เหล่านี้ ด้วยเทคนิคที่มีราคาถูก เช่น ใช้วิธีการพิมพ์ วิธีการลามิเนต หรือ การพิมพ์เพลต เป็นต้น ท่านเป็นนักวิทยาศาสตร์รุ่นใหม่ที่ได้รับรางวัลมากมาย เพราะงานวิจัยของท่านมีจุดเด่นที่ไม่เหมือนใคร โดยเฉพาะผิวหนังอิเล็กทรอนิกส์ หรือ e-Skin

e-Skin ที่ท่านพัฒนาขึ้นมานั้น มีวงจรเซ็นเซอร์รับสัมผัส จำนวนมากฝังอยู่บนพื้นผิวของวัสดุที่ยืดหยุ่นได้ กล่าวคือ การนำไฟฟ้าของวัสดุเซ็นเซอร์จะไม่ถูกกระทบหากเนื้อวัสดุยืดออกไม่เกิน 1.7 เท่า วัสดุเซ็นเซอร์ทำจากการผสมท่อนาโนคาร์บอน กับ พอลิเมอร์นำไฟฟ้า e-Skin นี้อาจนำไปใช้ได้หลากหลายงานประยุกต์มากครับ อาจารย์โซเมยาได้สาธิตการใช้งาน ด้วยการห่อหุ้มมือหุ่นยนต์ด้วย e-Skin นี้ เพื่อทำให้หุ่นยนต์มีสัมผัสที่มือ เฉกเช่นมนุษย์ แต่จริงๆ แล้วยังมีงานประยุกต์อื่นๆ อีกมากมาย รอเจ้า e-Skin นี้นำไปใช้ เช่น การติดตั้งในเบาะรถยนต์ เพื่อตรวจวัดการอากัปกริยาการนั่งของคนในรถ การนำแผ่นเซ็นเซอร์ไปติดตั้งบนเสื้อผ้าเพื่อตรวจวัดสภาวะทางสุขภาพ เป็นต้น

วันหลัง ยังมีเรื่องราวของสัมผัสประดิษฐ์มาคุยกันต่อนะครับ ....

Artificial Sense - สัมผัสประดิษฐ์ (ตอนที่ 4)

ผมยังจำความรู้สึกสมัยเป็นวัยรุ่นได้ดีว่า การได้จับมือผู้หญิงครั้งแรกนั้นมันเป็นเรื่องตื่นเต้นขนาดไหน อีกทั้ง สัมผัสของมือที่จับต้องกันนั้น มันช่วยถ่ายทอดความรู้สึกให้แก่กันและกันได้อย่างลึกซึ้งเพียงใด แต่เมื่อเราเริ่มเคยชินกับมัน หรือเมื่อเรามีอายุมากขึ้น การได้จับมือผู้หญิงใหม่ๆ ที่เราไม่รู้จัก กลับไม่สามารถคืนความทรงจำของวันวานนั้นได้ จนผมอยากจะกลับไปบันทึกความรู้สึกนั้นให้เป็นข้อมูลดิจิตอลเสียจริงๆ เผื่อจะได้นำกลับมาใช้ทำวิจัยเกี่ยวกับเรื่องนี้

ปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์มีความสนใจศึกษาเรื่องสัมผัสทางกาย ระบบประสาทของผิวหนัง และการประมวลผลสัมผัสทางกาย กันมากขึ้นเรื่อยๆ ความรู้ในเรื่องเหล่านี้นอกจากจะช่วยทำให้เราสามารถ วิศวกรรมความรู้สึกทางกายเหล่านั้น ให้ไปติดตั้งบนหุ่นยนต์แล้ว มันยังมีประโยชน์ในการรื้อฟื้น หรือ สร้างสัมผัสกายขึ้นมาใหม่ เพื่อให้คนที่สัมผัสกายเหล่านั้นสูญหายไปแล้ว ได้กลับมามีความรู้สึกทางกายได้อีกครั้ง เช่น คนที่ขาขาดไปแล้ว ถึงแม้จะมีขาเทียมมาให้เขาใช้ก็ตาม เขาก็อาจจะไม่ได้รู้สึกว่าเขามีขา ยิ่งถ้าเป็นเท้าหรือนิ้วเท้า เขาจะไม่รู้สึกเลยว่ามี ในอนาคต เราอาจจะทำให้ขาเทียม ผลิตสัมผัสกายได้เสมือนกับว่า เขากำลังใช้ขาจริงอยู่ ด้วยการใส่ผิวหนังอิเล็กทรอนิกส์ หรือ Electronic Skin (e-Skin) เข้าไปที่อวัยวะเทียมเหล่านั้น เพื่อทำให้อวัยวะเทียมเหล่านั้น ผลิตความรู้สึก เมื่อไปสัมผัสแตะต้องกับวัตถุต่างๆ ได้เฉกเช่นกับผิวหนังจริงๆ ในธรรมชาติ

งานวิจัยของผมเกี่ยวกับสัมผัสกาย หรือ Tactile Sensing นั้นจะมุ่งไปที่การค้นหาเซ็นเซอร์รับสัมผัส ซึ่งได้แก่ เซ็นเซอร์วัดแรงกด เซ็นเซอร์วัดแรงดึง เซ็นเซอร์ตรวจวัดความโค้งงอ ซึ่งปัจจุบัน เซ็นเซอร์ที่ผลิตในต่างประเทศนั้น มีราคาค่อนข้างสูง อีกทั้งยังมีขนาดค่อนข้างใหญ่ ไม่เหมาะจะนำมาพัฒนาเป็นผิวหนังอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งต้องมีเซ็นเซอร์จำนวนมากๆ ในพื้นที่เล็กๆ เหมือนกับมือของคนเรานั่น แหล่ะครับ ที่มีปลายประสาทสัมผัสจำนวนมาก นอกจากนั้นแล้ว เรายังต้องหาเซ็นเซอร์ที่มีความยืดหยุ่นได้ เหมือนผิวหนังของคนเรา

วันหลังมาคุยเรื่องนี้กันต่อนะครับ ....

Smound = Smell + Sound

เคยไหมครับที่เราออกไปรับประทานอาหารข้างนอก ในร้านที่บรรยากาศดีดี ถ้าเป็นอาหารฝรั่ง เรามักจะอยากฟังเพลงแจ๊สเบาๆ หรือหากดื่มกันด้วย ถ้าได้ฟังแนวเพลงเลาจ์ (Lounge music) ก็จะยิ่งทำให้อาหารอร่อย แต่ถ้าไปทานอาหารญี่ปุ่น แล้วได้ฟังเพลงญี่ปุ่น ก็จะยิ่งเจริญอาหารมาก ในขณะเดียวกันเวลาทานส้มตำกับลาบ แล้วได้ฟังเพลงหมอรำ นี่สิแซ่บอร่อยไปเลย ....

การรับประทานอาหารอร่อยๆ เคล้าคลอกับเสียงดนตรีที่เจริญหู ถือเป็นสุนทรีย์ของชีวิต .... เมื่อไม่นานมานี้เองครับ ได้มีการตีพิมพ์ผลงานวิจัยชิ้นหนึ่งในวารสาร Journal of Neuroscience (รายละเอียดเต็มเพื่อการอ้างอิงคือ Daniel W. Wesson, Donald A. Wilson, "Smelling Sounds: Olfactory–Auditory Sensory Convergence in the Olfactory Tubercle", Journal of Neuroscience 30 (2010) pp. 3013-3021) ที่เปิดเผยว่า การได้ยินเสียงมีผลต่อประสาทรับกลิ่นในหนูทดลอง โดยนักวิจัยได้ตรวจวัดการทำงานของประสาทสมองส่วนที่เกี่ยวข้องกับกลิ่น พบว่า เซลล์สมองบางส่วนก็มีการทำงานมากขึ้นเมื่อได้ยินเสียงไปพร้อมๆ กับการรับกลิ่น โดยบางส่วนกลับทำงานน้อยลง แถมยังมีเซลล์สมองบางส่วนที่จะทำงานเฉพาะเมื่อมีเสียงและกลิ่นมาพร้อมๆ กัน นักวิจัยหวังว่าจากความรู้ตรงนี้ พวกเขาจะสามารถจดสิทธิบัตรเครื่องมือที่จะสร้างคลื่นเสียง ที่ไปทำให้ประสาทการดมกลิ่นของสุนัข ให้สามารถดมหาวัตถุระเบิดได้ดีขึ้น ซึ่งพวกเขาจำเป็นต้องศึกษาในรายละเอียดว่า คลื่นเสียงความถี่ใด ที่จะช่วยขยายสัญญาณประสาทสัมผัสกลิ่นของสุนัข

ตอนนี้ผมกำลังทดลองจิบไวน์ แล้วเปิดเพลงคลาสสิคฟังครับ มีความรู้สึกว่ารสชาติของไวน์นั้นสุดยอดจริงๆ .....

Artificial Sense - สัมผัสประดิษฐ์ (ตอนที่ 3)

ในช่วงที่ผมเดินทางพาครอบครัวไปพักผ่อนที่ อ.ปาย จ.แม่ฮ่องสอน นั้น ตอนขากลับผมได้มีโอกาสเข้าไปเที่ยว อะควอเรียม ของสวนสัตว์เชียงใหม่ ซึ่งเป็นอะควอเรียมที่ทำได้ดูดี ไม่ได้ด้อยไปกว่าอะควอเรียมของสยามพารากอน และของพัทยานัก โดยเฉพาะอุโมงค์ลอดใต้น้ำของที่นี่ถือว่ายาวที่สุดเท่าที่ผมเคยไปดูมา ก็ว่าได้ครับ

เดินไปเดินมา ผมได้ไปสะดุดตาเข้ากับปลาน้ำจืดของไทยชนิดหนึ่ง นั่นคือ ปลาหนวดพราหมณ์ มันมีชื่อทางวิทยาศาสตร์ว่า Polynemus paradiseus และอยู่ในวงศ์ปลากุเรา (Polynemidae) ปลาชนิดนี้มีหนวดจำนวนมาก ประมาณว่า 20 เส้น หนวดบางเส้นยาวมาก ประมาณยาวกว่าลำตัวเกือบ 2 เท่า ผมถามเจ้าหน้าที่แถวนั้นว่า ทำไมมันถึงมีหนวดเยอะขนาดนี้ หนวดของมันมีไว้เพื่ออะไร เจ้าหน้าที่เขาบอกกับผมว่า ปลาชนิดนี้ตาไม่ค่อยดี มันอาศัยหนวดเป็นเครื่องช่วยในการหาอาหาร และรักษาการทรงตัว ผมเข้าใจว่าหนวดของมันคงมีเซ็นเซอร์รับสัมผัส ซึ่งจะทำให้มันสามารถจับความเคลื่อนไหวของสายน้ำ ซึ่งก็จะเป็นตัวบอกมันว่ามีความเคลื่อนไหวของอาหาร หรือ ศัตรูของมันหรือไม่

ศาสตร์ของสัมผัสประดิษฐ์กำลังเป็นที่สนใจกันทั่วโลกครับ มนุษย์เรามีสัมผัสเพียง 5 อย่าง แต่เราอยากมีมากกว่านั้น นี่เป็นเหตุผลที่เราต้องศึกษาประสาทสัมผัสของสัตว์ เพื่อที่จะทำให้เราสามารถสร้างเทคโนโลยีสัมผัสประดิษฐ์ เพื่อที่เราจะได้มีสัมผัสที่ 6 ขึ้นมาครับ คณะวิจัยของผมก็ทำการศึกษาเรื่องสัมผัสประดิษฐ์นี้ ขณะนี้เราได้พัฒนาเทคโนโลยี จมูกอิเล็กทรอนิกส์ (Electronic nose) ลิ้นอิเล็กทรอนิกส์ (Electronic tongue) และ กายสัมผัสอิเล็กทรอนิกส์ (Electronic skin)

ในวงการวิจัยเซ็นเซอร์ เราอาจแบ่งเซ็นเซอร์ออกได้ 3 ประเภทได้แก่
(1) Physical sensor - เซ็นเซอร์กายภาพ เช่น เซ็นเซอร์วัดแสง อุณหภูมิ ความชื้น เสียง สนามแม่เหล็ก สนามไฟฟ้า คลื่นวิทยุ เป็นต้น

(2) Chemical sensor - เซ็นเซอร์เคมี เช่น เซ็นเซอร์ตรวจวัด pH เซ็นเซอร์ตรวดกลิ่น ก๊าซ สารเคมี เป็นต้น

(3) Biosensor - เซ็นเซอร์ชีวภาพ เช่น เซ็นเซอร์ตรวจเชื้อโรค ดีเอ็นเอ เป็นต้น

แต่ขณะนี้เซ็นเซอร์อีกประเภทกำลังมาแรงครับ นั่นคือ Biophysical sensor ซึ่งเป็นเซ็นเซอร์กายภาพที่อาศัยหลักการของสิ่งมีชีวิต ซึ่งศาสตร์นี้เพิ่งอยู่ในขั้นเบบี๋ เพราะเรายังมีความรู้ด้านนี้ไม่มาก ยังต้องการงานวิจัยพื้นฐานทางนี้อีกเยอะ ซึ่งต้องใช้ความร่วมมือระหว่างนักฟิสิกส์ เคมี และชีววิทยา รวมทั้งวิศวกรด้วยครับ ......

Artificial Sense - สัมผัสประดิษฐ์ (ตอนที่ 2)

วันนี้ผมขอมาเล่าต่อถึงสัมผัสของสัตว์บางชนิดที่อาจไม่มีในมนุษย์ จนถือว่าเป็นสิ่ง "พิเศษ" สำหรับพวกเรา

- เหยี่ยวมีสายตาที่มองได้ไกล ระดับที่เรียกว่า 20/5 กล่าวคือมันสามารถจะมองเห็นภาพที่คนเราเห็นในระยะ 5 เมตร ได้ในระยะ 20 เมตร

- แมงกระพรุนบางชนิดมีดวงตาถึง 24 ดวง ทำให้มันมองเห็นได้รอบตัว

- ยุงมีระบบประสาทที่ไวต่อก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ความร้อนและความชื้นจากร่างกาย

- ผีเสื้อราตรีสามารถตามกลิ่นสาวๆ ของมันจากฟีโรโมนในระยะ 5 กิโลเมตร บางชนิดไปได้ถึง 11 กิโลเมตร จากความเข้มข้นของโมเลกุลเพียง 1 ใน 100,000,000,000,000,000 ส่วนของโมเลกุลอากาศ

- นกเพนกวินมองเห็นคลื่นแสงในช่วงอุลตราไวโอเล็ต

- หมูมีประสาทลิ้นที่ดีกว่ามนุษย์ มันเป็นยอดนักชิม ลิ้นของมันมีต่อมสัมผัสอาหาร 15,000 ต่อม คนเรามีเพียง 9,000 ต่อมเท่านั้น

ความรู้ความเข้าใจในเรื่องเหล่านี้ จริงๆแล้วปัจจุบันก็ยังแค่ผิวเผินครับ คือเรายังไม่รู้ว่าประสาทสัมผัสเหล่านี้ทำงานอย่างไร โครงสร้างระดับโมเลกุลของประสาทเหล่านั้นเป็นอย่างไร เพราะหากเราคิดจะสร้างเซ็นเซอร์ขึ้นมา เราต้องรู้เรื่องพวกนี้ก่อนครับ จึงจะวิศวกรรมสิ่งที่เลียนแบบขึ้นมาได้ ซึ่งมันก็ต้องอาศัยการทำงานร่วมกันข้ามศาสตร์ระหว่างวิศวกรรมและชีววิทยาครับ

วันหลังผมจะมาเล่าต่อครับเกี่ยวกับศาสตร์ความก้าวหน้าทางด้าน Artificial Sense ที่กำลังดำเนินไปอย่างน่าตื่นเต้น ......

Artificial Sense - สัมผัสประดิษฐ์ (ตอนที่ 1)

มนุษย์เราเกิดมามีสัมผัสที่เราเรียกว่า อายตนะทั้ง 5 ได้แก่ ตา หู จมูก ลิ้น กาย แต่บางครั้งท่านผู้อ่านอาจจะเคยได้ยินว่า คนบางคนมีสัมผัสพิเศษที่เพิ่มเข้ามาที่เรียกว่า สัมผัสที่หก หรือ Sixth Sense ในภาพยนตร์เรื่อง The Final Destination นั้น สัมผัสพิเศษที่เพิ่มเข้ามานี้สามารถใช้หนีความตายได้ด้วย สัมผัสพิเศษของมนุษย์ปุถุชนนี้ยังไม่มีความแจ่มชัดนัก แถมยังมาบ้างไม่มาบ้าง จนบางครั้งเราเรียกมันว่าเป็นแค่ "ลางสังหรณ์" ไม่ใช่สัมผัสพิเศษแต่อย่างใด บางครั้งลางสังหรณ์ก็บางเบา จนเป็นแค่ความรู้สึกคิดว่าสิ่งนี้สิ่งนั้นน่าจะเกิดขึ้น

พูดถึงเรื่องความรู้สึก ผมก็รู้สึกว่าเรื่องเกี่ยวกับสัมผัสพิเศษนี่ละครับ กำลังจะกลายมาเป็นเรื่องที่มาแรงอีกเรื่องหนึ่ง เพราะคนเรามีสัมผัสเพียงแค่ 5 อย่าง แต่สัตว์หลายๆชนิด กลับมีสัมผัสที่มนุษย์เราไม่มี เป็นสัมผัสพิเศษที่เราอยากจะมี เราเลยสนใจที่จะศึกษา และอยากจะพัฒนาสัมผัสพิเศษแบบนั้นมาใช้งาน ผมจะทยอยนำเอาความก้าวหน้าทางด้านนี้มาเล่าให้ฟังเป็นตอนๆ นะครับ

วันนี้ผมจะขอเอ๋ยถึงสัมผัสพิเศษของสัตว์อื่นๆ ที่น่าสนใจ ซึ่งจริงๆ มีสัตว์หลายชนิดครับที่มีสัมผัสพิเศษเหล่านี้ แต่ผมจะทยอยนำมาเล่านะครับ

• มดมีสัมผัสที่สามารถรับรู้ถึงการเคลื่อนไหวลงไปใต้พื้นดิน 5 เซ็นติเมตร มันยังสามารถมองเห็นแสงแบบโพลาไรซ์ได้ด้วย (Polarized Light)
• ค้างคาวใช้สัมผัสที่เรียกว่า Echolocation คือคลื่นเสียงเพื่อหาตำแหน่งของแมลงที่เป็นอาหาร มันสามารถระบุตำแหน่งในระยะ 6 เมตร รวมทั้งชนิดของแมลงนั้นด้วย มันได้ยินคลื่นเสียงในช่วง 3,000 ถึง 120,000 Hertz มนุษย์เราได้ยินสูงสุดเพียง 20,000 Heartz เท่านั้นเองครับ
• ผึ้งสามารถมองเห็นคลื่นแสงในช่วง 300-650 นาโนเมตร (มนุษย์มองเห็นคลื่นแสงในช่วง 380-750 นาโนเมตร) ดวงตาของมันมีเลนส์อยู่มากถึง 5,500 เลนส์ (คนเรามีแค่เลนส์เดียว) แถมมันยังมองเห็นแสงโพลาไรซ์อีกด้วย ที่ท้องของมันมีวงเหล็กออกไซด์สำหรับตรวจวัดสนามแม่เหล็กเพื่อการนำทาง
• ผีเสื้อมีขนจิ๋วที่ปีกซึ่งสามารถตรวจวัดการเปลี่ยนแปลงของมวลอากาศได้ ตาของมันสามารถมองสิ่งเล็กที่แยกกันในระดับ 30 ไมครอน ในขณะที่ตาของมนุษย์แยกได้เพียง 100 ไมครอนเท่านั้น
• แมลงวันมีสัมผัสในการมองเห็นที่พิเศษมากๆ มันมีเลนส์ตาถึง 3,000 เลนส์ต่อข้าง ตาของมันสามารถจับความเคลื่อนไหวของภาพได้ถึง 300 ภาพต่อนาที (คนเราทำได้มากสุด 60 ภาพต่อนาทีเท่านั้นในที่มีแสงสว่างจ้า แต่ในที่แสงน้อยทำได้เพียง 24 ภาพต่อนาที)
• ปลาหมึกยักษ์มีตาที่ใหญ่มากๆ อาจใหญ่ถึง 25 เซ็นติเมตร (เส้นผ่านศูนย์กลาง) โดยในเรตินามีเซลล์รับแสงมากถึง 1 พันล้านเซลล์
• ตั้กแตน มีเส้นขนที่สามารถรับรู้การเคลื่อนไหวของอากาศ มันสามารถได้ยินเสียงความถี่สูงถึง 50,000 Hertz
  
  

วันหลังมาคุยเรื่องนี้กันต่อนะครับ ......

Robot Evolution - หุ่นยนต์วิวัฒน์ (ตอนที่ 4)

นักวิทยาศาสตร์ฝันว่าสักวันหนึ่ง เราจะสามารถถ่ายทอดความเป็นมนุษย์ ความมีชีวิตจิตใจ ให้เข้าไปอยู่ในหุ่นยนต์ได้ แต่ก่อนอื่น หุ่นยนต์จะต้องมีผัสสะแบบที่มนุษย์มีเสียก่อน นั่นคือ ตา หู จมูก ลิ้น กาย ซึ่งเป็นสัมผัสประดิษฐ์ (Artificial Sense) ผมเองก็ทำวิจัยเกี่ยวกับสัมผัสประดิษฐ์อยู่ 3 อย่าง คือ จมูกประดิษฐ์ (Artificial Nose) ลิ้นอิเล็กทรอนิกส์ (Electronic Tongue) และ ผิวหนังอิเล็กทรอนิกส์ (Electronic Skin) ซึ่งเทคโนโลยีทั้ง 3 อย่างนี้กำลังเป็นที่สนใจทั่วโลก ซึ่งไม่เพียงแต่นำมาประยุกต์ในหุ่นยนต์ได้เท่านั้น แต่ยังนำไปใช้ประโยชน์อื่นๆ ได้อีกมากมายเลยครับ

การทำให้หุ่นยนต์มีสัมผัสไม่ได้เป็นเรื่องยากเย็นนัก แต่การที่จะทำให้หุ่นยนต์มีความรู้สึกเหมือนมนุษย์ ยังเป็นสิ่งท้าทายอยู่มาก ดังที่ศาสตราจารย์ ลีโอ แวน เฮมเมน หัวหน้าสถาบันชีวฟิสิกส์เชิงทฤษฎี แห่งมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีแห่งมิวนิค (ผมก็เคยไปทำวิจัยหลังปริญญาเอกที่นี่ครับ เมืองมิวนิคน่าอยู่มาก มีงานเทศกาล October Fest ที่เมาเบียร์กันได้ทั้งเดือน ......) ได้กล่าวไว้ว่า "เทคโนโลยีของพวกเราได้ล้ำหน้าสิ่งที่มีในธรรมชาติไปหลายๆ เรื่องแล้วครับ แต่เรื่องสำคัญบางอย่างนั้น เรากลับไม่ค่อยรู้อะไรเท่าไหร่ อย่างเช่น การนำสัมผัสมาประกอบเป็นความรู้สึก"

สัตว์หลายชนิดมีระบบสัมผัสที่มนุษย์เราไม่มี เราอาจเรียกสัมผัสเหล่านั้นว่าเป็น Sixth Sense ก็ได้ หากใครก็ตามที่มีความสามารถเช่นนั้น ตัวอย่างก็คือ ปลาและสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำบางชนิด มีสัมผัสพิเศษที่ทำให้มันสามารถรับรู้การเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อมเพียงเล็กน้อย เสมือนได้จับต้องกับวัตถุที่อยู่รอบๆ ตัวมัน โดยมันไม่จำเป็นต้องไปสัมผัสหรือเห็นวัตถุนั้นเลย สัตว์หลายชนิดสามารถใช้อวัยวะของมันเพื่อตรวจดูสิ่งแวดล้อม ด้วยรังสีอินฟราเรด คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า หรือ คลื่นเสียงอัลตราซาวด์ โดยไม่ต้องใช้เครื่องมือพิเศษเหมือนพวกเรา ด้วยเหตุนี้ ทีมของศาสตราจารย์เฮมเมน จึงสนใจค้นคว้าสัมผัสพิเศษของสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ โดยหวังว่าสักวันหนึ่ง เราอาจจะสร้างสัมผัสประดิษฐ์แบบนี้ให้แก่หุ่นยนต์ได้

Machine Vision - การมองเห็นประดิษฐ์ (ตอนที่ 3)

สัมผัสประดิษฐ์ (Artificial Sense) เป็นศาสตร์แห่งการสร้างเทคโนโลยีตรวจวัดสัมผัสทั้ง 5 (อายตนะทั้ง 5) อันได้แก่ ตา หู จมูก ลิ้น กาย โดยเลียนแบบระบบสัมผัสของมนุษย์ ผมเองได้เริ่มทำการพัฒนาเทคโนโลยีจมูกประดิษฐ์ หรือ จมูกอิเล็กทรอนิกส์ (Artificial Nose / Electronic Nose) มาสักประมาณ 3 ปีแล้ว ซึ่งตอนนี้ก็ประยุกต์ใช้งานในอุตสาหกรรมไปแล้ว ปีที่แล้วนี้เอง ผมได้เริ่มทำวิจัยเรื่องกายสัมผัสประดิษฐ์ (Tactile Sensing หรือ Electronic Skin) ซึ่งตอนนี้ได้พัฒนาต้นแบบถุงมือรับความรู้สึก ซึ่งถือเป็นต้นแบบระดับ Lab ซึ่งยังต้องนำไปทดสอบภาคสนามอีกสักพัก ในปีนี้ผมได้เริ่มทำวิจัยเพิ่มอีก 2 เรื่องคือ ลิ้นอิเล็กทรอนิกส์ (Electronic Tongue) และ การมองเห็นประดิษฐ์ (Machine Vision) ด้วยความหวังที่ว่า อีกไม่นาน สัมผัสประดิษฐ์ทั้งหมดจะได้มาบูรณาการกัน

การมองเห็นประดิษฐ์ หรือ Machine Vision เป็นเรื่องของการเห็นและรับรู้ในสิ่งที่เห็น นั่นหมายถึง นอกจากจะเห็นแล้ว ยังต้องเข้าใจความหมายของสิ่งที่เห็น เพื่อจะนำไปสู่การตัดสินใจทำอย่างใดอย่างหนึ่งด้วย นักหุ่นยนต์ศาสตร์ทั่วโลกพยายามพัฒนาเทคโนโลยีตัวนี้ เพราะต้องการให้หุ่นยนต์สามารถมองเห็นและรับรู้สิ่งที่เห็นได้เหมือนมนุษย์ แต่ก็ไม่ใช่เรื่องง่ายเลยครับ การจะพัฒนาเทคโนโลยีตัวนี้ ต้องอาศัยการร่วมมือทำงานข้ามศาสตร์ จากสาขาประสาทวิทยา (Neuroscience) การรับรู้ (Cognitive Science) เพื่อให้เข้าใจประสาทการมองและรับรู้การเห็นของมนุษย์และสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ซึ่งจะต้องทำงานร่วมกับ วิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ (Computer Science) และวิศวกรรมหุ่นยนต์ (Robotic Engineering)

ปัจจุบัน นักประสาทวิทยาใช้วิธีการสแกนคลื่นสมอง เพื่อตรวจหาว่าส่วนใดของสมองทำงานบ้าง ในขณะที่ใช้ประสาทการมองเห็นทำงานอยู่ เช่น ขณะกวาดสายตาไปรอบๆ เพื่อมองหาสิ่งของ ขณะที่กำลังมองสิ่งของที่เคลื่อนที่ ขณะมองสิ่งรอบๆตัวพร้อมๆกับตัวเองเคลื่อนที่ไปด้วย หรือขณะที่กำลังจดจ้องจะไปยังจุดหมายปลายทาง การสแกนสมองจะทำให้สามารถรู้ว่าสมองส่วนไหนทำงานมากน้อย และส่งข้อมูลแก่กันอย่างไร ซึ่งมีผลการวิจัยที่ระบุว่า มนุษย์มีการมองเห็นที่ซับซ้อน เพราะเราไม่เพียงแต่มองสิ่งที่เคลื่อนที่และติดตามมันไปเท่านั้น แต่สมองเราจะทำนายทิศทางที่มันจะไปด้วย นักวิจัยพบว่าระหว่างที่เรากำลังมองสิ่งที่เคลื่อนที่ สมองของเราหลายๆส่วน เชื่อมโยงประสานข้อมูลกันอย่างวุ่นวายเลยล่ะครับ

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

Machine Vision - การมองเห็นประดิษฐ์ (ตอนที่ 2)

ช่วงนี้ผมเขียนเรื่องเทคโนโลยีทางด้านกลาโหมบ่อยนิดนึง ให้เข้ากับสถานการณ์ที่ว่าตอนนี้เมืองไทยทั้งหมด กำลังตกอยู่ภายใต้การควบคุมของทหาร ท่านผู้อ่านจะได้รู้สึกตื่นเต้นไปกับบรรยากาศสงครามเล็กๆ ที่เกิดขึ้นในบ้านเรา วันนี้ผมจะพูดถึงเรื่อง Machine Vision หรือการมองเห็นประดิษฐ์กันต่อจากคราวที่แล้ว ซึ่งเนื้อเรื่องในวันนี้จะเกี่ยวข้องกับการทำให้หุ่นยนต์ทหาร มีความสามารถในการมองเห็นและเข้าใจในสิ่งที่มันเห็น อันจะนำไปสู่การคิดและตัดสินใจในภารกิจต่างๆ ได้เอง

จริงๆ แล้วศาสตร์ทางด้าน Machine Vision นั้นได้มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่องมาหลายปีดีดักแล้วครับ แต่ไฉนหุ่นยนต์ต่างๆ ที่ใช้งานกันหรือแข่งขันกัน (เช่น หุ่นยนต์เตะฟุตบอล หรือ โยนลูกบาส) ถึงยังไม่สามารถที่จะใช้ฟังก์ชันที่ง่ายที่สุดนี้ (คือ การมองเห็นด้วยกล้อง) ให้เกิดประโยชน์ในการทำงานของมันได้อย่างเต็มที่ จริงๆแล้วการติดกล้องให้แก่หุ่นยนต์ไม่ใช่เรื่องยากหรอกครับ แต่การทำให้มันเข้าใจสิ่งที่มันเห็นนั้น หรือ จำแนกแยกแยะวัตถุต่างๆได้นั้น ยังเป็นอะไรที่ไม่หมูสำหรับสาขานี้ "การที่จะจำแนกแยกแยะวัตถุในภาพว่ามันคืออะไร ยังเป็นเรื่องที่ไม่ง่ายเลยครับ ปัญหาก็คือ วัตถุชิ้นหนึ่งนั้น สามารถถูกมองจากมุมหรือระยะได้ไม่จำกัดจำนวน" เจ้าหน้าที่กองทัพสหรัฐฯกล่าว

ทางเพนทากอนได้สนับสนุนเงินทุนวิจัยเพื่อพัฒนาระบบการมองเห็นประดิษฐ์ที่มีชื่อว่า "Psychologinally Inspired Recognition System" ซึ่งระบบการมองเห็นประดิษฐ์นี้จะเลียนแบบการมองเห็นและจำแนกวัตถุของมนุษย์ ด้วยการพัฒนาอัลกอริทึมต่างๆขี้นมา "แต่ถึงยังไงเรื่องนี้ก็ยังไม่ง่ายอยู่ดีครับ เพราะจากงานวิจัยต่างๆนั้น ชี้ชัดว่ามนุษย์ไม่ได้ใช้อัลกอริทึมแบบเดียวในการจำแนกวัตถุ แต่ใช้อัลกอริทึมแตกต่างกันไป ตามสถานการณ์และประเภทของวัตถุ" เจ้าหน้าที่ผู้นั้นเสริม "อย่างเช่น บางทีคนเราอาจจะใช้วิธีเปรียบเทียบกับฐานข้อมูลที่มีอยู่ (Template Based Algorithm) บางทีเมื่อมองแล้วก็พยายามหารูปแบบเด่น (Feature) หรือบางครั้งก็อาจมองหาลักษณะทาง geometry ที่เด่นของมันครับ"

Machine Vision - การมองเห็นประดิษฐ์ (ตอนที่ 1)

ศาสตร์ทางด้าน Artificial Sense หรือ สัมผัสประดิษฐ์ นั้นกำลังมาแรงครับ ศาสตร์ทางด้านนี้จะทำให้ความเป็นสิ่งมีชีวิตกับความเป็นจักรกล เขยิบเข้ามาใกล้ชิดกัน ศาสตร์นี้จะนำเอาความรู้สึกเข้าไปใส่ให้จักรกล และนำเอาความสามารถของจักรกลเข้าไปใส่ให้แก่สิ่งมีชีวิต การมองเห็นเป็นสัมผัสอย่างหนึ่งที่สิ่งมีชีวิตประเภทสัตว์ต้องการมีเอาไว้เพื่อเอาตัวรอด และดำรงชีพ ตั๊กแตนมีระบบการมองเห็นที่ไวมากจนมันสามารถหลบหลีกการบินชนกันในฝูงที่มีความหนาแน่นเป็นล้านตัว นกอินทรีย์มีดวงตาที่สามารถซูมภาพจากระยะหลายกิโลเมตร การนำเอาระบบการมองเห็นไปใส่ให้แก่หุ่นยนต์ หรือ จักรกล (เช่น คอมพิวเตอร์) จึงเป็นความฝันของวิศวกรรมเลียนแบบธรรมชาติ (Biomimetic Engineering) ระบบการมองเห็นที่ว่านี้ไม่ใช่เพียงแค่กล้องรับภาพเท่านั้นนะครับ แต่ต้องมีการวิเคราะห์และประมวลผลด้วยว่า ภาพนั้นคืออะไร มีความหมายอย่างไร ซึ่งจะนำไปสู่การตัดสินใจทำกิจกรรมต่างๆ ท่านผู้อ่านอาจจะเคยได้ใช้กล้องดิจิตอลรุ่นใหม่ๆ ที่มีฟังก์ชันตรวจสอบการยิ้มของผู้ถูกถ่ายรูป โดยกล้องจะทำการกดชัตเตอร์ทันทีที่มีการยิ้มเกิดขึ้นบนใบหน้าของคนที่เรากำลังจะเก็บภาพ

ฟังก์ชันตรวจสอบการยิ้มที่ผมยกตัวอย่างนั้น ถือว่าเป็นระบบการมองเห็น Machine Vision อย่างง่ายๆ นะครับ เพราะจริงๆ แล้ว เทคโนโลยี Machine Vision ยังมีคุณูปการมีมากมาย มีโอกาสและความเป็นไปได้ในการนำไปใช้งานอีกมากมายเลยล่ะครับ บริษัท Omron ในประเทศญี่ปุ่นได้ออกวางจำหน่ายระบบตรวจสอบการยิ้ม เพื่อนำไปตรวจสอบการยิ้มของพนักงานขายของตามห้างร้านต่างๆ ว่ามีการยิ้มกับลูกค้าเพียงพอหรือไม่ บริษัท Fujitaka ในประเทศญี่ปุ่นได้ใช้เทคโนโลยีในการตรวจสอบใบหน้าของผู้ที่จะมาหยอดเหรียญซื้อบุหรี่ที่ตู้ว่าเป็นเด็กหรือผู้ใหญ่ หากเครื่องมองว่าคนที่มาซื้อเป็นเด็ก มันก็จะไม่ขายให้ ซึ่งจากการทดสอบนั้นพบว่าเครื่องขายบุหรี่อัตโนมัติของ Fujitaka นั้นมีความแม่นยำมากกว่าพนักงงานหน้าผับที่คอยตรวจสอบไม่ให้เด็กเข้าไปใช้บริการเสียอีก

วันหลังผมจะมาเล่าเกี่ยวกับเทคโนโลยีนี้อีกนะครับ ......................