Top 10 Emerging Technologies สำหรับปี ค.ศ. 2014

World Economic Forum ได้เลือก 10 เทคโนโลยีกำลังจะฮิต ติดกระแส หรือ Top 10 Emerging Technologies สำหรับปี ค.ศ. 2014 ผ่านมา 8 เดือนแล้วนะครับ ลองไปดูกันครับว่ามีอะไรกันบ้าง

- Quantified Self การประมวลผลเชิงปัจเจก ซึ่งข้อมูลต่างๆ ของบุคคลจะเก็บเข้ามาจากแหล่งต่างๆ เช่น อุปกรณ์มือถือ เซ็นเซอร์ สามารถใช้ทำนายวิถีชีวิต การเจ็บไข้ได้ป่วย และสิ่งที่เขาจะทำในอนาคตได้
- Body-adapted Wearable Electronics อิเล็กทรอนิกส์ที่สวมใส่ได้ จะมีการใช้งานมากขึ้นเรื่อยๆ ในปีนี้ครับ
- Nanostructured Carbon Composites วัสดุนาโนคาร์บอนที่เบาแต่แข็งแรงกว่าเหล็ก จะแทรกซึมเข้าไปทุกหย่อมหญ้า รวมทั้งรถยนต์
- Mining Metals from Desalination Brine การทำเหมืองแบบใหม่ที่สกัดโลหะออกจากน้ำเค็ม
- Grid-scale Electricity Storage การเก็บพลังงานไฟฟ้าในแบตเตอรีขนาดใหญ่ เป็นเครือข่ายโยงใยขนาดใหญ่ จะเกิดขึ้น
- Nanowire Lithium-ion Batteries แบตเตอรีจากวัสดุนาโน จะเข้าสู่ตลาดในปีนี้
- Screenless Displays อุปกรณ์แสดงผลที่ไม่ต้องอาศัยจอภาพจะต้องมา เพราะเรามีที่บนหน้าจอที่เล็กลงไปเรื่อยๆ
- Human Microbiome Therapeutics ร่างกายมนุษย์ไม่ได้มีแต่ตัวเรา แต่มีเจ้าจุลินทรีย์มากมายที่อาศัยอยู่ การรักษาสมดุลให้พวกนี้อยู่ร่วมกับเราได้ จะเป็นกระแสใหม่ในปีนี้
- RNA-based Therapeutics การรักษาแบบใหม่ที่เข้าไปแก้ไขในระดับพันธุกรรมกันเลย
- Brain-computer Interfaces การควบคุมอุปกรณ์ต่างๆ ด้วยคลื่นสมอง มีมานานแล้ว แต่ตลาดของมันจะเติบโตอย่างมากในปีนี้

Credit - World Economic Forum

Brain-on-a-Chip เมื่อสมองถูกนำไปอยู่บนชิพ (ตอนที่ 2)

เมื่อสัก 2-3 ปีที่แล้ว ได้เกิดกระแสความตื่นตัวในเมืองไทย เกี่ยวกับเรื่องของนาโนเทคโนโลยีเป็นอย่างมาก หน่วยงานให้ทุนต่างๆ ไม่ว่าจะเป็น ศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย สภาวิจัยแห่งชาติ สำนักงานคณะกรรมการการอุดมศึกษา เป็นต้น ล้วนแห่กันมาให้ทุนวิจัยทางด้านนี้กันยกใหญ่ นักวิจัยทั่วประเทศต่างแห่กันมาขอทุนทางด้านนี้ บ้างก็เปลี่ยนสาขาวิจัยทางด้านอื่น มาทำวิจัยทางด้านนาโนกันยกใหญ่เลยครับ ในช่วงเวลานั้น ผมก็เลยคิดว่าคงได้เวลาที่จะต้องออกจากสาขานาโน ไปหาอย่างอื่นทำดีกว่า และแล้วผมก็ฝ่ากระแสมาตั้งกลุ่มวิจัยเพื่อทำงานทางด้าน วิศวกรรมเลียนแบบธรรมชาติ (Biomimetic Engineering) เพราะเล็งเห็นว่า ศาสตร์ทางด้านนี้ต่างหากที่จะเป็นแนวโน้มใหม่ของโลก

ธรรมชาติมีเรื่องให้เลียนรู้ และนำมาวิศวกรรมเพื่อให้เกิดเทคโนโลยี หรือสิ่งประดิษฐ์ต่างๆ ได้ และมันจะทำให้เราสร้างสิ่งใหม่ๆ แบบก้าวกระโดดด้วยครับ ลองคิดดูให้ดีสิครับว่า ธรรมชาติใช้เวลาสร้างเทคโนโลยีบนสิ่งมีชีวิตมานานเป็นพันล้านปี อารยธรรมมนุษย์ก็แค่หมื่นปีเท่านั้น แถมความรู้ทางวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ย้อนหลังไปแค่ไม่กี่ร้อยปีเอง จะสู้ธรรมชาติได้อย่างไร

โครงการหนึ่งที่น่าสนใจมากมีชื่อว่า SyNAPSE (Systems of Neuromorphic Adaptive Plastic Scalable Electronics) ซึ่งได้รับการสนับสนุนทางด้านเงินทุนจาก DARPA หน่วยงานสนับสนุนทุนวิจัยทางด้านกลาโหมของสหรัฐอเมริกา โครงการนี้เป้าหมายชัดเจนเป้าหมายเดียวคือ "เพื่อพัฒนาแนวทางใหม่ๆ ในการสร้างอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีสมบัติคล้ายระบบประสาท ให้มีความสามารถทัดเทียมกับระบบของสิ่งมีชีวิต" โดยหวังว่าโครงการนี้จะฝ่ากำแพงความรู้ เพื่อเข้าไปไขความลับการทำงานของระบบประสาท แล้วนำความรู้นี้มาใช้ในการพัฒนาสมองประดิษฐ์ ที่ทำงานทัดเทียมธรรมชาติ

คอมพิวเตอร์ที่เราใช้ทุกวันนี้ ทำงานได้เร็วมากๆ ในเรื่องของการคำนวณครับ แต่ถ้าหากใช้วิเคราะห์ปัญหาที่มีตรรกะสูง มีเงื่อนไขที่ซับซ้อน หรือมีข้อมูลแยกส่วนจำนวนมาก จะทำงานได้ช้ากว่าสมองชีวะมากๆ คอมพิวเตอร์ในปัจจุบันแยกส่วนประมวลผล (CPU) ออกจากหน่วยความจำ (Memory) เวลาจะทำการประมวลผลอะไร ก็ต้องนำข้อมูลจากหน่วยความจำเข้ามา ผ่านบัสข้อมูล ดังนั้นหากมีจำนวนข้อมูลมากๆ ข้อมูลก็จะออกันอยู่บนถนนข้อมูล วิธีการที่ผ่านมาก็คือ ทำให้หน่วยประมวลผลมีความเร็วให้สูงขึ้น จนกระทั่งข้อมูลสามารถวิ่งเข้าออกได้ฉลุย อย่างไรก็ตาม หากข้อมูลมีความซับซ้อน และการประมวลผลมีตรรกะที่ซับซ้อนด้วย ก็จะทำให้ข้อมูลต้องวิ่งเข้าวิ่งออกมากขึ้น ก็อาจจะเกิดความแออัดของข้อมูลได้ แต่สำหรับสมองชีวะแล้ว เซลล์ประสาทแต่ละเซลล์จะเป็นทั้งหน่วยประมวลผล และหน่วยความจำในเวลาเดียวกัน ดังนั้นในการประมวลผลตรรกะต่างๆ แต่ละเซลล์จะได้รับงานที่แบ่งมาแล้วประมวลผล ส่งข้อมูลกันเป็นเครือข่าย เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่มาจากการบูรณาการกัน

โครงการนี้อาจจะเป็นจุดเริ่มการปฏิวัติสถาปัตยกรรมของคอมพิวเตอร์เลยครับ .....

Brain-on-a-Chip เมื่อสมองถูกนำไปอยู่บนชิพ

ในช่วง 4-5 ปีมานี้ เกิดกระแสบูมเป็นอย่างมากในเรื่องของ Lab-on-a-Chip หรือห้องปฏิบัติการบนชิพ ซึ่งได้ย่อส่วนของงานการตรวจวิเคราะห์โรค จากที่ต้องทำในห้องปฏิบัติการทางการแพทย์ขนาดใหญ่ ใช้เวลาหลายๆ วัน ให้มาอยู่บนชิพเล็กๆ ที่ย่อส่วนของเครื่องไม้เครื่องมือมาอยู่บนนั้น การตรวจบนชิพจะใช้เวลาระดับนาทีเท่านั้นเอง ในเมืองไทยก็มีการเห่อมาทำวิจัยเรื่องนี้กันเยอะครับ Lab-on-a-Chip เป็นศาสตร์ที่ทำให้เกิดการแต่งงานข้ามสาขากัน ระหว่าง วิศวกรรมไฟฟ้า (Electrical Engineering) กับ เคมี และ เทคนิคการแพทย์ แต่เรื่องที่ผมกำลังจะเล่าให้ฟังนี้จะเป็นกระแสที่ยิ่งใหญ่กว่าอีกครับ เพราะมันจะทำให้เกิดการข้ามสาขาระหว่างศาสตร์ของวิศวกรรมไฟฟ้า วิศวกรรมเครื่องกล ชีวฟิสิกส์ ประสาทวิทยา และจิตวิทยา ครับ ศาสตร์ใหม่นี้เรียกว่า Brain-on-a-Chip ครับ

กระทรวงกลาโหมสหรัฐฯ ได้เสนอของบประมาณในปี 2009 เพื่อดำเนินโครงการที่จะเพิ่มศักยภาพหุ่นยนต์ หรือ จักรกลรบต่างๆ ด้วยการนำเซลล์สมองมาทำงานร่วมกับไมโครชิพ เป็น Hybrid Electronics ที่มีส่วนของวงจรที่ไม่มีชิวิตกับวงจรของสิ่งมีชีวิตครับ โครงการนี้มีชื่อว่า SyNAPSE - Systems of Neuromorphic Adaptive Plastic Scalable Electronics เขาได้จัด workshop เพื่อรวบรวมข้อเสนอโครงการต่างๆ จากนักวิจัยทั่วสหรัฐ โดยจะแจกทุนวิจัยให้แก่โครงการที่เข้าตาทหาร แล้วบริหารจัดการโครงการย่อยๆเหล่านั้น เพื่อนำไปสู่ "ชิพสมอง" ที่จะใช้ควบคุมหุ่นยนต์รบต่างๆ เพนตากอนต้องการนำชิพสมองนี้ไปใช้ในเพื่อทำการบินเครื่องบินสอดแนม หรือ หุ่นยนต์รบที่บินได้ แบบที่ไม่ต้องใช้มนุษย์ควบคุมอีกต่อไป หรือ เรือดำน้ำไร้มนุษย์ที่สามารถปฏิบัติภารกิจได้เองโดยไม่ต้องมีมนุษย์มาแทรกแซง ซึ่งถ้าจะทำเช่นนั้นได้ ไมโครชิพปัจจุบันก็ต้องมีฟังก์ชัน หรือ ความสามารถเหมือนสมองมนุษย์ ดังนั้นการปลูกเซลล์สมองบนไมโครชิพ เป็นอะไรที่จะช่วยทำให้วิสัยทัศน์ของเพนทากอนเป็นจริงได้ เห็นมั้ยครับว่าเรื่องราวใน ภาพยนตร์ Terminator นั้นกำลังจะเป็นจริงแล้วครับ .......

เนื่องจากงานวิจัยเหล่านี้เป็นของกลาโหม จึงไม่จำเป็นต้องมีการตรวจสอบหลักจริยธรรมแต่อย่างใด อีกทั้งพวก NGO ก็ไม่กล้ามายุ่ง นักวิจัยเก่งๆ ที่กลัวเรื่องหลักจริยธรรมในการทำงานวิจัยด้านนี้จึงเข้าร่วมโครงการนี้เป็นจำนวนมากครับ วันหลังผมจะมาเล่าให้ฟังว่าโครงการย่อยๆ ต่างๆเหล่านั้นมีอะไรบ้างที่น่าสนใจ ......................

หุ่นยนต์ควบคุมด้วยสมองชีวะ

เรื่องของ Man-Machine Interface หรือการเชื่อมต่อระหว่างมนุษย์กับจักรกล กำลังกลายมาเป็นกระแสสำคัญของเทคโนโลยีในศตวรรษที่ 21 ครับ การเชื่อมต่อระหว่างโลกของสิ่งมีชีวิตทำได้ทั้งการทำให้จักรกลมีความเป็นสิ่งมีชีวิต ด้วยการเอาความเป็นชีววิทยาไปใส่ให้มัน (เช่น Biomimetics, Biorobotics, Natural Intelligence) หรือ การทำให้สิ่งมีชีวิตมีความเป็นจักรกล ด้วยการเอาอุปกรณ์เสริมไปเติมแต่งให้สิ่งมีชีวิต (เช่น Bionics, Biomechatronics) หรืออาจเป็นแค่การประสานการทำงานระหว่างมนุษย์กับจักรกล (เช่น Haptics, Brain-Computer Interface) วันนี้ผมจะมาเล่าถึงความก้าวหน้าครั้งสำคัญ โดยการนำเอาเซลล์ประสาทสมองที่เลี้ยงขึ้นมา เพื่อไปทำงานควบคุมหุ่นยนต์ครับ

ผลงานนี้เป็นของ Professor Kevin Warwick แห่งมหาวิทยาลัยรีดดิ้งส์ ประเทศอังกฤษ ท่านได้นำผลงานหุ่นยนต์ที่ควบคุมด้วยประสาทสมองมาแสดงในการประชุม European Robotics Symposium 2008 ซึ่งจัดขึ้นเมื่อเดือนมีนาคม พ.ศ. 2551 ท่านได้เลี้ยงเซลล์ประสาทบนแผ่นวงกลมที่มีขั้วไฟฟ้า 60 ขั้ว ซึ่งจะคอยรับส่งสัญญาณไฟฟ้าจากเซลล์ประสาทไปสู่หุ่นยนต์ ผ่านทางสัญญาณบลูทูธ ซึ่งจะคอยควบคุมการเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์ เมื่อหุ่นยนต์วิ่งมาใกล้กับวัตถุ เซ็นเซอร์ที่ตรวจสอบวัตถุจะส่งสัญญาณไปยังเซลล์ประสาทผ่านขั้วไฟฟ้า 60 ขั้วนั้น เซลล์ประสาทจะสนองตอบด้วยการสั่งให้หุ่นยนต์ลองเคลื่อนที่เลี้ยวซ้าย เลี้ยวขวา จนกว่าจะสามารถหลบหลีกวัตถุได้ ผลงานนี้ถือว่าเป็นก้าวสำคัญที่จะทำให้เราเริ่มเข้าใจการทำงานของสมอง ด้วยเฉพาะในเรื่องของการเรียนรู้ และความจำ ซึ่งก็จะมีประโยชน์ทางการแพทย์ในเรื่องของการรักษาโรคสมองด้วยครับ ในอนาคตเราคงได้เห็นสมองชีวะที่สร้างจากการเลี้ยงเซลล์ประสาท เพื่อนำมาควบคุมการทำงานของหุ่นยนต์และอุปกรณ์ต่างๆ มากขึ้น เมื่อถึงวันนั้น เราอาจจะต้องเริ่มตั้งคำถามในนิยามของชีวิตแล้วล่ะครับว่า ความเป็นสิ่งมีชีวิตจะเริ่มนับจากจุดไหน ...........