Materials Intelligence - วัสดุปัญญา (ตอนที่ 5)

เมื่อประมาณ 2 ปีที่แล้ว เพื่อนๆ ของผมที่มหาวิทยาลัยมหิดล มีแผนการที่จะเปิดหลักสูตรวัสดุศาสตร์ (Materials Science) สำหรับระดับปริญญาโท และปริญญาเอก ในตอนนั้นพวกเราคุยกันว่า 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 ......

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

ผนังโซลาร์เซลล์เปล่งแสง - เมื่อ Art กับ Technology มาแต่งงานกัน

ท่านผู้อ่านที่ได้ชมการถ่ายทอดพิธีเปิด-ปิด กีฬาโอลิมปิกปักกิ่ง 2008 คงจะจดจำภาพแห่งความประทับใจทั้งหลาย ที่ทางเจ้าภาพได้คัดสรรมานำเสนอ ที่แปลกใหม่และโดดเด่นกว่าทุกครั้งที่ผ่านมาก็คือ เทคนิคทางด้านแสง ซึ่งมีการนำเอาเทคโนโลยี LED ในรูปแบบต่างๆ มาใช้มากมาย ที่เรียกว่า Ambient Lighting หรือ การส่องสว่างแบบมีชีวิตชีวา ซึ่งหากเพิ่มความสามารถทางด้านเซ็นเซอร์เข้าไปก็จะกลายเป็นศาสตร์ที่เรียกว่า Ambient Intelligence หรือ สภาพล้อมรอบอัจฉริยะ ซึ่งบริษัทยักษ์ใหญ่แห่งยุโรปอย่าง Philips-Ostam ให้ความสำคัญและทุ่มงบวิจัยลงไปเป็นเม็ดเงินมหาศาล แต่นึกไม่ถึงครับว่า ตลาดโลกกลับอาจจะได้ใช้เทคโนโลยีนี้จากประเทศจีนแทน

ก่อนโอลิมปิกจะเริ่มไม่กี่เดือนครับ จีนได้เปิดตัวจอแสดงผลขนาดใหญ่ที่ผนึกลงไปเป็นชิ้นเดียวกับกระจกหน้าต่างของอาคารแห่งหนึ่งที่มีชื่อว่า Xicui Entertainment Complex ซึ่งอาคารแห่งนี้ก็มีที่ตั้งใกล้กับสถานที่แข่งขันโอลิมปิกเลยครับ ที่สำคัญผนังจอแสดงผลที่มีขนาดใหญ่กว่าตึก 7 ชั้นนี้ไม่ได้ใช้กระแสไฟฟ้าจากการไฟฟ้าปักกิ่งเลยครับ แต่กลับใช้ไฟฟ้าที่ผลิตได้จากเซลล์แสงอาฑิตย์ ซึ่งก็ผนึกอยู่ในกระจกหน้าต่างชิ้นเดียวกับที่มีการฝัง LED ที่ทำเป็นจอแสดงผลด้วย กระจกหน้าต่างของอาคารแห่งนี้ในช่วงกลางวันจะทำหน้าที่เป็น Solar Cell เพื่อเก็บพลังงานแสงอาฑิตย์ชาร์จเก็บไว้ในแบตเตอรี โซลาร์เซลล์ที่ผนึกในกระจกนี้ได้ถูกออกแบบอย่างฉลาดให้มีความหนาแน่นแตกต่างกันไป ตามลักษณะของห้องทำงานข้างใน บางห้องต้องการแสงในตอนกลางวัน ก็จะอนุญาตให้แสงผ่านเข้าไปได้เยอะ เพื่อไม่ให้ต้องใช้ไฟฟ้าเพื่อเปิดแสงสว่าง แต่ห้องไหนที่ไม่ต้องการแสงมาก กระจกหน้าต่างก็จะมีความหนาแน่นของ Solar Cell มากหน่อย ในตอนกลางคืนไฟฟ้าในแบตเตอรี ก็จะถูกนำออกมาใช้ เพื่อทำให้จอแสดงผลทำงาน ส่องเป็นไฟแสงสีต่างๆ ท่านผู้อ่านครับ ..... ศตวรรษที่ 21 เป็นเรื่องของการผสมผสานเทคโนโลยีกับศิลปศาสตร์ครับ เป็นศตวรรษที่ศาสตร์ของวัตถุ กับ ศาสตร์ของจิตใจ กำลังจะมาบรรจบครับ .........

นาโน โนเบล (ตอนที่ 6)

บุคคลที่ nanothailand จะกล่าวถึงต่อในวันนี้ ท่านเป็นบุคคลเดียวในชุดบทความนาโน โนเบล ที่ไม่ใช่นักวิทยาศาสตร์โนเบล แต่คุณูปการที่ท่านได้ก่อไว้เพื่อการพัฒนานาโนเทคโนโลยี ทำให้ท่านเป็นบุคคลที่สมควรกล่าวถึงในระดับเดียวกับผู้ที่ได้รับรางวัลโนเบล


ในปี ค.ศ. 1986 เดร็กซเลอร์ (K. Eric Drexler)ได้แต่งหนังสือเรื่อง “เครื่องจักรต้นกำเนิด กับการมาของยุคนาโนเทคโนโลยี” (The Engine of Creation: The coming Era of Nanotechnology) ซึ่งนับเป็นหนังสือเล่มแรกของโลกทางด้านนาโนเทคโนโลยี ในครั้งนั้นได้มีการนิยามความหมายของคำว่านาโนเทคโนโลยีเป็นครั้งแรก นับตั้งแต่ปาฐกถาก้องโลกของ ริชาร์ด ฟายน์แมน ประเด็นสำคัญของหนังสือเล่มนั้นได้กล่าวถึงเครื่องจักรที่มีขนาดเล็กมากๆ จนไม่สามารถมองเห็นได้ โดยที่มันสามารถถูกโปรแกรมให้ปฏิบัติภารกิจต่างๆได้ตามสั่ง นอกจากขนาดแล้ว สิ่งที่มันต่างจากเครื่องจักรกลยุคปัจจุบันก็คือ การสร้างและผลิตเครื่องจักรจิ๋วเหล่านี้จะถูกมากๆ เพราะเครื่องจักรกลเหล่านั้นสามารถแพร่พันธ์หรือทำซ้ำตัวเองได้ เดร็กซเลอร์เป็นคนที่มีพลัง ความฝัน และหัวใจที่เปี่ยมล้นไปด้วยจินตนาการ เขาเดินตระเวณไปทั่วสถาบันเทคโนโลยีแห่งแมสซาจูเซตต์ หรือ MIT เพื่อหาหลักสูตรปริญญาเอกทางด้านนาโนเทคโนโลยี ซึ่งขณะนั้น ไม่มีหลักสูตรทางด้านนี้ในโลกเลย แต่แล้วในที่สุดศาสตราจารย์ มาร์วิน มินสกี้ (Marvin Minsky) ก็รับเขาเป็นศิษย์ โดยให้ทำวิทยานิพนธ์ในหัวข้อ “จักรกลและการผลิตระดับโมเลกุล และงานประยุกต์สู่การประมวลผล” (Molecular Machinery and Manufacturing with Applications to Computation) ซึ่งทำให้เขาได้รับการประสาทปริญญาเอกเมื่อปี ค.ศ. 1991 ในสาขา นาโนเทคโนโลยีเชิงโมเลกุล (Molecular Nanotechnology) และนับแต่นั้นมาเดร็กซเลอร์ก็ได้รณรงค์ให้เกิดความตื่นตัวในเรื่องของนาโนเทคโนโลยีมาโดยตลอด ในปี ค.ศ. 1992 เขาได้แต่งหนังสือชื่อ “ระบบนาโน: จักรกลโมเลกุล, การผลิตระดับโมเลกุล และการประมวลผล” (Nanosystems: Molecular Machinery, Manufacturing and Computation) ซึ่งถือเป็นแลนด์มาร์กของศาสตร์ทางด้านวิศวกรรมโมเลกุลเลยทีเดียว


อย่างไรก็ตาม วิศวกรรมโมเลกุลแบบเดร็กซเลอร์นั้นก็ใช่ว่าจะได้รับการยอมรับอย่างราบรื่น โดยเฉพาะท่านมักจะถูกวิพากษ์วิจารณ์บ่อยๆ จากนักวิทยาศาสตร์รางวัลโนเบล ริชาร์ด สมอลลีย์ (Richard Smalley) (ผู้ค้นพบบักกี้บอล) ในเรื่องความเป็นไปได้ และยังถูกกล่าวหาอย่างรุนแรงว่าแนวคิดเกี่ยวกับตัวทำซ้ำหรือ Replicator นั้นเป็นเรื่องไร้สาระ ในปี ค.ศ. 2003 เดร็กซเลอร์ได้เขียนจดหมายเปิดผนึกโต้ตอบกับสมอลลีย์อย่างเผ็ดร้อน โดยลงตีพิมพ์ในวารสาร Chemical Engineering News ฉบับ 1 ธันวาคม พ.ศ. 2003 ซึ่งเป็นวารสารที่มีคนอ่านมากทั้งในวงการวิชาการและอุตสาหกรรม อีกทั้งยังมีการแลกหมัดทางวาจา ระหว่างสาวกของทั้ง 2 ฝ่ายในเว็บบอร์ดต่างๆ อย่างดุเด็ดเผ็ดมัน ซึ่งสุดท้ายแล้วได้นำไปสู่การเสียชื่อเสียงของทั้งสองฝ่าย และทำให้เกิดความบาดหมางระหว่างศาสตร์ทางด้านเคมีสังเคราะห์กับวิศวกรนาโนในวงกว้าง โดยเฉพาะประเด็นในเรื่องความใจแคบของนักเคมีสังเคราะห์ที่มองโลกเป็นแค่ด้านเดียว เพราะในท้ายที่สุดแล้ว ทางรัฐสภาอเมริกันก็มีมติให้ทำการศึกษาความเป็นไปได้ของจักรกลโมเลกุลตามแนวคิดของเดร็กซเลอร์


จักรกลโมเลกุลตามแนวคิด Drexler เป็นเรื่องที่ยาก แต่ก็จุดประกายความฝันได้ดี ในช่วงเวลาที่ผ่านมา มันได้ช่วยกระตุ้นความอยากรู้ อยากเห็น อยากทำวิจัยของนักวิทยาศาสตร์ทั่วโลก และจะยังคงเป็นเช่นนี้ต่อไป ...................

นาโน โนเบล (ตอนที่ 3)

การพัฒนากลศาสตร์ควอนตัมในช่วงเริ่มต้นของ ศตวรรษที่ 20 ทำให้เกิดความรู้ความเข้าใจพื้นฐานที่เกี่ยวกับอะตอม องค์ประกอบที่เล็กที่สุดที่เป็นตัวต่อของทุกสิ่ง (แม้ว่าจะมีอนุภาคอื่นๆ ที่เล็กกว่าอะตอม แต่ก็ถือว่าอะตอมเป็นตัวต่อที่เล็กที่สุดที่มีความหมายในเชิงการก่อรูปสสารขึ้นมา) ดิแรก (Paul Dirac) นักฟิสิกส์รางวัลโนเบลซึ่งเป็นหนึ่งในกลุ่มพัฒนาทฤษฎีควอนตัมได้กล่าวในปี ค.ศ. 1929 ว่า “กฎพื้นฐานต่างๆที่จำเป็นสำหรับการอธิบายสิ่งต่างในวิชาฟิสิกส์โดยส่วนใหญ่และสำหรับวิชาเคมีทั้งหมดนั้นได้ถูกค้นพบแล้ว ปัญหาก็คือว่าการนำเอากฎเหล่านี้ไปใช้จะต้องผ่านสมการคณิตศาสตร์ที่ยุ่งยากซับซ้อนเกินกว่าที่จะแก้ปัญหานั้นได้” ดิแรกมองว่าถึงแม้ทฤษฎีควอนตัมจะถูกค้นพบแล้วก็ตาม แต่มันก็อาจไม่มีประโยชน์นักถ้าหากไม่สามารถที่จะนำมาใช้ศึกษาระบบอื่นๆได้นอกจากอะตอมไฮโดรเจน ทั้งนี้เป็นเพราะว่าสมการที่ใช้เพื่ออธิบายสมบัติของอะตอมนั้น สามารถใช้ได้กับอะตอมของธาตุที่เล็กที่สุด ซึ่งก็คือไฮโดรเจน หากจะนำไปใช้แก้ปัญหาของอะตอมของธาตุอื่น และ โมเลกุล จะต้องผ่านการแก้ปัญหาที่ยุ่งยากซับซ้อนมากๆ มีเรื่องขำๆ เล่าต่อๆกันมาว่า นักวิทยาศาสตร์ควอนตัมในสมัยก่อน เวลาจะแก้ปัญหาเชิงตัวเลขที่ซับซ้อน หรือ ทำซ้ำๆกันหลายขั้นตอน ก็จะเดินเข้าไปในโรงพยาบาลบ้า แล้วนำโจทย์ไปให้คนไข้ที่มีระบบการคิดเลขที่เหนือมนุษย์ธรรมดาช่วยแก้ให้ ดิแรกคงคาดไม่ถึงว่าในเวลาต่อมาเราจะมีสิ่งประดิษฐ์ที่เรียกว่า คอมพิวเตอร์ มาช่วยคิดเลขให้


และแล้ว การมองโลกในแง่ร้ายของดิแรกก็มีอันต้องถูกท้าทาย เมื่อมุลลิเกน (Robert S. Mulliken - รางวัลโนเบลสาขาเคมี ค.ศ. 1966) ซึ่งเป็นหนึ่งในกลุ่มนักวิจัยหัวก้าวหน้าในสมัยนั้น มีความเชื่อว่ากลศาสตร์ควอนตัมนี่เองจะนำมาสู่การปฏิวัติมุมมองใหม่ทางเคมี และจะทำให้เกิดความเข้าใจความเป็นอยู่ของโลกที่เล็กมากๆ อย่างโมเลกุลได้ หลังจากท่านจบปริญญาเอกในประเทศสหรัฐอเมริกา ก็ได้เข้าทำงานกับนักวิทยาศาสตร์ที่มีชื่อเสียงระดับโลกอยู่หลายคน แต่การเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ในชีวิตของท่านเกิดขึ้นเมื่อตัดสินใจเดินทางไปทำงานในยุโรป และได้ทำงานกับ Erwin Schroedinger, Pual Dirac, Werner Heisenberg, Louis de Brogile, Max Born และ Walther Bothe ซึ่งบุคคลที่กล่าวถึงทั้งหมดนั้น สุดท้ายก็ได้รับรางวัลโนเบลกันทุกคน จากสิ่งที่ท่านได้เรียนรู้จากบุคคลเหล่านั้น มุลลิเกนได้พัฒนาทฤษฎีโมเลกุลาร์ ออร์บิทัล (Molecular Orbital) ซึ่งอธิบายความเป็นอยู่ของอิเล็กตรอนในโมเลกุล ก่อให้เกิดความก้าวหน้าทางเคมีเป็นอย่างมาก และมีการใช้งานกันมาจนถึงทุกวันนี้ ซึ่งเป็นงานที่ทำให้มุลลิเกนได้รับรางวัลโนเบลนั่นเองการเกิดขึ้นของทฤษฎีโมเลกุลาร์ ออร์บิทัล นับเป็นพื้นฐานสำคัญของนาโนเทคโนโลยี ทำให้เราสามารถจะทำนายและออกแบบระบบทางด้านนาโนได้ ศาสตร์ที่เรียกว่า Computational Nanotechnology ซึ่งเป็นเรื่องของการออกแบบโมเลกุล และ โครงสร้างนาโนต่างๆ จึงเป็นหนี้ของคุณความดีที่มุลลิเกนได้มอบให้แก่โลกไว้

(ภาพด้านบน - วิศวกร เอ้ย... ไม่ใช่สิ นักชีววิทยาโมเลกุล (molecular biologist) กำลังออกแบบยา โดยการใช้ศาสตร์ของ Computational Nanotechnology)

Biomimetic Engineering - เมื่อธรรมชาติเป็นตัวช่วยให้แก่งานวิศวกรรม

ในระยะหลังๆ นี้ ประเทศไทยมีการตื่นตัวกับ keywords ใหม่ๆ ที่เป็น Emerging Technologies เป็นอย่างมาก เช่น Biomedical Engineering มีการรวมตัวกันเป็นเครือข่ายมากถึง 3 กลุ่มหลัก Biosensors มีศูนย์ไบโอเทค (BIOTEC) เป็นแกนนำ ซึ่งก็มีความกระตือรือร้นสูงที่จะสร้างเครือข่ายนักวิจัย ให้มาร่วมมือกันทำงาน เพื่อให้สามารถสร้างผลิตภัณฑ์ที่ใช้ได้จริง เรื่องของ Bionics หรือ อวัยวะทดแทนก็เริ่มมีการพูดถึงมากขึ้น ถึงแม้ยังไม่มีเครือข่ายที่เป็นเรื่องเป็นราว ใหม่ล่าสุดก็เป็นเรื่องของ Plastic Electronics ที่ศูนย์เนคเทค (NECTEC) เป็นกำลังหลักในการผลักดันเพื่อให้ประเทศไทยเข้าไปอยู่ใน ห่วงโซ่มูลค่า ของอิเล็กทรอนิกส์เวอร์ชัน 2.0 ที่กำลังจะเติบโต

ยังมีอีกศาสตร์หนึ่งที่ประเทศไทยดูจะหลงลืมไป และเป็นศาสตร์ที่กำลังทวีความสำคัญขึ้นเรื่อยๆ ศาสตร์นี้เป็นพรมแดนใหม่ที่ ฟิสิกส์ เคมี ชีววิทยา ประสาทวิทยา แพทยศาสตร์ และ วิศวกรรมสาขาต่างๆ มาบรรจบพบกัน นั่นคือ Biomemetics หรือ Biomimetic Engineering ภาษาไทยยังไม่มีใครนิยามให้ nanothailand ขอเรียกว่า "วิศวกรรมเลียนแบบธรรมชาติ" ก็แล้วกันครับ Biomimetics อาจแบ่งออกได้เป็น 3 แนวทาง ได้แก่ (1) Mechanism-driven Biomimetics เป็นแนวทางที่ต้องการแก้ปัญหาทางวิศวกรรม โดยแสวงหาตัวอย่างในธรรมชาติ เข้าไปศึกษามันเพื่อให้เข้าใจ จากนั้นนำองค์ความรู้มาแก้โจทย์ที่ตั้งไว้แล้ว เช่น Self-cleaning Materials (Lotus Effect) ที่พยายามหาวัสดุที่ทำความสะอาดตัวเองได้เหมือนใบบัว (2) Organism-Driven Biomimetics เป็นการศึกษาสิ่งมีชีวิตเพื่อเสาะหา สมบัติเด่นๆ ของมันสักอย่าง แล้วนำคุณสมบัตินั้นมาสร้างผลิตภัณฑ์ใหม่ เช่น ตีนตุ๊กแก (3) Integrative Biomimetics เป็นแนวทางที่ผสมผสานแนวทางทั้งคู่ที่กล่าวมาข้างต้น เช่น การศึกษาการเคลื่อนที่ของแมลงสาบ เพื่อพัฒนาหุ่นยนต์ที่ สามารถเคลื่อนไหวได้คล่องแคล่ว ในขณะเดียวกันเทคโนโลยีข้างเคียง เช่น เซ็นเซอร์ มอเตอร์จิ๋ว กล้ามเนื้อเทียม ก็สามารถพัฒนาไปพร้อมกันได้ด้วย

หากศาสตร์ทางด้าน Biomimetic Engineering ได้รับการพัฒนาในประเทศไทย ก็จะทำให้เกิดการสร้างทีมงานในด้านต่างๆ ขึ้นมาทำงานร่วมกันเป็นระบบ เพราะศาสตร์ด้านนี้ ต้องการทีมงานหลากสาขามาก เช่น คอมพิวเตอร์ วิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์ วิศวกรรมเครื่องกล ฟิสิกส์ เคมี ชีววิทยา มาร่วมแก้ปัญหา เพราะธรรมชาติมีความลับเก็บซ่อนไว้เยอะมากนะครับ การเลียนแบบธรรมชาติไม่ใช่ของง่ายๆ หากประเทศไทยรวมทีมทางด้านนี้ได้ เราก็มีโอกาสเป็นต่อเพื่อนบ้านครับ เพราะเท่าที่ nanothailand ประเมินสถานภาพของทั้ง เวียดนาม มาเลเซีย และ สิงคโปร์ ศาสตร์ทางด้านนี้ยังไม่ได้รับรู้กันทั่วไปนัก เราจึงต้องรีบเริ่มก่อนเขา

นาโนสถาปัตยกรรมศาสตร์ (Nanoarchitectonics)

นาโนสถาปัตยกรรมศาสตร์ (Nanoarchitectonics) เป็นศาสตร์แห่งการออกแบบสิ่งปลูกสร้างขนาดจิ๋ว ซึ่งได้หลอมรวมวิชาการจากหลายๆ แขนงเข้ามา ตั้งแต่ ฟิสิกส์ เคมี เทคโนโลยีสารสนเทศ คณิตศาสตร์ ชีววิทยา วิศวกรรมเครื่องกล วิศวกรรมโครงสร้าง วัสดุศาสตร์ และที่ขาดไม่ได้คือ สถาปัตยกรรมศาสตร์ นาโนสถาปัตยกรรมศาสตร์เป็นศาสตร์ใหม่ที่กำลังได้รับความสนใจเป็นอย่างสูงในแวดวงวิชาการและแวดวงอุตสาหกรรมของโลก แต่กลับได้รับความสนใจน้อยมากในประเทศไทย มหาวิทยาลัยชั้นนำของโลกหลายๆแห่งถึงกับมีการจัดตั้งสถาบันออกแบบโมเลกุล หรือ สถาบันออกแบบวัสดุ ขึ้นมาเพื่อทำการผลิตนาโนสถาปนิกโดยเฉพาะ อาทิเช่น มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียที่ซานฟรานซิสโก สถาบันเทคโนโลยีแห่งจอร์เจีย (โดยการสนับสนุนจากกองทัพเรือ) มหาวิทยาลัยฮุสตัน มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย-เบอร์คลีย์ มหาวิทยาลัยโตรอนโต (แคนาดา) มหาวิทยาลัยเวอร์จิเนีย สถาบันเทคโนโลยีแห่งโตเกียว ทั้งนี้ยังไม่รวมกลุ่มวิจัยที่มีอยู่เป็นจำนวนมากกระจัดกระจายอยู่ทั่วโลก

เนื้อหาของนาโนสถาปัตย์ครอบคลุมการออกแบบโครงสร้างขนาดนาโน อุปกรณ์ เครื่องจักรกลจิ๋ว ไปจนถึงหุ่นยนต์นาโน โดยเน้นการสร้างจาก “ล่างขึ้นบน” (Bottom-Up Approach) ความสามารถในการประกอบตัวเอง (Molecular Self Assembly)โครงสร้างนาโนแบบมีลำดับชั้น (Hierachically Designed Nanostructure) และการวัดในระดับอะตอม (Atomic Level Measurement) ในช่วงสิบปีที่ผ่านมานี้ นาโนสถาปัตย์มักจะเกี่ยวข้องกับการศึกษาและออกแบบ เส้นลวดโมเลกุล แท่งและฟันเฟืองโมเลกุล สวิตช์โมเลกุล เกียร์โมเลกุล และ มอเตอร์โมเลกุล ซึ่งเป็นชิ้นส่วนที่มีประโยชน์เพื่อนำไปสร้างสิ่งที่ใหญ่และทำงานซับซ้อนมากกว่า เช่น นาโนเซ็นเซอร์ ชิพนาโน ไปจนถึงระบบผลิตนาโน (Nano-manufacturing)

แนวโน้มในอีกไม่กี่ปีข้างหน้านั้น นาโนสถาปัตย์จะมีความซับซ้อนเพิ่มขึ้นไปอีก นั่นคือจะเริ่มมีการออกแบบตัวระบบนาโน-ไมโคร (Nano/Micro-systems) ที่สามารถทำงานได้อย่างซับซ้อนโดยอาศัยองค์ประกอบย่อยๆ มาทำงานร่วมกัน เช่น หุ่นยนต์จิ๋ว (Nanobot) ที่คอยกัดกินแบคทีเรียที่ก่อให้เกิดโรค และนำส่งยาไปสู่เป้าหมายในร่างกายได้อย่างแม่นยำ ศาสตร์ของนาโนสถาปัตย์กำลังจะก้าวไปถึงจุดที่สามารถออกแบบอุปกรณ์ที่มีความซับซ้อนระดับนั้นได้ อีกทั้งความก้าวหน้าของศาสตร์ใกล้เคียงที่กำลังมาแรงอย่างเช่น ชีววิทยาเชิงระบบ (Systems Biology) ยิ่งทำให้นาโนสถาปัตย์มีศักยภาพเพิ่มขึ้นไปอีก เพราะได้มุมมองเกี่ยวกับระบบของสิ่งมีชีวิตมาช่วยทำให้การออกแบบง่ายขึ้น โดยอาศัยการเลียนแบบธรรมชาติ ขณะนี้รัฐสภายุโรปได้สนับสนุนทุนวิจัยขนาดใหญ่ในชื่อโครงการ PACE (Programmable Artificial Cell Evolution) เป้าหมายเพื่อสร้างเซลล์เทียมขึ้นมา โดยจะเล่นบทพระเจ้าในการสร้างชีวิตเทียมขึ้นมา แล้วศึกษารูปแบบความเป็นอยู่ของเซลล์เทียม การสร้างนิเวศของมัน วิวัฒนาการของตัวมันไปสู่รูปแบบที่ซับซ้อนขึ้น เฉกเช่นกับวิวัฒนาการที่เกิดขึ้นกับสิ่งมีชีวิต

(ภาพด้านบน - นาโนสถาปัตย์เป็นศาสตร์แห่งการสร้างโครงสร้างจิ๋ว โดยมีแกนความคิดบนวิทยาศาสตร์พื้นฐาน 3 สาขา คือ ฟิสิกส์ เคมี ชีววิทยา)