ISSNIP 2014 - The 9th IEEE International Conference on Intelligent Sensors, Sensor Networks and Information Processing

(Credit - Picture from http://wallfive.com/)

โลกเรากำลังเข้าสู่ยุครุ่งเรื่องของเทคโนโลยีต่างๆ ไม่ว่าจะเป็น เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์ เทคโนโลยีวัสดุ ไอที เทคโนโลยีชีวภาพและการแพทย์ เทคโนโลยีการขนส่ง ซึ่งเทคโนโลยีที่เป็นตัวขับเคลื่อนให้เทคโนโลยีเหล่านี้เจริญก้าวหน้าได้ หรือจะเรียกว่าเป็น Enabling Technology ก็คือ "เซ็นเซอร์" ครับ เพราะเทคโนโลยีเซ็นเซอร์นี่เอง ได้เข้าไปช่วยให้เทคโนโลยีที่กล่าวมาข้างต้นพัฒนาอย่างรวดเร็ว

การประชุมวิชาการที่เรียกว่า IEEE International Conference on Intelligent Sensors, Sensor Networks and Information Processing เป็นการรวมตัวกันของเหล่านักวิทยาศาสตร์ และวิศวกรที่ทำวิจัยในเรื่องของเซ็นเซอร์ ซึ่งก็จัดเป็นประจำทุกปีจนมาถึงครั้งนี้ก็เป็นครั้งที่ 9 แล้วครับ โดยได้เลือกจัดที่ประเทศสิงคโปร์ ระหว่างวันที่ 21-24 เมษายน 2557 ซึ่งตัวผมเองคิดว่าจะส่งผลงานไปประชุมด้วยครับ

การประชุมนี้ได้แบ่งออกเป็นการประชุมย่อยที่เราเรียกว่า Symposium ซึ่งก็จะรวบรวมความสนใจในหัวข้อย่อย ๆ ที่ใกล้เคียงกัน เข้าด้วยกัน ดังนี้ครับ

(1) Symposium on Cognitive Computing in Information Processing
Development of metacognitive learning algorithm in neural network or neuro-fuzzy network
Learning on-the-go
Self-regulatory learning
Consciousness and cognition in memory/recall
Collaborative or competitive learning
Medical Informatics
Video Analytics
Financial Forecasting
Bioinformatics
Control and health monitoring

(2) Symposium on Human-Centric Sensing and Social Networks
Systems architecture for mobile sensing
New mobile sensing hardware
Security, privacy and mobile sensing
QoS/QoE mobile sensing
Mobile crowd-sourcing
Participatory/Opportunistic sensing
Contextual feedback
Image sensing
Mining human-centric sensing data
Experiences and users studies
Mobile sensing applications
Mobile social network
Cognitive radio based sensor network
Mobile cloud computing for sensors

(3) Symposium on Participatory Sensing and Crowdsourcing
Novel applications
Participatory sensing, opportunistic sensing and crowdsourcing paradigms
Middleware support and programming models
Mining large scale multi-modal sensor data
Intersections with cloud technologies
Interactions between mobile devices and humans
Novel user interfaces
Energy-efficient sensing
Activity recognition and high-level inferences
User privacy issues
Incentive mechanisms to motivate participation
Assesing data trustworthiness
Synergies between online social networks and participatory sensing
Application deployment issues and experiences with large-scale deployment

(4) Symposium on the Public Internet of Things
Extending social media platforms and social network paradigms to the IoT
Mechanisms and techniques for automatic discovery of openly available IoT resources
Mechanisms to handle unreliability of crowd-sourced IoT data sources for improved service provisioning
Open publically accessible IoT cloud infrastructures for intelligent information storage and information processing
Open service creation and innovation environments for crowd-sourced IoT resources
What are the business models for deployment and maintenance?
How can people take charge and how to deal with ownership of data?
IoT incentivation/gamification
Disruptive IoT services and applications.
Urban planning and decision making tools.
Challenging ownership models (e.g. most EVs are leased or Hilti BM)

(5) Symposium on Reliability and Data Quality in Wireless Sensor Networks
Data Aggregation, Storage and Management
Coding Theory and Techniques
Data Compression and Information Theory
Network Scheduling and Optimization
Condition Monitoring and Fault Diagnosis
Event Detection, Fault Tolerance and Identification
Networked Sensing and Control
Sensor Fusion, Tracking and Localization
Sensor Network Signal Processing and Data Modelling
Distributed Information Processing
Spatio-Temporal Data Mining and Analysis in Sensor Networks
Pattern Recognition and Machine Intelligence
Energy Efficient Algorithms
Middleware for Sensor Systems

(6) Symposium on Security, Privacy and Trust for Cyber-Physical Systems
cryptographic schemes, access control, intrusion detection and response systems for cyber-physical systems
cyber security of industrial control systems, including general SCADA systems and smart grid control systems
security of communication networks and network protocols in cyber-physical systems
security issues of wireless sensor networks and cloud computing in the cyber-physical context
trusted computing and resilient architectures for cyber-physical systems
formal verification of security protocols
detection of insider attacks
protection of the integrity of sensor-supplied data
assessment of the impact of maliciously injected false data and communication-oriented DoS attacks on control systems
design and analysis of resilient control systems
risk analysis and detection of intrusion of cyber-physical systems
privacy preservation in data mining

(7) Symposium on Sensing, Propagation, and Wireless Networks for Healthcare Applications
Biosignal sensors and signal processing
Wearable and implantable devices/systems
eHealth systems and pervasive healthcare
Body area network (BAN) for medical and healthcare
Human body communication
Antennas and propagation for wireless BAN
Smart textiles for wearable BAN
Preventive care & remote patient management
Radio coexistence and robustness
Privacy and Security issues
International standards and regulatory matters
Telemedicine, telemonitoring
Ambient assisted living
Rehabilitation and activity monitoring

(8) Symposium on Sensor Performance Characterization
Realization of reference standard physical quantities for the characterization and calibration of sensors
Standard reference materials for the characterization of chemical/biomedical sensors
Methodologies for sensor and sensor network characterization, calibration, and performance monitoring
Measurement and test platform for sensor characterization and calibration
Environmental disturbance quantification and control
Development of chip-scale or on-chip physical standards, including quantum-based standards, for the calibration of sensors
Establishing the traceability of sensor measurements to the International System of Units (i.e., establishing SI traceability)

(9) Symposium on Sensors, Interface and Integration
Interface and Integration for varied sensors
Phenomena, Modeling, and Evaluation of Sensors
Chemical Sensors
Bio-sensors
Optical Sensors
Physical and Inertial Sensors, MEMS Sensors
Solid-State Sensors
Magnetic Sensors
Sensors and Actuators
Energy Harvesting
Devices in Sensor Networks
Others related to Sensors, such as Materials, processes and signals, etc.
Applications

(10) Symposium on Smart Grids
Architectures and models for the smart grid
Networking for smart grid
Smart sensors and advanced metering infrastructure
Data analytics and demand response
Virtual power plants, distributed generation, microgrids, renewables and storage
Wide-area monitoring, protection, communication, and control in energy systems
Fault detection, classification, location, and diagnosis
Smart grid simulation and performance analysis
Smart grid cyber security and privacy
Multi-agent systems for smart grids
Architectures and models for the smart grid
Energy management systems

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

Bionic Insect - แมลงชีวกล (ตอนที่ 11)

วันนี้ขอกลับมาเขียนบทความเกี่ยวกับแมลงสักหน่อยนะครับ เนื่องจากช่วงนี้ที่ห้องแล็ปมีการทำการทดลองเกี่ยวกับแมลงพอดี ช่วงนี้ก็เลยกลับมาอินเรื่องนี้สักนิดนึง

ในระยะหลังๆ นี้แมลงเป็นที่สนใจในทางวิศวกรรมศาสตร์มากครับ หน่วยงานให้ทุนวิจัยด้านกลาโหมของสหรัฐอเมริกาที่รู้จักกันในชื่อว่า DARPA ได้อัดฉีดเม็ดเงินจำนวนมากเพื่อพัฒนาเทคโนโลยี ในการบังคับให้เจ้าแมลงมาทำงานเป็นทหารให้กองทัพสหรัฐฯ ในบทความก่อนหน้านี้ ผมได้ทยอยนำรายละเอียดเกี่ยวกับงานวิจัยของมหาวิทยาลัยหลายๆ แห่งที่ได้รับทุน มาเล่าสู่กันฟังไปพอสมควรแล้ว วันนี้ขอมาเล่าเกี่ยวกับประโยชน์ในการศึกษาวิธีการบินของแมลงกันหน่อยนะครับ เพราะความรู้ที่ได้จากการศึกษาว่าแมลงทำการบินอย่างไรนี้ จะมีประโยชน์มากมาย ทั้งในเรื่องของการสร้างหุ่นยนต์บินได้ หรือ อากาศยานอื่นๆ รวมไปถึง แม้แต่รถยนต์อัจฉริยะที่ขับเคลื่อนได้เอง เป็นต้น
เมื่อต้นเดือนที่ผ่านมา มีรายงานวิจัยในวารสาร Proceeding of the National Academy of Science (Andrew K. Dickerson, Peter G. Shankles, Nihar M. Madhavan, and David L. Hu, Mosquitoes survive raindrop collisions by virtue of their low mass, Proceeding of the National Academy of Science, doi:10.1073/pnas.1205446109) ซึ่งได้ไขข้อข้องใจที่มีมานานแล้ว เกี่ยวกับคำถามที่ว่า ทำไมยุงและแมลงบางชนิดสามารถบินลุยฝนได้โดยไม่เป็นอะไร ตัวผมเองก็เคยเอาน้ำจากฝักบัวสาดไปที่ยุง และที่น่าแปลกใจคือ หลายต่อหลายครั้ง ที่เจ้ายุงสามารถบินออกมาโดยไม่เป็นอะไรเลย อะไรทำให้มันคงกระพันชาตรี ทั้งๆ ที่น้ำฝนที่ตกลงมามีขนาดของมวลหนักกว่ามันถึง 50 เท่า และมีความเร็วกว่า 30 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ถ้าจะเปรียบเทียบให้เห็นภาพ ก็จะเหมือนการที่คนเราเดินฝ่ารถปิกอัพขนาด 3 ตันที่ตกลงมาจากท้องฟ้า นั่นเลยครับ

นักวิทยาศาสตร์พบว่า การที่ยุงมีน้ำหนักเบาแต่กลับมีกระดองที่แข็งแรง (exoskeleton หรือเปลือกที่ห่อหุ้มร่างกายของแมลง) จะทำให้มันสามารถทนทานต่อเม็ดฝนได้ เมื่อฝนตกลงมาใส่ตัวมัน มันจะผ่อนตัวลงไปกับเม็ดฝน ทำให้พลังงานจลน์ของเม็ดฝนไม่ได้ถ่ายทอดไปสู่ตัวมัน จึงไม่เกิดการกระแทกที่ทำให้บาดเจ็บ จากนั้นในช่วงเวลาที่มันกำลังร่วงลงมากับเม็ดฝน มันจะค่อยๆ ผลักตัวเองบินออกมาจากเม็ดฝนให้ได้ อันตรายอย่างเดียวของมันก็คือ หากมันบินต่ำเกินไปแล้วถูกเม็ดฝน มันอาจจะบินออกมาไม่ทันหากเม็ดฝนพามันตกกระทบพื้น จากความรู้ที่ได้นี้ นักวิทยาศาสตร์สามารถที่จะนำไปออกแบบอากาศยานขนาดจิ๋ว หรือ MAV ได้ (Micro-aerial Vehicle) ซึ่งปัจจุบัน หัวข้อวิจัยนี้กำลังเป็นที่นิยมกันทั่วโลก

นอกจากนั้นยังมีนักวิจัยที่มหาวิทยาลัยเดร็กเซล (Drexel University) ซึ่งได้รับทุนสนับสนุนจากมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ (Natinal Science Foundation หรือ NSF)ได้ศึกษาหลักอากาศพลศาสตร์ (aerodynamics) หรือการไหลของอากาศผ่านปีกของแมลงเต่าทอง เพื่อทำให้แมลงสามารถยกตัวขึ้นได้ ซึ่งความรู้ที่ได้นี้จะช่วยในการสร้างอากาศยานในอนาคตที่สามารถลอยขึ้นและลงจอดได้แบบแมลง

แมลงเป็นสัตว์ที่มีวิวัฒนาการการบินที่น่าทึ่ง ครั้งหน้าที่คุณเห็นมันบินผ่านมา อย่าลืมลองสังเกตมันด้วยนะครับ แล้วคุณอาจจะค้นพบบางสิ่งที่คุณไม่เคยรู้มาก่อนเกี่ยวกับมันก็ได้ .....

Bionic Insect - แมลงชีวกล (ตอนที่ 10)

ผมเขียนบทความเรื่องแมลงชีวกล ตอนแรก ในเดือนเมษายน ค.ศ. 2009 และผมก็ทยอยเล่าเกี่ยวกับเรื่องนี้มาเรื่อยๆ จากที่ได้ติดตามดูความคืบหน้ามาเป็นระยะเวลา 3 ปีนั้น ได้มีความก้าวหน้าในเรื่องนี้เพิ่มขึ้นเป็นอย่างมากครับ หลายมหาวิทยาลัยสามารถที่จะควบคุมการบินของแมลง โดยการฝังวงจรอิเล็กทรอนิกส์เข้าไปในสมองแมลงแล้ว รวมทั้งยังมีความก้าวหน้าในด้านต่างๆ ซึ่งผมจะนำมาเล่าเพิ่มเติมให้ฟังในวันนี้

โครงการวิจัยแมลงชีวกลนี้ เกิดจากแนวคิดของ DARPA (หน่วยงานให้ทุนวิจัยของเพนทากอน) ที่ต้องการจะนำแมลงมาใช้เป็นอุปกรณ์เพื่อการทหาร โดยการฝังอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ เข้าไปที่ตัวแมลง แล้วทำให้แมลงทำงานแบบที่สั่งได้ เป็นชีวิตกึ่งจักรกล DARPA ต้องการเอาแมลงชีวกลนี้ไปใช้เพื่อ

(1) การลาดตระเวณในเมือง เพื่อสืบราชการลับและเก็บข้อมูล โดยแมลงอาจติดตั้งกล้องขนาดจิ๋ว ไมโครโฟน แล้วส่งเข้าไปหาข่าว บันทึกภาพและการสนทนาของเป้าหมาย และเก็บข้อมูลสภาพแวดล้อมโดยสามารถเล็ดลอดเข้าไปในเคหสถานของเป้าหมายได้ง่าย

(2) แทรกซึมเข้าไปในฐานที่ตั้งของข้าศึก โดยหน่วยรบพิเศษสามารถปล่อยฝูงแมลงชีวกลนี้เข้าไปในฐานที่มั่นของข้าศึก เพื่อสืบทราบตำแหน่งยุทโธปกรณ์หลัก การวางกำลังของข้าศึก และเก็บข้อมูลอื่นๆ

(3) ตามหาเป้าหมายที่ต้องการ เช่น การหาตำแหน่งที่แน่นอนของพลซุ่มยิงฝ่ายศัตรู หาตำแหน่งของหัวหน้าผู้ก่อการร้าย หรือ เก็บภาพจุดที่จะเข้าจู่โจม โดยเฉพาะสงครามในสภาพที่เป็นเมือง

(4) ใช้บรรทุกสัมภาระซึ่งอาจเป็นอุปกรณ์ หรือ สารเคมี หรือ สารชีวภาพ เพื่อภารกิจบางอย่าง

(5) ใช้ไปเก็บตัวอย่างในพื้นที่เสี่ยง เช่น ตัวอย่างดิน ตัวอย่างน้ำ

โดยงานวิจัยด้านแมลงชีวกลนี้ เท่าที่ผู้อ่านได้สำรวจเปเปอร์ต่างๆ พบว่าไม่มีประเทศไหนในโลก นอกจากสหรัฐอเมริกาที่ทำวิจัยในเรื่องนี้ ซึ่งเป็นเรื่องที่น่าเสียดาย เพราะอันที่จริง ความก้าวหน้าในการวิจัยเรื่องนี้ ไม่เพียงแต่จะทำให้ได้เทคโนโลยีแมลงกึ่งจักรกลแล้ว องค์ความรู้ที่ได้จากการศึกษาแมลงยังสามารถต่อยอดไปยังศาสตร์อื่นๆ ได้อีกหลายๆ ด้าน ไม่ว่าจะเป็นอากาศยาน หุ่นยนต์ศาสตร์ ประสาทวิทยา หรือแม้กระทั่งการรักษาโรคสมอง หลายคนคิดว่าแมลงเป็นสัตว์ที่กระจอก ดูง่ายไม่ซับซ้อน และคงคิดว่าถ้าเรารู้จักแมลงดีแล้ว คงจะต่อยอดสูงขึ้นไปเพื่อทำอะไรกับสัตว์ใหญ่ๆ แต่แท้จริงแล้ว แมลงมีความซับซ้อนไม่แพ้สัตว์ใหญ่เลย แถมแมลงหลายชนิดยังมีพฤติกรรมแบบฝูงที่ซับซ้อน และฉลาดอีกต่างหากด้วย

ความที่แมลงเป็นสัตว์เล็ก ทำให้การจะนำอุปกรณ์จิ๋วไปติดไว้กับแมลง ก็จะมีปัญหาเรื่องพลังงานที่จะใช้สำหรับอุปกรณ์นั้น เราต้องการเทคโนโลยีแบตเตอรีขนาดจิ๋ว ที่มีความจุสูงแต่น้ำหนักเบา นักวิจัยที่มหาวิทยาลัยเคส เวสเทอร์น รีเสริฟ (Case Western Reserve University) ได้ศึกษาวิธีการนำพลังงานในตัวแมลงมาใช้ เพราะเมื่อแมลงกินอาหารเข้าไป มันก็จะย่อยให้ได้น้ำตาล ซึ่งเป็นสารให้พลังงานในการดำรงชีพของมัน ดังนั้นการนำเอาสารพลังงานของมันมาใช้จึงนับเป็นแนวคิดที่ฉลาดมากๆ ครับ จากผลงานวิจัยที่เปิดเผยในวารสาร Journal of the American Chemical Society (รายละเอียดเต็มเพื่อการอ้างอิงคือ Michelle Rasmussen, Roy E. Ritzmann, Irene Lee, Alan J. Pollack and Daniel Scherson, "An Implantable Biofuel Cell for a Live Insect", Journal of the American Chemical Society 2012, 134(3), pp 1458-1460) นักวิจัยได้ทำการสอดขั้วไฟฟ้าเข้าไปตัวของแมลงสาบ ซึ่งสามารถวัดกระแสไฟฟ้าที่ไหลออกมาได้ประมาณ 60 ไมโครแอมป์ต่อตารางเซ็นติเมตร โดยมีความต่างศักย์ 0.2 โวลต์ กระแสปริมาณนี้ถึงแม้จะไม่มาก แต่ก็เพียงพอสำหรับการป้อนให้แก่อุปกรณ์ขนาดจิ๋ว ซึ่งอาจพัฒนาขึ้นได้ในอนาคต โดยอาจจะประจุกระแสไฟฟ้าดังกล่าวเข้าเก็บไว้ในแบตเตอรีขนาดจิ๋วตลอดเวลา แล้วค่อยนำออกมาใช้ในเวลาที่ต้องการ ซึ่งการเสียบขั้วไฟฟ้าเพื่อไปดักจับอิเล็กตรอนจากตัวของแมลงสาบเพื่อนำออกมาใช้นี้ แมลงสาบก็ไม่ได้เจ็บและรำคาญแต่อย่างใดครับ เพราะระบบไหลเวียนเลือดของมันนั้น ไม่เหมือนกับมนุษย์เรา มันไม่ได้เป็นเส้นเลือดแบบของเรา แต่เป็นช่องเปิดที่มีของเหลวไหลผ่านได้ง่าย

เล่าต่อในตอนหน้านะครับ ....

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 ....

Smart Dust - ฝุ่นฉลาด (ตอนที่ 3)

ศาสตร์ของ Smart Dust หรือในระยะหลังเปลี่ยนมาใช้ชื่อ Wireless Sensor Networks (WSN) นั้นแรกเริ่มเดิมทีคิดเพื่อให้ทหารใช้ แต่มาระยะหลังๆ ได้มีการนำไปใช้ประโยชน์ในด้านอื่นๆ กันมากกว่าทางด้านทหารเสียอีกครับ เช่น การตรวจวัดในโรงงาน การตรวจวัดสภาพล้อมรอบในไร่นา การตรวจวัดสิ่งแวดล้อม การตรวจเฝ้าและศึกษาระบบนิเวศน์ การควบคุมการจราจร ระบบบ้านอัจฉริยะ การตรวจวัดสุขภาพ ....

วันนี้ผมขอแนะนำโครงการวิจัยที่นำ WSN ไปใช้ในการตรวจวัดสิ่งแวดล้อม โครงการนี้มีชื่อว่า The PermaSense Project ซึ่งดำเนินการโดย ภาควิชาคอมพิวเตอร์ มหาวิทยาลัยซูริค (University of Zurich) ซึ่งได้เริ่มดำเนินการมาตั้งแต่ปี ค.ศ. 2006 แล้วครับ โดยนำเอาเซ็นเซอร์ตรวจวัดสิ่งแวดล้อมต่างๆ เช่น อุณหภูมิ ความชื้น ความต้านทานไฟฟ้า แรงกด แรงดันน้ำ และ รอยแตก ไปติดตั้งเป็นเครือข่ายบริเวณ หินผาต่างๆ ของเทือกเขาแอลป์ โดยจะศึกษาเสถียรภาพของพื้นผิวหน้าผาเหล่านั้น ในฤดูกาลต่างๆ การเกิดน้ำแข็งเกาะ การละลายของน้ำแข็ง การเกิดรอยแตกในเนื้อหินจนถล่มลงมา ซึ่งทำให้ระบบเครือข่ายเซ็นเซอร์นี้ เป็นระบบเตือนภัยก็ได้ เป็นระบบเพื่อเก็บข้อมูลเพื่อนำไปวิเคราะห์วิจัยต่อก็ได้ นักวิจัยในโครงการนี้ยังได้รับความสนุกสนานเพลิดเพลินจากการเสี่ยงตาย นำเซ็นเซอร์ขึ้นไปติดตั้งบนหน้าผาสูง บางครั้งก็ต้องโรยตัวจากเฮลิคอปเตอร์ เพื่อไปยังจุดที่ไม่สามารถปีนเข้าไปได้

วันหลังมาคุยเรื่องนี้กันต่อครับ .....

Smart Dust - ฝุ่นฉลาด (ตอนที่ 2)

ในวงการวิจัยฝุ่นฉลาด เราฝันกันว่า สักวันหนึ่ง เราจะมีเซ็นเซอร์จิ๋ว ที่ประกอบด้วยวงจรอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ ที่สมบูรณ์ในตัวเอง มีขนาดเพียงเม็ดทราย หรือ ผงฝุ่น เซ็นเซอร์เหล่านี้จำนวนมาก ถูกปล่อยออกไปตามที่ต่างๆ ลอยฟุ้งไปทั่ว เพื่อเก็บข้อมูลต่างๆ แล้วนำส่งข้อมูลเหล่านั้น มาให้คอมพิวเตอร์กลางประมวลผล เราจะมีข้อมูลสภาพแวดล้อมแบบเรียลไทม์ ของเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นทั่วทุกมุมโลก เพื่อนำมาประมวลผล นำมาสู่ความเข้าใจสภาพความเป็นอยู่ของดาวเคราะห์ที่เราอาศัยอยู่นี้

10 ปีที่ผ่านมาของวงการวิจัยฝุ่นฉลาด ถึงแม้ขนาดของไมโครชิพวงจรสื่อสารไร้สายจะเล็กลงไปอย่างมาก ขนาดเพียงไม่กี่มิลลิเมตร แต่เมื่อมารวมเป็นอุปกรณ์ที่ทำงานได้สมบูรณ์ ก็ยังมีขนาดใหญ่อยู่ครับ เซ็นเซอร์ตรวจวัดดินและอากาศที่ผมนำไปติดตั้งในไร่องุ่น ก็ยังมีขนาดที่ใหญ่เกินไปกว่าที่จะเรียกว่าฝุ่น แต่นักวิจัยในวงการนี้หวังว่า ขนาดของวงจรและอุปกรณ์ที่เล็กลงไปเรื่อยๆ นี้ จะนำไปสู่ความฝันที่เราวาดไว้

ฝุ่นฉลาดประกอบด้วย 3 ส่วนสำคัญครับ คือ (1) หน่วยประมวลผล หรือ คอมพิวเตอร์จิ๋ว (2) เซ็นเซอร์ ที่ใช้เก็บข้อมูล เช่น อุณหภูมิ ความชื้น แสง เสียง ตำแหน่ง ความเร่ง การสั่นสะเทือน แรงกด และอื่นๆ อีกมากมาย (3) ตัวส่งสัญญาณวิทยุ (4) แหล่งพลังงาน โดยเจ้าฝุ่นฉลาดจะอาศัยพลังงานจากแบตเตอรี หรือ อาจจะเก็บเกี่ยวพลังงานภายนอกมาใช้ เช่น พลังงานแสงอาฑิตย์ พลังงานลม พลังงานจากคลื่นวิทยุ พลังงานที่เกิดจากการสั่นสะเทือน

แนวคิดเกี่ยวกับฝุ่นฉลาดแต่เริ่มเดิมทีนั้นมาจาก DARPA ซึ่งเป็นหน่วยงานให้ทุนวิจัยทางด้านกลาโหมของสหรัฐอเมริกา ทำให้ฝุ่นฉลาดรุ่นแรกๆ มักถูกออกแบบเพื่อให้สามารถใช้งานในสนามรบ ด้วยการเอาเจ้าฝุ่นฉลาดออกไปโปรยในแนวตั้งรับข้าศึก เจ้าฝุ่นฉลาดซึ่งติดเซ็นเซอร์ตรวจจับต่างๆ เช่น สนามแม่เหล็ก คลื่นสั่นสะเทือน ไมโครโฟน และ GPS จะเก็บข้อมูล การเคลื่อนไหวของยานพาหนะข้าศึก แล้วส่งตำแหน่งของยานพาหนะของฝ่ายตรงข้ามมายังศูนย์บัญชาการ ซึ่งสามารถชี้เป้าได้อย่างแม่นยำ โดยเครื่องบินทิ้งระเบิดแบบโปรย จะปล่อยลูกระเบิดที่มีลูกระเบิดเล็กๆ จำนวนมาก ที่วิ่งตรงเข้าใส่เป้าหมายโดยอาศัยการนำร่อง ทำให้สามารถกำจัดกองกำลังของข้าศึกก่อนที่จะมีการสู้รบเสียอีก การโปรยเจ้าฝุ่นฉลาดตามแนวเขตชายแดนที่กำลังเกิดข้อพิพาทกันนั้น ย่อมดีกว่าการฝังกับระเบิด เนื่องจากกับระเบิดมักจะถูกทิ้งไว้หลังจากสงครามจบลงไปแล้ว ข้อมูลจากองค์การยูนิเซฟระบุว่า ตลอดระยะเวลา 30 ปีที่ผ่านมานี้ กับระเบิดได้สังหารมนุษย์ไปกว่า 1 ล้านคนแล้ว โดยส่วนใหญ่เป็นเด็ก

วันหลังมาคุยเรื่องนี้กันต่อครับ ......

Smart Dust - ฝุ่นฉลาด (ตอนที่ 1)

สมัยที่ผมยังศึกษาระดับปริญญาตรีที่จุฬาฯ นั้น ผมมักได้ยินรุ่นพี่ชอบพูดใส่ผมเล่นๆ ว่า เรียนให้เก่งๆ นะว้อย ไม่งั้นเดี๋ยวจบไปได้ไปวิจัยฝุ่นหรอก บางที ผมก็จะแซวกลับไปว่า เออ ... จบไปแล้ว ผมจะไปวิจัยฝุ่นให้ดู ช่วงนั้น ผมเรียนๆ เล่นๆ ไม่ค่อยตั้งใจเท่าไหร่ครับ แต่ที่รอดมาได้เพื่อนผู้หญิง 2 คนซึ่งเป็นแหล่งข้อมูล lecture ให้ผมได้ถ่ายเอกสารเอามาอ่านทั้งเล่มก่อนสอบ เพื่อนผู้หญิงที่มีพระคุณกับผมมากๆ นั้น ตอนนี้ คนหนึ่งเป็นอาจารย์อยู่ที่ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี ส่วนอีกคนเป็นอาจารย์อยู่ที่จุฬาฯ ครับ

หลังจากที่ผมเรียนจบ ผมก็เรียนต่อไปอีกเรื่อยๆ จนกระทั่งจบปริญญาเอก เมื่อกลับมาเข้ารับราชการเป็นอาจารย์ที่มหาวิทยาลัยมหิดล ผมได้ทำวิจัยในหัวข้อต่างๆ หลายๆ เรื่อง ยกเว้นเรื่องฝุ่น ซึ่งผมเพิ่งจะมีโอกาสได้วิจัยมันเมื่อไม่กี่ปีมานี้เองครับ ผมได้พบว่ารุ่นพี่ของผมนั้นพูดไม่ถูกต้องเท่าไหร่ครับ เพราะจริงๆ แล้ว ต้องขยันเรียนให้เก่งๆ ครับ ถ้าอยากจะวิจัยฝุ่น เพราะขณะนี้ งานวิจัยทางด้านฝุ่นฉลาด หรือ Smart Dust ต้องการความก้าวหน้าในหลายๆ ศาสตร์มากครับ ผมจะทยอยเอาความก้าวหน้าทางด้านนี้มาเล่าให้ฟังเรื่อยๆ เป็นตอนๆ ไปนะครับ

ผู้ที่วิจัยฝุ่นประสบความสำเร็จคนแรก และเป็นคนที่ทำให้วงการวิจัยฝุ่น ผงาดในเวทีโลก ก็คือ ศาสตราจารย์ คริสโตเฟอร์ พิสเตอร์ (Professor Kristofer Pister) แห่งภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้า มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบอร์คลีย์ โดยในปี ค.ศ. 2001 ท่านได้เปิดปูมแนวคิดเกี่ยวกับฝุ่นฉลาด ซึ่งเป็นอุปกรณ์จิ๋ว ที่บรรจุวงจรไฟฟ้าขนาดเล็ก เซ็นเซอร์ เครื่องกลจิ๋ว แหล่งพลังงาน อุปกรณ์สื่อสาร โดยเจ้าฝุ่นนี้จะสามารถสื่อสาร แลกเปลี่ยนข้อมูล และทำงานประสานงานกัน เป็นระบบเครือข่ายไร้สาย ซึ่งฝุ่นแต่ละเม็ดจะทำงานประสานกันเป็นฝูง รู้จักหลับเพื่อประหยัดพลังงานและตื่นเมื่อถูกเรียกใช้ เมื่อฝุ่นตัวใดตัวหนึ่งเสียหายจนไม่สามารถทำงานได้ ตัวที่เหลือจะสร้างเครือข่ายใหม่ เพื่อให้ระบบยังสามารถทำงานต่อได้ ฝุ่นฉลาดสามารถถูกออกแบบให้ซ่อมแซมตัวเองได้

ปัจจุบันศาสตราจารย์ พิสเตอร์ ได้ตั้งบริษัทขึ้นมามีชื่อว่า Dust Networks บริษัทนี้ทำการวิจัยและพัฒนาฝุ่นฉลาดเพื่อใช้ในงานทางด้าน โรงงานอัจฉริยะ (Smart Plant) อาคารอัจฉริยะ (Smart Building) เมืองอัจฉริยะ (Smart City) ระบบส่งไฟฟ้าฉลาด (Smart Grid)

แล้วมาคุยเรื่องนี้ต่อนะครับ .....

Bionic Insect - แมลงชีวกล (ตอนที่ 3)

แฟนของผมเป็นคนที่ไม่ค่อยถูกโฉลกกับแมลงเอามากๆ ซึ่งนั่นอาจจะเป็นลักษณะของผู้หญิงโดยมาก ตรงข้ามกับผมซึ่งเป็นคนที่นิยมชมชอบในความเจ๋งของแมลง และอยากจะศึกษาสิ่งมีชีวิตมหัศจรรย์พวกนี้ ทุกครั้งที่เห็นพวกมัน ผมจะต้องเข้าไปดูใกล้ๆ ว่าพวกมันมีหน้าตายังไง พวกมันครองโลกมานานกว่าสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมทั้งหมด และเมื่อมนุษย์สูญพันธุ์ไปแล้ว แมลงก็จะยังอยู่ต่อไปครับ น่าเสียดายที่ผมไม่ค่อยมีความรู้เรื่องแมลงมาก และน่าเสียดายอีกที่คนที่รู้เรื่องแมลงและเก่งเรื่องแมลงในประเทศไทยทั้งหมด ไม่มีความรู้ทางด้านวิศวกรรมแมลง (Insect Engineering) เพราะว่า .... แมลงกำลังจะกลายเป็นศูนย์กลางการศึกษาหุ่นยนต์แบบลูกครึ่งชีวจักรกล .....

ก่อนหน้านี้ ก็มีการวิจัยเพื่อนำสิ่งมีชีวิตต่างๆ ไม่ว่าจะเป็น หนู นกพิราบ หรือ ปลาฉลาม มาทำให้เป็นกึ่งสัตว์กึ่งจักรกลที่มนุษย์สามารถสั่งให้ไปทำภารกิจต่างๆ มาระยะหนึ่งแล้ว ซึ่งก็ประสบความสำเร็จในระดับหนึ่ง ปัญหาของสัตว์เหล่านั้นก็คือ มันตัวโตเกินไป ทำให้เป็นที่สังเกตเห็นได้ ไม่เหมือนแมลงที่ปกติคนเราก็จะไม่ค่อยสนใจพวกมันอยู่แล้ว ทำให้แมลงพวกนี้เหมาะที่จะนำมาทำเป็นสัตว์กึ่งหุ่นยนต์เพื่อใช้ในการทหาร

Michel Maharbiz ผู้ช่วยศาสตราจารย์หนุ่มแห่งภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้า มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบอร์คลีย์ (University of California Berkeley) เป็นกลุ่มวิจัยหนึ่งที่ทำงานทางด้านแมลงชีวกล เขาได้ปลูกขั้วอิเล็กโทรดลงไปในปมประสาทสมองส่วนควบคุมการบินของแมลงทับสายพันธุ์ Green June Beetle เมื่อทีมงานของเขาปล่อยศักย์ไฟฟ้าลบเข้าไป ปีกของแมลงทับก็จะขยับทำให้มันบินขึ้น แต่เมื่อปล่อยศักย์ไฟฟ้าบวกเข้าไป ปีกของมันจะหยุดบิน ดังนั้นด้วยการควบคุมการปล่อยศักย์ไฟฟ้าสลับกันไปนี้ ก็จะทำให้เจ้าแมลงทับกึ่งหุ่นยนต์นี้สามารถบินสูงๆ ต่ำๆ ได้ตามที่เราต้องการ นักวิจัยได้ต่อขั้วไฟฟ้าเข้าที่กล้ามเนื้อปีกของแมลงทับ ทำให้สามารถควบคุมได้ว่าจะให้ข้างไหนทำงานมากว่าอีกข้าง เป็นผลให้เราสามารถควบคุมการเลี้ยวของมันได้

Bionic Insect - แมลงชีวกล (ตอนที่ 2)

แมลงเป็นส่วนหนึ่งของชีวิตประจำวันของคนเราครับ บางทีเราก็ไม่ค่อยจะได้สนใจอะไรมันเท่าไหร่ ถ้ามันไม่มาเกาะแกะสร้างความรำคาญแก่เรา หรือไม่ได้มาต่อยหรือกัดเรา เราก็อาจจะยินดีอยู่กับมันอย่างไม่คิดอะไร แต่ในอนาคตอีกไม่นาน หากคุณเห็นแมลง เช่น ผีเสื้อกลางคืน มาเกาะแถวๆหน้าต่าง คุณควรจะเดินเข้าไปดูใกล้ๆให้ดีๆนะครับว่า มันเป็นแมลงแท้ๆ 100% หรือเป็นแมลงชีวกลที่รัฐบาลส่งมันมาเฝ้าจับตาดูความเคลื่อนไหวของเราอยู่

เพนทากอนกำลังสนับสนุนเงินทุนก้อนใหญ่ให้แก่มหาวิทยาลัยในสหรัฐฯ เพื่อพัฒนาแมลงชีวกล ที่ทำหน้าที่สปาย และอาจทำหน้าที่ทหารหน่วยจู่โจมในอนาคต ทำไมกลาโหมสหรัฐฯ ถึงสนใจเรื่องของสัตว์จิ๋วๆ พวกนี้ด้วยหล่ะครับ คำตอบก็คือ ก่อนหน้านี้ การพัฒนาหุ่นยนต์แท้ๆ 100% ให้มีขนาดเล็ก เพื่อให้มันเคลื่อนไหวได้เหมือนแมลงนั้น ค่อนข้างจะทำได้ยากมากๆ แมลงหุ่นยนต์ที่พัฒนาขึ้นมามักจะมีน้ำหนักตัวมาก ต้องใช้พลังงานค่อนข้างมากในการเคลื่อนไหว อีกทั้งระบบกล้ามเนื้อเทียม (Actuator) ที่พัฒนาขึ้นมาเพื่อทำให้แมลงบินได้ ก็ยังห่างไกลจากความสามารถของธรรมชาติอยู่หลายขุม ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์เลยเกิดความคิดว่า ทำไมเราไม่เอากลไกเชิงกลสำหรับการเคลื่อนที่ของแมลง มาผสมผสานกับเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์ที่มีอยู่แล้ว มาสร้างหุ่นยนต์แมลงลูกผสม โดยการเอาวงจรอิเล็กทรอนิกส์ไปควบคุมระบบประสาทของแมลงเพื่อควบคุมแมลงให้ทำงานตามคำสั่งจากมนุษย์แทน

John Hildebrand ศาสตราจารย์ทางด้านประสาทวิทยาแห่ง University of Arizona กล่าวว่า "จริงๆแล้ว ก็มีความพยายามมานานเหมือนกันแล้วครับ ในเรื่องของหุ่นยนต์แมลง หรือ หุ่นยนต์จริง แต่เท่าที่ผ่านมานั้น วิศวกรได้เรียนรู้ว่าการจะทำหุ่นยนต์จิ๋วเหล่านั้นให้มีความสามารถเทียบเท่ากับแมลงในธรรมชาติ ช่างเป็นเรื่องเหลือบ่ากว่าแรงซะจริงๆ"

การนำเอาจักรกลจิ๋วและวงจรอิเล็กทรอนิกส์เข้าไปฝังตัวในแมลงให้เนียนๆ จะทำให้ยากที่จะแยกออกว่าแมลงเหล่านั้นเป็นของจริงหรือของปลอม ไม่เหมือนกับหุ่นยนต์แมลงที่อาจมีใครสังเกตจนรู้ว่ามีใครส่งหุ่นแมลงเหล่านี้มา แต่แมลงชีวกลสามารถซ่อนอุปกรณ์เหล่านั้นใต้ผิวของมันได้ ทำให้ยากที่จะรู้ว่าเรากำลังถูกสปายเข้าให้แล้ว

วันหลังมาคุยเรื่องนี้ต่อนะครับ ............

Bionic Insect - แมลงชีวกล (ตอนที่ 1)

ช่วงหลังๆนี้ ถ้าไปประชุมวิชาการทางด้านวิศวกรรมและเทคโนโลยี ก็จะต้องสังเกตเห็นการเข้ามาปะปนของชีววิทยาในรูปแบบต่างๆ เรื่องหนึ่งที่ผมสังเกตเห็นบ่อยๆ คือเรื่องเกี่ยวกับการฝังอุปกรณ์ต่างๆ ที่เรียกว่า implant เข้าไปในเนื้อเยื่อของมนุษย์และสัตว์ ซึ่งก็ต้องมีความเข้าใจในเรื่องระบบประสาท (Neuroscience) และกายวิภาค (Anatomy) รวมไปถึงสรีรวิทยา (Physiology) ของสิ่งมีชีวิตด้วยครับ ศาสตร์ทางด้านนี้บางคนเรียกว่า Man-Machine Interface ซึ่งผมเองก็กำลังทำวิจัยอยู่ แต่ทำใกล้มาทาง Machine มากกว่า Man เพราะว่าการทดลองกับคนและสัตว์นั้น มีความสุ่มเสี่ยงในเรื่องจริยธรรม มีความยุ่งยากกับระบบราชการ ต้องขออนุญาตกันเยอะแยะ เลยหนีๆ ออกมาทำฝั่งจักรกลซะมากกว่า อีกวิธีการหนึ่งที่ไม่ต้องยุ่งกับเรื่องระบบราชการมาก ไม่ต้องยุ่งกับแพทย์ ไม่ต้องเลี้ยงกระต่ายหรือหนูทดลอง ก็คือ การทำการทดลองกับแมลง ซึ่งไม่ต้องไปขออนุญาตใคร ไม่ต้องไปยุ่งกับแพทย์ ดังนั้นในช่วงหลังๆนี้ เราจึงเห็นการนำแมลงมาทำการทดลองสร้างสิ่งมีชีวิตกึ่งจักรกล หรือ Bionics กันมากขึ้นครับ

ก่อนหน้านี้ หน่วยงานทางด้านการส่งเสริมการวิจัยกลาโหมของสหรัฐอเมริกา (DARPA) ก็ออกมาเปิดเผยว่า ตอนนี้กองทัพสหรัฐมีความสนใจในเรื่องการนำแมลงมาเป็นทหาร Dr. Amit Lal ผู้ประสานงานชุดโครงการแมลงกึ่งจักรกลจุลภาค (Hybrid Insect Microelectromechanical System) กล่าวว่า "ในทางทหารนั้น เราใช้ม้าเป็นเครื่องมือในการทำสงครามมานับพันปี เราเคยใช้ช้างต่อสู้เพื่อทำยุทธหัตถี เราใช้นกพิราบส่งสารลับ ต่อไปนี้ แมลงจะเข้ามาเป็นส่วนหนึ่งของสงครามครับ ........"

หลังจากการแข่งขันข้อเสนอโครงการจากมหาวิทยาลัยต่างๆ DARPA ได้คัดเลือกเพียง 3 มหาวิทยาลัยเท่านั้นให้มาทำโครงการนี้ ซึ่งได้แก่ มหาวิทยาลัยมิชิแกน, MIT ซึ่ง 2 สถาบันนี้เราคงคุ้นชื่อติดหูกันดีโดยเฉพาะ MIT ซึ่งเป็นมหาวิทยาลัยอันดับหนึ่งในเรื่องความเป็นที่รู้จัก แต่อีกสถาบันหนึ่งที่ได้รับสนับสนุนก็คือ Boyce Thompson Institute นี่ผมก็เพิ่งเคยได้ยินนี่แหล่ะครับ ซึ่งมหาวิทยาลัยมิชิแกนเน้นการใช้แมลงพวก Beetle หรือ ตัวด้วง แต่ทาง MIT และ Boyce Thompson เน้นการใช้ผีเสื้อกลางคืน มาทำเป็นแมลงชีวกล DARPA ตั้งความหวังไว้ว่าแมลงชีวกลนี้สามารถที่จะบินเข้าไปหาเป้าหมายซึ่งควบคุมด้วยวิทยุ หรือ อาจอาศัยเครื่องนำทางจิ๋วติด GPS โดยจุดปล่อยอยู่ห่างจากเป้าหมายหลายร้อยเมตร ซึ่งจะพัฒนาให้ได้เป็นกิโลเมตรในที่สุด เจ้าแมลงชีวกลนี้จะติดตั้งอุปกรณ์จิ๋วต่างๆ เช่น กล้องวิดิโอ ไมโครโฟน ก๊าซเซ็นเซอร์ เป็นต้น ซึ่งจะปลูกและเชื่อมโยงกับระบบประสาทของมัน ทำให้เราสามารถบังคับ หรือ โน้มน้าวให้มันบินไปในทิศทางหรือตำแหน่งที่ต้องการ โดยกองทัพสหรัฐฯ จะใช้มันเป็นฝูงบินแทรกซึมเข้าไปในแนวข้าศึก หรือพื้นที่สอดแนม เนื่องจากโครงการนี้เป็นโครงการทางด้านความมั่นคง จึงไม่มีแรงต่อต้านจากนักสิ่งแวดล้อมและผู้รักแมลงแต่อย่างใด

ผมจะมาเล่าเรื่องนี้ในตอนต่อๆไปนะครับ เป็นเรื่องที่น่าตื่นเต้นและน่าติดตามวิทยาการทางด้านนี้นะครับ .........

MIT คิดค้นแบตเตอรีไวรัส

นักวิทยาศาสตร์นิยามว่าไวรัสเป็นอนุภาคที่มีความสามารถในการประกอบ และเพิ่มจำนวนได้เอง ด้วยการควบคุมจากสารพันธุกรรม ไวรัสยังไม่ใช่สิ่งมีชีวิตเพราะมันไม่สามารถกินอาหารและเติบโตได้ มันเพียงแต่เพิ่มจำนวนได้โดยอาศัยสารอาหารของแหล่งทรัพยากรจากสิ่งมีชีวิตอื่น ว่ากันว่าใน DNA ของมนุษย์ (และสิ่งมีชีวิตอื่นๆ) นั้น มีรหัสพันธุกรรมของไวรัสต่างๆ ฝังตัวอยู่เป็นจำนวนมาก ซึ่งเกิดจากการที่มนุษย์ติดโรคจากไวรัสในอดีต แล้วรหัสพันธุกรรมของไวรัสได้เข้าไปหลอมรวมกับของมนุษย์แล้วถ่ายทอดต่อๆ มาจนถึงลูกหลาน ซึ่งปัจจุบันยังไม่รู้แน่ชัดว่ารหัสพวกนั้นทำอะไร หรือเป็นเพียงขยะปลอมปนอยู่ใน DNA ของเรา ???

ในศตวรรษที่ 21 นี้ หากศาสตร์ใดไม่นำเอาเนื้อหาของชีววิทยาไปใส่ จะถือว่าเชยมาก ดังนั้นเราจะเห็นว่าข่าวคราวความก้าวหน้าใหม่ๆ ทางเทคโนโลยีหรือวิศวกรรมที่น่าตื่นเต้น จะมีส่วนของชีววิทยาปะปนมาด้วยอยู่เสมอ ล่าสุดมีรายงานในวารสาร Science ฉบับวันที่ 2 เมษายน 2009 ว่าทีมนักวิจัยแห่ง MIT ได้พัฒนาแบตเตอรีแบบลิเธียมไอออนที่มีการนำเอาไวรัสเข้าไปเป็นส่วนหนึ่งของขั้วไฟฟ้าในแบตเตอรี โดยคณะวิจัยได้พัฒนาแบตเตอรีขึ้นเองทั้งหมด ซึ่งรวมไปถึงขั้วไฟฟ้าทั้ง Anode และ Cathode ที่มีโครงสร้างนาโน และอิเล็กโตรไลต์ที่ทำจากฟิล์มบางของพอลิเมอร์หลายๆชั้น ขั้ว Anode นั้นถูกสร้างขึ้นมาด้วยการเคลือบผิวด้วยไวรัสที่ตกแต่งรหัสพันธุกรรมให้มีชั้นโปรตีนเคลือบอยู่นอกตัวมัน ซึ่งโปรตีนชนิดนี้จะก่อให้เกิดเส้นลวดนาโน (nanowire) ของโคบอลออดไซด์ ในขณะที่ในฝั่งของ Cathode นั้นไวรัสจะถูกเคลือบบนท่อนาโนคาร์บอน ซึ่งโปรตีนที่หุ้มไวรัสอยู่จะสร้าง nanowire ของเหล็กฟอสเฟตขึ้นมา

ก่อนหน้านี้หนึ่งสัปดาห์ ท่านอธิการบดีของ MIT ได้นำต้นแบบแบตเตอรีจากไวรัสตัวนี้ไปแสดงสาธิตให้ ท่านประธานาธิบดี Barack Obama ได้ชมที่ทำเนียบขาวมาแล้วด้วยนะครับ แว่วๆมาว่า ทางท่านประธานาธิบดีมีแผนจะอัดฉีดงบวิจัยทางด้านพลังงานสะอาดให้แก่มหาวิทยาลัยนี้ และที่อื่นๆเพิ่มขึ้นอีกด้วยนะครับ .......

Bionic Contact Lens - จอแสดงผลแบบคอนแท็คเลนส์

สวัสดีปีใหม่ 2552 ครับท่านผู้อ่านทุกท่าน ขออำนาจของพระพุทธ พระธรรม พระสงฆ์ โปรดดลบันดาลให้ท่านผู้อ่านมีความสุขตลอดปีและตลอดไปนะครับ ผมก็จะทำหน้าที่นำเรื่องราว ข่าวคราวความก้าวหน้าในวงการวิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยี ที่ล้ำๆ ซึ่งจะส่งผลกระทบต่อชีวิตอนาคตของพวกเรา มาเล่าให้ฟังเรื่อยๆครับ

วันนี้ผมขอต่อเนื่องเรื่องราวของ Bionics หรือ ศาสตร์แห่งอวัยวะกลมาเล่าต่ออีกครับ คราวนี้เป็นเรื่องของ Bionic Contact Lens หรือ จอแสดงผลแบบคอนแท็คเลนส์ ซึ่งเป็นคอนแท็คเลนส์ที่มีวงจรอิเล็กทรอนิกส์ภายใน เมื่อสวมใส่แล้วจะแสดงผลออกมาให้ผู้สวมใส่มองเห็นภาพที่สร้างขึ้นมา ลอยผสมอยู่กับภาพของวัตถุจริง ซึ่งเราอาจจะให้จอภาพเล็กๆนี้แสดงผลข้อมูลต่างๆ เช่น ขณะขับรถก็มีข้อมูลทิศทางต่างๆขึ้นมาช่วยเหลือ ทหารสามารถรับข้อมูลการรบต่างๆ เช่น เป้าหมาย กับระเบิด ทิศทางการยิง เป็นต้น ต้นแบบแรกที่ University of Washington สร้างขึ้นมานี้ใช้วิธีการทางนาโนในการประกอบเลนส์ที่มีวงจรอิเล็กทรอนิกส์ของ LED (Light Emitting Diode) เพื่อใช้เปล่งแสงออกมาแสดงผล บนฐานรองพลาสติกซึ่งยืดหยุ่นได้ และมีความเข้ากันได้ทางชีวภาพเพื่อไม่ให้ดวงตาของผู้สวมใส่เกิดการต่อต้าน ผู้ช่วยศาสตราจารย์ Babak Parviz ผู้ประดิษฐ์คอนแท็คเลนส์อัจฉริยะนี้กล่าวว่า "ต่อไปเราจะเพิ่มวงจรเพื่อทำให้มันสามารถส่งและรับข้อมูลไร้สายได้ครับ ผมหวังด้วยว่าเราจะสามารถทำให้เลนส์นี้ทำงานโดยการเก็บเกี่ยวพลังงานจากคลื่นวิทยุ และเซลล์สุริยะบนผิวเลนส์"

เรื่องเกี่ยวกับ Bionics เจ๋งๆ ยังมีอีกครับ ปีหน้าผมจะนำมาเล่าให้ฟังอีกเรื่อยๆ สลับกับเรื่องอื่นๆที่เป็นแนวโน้มใหม่ของโลกครับ ... สุขสันต์วันปีใหม่ครับ ................

ห้องปฏิบัติการบนชิพ - Lab on a Chip (ตอนที่ 2)

ห้องปฏิบัติการจิ๋วหรือ LOC นี้สามารถนำไปใช้แทนที่ห้องปฏิบัติการจริงในหลายๆ ด้าน ซึ่งก็จะทำให้การตรวจวินิจฉัยต่างทำได้รวดเร็วขึ้น เช่น โรคฉี่หนู มาลาเรีย ไข้เลือดออก ไข้หวัดนก สามารถตรวจสอบได้ในพื้นที่เลย ไม่ต้องมีการเคลื่อนย้ายตัวอย่างโรคออกมา หน่วยทหารของสหรัฐอเมริกาได้เริ่มนำห้องปฏิบัติการจิ๋วไปใช้ในสนามรบ ทำให้ลดความเสี่ยงของหน่วยแพทย์ไม่ต้องไปอยู่ใกล้แนวข้าศึกมากเกินไป องค์การนาซาก็เริ่มมีการพัฒนาเพื่อนำไปใช้ในกิจการอวกาศ เพราะสะดวกสามารถนำห้องปฏิบัติการไปอยู่ในอวกาศได้หลายๆห้อง ไม่ต้องกังวลเรื่องพื้นที่และน้ำหนักบรรทุก


ถามว่าในเมืองไทยเริ่มมีคนทำเรื่องนี้ไหม คำตอบคือก็พอมีบ้างคือที่ ห้องปฏิบัติการนาโนอิเล็กทรอนิกส์และเครื่องกลจุลภาค หรือ MEMS Lab ของศูนย์อิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ (เนคเทค) จริงๆ แล้วห้องปฏิบัติการบนชิพนี่จะใช้โครงสร้างพื้นฐานเดียวกันกับไมโครชิพ นั่นคือแทนที่ลายวงจรของไมโครชิพซึ่งเป็นที่วิ่งของกระแสไฟฟ้า ก็กลายมาเป็นลู่วิ่งของๆ เหลว พวกอุปกรณ์เช่นตัวต้านทาน ไดโอด ทรานซิสเตอร์ ที่อยู่บนไมโครชิพ ก็เปลี่ยนมาเป็นปั๊ม คอลัมน์แยก ถังบรรจุสาร คอนเทนเนอร์สำหรับทำปฏิกริยา เป็นต้น บางคนก็จะเรียกเทคโนโลยีนี้ว่า Micro Total Analysis System หรือ u-TAS ดังนั้นผู้ที่สามารถจะทำงานวิจัยในเรื่องนี้ได้จึงกลายเป็นวิศวกรไฟฟ้าที่มีโครงสร้างพื้นฐานด้านการประกอบชิพ ซึ่งก็ต้องทำงานร่วมกับนักเคมีและนักชีววิทยาโมเลกุลหรือนักเทคนิคการแพทย์ในการชิพไปใช้ประโยชน์ เจ้าห้องปฏิบัติการจิ๋วนี้ นอกจากมันจะมีประโยชน์ในตัวมันเองแล้ว หากมีการนำมันไปบูรณาการกับเทคโนโลยีก่อกำเนิดตัวอื่นๆที่กล่าวมาแล้ว เช่น เซ็นเซอร์ใยแมงมุม หรือ หุ่นยนต์จิ๋ว ก็จะเป็นการเพิ่มสมรรถนะของอุปกรณ์เหล่านั้นขึ้นไปอีก โดยผู้ที่จะถูกตรวจไม่จำเป็นต้องเคลื่อนที่มาที่โรงพยาบาล การเข้ามาของเทคโนโลยี LOC ทำให้ในอนาคต การตรวจวินิจฉัยโรคจะเขยิบออกจากโรงพยาบาลไปสู่ที่ๆ โรคนั้น หรือ คนเป็นโรคนั้น หรือ สิ่งมีชีวิตอื่นๆที่เป็นโรคนั้นใช้ชีวิตอยู่ หรือที่เรียกว่า Point of Care นั่นเอง เทคโนโลยี LOC จึงมีส่วนช่วยให้ Personal Medicine หรือ การแพทย์ส่วนบุคคลเป็นเรื่องที่ใกล้ความเป็นจริงขึ้นทุกทีๆ ความสำคัญของแพทย์ในอนาคตจะค่อยๆ ลดลงมาสู่ Intelligent Systems แทน ในอนาคตนักชีววิทยาเชิงโมเลกุล หรือ Molecular Biologist จะเข้ามาแบ่งตลาดสุขภาพจากคุณหมอไปแล้วล่ะครับ .......

ห้องปฏิบัติการบนชิพ - Lab on a Chip (ตอนที่ 1)

จริงๆแล้ว เรื่องของห้องปฏิบัติการบนชิพ หรือ Lab on a Chip นั้น เป็นศาสตร์ที่ฮ็อตฮิตแรงมากในช่วง 4-5 ปีที่แล้ว และปัจจุบันก็ออกมาขายเป็นเรื่องเป็นราวแล้ว แต่ผมก็ยังไม่ค่อยได้นำมาเขียนใน Blog เลยครับ


ห้องปฏิบัติการจิ๋วเป็นการย่อส่วนห้องปฏิบัติการทดลองจากห้องขนาด 50 ตารางเมตรลงไปอยู่ในชิพที่ปัจจุบันมีขนาดประมาณเล็บของนิ้วโป้ง และมีทีท่าว่าต่อไปขนาดของมันจะเล็กลงไปได้อีก ในวงการเคมีและวงการแพทย์ ห้องปฏิบัติการจิ๋วคือการปฏิวัติครั้งใหญ่ นึกถึงว่าเมื่อก่อนเวลานักเคมีจะสังเคราะห์สารสักตัว เขาต้องใช้พื้นที่ห้องปฏิบัติการเพื่อเป็นที่สำหรับตั้งชุดเครื่องแก้วเพื่อการผสมสาร แล้วอาจมีชุดกลั่นเพื่อแยกสาร มีเครื่องมือสำหรับวิเคราะห์องค์ประกอบ ในการสังเคราะห์สารอาจจะประกอบด้วยขั้นตอนที่ต้องมีการนำสารมาผสมกัน กรอง กลั่น แยกส่วน แล้วนำมาผสมกับสารตัวอื่นๆอีก แต่ว่าขั้นตอนเหล่านั้นกำลังจะหดลงไปอยู่ในชิพตัวเดียว สำหรับวงการแพทย์แล้วเรื่องนี้กำลังจะเข้ามาเปลี่ยนวิถีชีวิตของผู้ตนเลยทีเดียว ลองนึกดูนะครับว่าขณะนี้การตรวจสุขภาพประจำปีของเรานั้นเป็นกิจกรรมที่น่าเบื่อเพียงใด เราจะต้องไปเจาะเลือดและให้ตัวอย่างน้ำปัสสาวะแต่เช้า ถ้าอยากทราบผลก็ต้องรอนานหลายชั่วโมง ผลการตรวจเลือดอาจต้องรอข้ามวันข้ามสัปดาห์ แต่ขณะนี้ บริษัทหลายแห่ง กำลังพัฒนาห้องปฏิบัติการจิ๋วที่สามารถซื้อมาใช้ที่บ้านแล้วรอดูผลได้เลย ขั้นตอนการทำงานของห้องปฏิบัติการบนชิพนี้ก็เลียนแบบการทำงานของห้องปฏิบัติการจริงๆนั่นเอง ตัวอย่างเช่น เมื่อใส่ตัวอย่างเข้าไปที่ช่องที่เตรียมให้ ก็จะมีปั๊มซึ่งอาจอาศัยพลังงานจากแบตเตอรีก้อนเล็ก (เทคโนโลยีแบตเตอรีจิ๋วจึงมีส่วนสำคัญสำหรับเทคโนโลยีตัวนี้ด้วย) ดูดสารตัวอย่างให้ไหลมาตามท่อจิ๋วเพื่อมาผสมกับสารเคมีที่เตรียมไว้ในชิพ เมื่อผสมกันแล้วก็จะผ่านท่อไปยังส่วนแยก (โดยการย่อส่วนคอลัมน์แยกให้เล็กลงไปอยู่บนชิพ) ที่ปลายของคอลัมน์แยกก็จะมีท่อของสารเคมีอีกชนิดหนึ่งเพื่อปลดปล่อยสารให้เข้ามาผสมกัน แล้วเกิดเป็นสีให้ผู้ใช้สามารถดูว่าเป็นโรคอะไร โดยอาจมีท่อแยกออกไปหลายทางเพื่อให้ผลในลักษณะต่างๆ กัน ห้องปฏิบัติการจิ๋วที่มีความซับซ้อนขึ้นไปอีกก็อาจมีเซ็นเซอร์จิ๋วเอาไว้ตรวจสอบผลบางอย่างเพิ่มเติมได้


พรุ่งนี้ผมจะมาเล่าต่อเกี่ยวกับเทคโนโลยีนี้ต่อนะครับ ........

อวสานของฮาร์ดดิสก์ - The End of Hard Drives

เมื่อต้นเดือนกันยายน 2551 ที่ผ่านมา Intel ซึ่งเป็นบริษัทผลิตไมโครชิพยักษ์ใหญ่ของโลก ได้ประกาศที่จะสยายปีกเข้ามาครอบครอง ตลาดการเก็บข้อมูลซึ่งเป็นของฮาร์ดดิสก์ ด้วยการเปิดตัว Solid State Drives (SSDs) หรือ Flash Memory ที่เราคุ้นเคยนั่นเอง ซึ่งเจ้า Thumb Drive ที่เรานิยมใช้กันอยู่นี้ได้มีความเร็วที่เพิ่มขึ้นเทียบเคียงฮาร์ดดิสก์แล้ว (และตอนนี้ก็มีความเร็วแซงหน้าฮาร์ดดิสก์ไปแล้ว) แถมมีความจุสูงขึ้นในราคาที่ถูกลงเรื่อยๆ เบื้องต้น Intel เขาจะทุ่มตลาด SSD ที่ขนาด 80 GB ก่อน จากนั้นก็จะมี 160GB กับ 250 GB ออกตามมา ซึ่งนักวิเคราะห์คาดหมายว่า SSD จะเข้ามาแทนที่ฮาร์ดดิสก์ในตลาดโน๊ตบุ๊คในอีกไม่ช้า (ในบ้านเราก็เริ่มมีความนิยมโน๊ตบุ๊คที่ไม่มีฮาร์ดดิสก์กันมากขึ้นอย่างชัดเจน เพราะทั้งเบาและประหยัดพลังงาน)

ข้อดีของ SSD ก็คือมันใช้หน่วยความจำที่เป็นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ ทำให้การโหลดโปรแกรมและเก็บข้อมูลสามารถทำได้เร็วกว่าฮาร์ดดิสก์มากๆ ดังนั้นการที่เราจะเริ่มรันโปรแกรม เช่น ตอนเปิดเครื่องขึ้นมาใช้ มันจะทำได้เร็วมาก ในขณะที่ฮาร์ดดิสก์จะทำการโหลดข้อมูลเข้าหน่วยความจำทำได้ช้ากว่า เราจึงต้องรอตอนเปิดเครื่องเป็นเวลานานๆ กว่า Windows จะโหลดขึ้นมาและเริ่มทำงาน ฮาร์ดดิสก์จึงไม่เหมาะกับโน๊ตบุ๊ค ซึ่งต้องการความเร็วในการใช้งาน นอกจากนั้น SSD ยังทนร้อนทนหนาวได้ดีกว่าฮาร์ดดิสก์ด้วยครับ โดยทั่วไปฮาร์ดดิสก์จะชอบทำงานที่อุณหภูมิระหว่าง 5-55 องศาเซลเซียส แต่ SSD สามารถทำงานได้ที่อุณหภูมิ -40 ถึง 85 องศาเซลเซียส นักวิเคราะห์จึงฟันธงว่า ต่อไป SSD จะเข้าไปอยู่ในตลาดของความบันเทิงในรถยนต์แน่นอน รวมไปถึงอุปกรณ์เคลื่อนที่แบบ Outdoor ทั้งหมด ไม่ว่าจะเป็นโทรศัพท์มือถือ กล้องดิจิตอล เครื่องเล่น MP3

น่าเป็นห่วงครับ เพราะอุตสาหกรรมฮาร์ดดิสก์ในบ้านเรามีมูลค่าถึง 200,000 ล้านบาท และถ้าจะเกิดอุตสาหกรรม SSD ขึ้นมาทดแทนฮาร์ดดิสก์ ประเทศที่จะเป็นผู้ผลิตอุปกรณ์เก็บข้อมูลแทนประเทศไทยจะกลายเป็น จีน มาเลเซีย เวียดนาม เพราะการผลิต SSD ไม่ต้องการผลิตชิ้นส่วนมากมายเหมือนฮาร์ดดิสก์ การตั้งฐานผลิตทำได้ง่ายกว่ามากครับ


(ภาพบน: พริตตี้กำลังแสดงสินค้า SSD ที่นับวันจะเบียดฮาร์ดดิสก์ตกขอบเข้าไปทุกที)(ภาพล่าง: เมื่อปี ค.ศ. 2004 บริษัท Toshiba วางแผนนำสินค้าฮาร์ดดิสก์ขนาดจิ๋วที่มีความจุ 2GB ออกวางตลาดสำหรับอุปกรณ์เคลื่อนที่ แต่แผนนี้ก็มีอันพังพาบไปเพราะ Thumb Drives นั่นเอง)

Printed Electronics - อิเล็กทรอนิกส์แบบพิมพ์ได้ (ตอนที่ 2)

วิธีการสร้างฟิล์มบางของโมเลกุลอินทรีย์ขนาดเล็กบนแผ่นพลาสติกที่ดีที่สุดคือ การเคลือบด้วยไอระเหย (vapor deposition) โดยการให้ความร้อนแก่สารประกอบเกิดเป็นไอระเหยและลอยไปเคลือบบนแผ่นฐาน (substrate) ที่เป็นพลาสติกในสภาวะสูญญากาศ ซึ่งเทคนิคการเคลือบแบบนี้เป็นวิธีการเดียวกันกับการเคลือบถุงขนมคบเคี้ยวเพื่อป้องกันการแพร่ผ่านของออกซิเจนเข้ามาภายใน นอกจากนี้ยังมีเทคนิคอื่นๆ อีก เช่น การ spin coating โดยการหยดสารเคมีที่เป็นของเหลวลงบนจานหมุนและอาศัยแรงเหวี่ยงหนีศูนย์ทำให้สารเคมีแผ่ออกเป็นฟิล์มบางและสามารถนำไปทำขั้นตอนอื่นต่อไป แต่ปัญหาหนึ่งที่พบในปัจจุบันคือ การขาดแคลนตัวทำละลายของสารอินทรีย์ที่ใช้งานง่าย เช่น polyethylenedioxythiophene หรือเรียกอย่างย่อว่า PEDOT จะละลายในตัวทำละลายที่เป็นกรดจึงทำให้เกิดปัญหาการกัดกร่อนเมื่อนำไปใช้งานจริง จึงมีการค้นคว้าวิจัยหา PEDOT แบบใหม่ที่สามารถละลายในตัวทำลายที่ไม่กัดกร่อน นอกจากนี้ยังสามารถเกิด cross-link กลายเป็นสภาวะแข็งตัวได้เมื่อโดนฉายด้วยแสง ultraviolet หรือ UV ทำให้เหมาะกับการสร้างลวดลายบนพลาสติกด้วยเทคนิคการฉายด้วยแสง (photolithography) แบบเดียวกันกับที่ใช้ในการสร้างชิปด้วยซิลิคอน


นอกจากนี้มันยังสามารถใช้เทคนิคการพิมพ์ด้วยหมึกแบบ inkjet คล้ายกับการพิมพ์ภาพทั่วไปแต่แทนที่จะพ่นหมึกสีลงบนกระดาษ แต่กลับกลายเป็นโพลิเมอร์นำไฟฟ้าจะถูกพ่นลงบนแผ่นพลาสติก วิธีการนี้ทำให้เราสามารถผลิตวงจรอิเล็กทรอนิกส์และผลิตอุปกรณ์ได้ในราคาถูกมาก หลายบริษัทต่างพยายามที่จะใช้วิธีการนี้ในการสร้างวงจร เช่น Palo Alto Research Center (PARC) ได้ประสบความสำเร็จในการแสดงสาธิตวงจรทรานซิสเตอร์แบบพลาสติกที่สร้างด้วยเทคนิคการพิมพ์แบบ inkjet สำเร็จเป็นครั้งแรกของโลก ถึงแม้ว่ามันจะมีขนาดที่ใหญ่กว่าทรานซิสเตอร์แบบซิลิคอนและทำงานช้ากว่ามาก แต่กินไฟน้อยกว่ามาก ปัจจุบันบริษัท Dow, Motorola และ Xerox ได้ร่วมมือกันพัฒนาหมึกโพลิเมอร์และการผลิตวงจรด้วยการพิมพ์ เช่นเดียวกันกับบริษัท Dupont และ Lucent Technologies ก็มุ่งพัฒนาในทิศทางเดียวกัน ในปี ค.ศ. 2003 บริษัท Plastic Logic ได้สาธิตจอภาพแสดงผลแบบ matrix ที่สร้างด้วยวงจรอิเล็กทรอนิกส์แบบพลาสติกสำเร็จเป็นแห่งแรกของโลก ซึ่งมีขนาดเพียง 63x48 จุด และมีการพัฒนาให้มีขนาดใหญ่มากขึ้นและใช้พลาสติกเป็นแผ่นฐานรองเพื่อพัฒนาเป็นจอภาพแบบโค้งงอได้ต่อไป

Printed Electronics - อิเล็กทรอนิกส์แบบพิมพ์ได้ (ตอนที่ 1)

Printed Electronics เป็นอิเล็กทรอนิกส์แนวใหม่ที่ใช้การสร้างวงจรอิเล็กทรอนิกส์ด้วยกระบวนการพิมพ์หมึก หรือโพลิเมอร์ที่นำไฟฟ้า ลงบนลายวงจรด้วยเทคนิคการพิมพ์ ไม่ว่าจะเป็นการพิมพ์แบบออฟเซ็ต (offset) หรือแบบอิงค์เจ็ต (inkjet) การสร้างชิปวงจรอิเล็กทรอนิกส์แบบใหม่นี้ทำให้เราสามารถสร้างสรรค์การใช้งานแบบใหม่ๆ ที่ชิปอิเล็กทรอนิกส์แบบ CMOS ไม่สามารถทำได้ เช่น RFID ที่มีราคาถูกสามารถใช้แล้วทิ้งได้ จอภาพแบบใหม่ที่สามารถโค้งงอหรือม้วนได้ เซลล์แสงอาทิตย์ที่สามารถพิมพ์ลงบนหลังคาหรือพนังได้โดยตรง


ในอดีตไม่กี่ปีที่ผ่านมา วงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่สร้างด้วยการพิมพ์ลงบนแผ่นพลาสติกเป็นเพียงความหวังและความคิดเชิงทฤษฎี และมีเพียงต้นแบบที่สามารถทำได้ในห้องปฏิบัติการเท่านั้น แต่ในปัจจุบันชิปอิเล็กทรอนิกส์แบบพลาสติกถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในการสร้างจอภาพขนาดเล็กที่เรียกว่า OLED หรือ Organic Light Emitting Diode ซึ่งนำไปใช้ในกล้องดิจิทัลหรือโทรศัพท์มือถือทำให้ได้ภาพที่คมชัด มีสีสันงดงามและประหยัดไฟ การสร้างวงจรกำเนิดเสียงติดบนการ์ดอวยพรซึ่งมีราคาถูกมากและกินไฟน้อยมาก และเริ่มนำมาใช้พิมพ์วงจร RFID บนสติกเกอร์ใช้ติดบนกล่องพัสดุ ซึ่งมีราคาถูกกว่าชิปแบบซิลิคอนหลายเท่าตัว จึงทำให้ผู้ใช้งานมีแรงจูงใจที่จะเปลี่ยนมาใช้ชิปแบบใหม่ ในอนาคตอันใกล้ วงจรอิเล็กทรอนิกส์แบบพลาสติกจะทำให้เราสร้างจอภาพขนาดใหญ่ขึ้น บางลง กินไฟน้อยลงและต้นทุนถูกลงได้ จอโทรทัศน์แบบแบน (flat screen TV) ที่สร้างบนพลาสติกจึงมีความเป็นไปได้สูง และเปิดแนวคิดใหม่ของการโฆษณากลางแจ้ง จอโค้งงอได้ทำให้สามารถนำไปพันรอบเสาเพื่อแสดงภาพโฆษณาได้ นอกจากนี้บรรจุภัณฑ์ที่สามารถแสดงข้อมูลเหมือนจอภาพบนกล่องหรือหีบห่อ ซึ่งอาจจะเป็นโฆษณาสินค้า บอกข้อมูลสินค้าหรือส่งข้อมูลไปยังสต็อกสินค้า เรียกว่า บรรจุภัณฑ์ฉลาด (smart package) ก็อาจจะปฏิวัติอุตสาหกรรมการค้าส่งและค้าปลีก (retail industry) ดังนั้นอุตสาหกรรมพลาสติกอิเล็กทรอนิกส์จึงเป็นที่น่าสนใจและมีการลงทุนสูงมากในหลายประเทศทั้งในทวีปอเมริกา ยุโรปและเอเชีย


พลาสติกนอกจากจะมีคุณสมบัติที่เรารู้จักกันดีว่ามันแข็งแรง ทนทาน น้ำหนักเบา โค้งงอได้ ยืดหยุ่นได้ดี และมีราคาถูกแล้ว ยังมีอีกคุณสมบัติหนึ่งที่เราเพิ่งค้นพบในช่วงเวลาไม่กี่ปีที่ผ่านมา นั่นคือ คุณสมบัตินำไฟฟ้าและมีคุณสมบัติเหมือนสารกึ่งตัวนำ สามารถใช้สร้างเป็นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ได้เหมือนกับวัสดุซิลิคอนที่เราใช้กันอยู่ในปัจจุบัน การใช้โมเลกุลของสารอินทรีย์ (organic molecule) เพื่อเป็นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ กำลังกลายเป็นแนวโน้มใหม่ของวงจรในชิปอิเล็กทรอนิกส์ในอนาคต อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์โมเลกุลที่เรารู้จักคุ้นเคยมากที่สุดคือ จอภาพแบบคริสตัลเหลว (Liquid Crystal Display หรือ LCD) แต่แนวโน้มในอนาคตนั้น เราจะสามารถใช้โมเลกุลที่เล็กในระดับนาโนเมตรมาสร้างหน่วยพื้นฐานในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีขนาดเล็กและประสิทธิภาพสูงกว่าเดิมหลายเท่าตัว ประโยชน์ของการใช้ทรานซิสเตอร์แบบอินทรีย์ (organic transistor) ที่เหนือกว่าซิลิคอน ก็คือ ความง่ายในการสร้างชิป (fabrication) ซึ่งการสร้างชิปวงจรอินทรีย์บนพลาสติกทำได้ง่ายกว่าซิลิกอน โดยมีต้นทุนที่ถูกกว่า ไม่ต้องอาศัยการควบคุมสภาวะที่ยุ่งยาก และมีแนวโน้มที่จะสามารถสร้างด้วยการพิมพ์แบบเป็นม้วนต่อม้วน (Roll-to-roll) ซึ่งจะทำให้สร้างได้ในปริมาณมากและมีราคาถูก

1st Nano Today Conference 2009 - Singapore

วันนี้ผมขอต่อเนื่องไปเลยแล้วกันครับ ขอแนะนำการประชุมวิชาการทางด้านนาโน ซึ่งสถานที่จัดก็เป็นประเทศสิงคโปร์อีกแล้วล่ะครับ งานประชุม The 1st Nano Today Conference จะจัดระหว่างวันที่ 2-5 สิงหาคม พ.ศ. 2552 ซึ่งจะจัดที่ Biopolis ประเทศสิงคโปร์ กำหนดส่ง abstract ภายในวันที่ 1 กุมภาพันธ์ 2552 ซึ่งก็ยังเหลือเวลาอีกค่อนข้างมาก ยังไงผมจะนำความคืบหน้ามาบอกกล่าวอีกครั้งเมื่อใกล้ๆ จะถึงกำหนดส่งนะครับ หัวข้อที่เน้นในการประชุมนี้จะค่อนข้างแคบกว่างาน ICMAT2009 ที่เคยเล่าให้ฟังก่อนหน้านี้ โดยการประชุมนี้จะถึงจะมีเรื่อง Nanomaterials แต่ก็จะเน้นไปที่ Devices มากขึ้น เพราะสถานภาพของนาโนเทคโนโลยีในขณะนี้ของต่างประเทศนั้น ก้าวหน้าไปถึงขั้นของ Nanodevices กันแล้ว ต่างจากประเทศไทยที่ยังคงเตาะแตะอยู่กับ Nanomaterials ครับ หัวข้อการประชุมก็มีดังนี้ครับ ......

• Synthesis and Self-Assembly of Nanostructured Materials and Films
• Functionalization and Size-Dependent Properties of Nanocrystals, Quantum Dots and Nanowires
• Processing and Templating of Nanotubes and Nanoporous Materials
• Tailoring of Polymeric Nanoparticles, Organic-Inorganic Nanocomposites and Biohybrids
• Fabrication of Nano and Micro Electro Mechanical Systems
• Design and Engineering of Structural and Functional Nanomaterials
• Nanosystems for Biological, Medical, Chemical, Catalytic, Energy and Environmental Applications
• Nanodevices for Electronic, Photonic, Magnetic, Imaging, Diagnostic and Sensor Applications


นี่คือข้อสังเกตของผมครับ หมู่นี้สิงคโปร์จัดงานประชุม Nano ถี่ๆบ่อยๆ หรือว่าตอนนี้เขาขอประกาศตัวเป็นฮับทางนาโนเทคโนโลยี แทนประเทศไทยและมาเลเซียไปแล้ว ........

IEEE ROBIO 2008 (2008 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics)

เมื่อสัก 2-3 วันก่อน มีนิตยสารด้านอุตสาหกรรมฉบับหนึ่งโทรมาถามผมว่า มีอะไรฮ็อตๆ เจ๋งๆ ในช่วงนี้บ้าง นอกจากนาโนวัสดุและนาโนเทคโนโลยี นี่เลยครับ .... Biomimetic Engineering หรือ วิศวกรรมเลียนแบบธรรมชาติ ซึ่งกำลังมาแรงแซงขวาขึ้นมาอยู่แถวหน้าของโลกวิศวกรรม อยู่ ณ ขณะนี้ 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


เป็นที่น่าดีใจครับที่ปลายปีนี้เรากำลังจะมีการประชุมที่เจ๋งๆ นั้นด้วย เพื่อประกาศศักดาว่านักวิจัยไทย ก็เตรียมเข้าไปยืนแถวหน้าของเทคโนโลยีใหม่นี้เหมือนกัน นั่นคือ IEEE ROBIO 2008 ซึ่งมีชื่อเต็มว่า 2008 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics) ซึ่งจะจัดกันที่กรุงเทพฯ ระหว่างวันที่ 14-17 ธันวาคม 2551 เขามีกำหนดส่งบทความฉบับเต็ม (ไม่ใช่แค่ Abstract นะครับ) ในวันที่ 21 กรกฎาคม 2551 นี้ครับ เนื้อหาก็จะเป็นเรื่องราวทั้งหลายเกี่ยวกับ Robotics และ Biomimetics รวมถึงหัวข้อที่เกิดจากการแต่งงานข้ามศาสตร์กัน ระหว่าง 2 สาขานี้ครับ