Body Electronics - อิเล็กทรอนิกส์บนผิวกายมนุษย์ (ตอนที่ 6)

(Picture from http://engtechmag.wordpress.com/2011/08/24/electronic-skin-to-monitor-heart-rate-an-annotated-graphic/)

นับตั้งแต่มีการค้นพบอิเล็กตรอนในปี ค.ศ. 1897 โดย เจ เจ ทอมป์สัน  มนุษย์เราก็แสวงหาวิธีการนำเอาอิเล็กตรอนมาใช้ประโยชน์ ซึ่งการใช้ประโยชน์อยู่ใน 2 รูปแบบใหญ่ๆ คือ ไฟฟ้า และ อิเล็กทรอนิกส์ เราใช้ไฟฟ้าในแง่ของพลังงานไฟฟ้า ที่หล่อเลี้ยงสังคมเมืองในเกือบทุกๆ อย่าง ออฟฟิศ บ้าน ห้างสรรพสินค้า ไฟส่องถนน แม้แต่รถยนต์ในอนาคตก็จะใช้พลังงานไฟฟ้าแทนที่น้ำมัน ส่วนในเรื่องของอิเล็กทรอนิกส์นั้น เป็นเรื่องของความสะดวกสบายเหนือขึ้นมาอีก อิเล็กทรอนิกส์ใช้อิเล็กตรอนทำงานในการประมวลผลเชิงตรรกะ และมันเป็นพื้นฐานของอุปกรณ์อำนวยความสะดวกเกือบทุกอย่าง ไม่ว่าจะเป็น คอมพิวเตอร์ โทรศัพท์ โทรทัศน์ เครื่องซักผ้า ตู้เย็น พัดลม เรียกว่าเรากำลังอาศัยอยู่ในยุคของปัญญาที่มีพื้นฐานบนการทำงานของอิเล็กตรอน  

อิเล็กทรอนิกส์ในยุคปัจจุบันนั้น ทำงานโดยอาศัยวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้วัสดุประเภทที่เรียกว่าวัสดุอนินทรีย์ เช่น ซิลิกอน ทองแดง อลูมิเนียม เป็นต้น  แต่ในช่วง 10 ปีที่ผ่านมา ได้เกิดแนวคิดของวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้วัสดุอินทรีย์ เช่น พอลิเมอร์นำไฟฟ้า ท่อนาโนคาร์บอน กราฟีน เป็นต้น ซึ่งอิเล็กทรอนิกส์แบบหลังนี้ มักจะเรียกกันว่า อิเล็กทรอนิกส์แบบอ่อน (Soft Electronics) เพราะอิเล็กทรอนิกส์แบบนี้ สามารถที่จะทำวงจรให้มีความยืดหยุ่น (Flexible Electronics) ซึ่งต่างจากอิเล็กทรอนิกส์แบบเก่า ที่มักจะอยู่บนแผ่นวงจรที่แข็งและแตกหักได้ อิเล็กทรอนิกส์แบบอ่อนนี้ยังมีข้อดีที่สามารถผลิตด้วยกรรมวิธีใหม่ๆ เช่น สามารถพิมพ์ลายวงจรด้วยเครื่องพิมพ์อิงค์เจ็ต (Printable Electronics) หรือกระบวนการพิมพ์อื่นๆ แบบเดียวกับที่ใช้ผลิตหนังสือ และ นิตยสาร ซึ่งทำให้อิเล็กทรอนิกส์แบบนี้เป็นทางเลือกใหม่ สำหรับงานประยุกต์ใหม่ๆ ในอนาคต

อิเล็กทรอนิกส์แบบอ่อนนี้เอง ที่กำลังกลายมาเป็นกระแสใหม่ที่กำลังร้อนแรงในวงการอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งก่อให้เกิดการต่อยอดไปสู่อิเล็กทรอนิกส์แบบใหม่อื่นๆ อีกมากมาย เช่น อิเล็กทรอนิกส์แบบสวมใส่ได้ (Wearable Electronics) อิเล็กทรอนิกส์บนผิวหนัง (Epidermal Electronics) อิเล็กทรอนิกส์แบบฝังในร่างกาย (Implantable Electronics)  ซึ่งจะเห็นได้ว่าอิเล็กทรอนิกส์ทั้ง 3 แบบนี้ ได้เขยิบเข้ามาใกล้ชิดกับร่างกายมนุษย์มากขึ้นตามลำดับ กล่าวคือ Wearable Electronics นั้น เข้ามาแนบใกล้ร่างกายแบบไปไหนมาไหนด้วยกัน แต่ก็ยังอยู่นอกร่างกาย ส่วน Epidermal Electronics นั้น เป็นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่แนบไปกับผิวหนังของเราเลย เรียกว่าใกล้กว่า Wearable Electronics เข้ามาอีก ส่วน Implantable Electronics นั้นเข้าไปอยู่ในร่างกายของคนเรากันเลยครับ ซึ่งเราจะเห็นได้ว่า แนวโน้มของมนุษย์เราจะค่อยๆ หลอมรวมกับจักรกลมากขึ้นไปเรื่อยๆ ยิ่งพวกเราพัฒนาทางด้านเทคโนโลยีมากขึ้นเท่าไหร่ เราจะยิ่งรู้สึกว่าที่พระเจ้าให้มานั้นมันไม่เพียงพอแล้ว ต้องใส่นู่นใส่นี่เพิ่มเข้าไป อย่างที่ผมมักจะพูดประจำว่าเรื่องของ Man-Machine Integration หรือการบูรณาการระหว่างมนุษย์กับจักรกลมันเป็นแนวโน้มของศตวรรษที่ 21 ที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ เราจะเริ่มเห็นมนุษย์กึ่งจักรกล (Bionics) หรือจักรกลกึ่งมนุษย์ (Biomimics) มากขึ้นเรื่อยๆ ครับ

ครั้งหน้าผมจะมาพูดถึง Epidermal Electronics หรือวงจรอิเล็กทรอนิกส์บนผิวหนังนะครับ

Body Electronics - อิเล็กทรอนิกส์บนผิวกายมนุษย์ (ตอนที่ 5)

วิวัฒนาการของเครื่องใช้อิเล็กทรอนิกส์ และเครื่องใช้ไฟฟ้าตลอดระยะเวลา 10 กว่าปีที่ผ่านมานี้ได้ก้าวหน้าไปมาก ตอนผมเข้าเรียนมหาวิทยาลัย เครื่องคอมพิวเตอร์ที่จุฬาฯ มีขนาดใหญ่กว่าห้องนั่งเล่นที่บ้านอีกครับ พอผมขึ้นปี 2 เครื่องคอมพิวเตอร์ตั้งโต๊ะ (Desktop Computer) ก็ออกมา ราคาประมาณ 200,000 บาท พอผมจบปริญญาเอก มาใช้คอมพิวเตอร์แบบ Laptop เครื่องแรกในชีวิตราคาเป็นแสน แล้วเครื่องคอมพิวเตอร์ก็วิวัฒนาการมาเป็น notebook มาเป็น netbook มาเป็น Tablet เมื่อก่อนนี้ การจะได้เป็นเจ้าของคอมพิวเตอร์สักเครื่องเป็นเรื่องใหญ่มาก แต่ปัจจุบันในบ้านผมเอง มีเครื่องคอมพิวเตอร์ชนิดต่างๆ มากกว่า 10 เครื่อง ไม่นับสมาร์ทโฟน ซึ่งหากจะถือว่าเป็นเครื่องคอมพิวเตอร์แบบหนึ่งก็ย่อมได้

แนวโน้มสำคัญอันหนึ่งของอิเล็กทรอนิกส์ก็คือ มันพยายามจะติดตามเราไปทุกที่ เครื่องคอมพิวเตอร์ Desktop มันตามเราไปไหนมาไหนไม่ได้ ก็เลยต้องมีเครื่อง Laptop ซึ่งในภายหลัง มันก็มารู้ตัวว่ามันใหญ่เกินไปที่จะตามเราไปไหนมาไหนได้สะดวก มันจึงต้องออกลูกมาเป็นเครื่อง notebook ซึ่งตามเราไปไหนสะดวกขึ้นหน่อย โดยมันก็พัฒนามาเป็นเวอร์ชันที่เบามากขึ้นไปอีกในชื่อว่า netbook แต่ในภายหลัง มันก็เพิ่งรู้ตัวว่ามันยังมีขนาดใหญ่เกินไปที่จะติดตามเราไปนั่งชิล ๆ ตามร้านกาแฟ บรรยากาศดีๆ มันก็เลยถูกแทนที่ด้วยเครื่องคอมพิวเตอร์แบบ Tablet

แต่อีกไม่นานหรอกครับ หลังจากเด็ก ป.1 ได้มีโอกาสใช้ Table กันหมดแล้ว พวกเราจะเริ่มรู้สึกว่า Tablet ก็ยังเป็นอะไรที่เทอะทะ พกไปพกมาไม่สะดวก ดังนั้นก้าวต่อไปของคอมพิวเตอร์จะเข้าสู่ยุคคอมพิวเตอร์ที่สวมใส่ได้ (Wearable Computer) ซึ่งจะทำให้เรามีพลังในการประมวลผลแบบเคลื่อนที่ ที่คล่องตัวและสะดวกสบายขึ้นไปอีก สิ่งที่เราสวมใส่ในอนาคตไม่ว่าจะเป็นแว่นตา รองเท้า เสื้อผ้า จะมีคอมพิวเตอร์ฝังตัวอยู่

ท่านผู้อ่านอาจจะเคยได้ยินเรื่องที่กูเกิ้ลกำลังจะทำแว่นตาที่มีจอแสดงผลอยู่บนแว่น ซึ่งเมื่อเราสวมใส่แว่นตานี้แล้ว จะทำให้เสมือนเรามีจอคอมพิวเตอร์อยู่ตรงหน้า โครงการนี้มีชื่อว่า Google Glass ซึ่งได้ยินมาว่ากูเกิ้ลจะปล่อยแว่นตาแสดงผลนี้ออกมาให้นักพัฒนา App ได้เล่นกันประมาณต้นปี แล้วหลังจากนั้นก็จะปล่อยออกมาให้ผู้บริโภคทั่วไปได้ซื้อมาใช้ ด้วยสนนราคาประมาณพอๆ กับสมาร์ทโฟนหล่ะครับ เจ้า Google Glass นี้จะทำให้เรามีคอมพิวเตอร์พกพาอยู่ที่แว่นของเราเลย เบื้องต้นที่ผมทราบคือ เราจะควบคุมการทำงานของแว่นตาซึ่งรันอยู่บนระบบปฏิบัติการ android ผ่านทางเสียง และสมาร์ทโฟน แต่ผมเชื่อว่า ในอนาคตเราสามารถควบคุมแว่นตาโดยการใช้ท่าทางของดวงตา (Eye Gesture) เช่น การกรอกลูกตาไปมา การหยีตา หลี่ตา ทำตาซึ้ง ทำตาดุ กระพริบตา โดยแว่นจะต้องจดจำท่าทางเหล่านั้น แล้วแปลความหมายเป็นคำสั่ง เช่น สั่งให้ถ่ายวีดิโอ สั่งให้เปิด App สั่งให้ค้นหาข้อมูลต่างๆ เป็นต้น

และเมื่อใดก็ตาม ที่เรารู้สึกว่าการสวมใส่คอมพิวเตอร์นั้นยังไม่สะดวกพอ ยุคต่อไปเราก็คงจะต้องการให้คอมพิวเตอร์เข้ามาเป็นส่วนหนึ่งของร่างกายเรา เพื่อที่เราจะได้ไปไหนมาไหนกับมันได้ตลอดเวลา ไม่เว้นแม้เวลาอาบน้ำ .....


** โครงการ Wearable Intelligence มหาวิทยาลัยมหิดล ได้รับการสนับสนุนจาก ศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่ง ชาติ **

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 .....

Body Electronics - อิเล็กทรอนิกส์บนผิวกายมนุษย์ (ตอนที่ 4)

เรากำลังอาศัยอยู่ในยุคแห่งการรวมเข้าเป็นหนึ่งระหว่างมนุษย์ กับ จักรกล (Man-Machine Integration) เป็นยุคที่จิตใจ กับ วัสดุ จะเข้ามาบรรจบกัน (Mind-Materials Convergence) อย่างที่ผมเรียนท่านผู้อ่านเสมอๆ ล่ะครับ กระบวนทัศน์ใหม่นี้ ต้องการการเปิดกว้างทางความคิดให้มากขึ้น ต้องการคนที่ทำงานข้ามศาสตร์ ข้ามสาขามากขึ้น เมื่อศาสตร์หลากสาขามาบรรจบ ความคิดจะบรรเจิด และจะบังเกิดความก้าวหน้าที่คาดไม่ถึงครับ ....

เมื่อประมาณปลายปี 2008 มีการตีพิมพ์ผลงานวิจัยหนึ่ง โดยนักวิจัยแห่งมหาวิทยาลัยบริติช โคลัมเบีย (University of British Columbia) ที่เปิดแนวคิดเกี่ยวกับการนำเอาน้ำตาลกลูโคสที่อยู่ในกระแสเลือดของมนุษย์ มาใช้เป็นพลังงานป้อนให้แก่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ที่ฝังอยู่ภายในหรือบนผิวกายมนุษย์ (รายละเอียดเต็มเพื่อการอ้างอิงคือ C.-P.-B. Siu, Mu Chiao, "A Microfabricated PDMS Microbial Fuel Cell", Journal of Microelectromechanical Systems 17 (2008) pp. 1329-1341.) งานวิจัยนี้ ฉายภาพให้เห็นอนาคตของการนำเอาพลังงานจากร่างกายของเราเอง มาหล่อเลี้ยงอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ติดตั้งเข้าไปในร่างกายของเรา แทนที่จะใช้แบตเตอรีกระดุม เหมือนที่ทำกันอยู่ในปัจจุบัน ก่อนหน้านี้ ผมเคยเขียนเรื่องของหุ่นยนต์ที่รับประทานอาหารอินทรีย์ แบบเดียวกับสิ่งมีชีวิตทั่วไป ท่านผู้อ่านจะเห็นได้ว่า แนวโน้มของเทคโนโลยีในอนาคตกำลังเดินไปทางนี้ อีกหน่อย เราจะต้องทานข้าวร่วมกับจักรกลแล้วครับ ....

ผลงานวิจัยที่เสนอนั้น เป็นการนำเอาเซลล์เชื้อเพลิงจุลชีพ (Microbial Fuel Cell) ซึ่งบรรจุยีสต์ชนิดเดียวกับที่ใช้หมักเบียร์หรือเบเกอรี ซึ่งมีชื่อว่า Saccharomyces cerevisiae โดยเจ้ายีสต์ตัวนี้จะย่อยน้ำตาลกลูโคสในเลือดของเรา โดยจะได้อิเล็กตรอนออกมา นักวิจัยได้ใช้สารเคมีชนิดหนึ่งซึ่งสามารถผ่านเข้าไปในเซลล์ของยีสต์ แล้วไปขโมยเอาอิเล็กตรอนที่ผลิตได้ออกมาใช้งาน โดยมันจะเคลื่อนเข้าหาขั้วลบเพื่อไปปล่อยอิเล็กตรอน ในขณะที่ไฮโดรเจนไอออน จากเซลล์ของยีสต์จะเคลื่อนเข้าหาขั้วบวก ก่อให้เกิดกระแสไหลไปเลี้ยงวงจรอิเล็กทรอนิกส์ได้

อนาคตเราคงจะได้เห็นว่า คนอ้วนจะกลายเป็นคนได้เปรียบ เพราะเขาหรือเธอสามารถใช้โทรศัพท์มือถือ คอมพิวเตอร์โน๊ตบุ๊ค หรือ กล้องถ่ายรูป ได้นานๆ ด้วยการอาศัยพลังงานจากพุงและต้นขา ....

Body Electronics - อิเล็กทรอนิกส์บนผิวกายมนุษย์ (ตอนที่ 3)

จุดเปลี่ยนสำคัญของอารยธรรมมนุษย์ จากศตวรรษที่ 19 มาสู่ศตวรรษที่ 20 ก็คือการค้นพบอิเล็กตรอน ซึ่งนำมาสู่การพัฒนาวงจรอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ จนทำให้เกิดการปฏิวัติสารสนเทศครั้งใหญ่ ทำให้เรามีเวิลด์ไวด์เว็บ มีเฟซบุ๊ค มีทวิตเตอร์ใช้ในวันนี้ แต่สิ่งนี้ยังไม่ยิ่งใหญ่เท่าสิ่งที่จะเกิดขึ้นในอนาคต ที่จะเป็นจุดเปลี่ยนสำคัญจากศตวรรษที่ 20 ไปสู่ศตวรรษที่ 21 นั่นก็คือ การที่อิเล็๋กทรอนิกส์กับระบบของสิ่งมีชีวิตจะหลอมรวมเข้าเป็นหนึ่งเดียวครับ ซึ่งผมจะทยอยนำเรื่องราวเหล่านี้มาเล่าให้ฟังไปเรื่อยๆ ครับ วันนี้ผมขอนำเรื่องของแนวคิดในการหลอมรวมระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ เข้ากับร่างกายของมนุษย์ นั่นคือการทำให้ร่างกายของเรามีระบบโทรศัพท์ในตัวเรา

ในปี ค.ศ. 2002 ได้มีผู้เสนอความคิดเรื่องการฝังโทรศัพท์เข้าไปในร่างกาย โดยการฝังไมโครชิพเข้าไปในฟัน ไมโครชิพนี้จะรับสัญญาณโทรศัพท์เข้ามา แล้วเปลี่ยนเป็นการสั่นซึ่งจะนำส่งไปยังหูของเราโดยตรงผ่านกระดูกกราม ทำให้เราได้ยินเสียงจากข้างในได้โดยตรง โทรศัพท์ฝังในร่างกายนี้ จะทำให้เราสามารถพูดคุยโทรศัพท์ได้โดยไม่ต้องถือเครื่องโทรศัพท์อีกต่อไป อีกทั้งมันยังสามารถติดตามเราไปได้ทุกแห่งหน ในการโทรออก เราอาจเพียงแค่ใช้คำสั่งด้วยเสียง เพื่อบอกชื่อคนที่จะโทร หรือพูดเบอร์โทรออกไป มันก็จะโทรออกให้เรา นอกจากนั้น โทรศัพท์ฝังในตัวมนุษย์อาจจะรับคำสั่งจากภาษากายก็ได้ครับ ในตัวชิพจะมี accelerometer ซึ่งจะวัดการความเร่ง ที่เกิดจากการเคลื่อนไหวของศรีษะและปากของเรา เราอาจจะเข้ารหัสคำสั่งให้แก่ชิพได้ นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าแนวคิดนี้มีความเป็นไปได้ และคงจะสามารถทำได้ในไม่ช้า

ปัญหาหนึ่งครับ ที่นักวิจัยจะต้องแก้ให้ได้ ก่อนที่ความฝันเรื่องอิเล็กทรอนิกส์บนผิวกายมนุษย์จะเป็นจริงได้ นั่นคือเรื่องของพลังงาน ที่อุปกรณ์จิ๋วพวกนี้จะใช้ ว่าจะเอามาจากไหน ผมจะมาคุยต่อเรื่องนี้วันหลังนะครับ

Body Electronics - อิเล็กทรอนิกส์บนผิวกายมนุษย์ (ตอนที่ 2)

ยุคแห่งการรวมเข้าเป็นหนึ่งระหว่างมนุษย์-จักรกล (Man-Machine Integration) กำลังจะเกิดขึ้นแล้วครับ เป็นยุคที่จิตใจ กับ วัสดุ จะเข้ามาบรรจบกัน (Mind-Materials Convergence) ดังที่เราจะเห็นจาก งานวิจัยทางด้านวิศวกรรมศาสตร์ ทั่วโลกต่างมุ่งไปในแนวนี้ ไม่ว่าจะเป็นการพัฒนาหุ่นยนต์ที่ใช้หลักชีววิทยา อารมณ์ประดิษฐ์ อวัยวะกลสำหรับมนุษย์และสัตว์ สิ่งมีชีวิตสังเคราะห์ชีวจักรกล และอีกมากมาย เครื่องใช้อิเล็กทรอนิกส์ที่เราถือไปถือมา จะเริ่มเคลื่อนเข้าไปใกล้ชิดกับผิวกายของเรามากขึ้น จนกระทั่งจะเข้าไปฝังตัวในเรือนกายของเรา และอีกต่อไปมันจะกลายเป็นส่วนหนึ่งของกายเรา ดั่งกายอวตารที่จะทำให้ชราภาพของมนุษย์เป็นเรื่องของอดีต

ทุกๆ ปี จะมีการประชุมของนักวิจัย ที่ทำงานทางด้านเทคโนโลยีเครือข่ายไร้สายบนผิวกายมนุษย์ (Body Area Networks) โดยในปี ค.ศ. 2010 จะมีการจัดประชุมกันที่ เกาะคอร์ฟู ประเทศกรีซ การประชุมที่มีชื่ออย่างเป็นทางการว่า The 5th International Conference on Body Area Networks นี้จะจัดขึ้นระหว่างวันที่ 10-12 กันยายน พ.ศ. 2553 เนื้อหาของการประชุมเกี่ยวข้องกับเรื่องของเทคโนโลยีที่ทำให้อุปกรณ์คุยกันทั้งในร่างกาย บนผิวกาย และระหว่างผิวกายของมนุษย์ ระบบตรวจวัดสถานภาพทางด้านสุขภาพ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้พลังงานจากร่างกายมนุษย์ เป็นต้น นับว่าเป็นการประชุมที่น่าสนใจมากเลยครับ

นอกจากนี้แล้ว ยังมีอีกการประชุมหนึ่งที่น่าสนใจครับ คือ 2010 International Conference on Body Sensor Networks (BSN 2010) ซึ่งจะจัดที่ Biopolis ประเทศสิงคโปร์ ระหว่างวันที่ 7-9 มิถุนายน 2553 ซึ่งก็น่าสนใจเพราะไม่ไกลจากบ้านเรา เนื้อหาการประชุมที่เขาสนใจก็คือ เรื่องของอิเล็กทรอนิกส์ที่สวมใส่ได้ อาภรณ์อัจฉริยะ อุปกรณ์ทางการแพทย์บนผิวกาย ระบบตรวจวัดภายในบ้าน

เท่าที่ผมติดตามสถานภาพทางด้านนี้ในประเทศไทย พบว่ามีความสนใจกันมากขึ้นเรื่อยๆ ครับ แต่ยังไม่ค่อยมีการวิจัยทางด้านนี้มากนัก อาจจะเป็นเพราะว่าเรายังไม่มีการบูรณาการงานวิจัยข้ามสาขากันมาก เหมือนในต่างประเทศ ผมจะมาคุยต่อวันหลังนะครับ ......

Body Electronics - อิเล็กทรอนิกส์บนผิวกายมนุษย์ (ตอนที่ 1)

เมื่อครั้งที่ผมกลับมาจากต่างประเทศ และเข้ารับราชการเป็นอาจารย์ที่มหาวิทยาลัยมหิดล ผมได้นำร่องใช้โทรศัพท์มือถือเป็นคนแรกของภาควิชา ในสมัยนั้น มักมีการพูดติดตลกว่า ถ้าซื้อโทรศัพท์มือถือก็ให้หามอเตอร์ไซค์เอาไว้คันหนึ่งด้วย เอาไว้ขี่หาคลื่น มือถือสมัยนั้นอันใหญ่มาก ต้องเหน็บไว้ที่เอว เวลาพกไปไหนมาไหนคนก็จะเห็นหมด ผมมักถูกแซวว่า ซื้อโทรศัพท์มือถือมาใช้ ก็ต้องหาคนมาโทรเข้าด้วยสิ ผมเคยเปรยๆ กับเพื่อนๆ ที่ทำงานว่า "คอยดูนะ อีกหน่อยคนจะเลิกใช้โทรศัพท์มีสาย (land line) ทุกคนจะใช้มือถือกันหมด บางคนใช้มากกว่า 1 เครื่องด้วยซ้ำไป"

จริงๆ แล้ว ก่อนหน้านั้น โทรศัพท์มือถือถูกเรียกว่า โทรศัพท์เคลื่อนที่ เพราะมันมีขนาดใหญ่มาก ขนาดเท่ากับกระเป๋า size สัก A4 เลยครับ ซึ่งต้องหิ้วไปไหนมาไหน แต่ต่อมาขนาดมันเริ่มเล็กลงจนมีขนาดที่มือถือได้ ก็เลยเริ่มเรียกมือถือ แต่เมื่อเวลาผ่านไป คนเราก็เริ่มรู้สึกว่ามันเกะกะ ยิ่งเวลาไปเที่ยวแล้วต้องพกอุปกรณ์ไปหลายตัว ทั้งโทรศัพท์มือถือ (2 เครื่อง) กล้องดิจิตอล จีพีเอส กล้องส่องทางไกล มันจะพะรุงพะรังมาก นี่จึงเป็นเหตุผลที่โทรศัพท์มือถือรุ่นใหม่ๆ พยายามที่จะบรรจุฟังก์ชันของกล้องดิจิตอล และ จีพีเอส เข้าไปในตัวเดียวกัน

หลังๆ นี้ ได้มีความพยายามนำอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เข้าไปอยู่ในเสื้อผ้า ที่เรียกว่า Wearable Electronics หรือ อิเล็กทรอนิกส์ที่สวมใส่ได้ เราจะได้ไม่รู้สึกเป็นภาระที่ต้องหิ้วต้องถือ เพราะใช้วิธีการสวมใส่แทน ศาสตร์ทางด้านนี้บางทีก็เรียกว่า Textile Electronics (สิ่งทออิเล็กทรอนิกส์) บางทีก็เรียก e-Garment (อาภรณ์อิเล็กทรอนิกส์) หรือ e-Fabrics ศาสตร์ทางด้านนี้มีการวิจัยกันมาพอควรแล้วครับ แต่มีศาสตร์อีกด้านหนึ่งที่กำลังพัฒนาครับ คือ Implantable Electronics หรือ อิเล็กทรอนิกส์ที่ฝังบนผิวหนังหรือในร่างกายได้ ซึ่งจะทำให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เข้าไปเป็นส่วนหนึ่งของร่างกายมนุษย์ เช่น โทรศัพท์ฝังในปาก เครื่องช่วยฟังฝังในหู ลิ้นหัวใจอิเล็กทรอนิกส์ จอภาพบนผิวหนัง แบตเตอรีจากเลือดมนุษย์ เป็นต้น ในงานประชุมวิชาการบางแห่งที่ผมเคยไปนั่งฟัง (ในต่างประเทศ) ก็มีคนมาเสนอผลงานการปลูกเซลล์ประสาทลงไปบนพอลิเมอร์นำไฟฟ้า โดยสามารถนำเอาสัญญาณจากเซลล์ประสาทมาใช้ประมวลผล ร่วมกับคอมพิวเตอร์ หรือ เอาสัญญาณจากเซลล์ประสาทมาขับเคลื่อนระบบกลไฟฟ้า (Mechatronics) ในช่วงหลังๆ นี้ผมสังเกตว่าประเทศที่สนใจเรื่องนี้มากเป็นพิเศษคือ สิงคโปร์ มีการประชุมแบบนี้จัดบ่อยๆ ที่สิงคโปร์ แล้วเขาก็ตีพิมพ์ผลงานทางด้านนี้ในวารสารวิชาการค่อนข้างถี่ ผมเดาเอาว่าเขากำลังคิดจะดึง Medical Hub (ศูนย์กลางการแพทย์) ไปจากบ้านเราในไม่ช้านี้ครับ

ผมจะเริ่มนำศาสตร์ทางด้านนี้มาเล่าให้ฟังเป็นตอนๆ นะครับ ......

เครือข่ายกายสัมผัส - Body Area Network (ตอนที่ 1)

ผมเชื่อว่าทุกคนเคยได้ยินวลีที่ว่า "มองตาก็รู้ใจ" นั่นแสดงว่ามนุษย์เรารู้จักการส่งข้อมูล ผ่านทางสายตามานานแล้ว นอกจากนั้นเรายังใช้การส่งข้อมูลด้วยการสัมผัสกายกัน เราจับมือเพื่อนที่กำลังร้องไห้เสียใจเพราะความรัก เพื่อส่งความรู้สึกแสดงความเห็นใจไปสู่เขา การปลอบโยนผู้อื่นด้วยการตบหลัง หรือลูบหลังเบาๆ ก็เป็นการส่งข้อมูลความรู้สึกเห็นอกเห็นใจให้แก่ผู้อื่น คนที่พึ่งจีบกันหรือแม้แต่สามีภรรยาที่อยู่ด้วยกันมานาน ก็ชอบที่จะจับมือกันเพื่อส่งความรู้สึกดีๆให้แก่กัน จะเห็นได้ว่าข้อมูลที่ส่งให้แก่กันและกันผ่านการสัมผัสทางกายเหล่านี้ เป็นข้อมูลเชิงความรู้สึก ไม่สามารถประเมินเชิงตัวเลขหรือเชิงปริมาณได้ แต่ต่อนี้ไปด้วยเทคโนโลยีเครือข่ายกายสัมผัส Body Area Network หรือ BAN จะปฏิวัติโลก เพื่อทำให้เราสามารถส่งข้อมูลต่างๆ ไม่ว่าจะเป็นไฟล์ power point รูปภาพถ่ายจากกล้องดิจิตัล เพลง MP3 ต่างๆ ไฟล์ MS Word ไปให้คนอื่นๆ ผ่านการแตะมือกัน ผมจะทยอยมาเล่าความก้าวหน้าของศาสตร์ทางด้านนี้ในตอนต่อๆ ไป รวมไปถึงระบบนี้ทำงานอย่างไรด้วย แต่ตอนที่ 1 นี้เพื่อเรียกน้ำย่อย ผมจะขอยกตัวอย่างความก้าวหน้าในเรื่อง Body Area Network ที่นำออกมาสาธิตโดย Electronics and Telecommunications Research Institute (ETRI) แห่งประเทศเกาหลีครับ

ต้นแบบที่ ETRI นำมาสาธิตนั้นจะทำให้เราสามารถส่งไฟล์ที่เราต้องการพิมพ์ จากโทรศัพท์มือถือ โน๊ตบุ๊ค หรือ PDA ไปยังเครื่องพิมพ์ด้วยการแตะที่เครื่องพิมพ์ครับ ต้นแบบแรกของ ETRI นี้เป็นถุงมือส่งข้อมูลครับ ปัจจุบันเครือข่ายกายสัมผัสของ ETRI ทำความเร็วในการส่งข้อมูลที่ 1 เมกะไบต์ต่อวินาที ซึ่งก็ยังมีโอกาสเร่งความเร็วในต้นแบบรุ่นต่อๆไปได้อีก รวมทั้งอีกหน่อยอาจจะไม่จะเป็นต้องมีถุงมือส่งข้อมูลก็ได้ โดยติดตั้งอุปกรณ์รับส่งที่ตัวอุปกรณ์มือถือ โน๊ตบุ๊ค โดยตรง ต่อไปเราจะเวลาไปเที่ยวเป็นหมู่คณะ ก็ไม่จำเป็นต้องยืนตากแดดนานๆ เพื่อถ่ายรูปหมู่ ซึ่งต้องเอากล้องคนนู้น กล้องคนนี้ เวียนกันไปจนครบ ถ่ายแค่กล้องเดียว แล้วแตะมือกัน ข้อมูลจากกล้องเราก็จะไปอยู่ในกล้องเพื่อนต่อๆ กันไป

(รูปข้างบน: ต่อแต่นี้ไป การแตะมือกันไม่ใช่เพียงถ่ายทอดความรู้สึกหรืออารมณ์เท่านั้น แต่ยังสามารถส่งข้อมูลติจิตัลได้ด้วย)

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 ......................