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

PhyCS 2014 - International Conference on Physiological Computing Systems

กระแสความร้อนแรงของ Google Glass และ Smart Watch ที่กำลังเกิดขึ้นในโลกของคอนซูเมอร์อิเล็กทรอนิกส์ นับเป็นตัวจุดพลุ ที่จะทำให้ตลาดของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบสวมใส่ได้ (Wearable Electronics) เติบโตในอนาคตอีกไม่นานจากนี้ครับ เมื่อรวมกับแนวโน้มของประชากรสูงวัยที่มากขึ้นเรื่อยๆ ทำให้อุปกรณ์สำหรับช่วยเหลือในการดูแลสุขภาพด้วยตัวเอง (Pervasive Healthcare) น่าจะได้รับความนิยมมากขึ้นในอนาคตอันใกล้นี้ ซึ่งทำให้นักเทคโนโลยีหลายๆ กลุ่มในโลก เร่งมือในการพัฒนาเทคโนโลยีที่เรียกว่า Physiological Computing Systems หรือ ระบบตรวจวัดทางสรีรวิทยา ซึ่งเป็นเทคโนโลยีในการเฝ้าดู และตรวจวัด พารามิเตอร์ทางสุขภาพของมนุษย์ ซึ่งในที่นี้ก็มักจะต้องเป็นอุปกรณ์ที่สวมใส่ได้ เพื่อที่จะสามารถเก็บข้อมูลความเป็นไปของร่างกายผู้สวมใส่ได้ตลอดเวลา 

การประชุมประจำปีที่มีชื่อว่า International Conference on Physiological Computing Systems จึงเกิดขึ้นเพื่อเป็นเวทีแลกเปลี่ยน เรียนรู้ระหว่างวิศวกร นักคอมพิวเตอร์ศาสตร์ แพทย์ และ บุคลากรทางสาธารณสุข ที่มีความสนใจในการพัฒนาระบบตรวจวัดทางสรีรวิทยา โดยการประชุม PhyCS 2014 นี้จะจัดขึ้นที่กรุงลิสบอน ประเทศโปรตุเกส ระหว่างวันที่ 7-9 มกราคม 2557 โดยมีกำหนดส่งผลงานบทความฉบับเต็มในวันที่ 15 กันยายน 2556 

หัวข้อที่เป็นที่สนใจของการประชุมก็ได้แก่

AREA 1: DEVICES 
Biomedical Devices for Computer Interaction
Haptic Devices
Brain-Computer Interfaces
Health Monitoring Devices
Physiology-driven Robotics
Wearable Sensors and Systems
Cybernetics and User Interface Technologies

AREA 2: METHODOLOGIES AND METHODS 
Biosignal Acquisition, Analysis and Processing
Pattern Recognition
Neural Networks
Processing of Multimodal Input
Observation, Modeling and Prediction of User Behavior
Computer Graphics and Visualization of Physiological Data
Video and Image Analysis for Physiological Computing
Motion and Tracking

AREA 3: HUMAN FACTORS 
User Experience
Usability
Adaptive Interfaces
Human Factors in Physiological Computing
Learning and Adaptive Control of Action Patterns
Speech and Voice Data Processing

AREA 4: APPLICATIONS 
Physiology-driven Computer Interaction
Biofeedback Technologies
Affective Computing
Pervasive Technologies
Augmentative Communication
Assistive Technologies
Interactive Physiological Systems
Physiological Computing in Mobile Devices

อาภรณ์อัจฉริยะ - Wearable Intelligence (ตอนที่ 7)

(Picture from wired.com)

ในอดีตเรามีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ไม่กี่อย่างที่สวมใส่ได้ (Wearable Electronics) ที่ผมพอยกตัวอย่างได้ก็มีนาฬิกาดิจิตอล ซึ่งแสดงตัวเลขแบบอาระบิกแทนเข็มนาฬิกา มีเสียงปลุกเป็นเสียงดนตรี สามารถจับเวลาได้มีความละเอียดถึง 1 ส่วน 100 วินาที ซึ่งผมรู้จักครั้งแรกตอนอายุสัก 10 ขวบ มั๊งครับ เป็นยี่ห้อคาสิโอ กาลเวลาผ่านมา 30 ปี นาฬิกาคาสิโอก็ไม่ได้พัฒนาขึ้นมากเท่าไหร่นัก เพียงแต่รุ่นหลังอย่างแบบที่ผมใช้ จะมีเซ็นเซอร์เพิ่มขึ้นมาหลายชนิด เช่น มีเทอร์โมมิเตอร์ เข็มทิศ บารอมิเตอร์ และ โซลาร์เซลล์ ผมเคยคิดมานานแล้วว่า ทำไมนาฬิกาข้อมือ ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่จริงๆ แล้วมีความใกล้ชิดกับมนุษย์มากกว่าโทรศัพท์มือถือเสียอีก (เพราะมันไม่ต้องพก สามารถสวมใส่ไปไหนมาไหนได้เลย) แต่นาฬิกาข้อมือกลับไม่ได้รับการพัฒนาเท่าที่ควร จนกระทั่งเมื่อเร็วๆ นี้ บริษัทยักษ์ใหญ่ทางด้านอิเล็กทรอนิกส์ ไม่ว่าจะเป็น ซัมซุง โซนี่ และ แอปเปิ้ล ต่างประกาศตัวว่าจะพัฒนานาฬิกาฉลาด หรือ smart watch ออกมาขาย

ทำไมผู้คนถึงเริ่มมาสนใจที่จะพัฒนานาฬิกาให้มันฉลาดขึ้นในช่วงนี้หล่ะครับ ส่วนหนึ่งน่าจะมาจากกระแสความต้องการอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มันติดตัวไปไหนมาไหนได้ (Mobile & Ubiquitous) คือมีความคล่องตัว ใช้ง่ายได้ทุกที่ ทุกเวลา และทำได้หลายอย่าง อีกส่วนหนึ่งมาจากแนวโน้มการดูแลรักษาสุขภาพของผู้คน ที่มีความต้องการจะรู้ข้อมูลสุขภาพของตนเองแบบใช้ง่าย ใช้ได้ทุกที่ ทุกเวลา ทำให้เราเริ่มเห็นอุปกรณ์รูปแบบใหม่ที่เป็นอุปกรณ์ทางการแพทย์ ที่ใช้งานเหมือนเครื่องใช้อิเล็กทรอนิกส์ (และบางครั้งก็อาจเป็นเครื่องประดับได้ในตัว) มากขึ้นเรื่อยๆ ครับ และอย่างหลังนี้เองที่ทำให้เกิดเทคโนโลยีที่เรียกว่า Physiological Computing Systems หรือ ระบบตรวจวัดทางสรีรวิทยา ซึ่งเป็นเทคโนโลยีในการเฝ้าดู และตรวจวัด พารามิเตอร์ทางสุขภาพของมนุษย์ ซึ่งในที่นี้ก็มักจะต้องเป็นอุปกรณ์ที่สวมใส่ได้ เพื่อที่จะสามารถเก็บข้อมูลความเป็นไปของร่างกายผู้สวมใส่ได้ตลอดเวลา ซึ่งจะนำมาสู่การวิเคราะห์สถานภาพทางสุขภาพของเราได้แบบทุกที่ ทุกเวลา ไงหล่ะครับ

ในการตรวจวัดสถานภาพของสรีระของผู้ใส่ เราอาจจะแบ่งการตรวจวัดออกเป็น 4 ชนิด ซึ่งอุปกรณ์บางชนิดอาจจะตรวจวัดประเภทเดียว แต่บางอุปกรณ์อาจตรวจวัดสถานภาพได้หลายประเภท

(1) Bioelectrical Signals เป็นการตรวจวัดสถานภาพของร่างกาย จากการวัดสัญญาณไฟฟ้าของร่างกาย เช่น สัญญาณสมอง สัญญาณไฟฟ้าหัวใจ สัญญาณประสาทกล้ามเนื้อ ซึ่งในอดีต อุปกรณ์ประมวลผลสัญญาณเหล่านี้แพงมาก แต่ในปัจจุบันสามารถซื้อหามาเล่นในราคาที่เป็นมิตรขึ้นครับ ซึ่งจะทำให้ทราบว่าหัวใจเต้นดีมั้ย สมองมีกิจกรรมการคิดเป็นอย่างไร ระบบประสาทเป็นอย่างไร เป็นต้น

(2) Biomechanical Signals เป็นการตรวจวัดสถานภาพของร่างกาย จากสัญญาณทางชีวกล เช่น การขยับเขยื้อนเคลื่อนไหวของร่างกาย ซึ่งจะทำให้รู้กิจกรรมเชิงกลของร่างกายได้ เช่น การเดิน นั่ง นอน วิ่ง การหายใจ เป็นต้น กลุ่มวิจัยของผมเองก็พัฒนาอุปกรณ์หลายอย่างที่อาศัยการวัดสัญญาณทางชีวกลครับ เช่น รองเท้าที่ติดเซ็นเซอร์ซึ่งตรวจวัดอากัปกริยาการเดิน สามารถที่จะตรวจวัดความผิดปกติในการเดินได้ โดยสามารถตรวจหาโรคพาร์กินสันได้ นอกจากนั้นก็ยังมี หมอนอัจฉริยะที่สามารถตรวจวัดสถานภาพการนอน ว่านอนหลับดีหรือไม่ อัตราการหายใจเป็นอย่างไร มีประสิทธิภาพการหลับมากน้อยแค่ไหนในแต่ละคืน เป็นต้น

(3) Biochemical Signals เป็นการตรวจวัดสถานภาพของร่างกาย จากสัญญาณทางชีวเคมีในร่างกาย ซึ่งจะทำให้ทราบสถานะทางสุขภาพภายในร่างกาย เช่น มีสุขภาพดีไหม มีโรคภัยไข้เจ็บหรือป่าว เช่น เซ็นเซอร์ตรวจวัดปริมาณออกซิเจนในเลือด เซ็นเซอร์ตรวจวัดปริมาณกลูโคสในกระแสเลือด เป็นต้น ในกลุ่มวิจัยของผมเอง ก็มีการพัฒนาอุปกรณ์ประเภทนี้อยู่อย่างหนึ่งคือ เซ็นเซอร์ดมกลิ่นแบบสวมใส่ได้ ในรูปของอาร์มแบนด์ และ เสื้อสุขภาพ ซึ่งมันจะตรวจวัดกลิ่นตัวทำให้ทราบว่าสถานภาพทางเคมีในร่างกายปกติหรือไม่ หรือมีโรคอะไรอยู่ เพราะร่างกายที่ปกติ กับ ร่างกายที่เป็นโรค มีการปล่อยกลิ่นออกมาไม่เหมือนกัน

(4) Biophysical Signals เป็นการตรวจวัดสถานภาพของร่างกาย จากสัญญาณทางชีวฟิสิกส์ เช่น การตรวจวัดสภาพเนื้อเยื่อด้วยการส่งคลื่นเสียงเข้าไป การเปลี่ยนสีของผิวจากการใช้ครีม whitening เป็นต้น ซึ่งปัจจุบันอุปกรณ์แบบสวมใส่ได้เพื่อตรวจสัญญาณประเภทนี้ยังไม่ค่อยมีครับ

เอาไว้วันหลัง ผมมีเวลา จะมาเล่ารายละเอียดของเทคโนโลยีสวมใส่ได้ที่น่าสนใจเพิ่มเติมนะครับ

Micro Air Vehicle (ตอนที่ 4)

(Picture from http://www.kilowattrc.com/)

ตั้งแต่ต้นปี 2556 เป็นต้นมา หน่วยวิจัยของผมได้เริ่มทำการวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีอากาศยานขนาดจิ๋ว (MAV หรือ Micro Air Vehicle) โดยหวังจะนำเทคโนโลยีนี้ไปใช้งานทางด้านการเกษตร การตรวจวัดสิ่งแวดล้อม รวมไปถึงงานตรวจเฝ้าระวังภัยคุกคาม จะว่าไป ... ระดับของเทคโนโลยี MAV ในโลกก็พัฒนาไปค่อนข้างมากแล้ว ถ้าเรามัวแต่ไปพัฒนาเทคโนโลยีของเราเองก็ไม่มีทางทันฝรั่งแน่ หน่วยวิจัยของผมจึงเน้นการต่อยอดเทคโนโลยีของฝรั่ง โดยนำเทคโนโลยีของฝรั่งมาเพิ่มเติมเทคโนโลยีของเราเข้าไป เช่น การพัฒนาเซ็นเซอร์ตรวจวัด การใส่ไบโอเซ็นเซอร์ จมูกอิเล็กทรอนิกส์ เข้าไป การพัฒนาระบบควบคุม ระบบซอฟต์แวร์ และระบบอัจฉริยะ เข้าไป ซึ่งก็จะทำให้เราตามหลังฝรั่งในบางเรื่อง แต่ก็เท่าทันหรือก้าวล้ำฝรั่งในบางเรื่องได้ เพราะในเรื่องของ MAV นี้ ต่อไปอีกไม่นาน มันจะเป็นเทคโนโลยีที่สำคัญของโลก เรียกว่า ประเทศไหนไม่มีใช้ ประเทศนั้นจะกลายเป็นประเทศล้าหลังไปเลยหล่ะครับ

MAV เป็นเทคโนโลยีเปลี่ยนโลก มันจะทำให้ภูมิทัศน์ของอำนาจ เศรษฐกิจและสังคม เปลี่ยนไปได้พอๆ กับการค้นพบดินปืน และ เครื่องจักรไอน้ำเลยหล่ะครับ ทุกวันนี้ รอบๆ ตัวเราก็มีอากาศยานขนาดจิ๋วบินไป บินมา ไปทั่วอยู่แล้ว ทั้งนก แมลงต่างๆ ผึ้ง แมลงปอ ผีเสื้อ ยุง จะว่าไปแล้ว สิ่งมีชีวิตเหล่านี้ก็ไม่ต่างจากหุ่นยนต์บินได้ (Flying Robots) หากแต่อากาศยานจิ๋วเหล่านี้ เราไม่สามารถควบคุมและนำมันมาใช้งานได้ ลองคิดดูสิครับ ว่าหากเราสามารถควบคุมอากาศยานจิ๋วเหล่านี้ให้ทำงานตามที่เราต้องการ หรือ เราสามารถสร้างอากาศยานจิ๋วเหล่านี้ขึ้นมาใช้งานเองได้ วิถีชีวิตของมนุษย์เราจะเปลี่ยนแปลงไปอย่างแน่นอน ลองคิดดูว่าความเป็นส่วนตัวของเราจะหายไปหรือไม่ หากเราไม่สามารถแยกแมลงในธรรมชาติ ออกจากแมลงกล หรือ อากาศยานขนาดจิ๋วที่กำลังบินไปบินมา

ปัจจุบัน การพัฒนา Flying Robots ขนาดจิ๋วนั้น แบ่งออกเป็น 2 แนวทางครับคือ

(1) Bionic Insects คือการนำเอาแมลงในธรรมชาติมาดัดแปลง ด้วยการปลูกถ่ายวงจรอิเล็กทรอนิกส์ลงไปในตัวแมลง แล้วทำให้เราสามารถควบคุมแมลงนั้นให้ทำงานตามคำสั่ง ซึ่งสามารถทำสำเร็จกับแมลงหลายชนิดแล้ว เช่น ด้วง ผีเสื้อ แมลงสาบ เป็นต้น ข้อดีของแนวทางนี้คือ แมลงในธรรมชาติทำตัวเป็นหุ่นยนต์ตามคำสั่งของเราได้ โดยการดัดแปลงระบบประสาท ทำให้เราไม่ต้องไปพัฒนาระบบพลังงานของแมลง รวมทั้งระบบการบินที่มีความซับซ้อน เรียกว่าเป็นการหลอกแมลงในธรรมชาติมาใช้งาน แต่ปัญหาก็คือ แมลงเป็นสัตว์ที่มีอายุสั้น ทำให้อายุการใช้งานแมลงเหล่านี้มีความจำกัด นอกจากนั้น แมลงยังมีความอดทนต่ออุณหภูมิค่อนข้างน้อย โดยเฉพาะในอากาศเย็น มันจะมีความตื่นตัวน้อยลง ซึ่งทำให้การใช้งานในสภาพแวดล้อมแบบโหดร้ายทำได้ยาก ต่างจากหุ่นยนต์แมลงที่เป็นจักรกล 100 เปอร์เซ็นต์

(2) Micro/Nano Drones เป็นการสร้างหุ่นยนต์บินได้ (Flying Robots) หรือ อากาศยานจิ๋วขึ้นมา โดยอาจจะเลียนแบบธรรมชาติ (Biomimetics) เช่น รูปแบบการบิน หรือ ลักษณะปีกของแมลง แนวทางนี้มีข้อได้เปรียบในเรื่องของอายุการใช้งานที่เหนือแมลงในธรรมชาติ แต่ระดับของเทคโนโลยีในปัจจุบัน ถูกจำกัดด้วยความจุของแบตเตอรีที่ค่อนข้างน้อย ทำให้การปฏิบัติงานในแต่ละครั้งมีระยะเวลาไม่กี่นาที แต่เชื่อว่าในอนาคต ด้วยเทคโนโลยีของนาโนแบตเตอรีที่มีความก้าวหน้ามากขึ้น อากาศยานจิ๋วเหล่านี้จะมีเวลาในการบินนานขึ้นจนใช้งานได้จริง

จากการที่รัฐบาลของประธานาธิบดีโอบามา ได้ลงนามในกฎหมายที่จะมีการอนุญาตให้อากาศยานไร้นักบิน (Unmanned Aerial Vehicle หรือ UAV) หรือ drone สามารถใช้งานในสหรัฐอเมริกาได้นั้น ทำให้ตลาดของ drone ทั้งแบบที่เป็น UAV และ MAV จะเกิดการเติบโตขึ้นอย่างมหาศาล ปัจจุบันมีการออกใบอนุญาตให้หน่วยงานรัฐ 56 แห่ง หน่วยงานด้านยุติธรรม 22 แห่ง มหาวิทยาลัยอีก 24 แห่ง สามารถใช้งาน drone ได้บนน่านฟ้าสหรัฐฯ นี่ยังไม่นับรวมบริษัทเอกชน และ การใช้งานส่วนบุคคลที่จะเกิดขึ้นอีกมากมายมหาศาล รวมไปถึง nano drone ซึ่งจะมีขนาดที่เล็กกว่า MAV เข้าไปอีก ซึ่งไม่จำเป็นต้องขออนุญาต ทำให้เทคโนโลยีนี้มีมูลค่าตลาดอีกมากมายเหลือเกินครับ ... แน่นอนนี่ยังไม่นับรวมหุ่นยนต์แบบฝูง (Swarm Robots) อื่นๆ ที่ทำงานบนบก และ ในน้ำ ซึ่งจะทำให้สิ่งแวดล้อมรอบๆ ตัวเรา มีสภาพแวดล้อมแบบอัจฉริยะ (Ambient Intelligence) เต็มไปหมด

Water Monitoring Sensor Networks - เครือข่ายเซ็นเซอร์ในน้ำ (ตอนที่ 4)

ภาพจาก http://float.berkeley.edu/


ประเทศไทยเป็นประเทศที่ใช้ชีวิตกับน้ำ หรือเกี่ยวข้องกับน้ำเป็นอย่างมาก ภาคเกษตรซึ่งเป็นคนส่วนใหญ่ของประเทศ จะมีชีวิตและความเป็นอยู่ดีหรือไม่ก็ขึ้นกับน้ำ คนกรุงเทพจะนอนหลับฝันดีมีความสุขหรือไม่ ก็ขึ้นกับว่าปีนั้นน้ำเหนือจะลงมามากเกินไปหรือไม่ ทว่า ... สภาวะโลกร้อนที่นับวันจะรุนแรงขึ้น ได้ทำให้คนไทยจะต้องใช้ชีวิตบนความเสี่ยงและเดิมพันมูลค่าสูงขึ้น ๆ ทุกปี ต้องคอยลุ้นกันว่าปีนี้น้ำจะแล้งหรือน้ำจะท่วม หรือจะมีทั้ง 2 อย่างมาพร้อมๆ กันเลย ทั้งๆ ที่เรื่องของน้ำมีความสำคัญกับคนไทยมากถึงเพียงนี้ แต่ประเทศเรากลับไม่ค่อยมีเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับน้ำของตนเองเลย เครื่องมือที่ใช้ตรวจวัดส่วนใหญ่นำเข้าจากต่างประเทศและค่อนข้างล้าสมัย เพราะเครื่องมือที่ทันสมัยส่วนใหญ่ของต่างประเทศยังอยู่ในขั้นของการวิจัยและยังไม่นำออกขาย ดังนั้นหากประเทศไทยอยากจะมีเครื่องมือที่ทันสมัยในการตรวจวัดน้ำ เราก็จะต้องพัฒนาขึ้นเอง ซึ่งการที่เราพัฒนาเทคโนโลยีตรวจวัดน้ำขึ้นมาในสภาพแวดล้อมจริงของประเทศไทย ก็จะทำให้เครื่องมือที่พัฒนาขึ้นนี้มีประสิทธิภาพสูงกว่าของต่างประเทศ ในบริบทของประเทศไทย ซึ่งนอกจากจะใช้ได้ในประเทศแล้ว ยังสามารถส่งออกไปขายในกลุ่มประเทศอาเซียน (AEC) อินเดีย บังคลาเทศ ซึ่งเป็นประเทศเขตร้อนที่มีปัญหาเรื่องน้ำอย่างรุนแรงได้อีกด้วย

แม้บ้านเราจะมีหน่วยงานที่เกี่ยวข้องกับน้ำมากมาย แต่เรากลับไม่ค่อยมีเทคโนโลยีที่จะใช้ในการ "รู้" ข้อมูลที่เกี่ยวกับน้ำเท่าใดนัก ในช่วงที่เกิดมหาอุทกภัยเมื่อปี พ.ศ. 2554 ประเทศเราพึ่งพาข้อมูลจากดาวเทียมเป็นหลัก ซึ่งถือว่าเป็น Remote Sensing หรือ เทคโนโลยีรับรู้ระยะไกล ซึ่งทำให้เราไม่สามารถรู้ข้อมูลน้ำ ณ เวลาจริง (Real Time) ไม่สามารถรู้การไหลของน้ำ ระดับความลึกของน้ำ คุณภาพของน้ำ ซึ่งเป็นเทคโนโลยีรับรู้ระยะใกล้ (Proximal Sensing) ในที่สุดก็สะท้อนออกมาเป็นความล้มเหลวในการจัดการน้ำ ท่วมของหน่วยงานที่เกี่ยวข้อง ดังนั้นเราจึงควรมีเทคโนโลยีทั้ง 2 แบบ เพื่อเอาไว้ใช้ในการบริหารจัดการน้ำ เครื่องมือทั้ง 2 อย่างนี้ ความรายละเอียดที่แตกต่างกัน ดังนี้

 • เทคโนโลยีรับรู้ระยะไกล (Remote Sensing) เป็นเครื่องมือที่ใช้ในการเก็บข้อมูลน้ำสำหรับพื้นที่กว้าง โดยอาศัยคลื่นแสงในช่วงความยาวคลื่นต่างๆ และ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในรูปแบบต่างๆ เช่น เรดาห์ ไมโครเวฟ คลื่นวิทยุ เป็นต้น  โดยอุปกรณ์รับรู้เหล่านั้นมักจะติดตั้งบนอากาศยาน ซึ่งอาจจะเป็นเครื่องบินทางอุตุนิยมวิทยา อากาศยานไร้นักบิน (Unmanned Aerial Vehicle หรือ UAV) และ ดาวเทียม เป็นต้น เทคโนโลยี Remote Sensing เป็นเทคโนโลยีที่เหมาะสมกับการใช้งานในพื้นที่กว้าง จึงมักจะขาดรายละเอียดในพื้นที่เฉพาะที่ใดที่หนึ่ง ข้อมูลที่ได้มีขีดจำกัดมาก เช่น อาจรู้แค่เพียงปริมาณที่น้ำครอบคลุมพื้นที่ แต่ไม่สามารถรู้ข้อมูลการไหล รวมทั้งพารามิเตอร์อื่นๆ เช่น ความลึก คุณภาพความสะอาดของน้ำ ปริมาณออกซิเจน ค่า pH อัตราการระเหยของน้ำ เป็นต้น นอกจากนี้เทคโนโลยี Remote Sensing ค่อนข้างมีราคาสูง ทำให้ผู้ที่สามารถใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีนี้ได้มีจำกัด ซึ่งมักจะเป็นหน่วยงานรัฐ

• เทคโนโลยีรับรู้ระยะใกล้ (Proximal Sensing) อาศัยเซ็นเซอร์ตรวจวัดข้อมูลต่างๆ ได้โดยตรงในจุดที่สนใจ เช่น เซ็นเซอร์ตรวจอากาศบนผิวน้ำ (Weather Station) เซ็นเซอร์ตรวจวัดการไหลของน้ำ เซ็นเซอร์ตรวจวัดความลึก เซ็นเซอร์ตรวจวัด pH เซ็นเซอร์ตรวจวัดปริมาณออกซิเจนในน้ำ เป็นต้น เซ็นเซอร์เหล่านี้สามารถที่จะนำไปติดตั้งไว้ตามจุดตรวจวัดข้างแม่น้ำ อ่างเก็บน้ำ ทะเลสาบ หรืออาจจะนำไปลอยในน้ำ แล้วปล่อยให้เคลื่อนที่ไปทำงานเพื่อครอบคลุมพื้นที่เป้าหมาย เครือข่ายเซ็นเซอร์ไร้สายที่วงการอุตสาหกรรมเรียกกันว่า “ฝุ่นฉลาด”  (Smart Dust) เหล่านี้สามารถคุยกันและส่งผ่านข้อมูลให้แก่กันและกันได้ หากเราสอบถามข้อมูลไปยังเซ็นเซอร์ที่อยู่ใกล้ที่สุดเพียงตัวเดียว ข้อมูลทั้งหมดของเซ็นเซอร์ทุกตัวก็จะสามารถถ่ายทอดมายังศูนย์ข้อมูลได้ทันที เนื่องจากเทคโนโลยีแบบ Proximal Sensing มีราคาถูกกว่าเทคโนโลยีแรกมาก จึงทำให้ผู้ที่สามารถใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีนี้ได้มีความกว้างขวางกว่า เช่น ฟาร์มเลี้ยงสัตว์น้ำ โรงงานอุตสาหกรรม เทศบาล มหาวิทยาลัย และหน่วยงานท้องถิ่นที่ต้องการดูแลและจัดการน้ำ ทั้งนี้จึงมีความจำเป็นที่ประเทศไทยต้องพัฒนาเทคโนโลยีเซ็นเซอร์แบบ Proximal Sensing ขึ้นใช้งานให้ได้

ในช่วงน้ำท่วมเมื่อปลายปี พ.ศ. 2554 นั้น ได้แสดงให้เห็นว่า หน่วยงานจัดการน้ำท่วมของรัฐบาลนั้นขึ้นอยู่กับข้อมูลจาก Remote Sensing เป็นหลัก ทำให้มีขีดจำกัดในการจัดการน้ำท่วมเป็นอย่างมาก เพราะไม่ทราบว่าน้ำที่วิ่งอยู่ในทุ่งต่างๆ นั้นมีระดับความลึกเท่าใด อีกทั้งเซ็นเซอร์แบบ Proximal Sensing นั้น ส่วนใหญ่ติดตั้งอยู่กับที่ ตามสถานีชลประทานต่างๆ ริมแม่น้ำสายหลัก เซ็นเซอร์เหล่านี้ใช้ตรวจวัดการไหลของน้ำ ทำให้ทราบปริมาณน้ำที่ไหลในแม่น้ำสายต่างๆ แต่เซ็นเซอร์เหล่านี้จะมีประโยชน์ก็ต่อเมื่อน้ำยังไม่เอ่อล้นแม่น้ำ ในช่วงที่เกิดน้ำท่วมนั้น น้ำได้เอ่อล้นแม่น้ำไปแล้ว ทำให้การคาดการณ์ปริมาณน้ำที่ไหลเข้าท่วมทุ่งภาคกลาง ไม่สามารถใช้ประโยชน์จากเซ็นเซอร์เหล่านี้อีกต่อไป แสดงให้เห็นถึงความจำเป็นอีกประการที่ประเทศเราจะต้องมีเทคโนโลยีเซ็นเซอร์ที่สามารถลอยตามน้ำได้

นอกจากนี้ เทคโนโลยีแบบ Proximal Sensing ที่ประเทศไทยมีใช้อยู่โดยกรมชลประทาน และ สถาบันสารสนเทศทรัพยากรน้ำและการเกษตร นั้นเน้นการตรวจวัดความมีอยู่ของน้ำ เช่น อัตราการไหล ความลึก เพื่อบริหารการนำน้ำไปใช้ประโยชน์ และจัดการกับภัยพิบัติ (น้ำท่วม) ไม่ค่อยให้ความสนใจไปที่คุณภาพของน้ำ (อุณหภูมิ ความขุ่น ความเป็นกรดด่าง ค่าออกซิเจน แอมโมเนีย ความลึก การไหลของน้ำ อุณหภูมิและความชื้นในอากาศ ปริมาณแสง กลิ่น ความเร็วและทิศทางลมเหนือผิวน้ำ ความกดอากาศ อัตราการระเหย ปริมาณสารอินทรีย์ในน้ำ ฯลฯ) ทำให้ผมมีแนวคิดที่จะพัฒนาเทคโนโลยีแบบ Proximal Sensing ที่เน้นการตรวจวัดพารามิเตอร์ต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับคุณภาพน้ำ รวมทั้งข้อมูลน้ำแบบเดิมด้วย โดยจะพัฒนาให้เป็นระบบเซ็นเซอร์ลอยน้ำ ที่สามารถปล่อยให้ลอยน้ำไปเก็บข้อมูลยังพิกัดที่ต้องการ เซ็นเซอร์ลอยน้ำเหล่านี้สามารถสื่อสารเป็นระบบเครือข่ายกับพวกเดียวกันเอง และกับศูนย์รับข้อมูล เมื่อนำข้อมูลจากพื้นที่จริงมาประกอบกับข้อมูลดาวเทียม เราก็จะได้ข้อมูลน้ำท่วมที่แม่นยำมากยิ่งขึ้น นำไปสู่การจัดการที่ถูกต้องกว่าที่เป็นอยู่ได้

อาภรณ์อัจฉริยะ - Wearable Intelligence (ตอนที่ 6)

เรื่องของอุปกรณ์ที่สวมใส่ได้ (Wearable Devices) หรือ คอมพิวเตอร์แบบสวมใส่ได้ (Wearable Computer) ที่มีพลังในการประมวลผลติดตามเราไปได้ทุกที่ (Wearable Computing) กำลังเขยิบใกล้เข้ามาสู่ชีวิตประจำวันของเรามากขึ้น ๆ ทุกทีครับ ต่อไปเราจะใส่แว่นที่มีกล้องถ่ายรูปหรือวีดิโอ และมีจอภาพที่สามารถแสดงผลเข้าตาของเราได้โดยตรง ทำให้เวลาเราจะเดินไปไหนมาไหน มันจะช่วยติดตาม หาข้อมูลที่เป็นประโยชน์แล้วนำเสนอให้กับเรา เช่น เราเดินไปสยามพารากอน เราอาจจะถามแว่นว่า ไหนหาร้านหนังสือให้ฉันหน่อยสิ ... แว่นก็จะ scan จากภาพ แล้วทำงานแบบ Augmented Reality ที่แสดงผลข้อมูลว่าในห้างนี้มีร้านหนังสือที่ไหนบ้าง ถ้าเราบอกว่าฉันอยากไปคิโนคูนิยะ แว่นก็จะแสดงข้อมูลร้านนี้ บอกทิศทาง พร้อมหาโปรโมชั่นพิเศษต่างๆ ให้เสร็จสรรพ นอกจากแว่นตาแล้ว ก็ยังมีนาฬิกา เสื้อผ้า กางเกง แจ็คเก็ต ถุงเท้า รองเท้า ซึ่งอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในอนาคต จะเข้าไปอาศัยอยู่ในนั้น เพื่อทำให้เราเดินทางไปไหนมาไหนพร้อมกับพลังประมวลผล ด้วยการสวมใส่มัน โดยไม่ต้อง หิ้ว ถือ พก อุปกรณ์เหล่านั้นให้ลำบากเลยล่ะครับ

ในกลุ่มวิจัยของผมเอง ก็มีการทำวิจัยเกี่ยวกับอุปกรณ์สวมใส่ได้หลายชนิดเลยครับ ได้แก่ รองเท้าเซ็นเซอร์ที่ผมเรียกว่า Smart Shoe เพื่อตรวจวัดการเดิน มีการทำวิจัยเกี่ยวกับหมอนและผ้าปูที่นอนอัจฉริยะ (Smart Pillow and Smart Bedsheet) เพื่อตรวจวัดสุขภาวะของการนอน มีการทำวิจัยเกี่ยวกับเซ็นเซอร์บนผ้า ซึ่งต่อไปสามารถเอาไปติดไว้ในเสื้อ กางเกง ชุดชั้นใน ถุงเท้า เพื่อตรวจวัดระดับของสุขภาพ มีการทำวิจัยจมูกอิเล็กทรอนิกส์แบบปลอกแขน เพื่อตรวจกลิ่นเต่าใต้รักแร้ มีการวิจัยถุงมือข้อมูล (Data Glove) เพื่อเป็นอุปกรณ์ติดต่อกับคอมพิวเตอร์ โดยอาศัยอากัปกริยาท่าทาง เป็นต้น

สำหรับ Smart Shoe ที่กลุ่มวิจัยของผมกำลังพัฒนาอยู่นั้น เป็นรองเท้าที่มีการติดตั้งเซ็นเซอร์หลายชนิดเข้าไปในรองเท้า เช่น เซ็นเซอร์รับแรงกด เซ็นเซอร์ตรวจวัดทิศทาง เซ็นเซอร์ตรวจวัดความเร่ง เซ็นเซอร์ตรวจวัดความเฉื่อย เป็นต้น ซึ่งจะทำการเก็บข้อมูลของผู้สวมใส่ แล้วส่งข้อมูลเหล่านั้นผ่านเครือข่ายไร้สาย มาเก็บที่คอมพิวเตอร์หรือฐานข้อมูลบนระบบคลาวด์ ซึ่งต่อไปเราก็จะพัฒนา App บนสมาร์ทโฟน เพื่อทำให้ผู้สวมใส่สามารถติดตามข้อมูลการเดินของตัวเองผ่านสมาร์ทโฟนได้ 

มาดูกันครับว่าเจ้า Smart Shoe ทำอะไรกันได้บ้างครับ

(1) ดูว่าเราทำอะไรบ้างในแต่ละวัน ยืน เดิน นั่ง เพื่อเรียนรู้พฤติกรรมการใช้ชีวิตของเรา (Daily Activities)

(2) ดูว่าเรามีพฤติกรรมการเดินที่ไม่ถูกสุขลักษณะหรือไม่ เช่น เดินลากเท้า กดนิ้ว แบะเท้า ตัวงอ โยนตัว และอื่นๆ ซึ่งเราสามารถพัฒนาซอฟต์แวร์ให้วิเคราะห์ และให้คำแนะนำแก่เราได้ว่า เราควรหรือไม่ควรเดินแบบนั้น แพทย์สามารถที่จะโปรแกรมให้รองเท้าเตือนผู้สวมใส่ได้ เมื่อเริ่มมีอากัปกริยาการเดินที่ไม่เหมาะสม

(3) เฝ้าระวัง เช่น ผู้สูงอายุมีท่าทีผิดปกติ เช่น ล้ม หรือ กดเท้าบางจุดนานเกินไป (อันตรายมากสำหรับคนเป็นโรคเบาหวาน) ซึ่งรองเท้าสามารถเตือนผู้สวมใส่ได้ หรือส่งสัญญาณขอความช่วยเหลือไปยังผู้เกี่ยวข้องได้ หากผู้สวมใส่เกิดการล้ม (โดยเฉพาะผู้สูงวัย)

ตอนนี้ทางกลุ่มวิจัยได้นำ Smart Shoe ไปทดสอบกับผู้สูงวัยจำนวนมาก เพื่อทดสอบ เก็บข้อมูล และวิเคราะห์ผล ซึ่งเราได้พบว่าเจ้ารองเท้าตัวนี้ นอกจากจะสามารถตรวจพบการเดินที่ผิดปกติแล้ว เค้ายังสามารถตรวจพบคนที่มีอาการของโรคพาร์กินสันด้วยครับ ในโอกาสต่อไปทางกลุ่มวิจัยก็จะนำเจ้า Smart Shoe ตัวนี้ไปจดสิทธิบัตร และพัฒนาต้นแบบเชิงพาณิชย์ โดยจะนำรองเท้านี้ไปแนะนำตลาด ซึ่งตอนแรกกะว่าจะแจกให้ผู้สูงวัยจำนวนหนึ่งใช้ฟรีครับ

Micro Air Vehicle (ตอนที่ 3)

เรื่องของอากาศยานจิ๋ว หรือ MAV (Micro Air Vehicle) เริ่มกลายมาเป็นกระแสที่มาแรง และเป็น Talk of the Town ที่ดังขึ้นเรือยๆ นะครับ จะว่าไป MAV ก็คือ UAV ขนาดเล็กนั่นเอง (Unmanned Aerial Vehicle) ซึ่งเมื่อก่อนในวงการวิชาการมีการศึกษาวิจัยในเรื่อง UAV กันน้อยมากๆ เนื่องจากต้องใช้งบประมาณสูงมาก ทำให้สามารถลงทุนวิจัยได้เฉพาะหน่วยงานรัฐขนาดใหญ่ โดยเฉพาะกระทรวงกลาโหมของประเทศสหรัฐอเมริกา และอิสราเอล แต่ในปัจจุบัน UAV ขนาดเล็กเริ่มได้รับความสนใจมากขึ้นเรื่อยๆ การย่อส่วนของ UAV ให้เล็กลงนี้ กลับทำให้เกิดการขยายขอบเขตการนำไปประยุกต์ใช้ ออกไปอย่างกว้างขวาง จนใน 2-3 ปีมานี้ มีนักวิจัยเข้ามาพัฒนาเทคโนโลยีนี้กันมากมายเลยครับ จนสามารถสร้างประชาคมวิจัยขนาดใหญ่ขึ้นมา ซึ่งปัจจุบันมีการประชุมวิชาการนานาชาติของตัวเองที่เรียกว่า The International Micro Air Vehicle Conference ซึ่งจัดมา 2 ครั้งแล้ว และในปีหน้าคือปี 2013 จะไปจัดกันที่ประเทศฝรั่งเศสที่เมืองตูลูส

น่าเสียดาย ... ที่บ้านเรายังให้ความสนใจในเรื่องนี้ค่อนข้างน้อย ทั้งๆ ที่เทคโนโลยีนี้มีประโยชน์กับประเทศไทยอย่างมากมาย งานประยุกต์ของ MAV กว้างขวางมากครับ เช่น เราสามารถนำมันมาใช้ทางด้านการเกษตร เช่น ติดเซ็นเซอร์ให้มันบินขึ้นไปเก็บข้อมูลต่างๆ ของไร่นา เก็บข้อมูลและทำแผนที่ผลผลิต การตรวจหาสิ่งผิดปกติในไร่นา ทางด้านสวัสดิภาพและความมั่นคง เราสามารถใช้ติดตาม ความเคลื่อนไหวของผู้ต้องสงสัย การต่อต้านการก่อการร้าย ตรวจเส้นทางยาเสพติด การปกป้องพื้นที่ป่าไม้ การติดตามสถานการณ์ภัยพิบัติ น้ำท่วม แผ่นดินไหว ไฟไหม้ป่า ในด้านการบันเทิงและท่องเที่ยว ก็สามารถใช้ MAV บินขึ้นไปถ่ายทำคลิปวีดิโอเพื่อถ่ายภาพมุมกว้างจากด้านบน ซึ่งถ้าเป็นสมัยก่อนต้นทุนจะค่อนข้างสูงมาก แต่อีกไม่นาน ใครๆ ก็จะสามารถทำได้ครับ

ในขณะที่นักเทคโนโลยีบ้านเรายังคงหลับไหลอยู่นั้น ใกล้ๆ บ้านเราที่ประเทศอินเดียมีการพัฒนาเรื่องนี้ไปค่อนข้างไกลเลยครับ  โดยเมื่อต้นปี 2012 นักวิจัยอินเดียได้ทำการสาธิตการบิน MAV ซึ่งมีน้ำหนักประมาณ 300 - 500 กรัม โดยระบบ autopilot อย่างสมบูรณ์แบบ โดยสามารถโปรแกรมการบินไปยังพิกัดต่างๆ ได้ล่วงหน้า หรือสามารถควบคุมจากระยะไกลได้ หากต้องการเปลี่ยนพิกัดในขณะทำการบิน ซึ่งเบื้องต้น มีระยะควบคุม 10 กิโลเมตร และทำการบินที่ระดับความสูง 1 กิโลเมตร ความสำเร็จของโครงการดังกล่าวเกิดจากการสนับสนุนของรัฐบาล ให้หน่วยงานวิจัยและมหาวิทยาลัยต่างๆ ทำงานร่วมกับบริษัทเอกชนของอินเดียหลายแห่ง เช่น Idea Forge, Mumbai, Aurora Integrated Systems และ Seagul Technologies Bangalore จะเห็นว่าอินเดียนั้นกำลังขมักเขม้นพัฒนาเทคโนโลยีของตัวเอง และในอนาคตเราอาจจะได้เห็นอินเดียผงาดในเวทีนวัตกรรมระดับโลก

ที่น่าสนใจก็คือ ในปีหน้า (ค.ศ. 2013) อินเดียจะจัดการแข่งขัน MAV ระดับชาติขึ้นมา เพื่อเป็นการกระตุ้นความสนใจในเรื่องของ MAV แก่เยาวชนและนักวิจัยพัฒนาเทคโนโลยี นับเป็นกลุ่มที่ 3 ของโลก รองจากประเทศสหรัฐอเมริกา และสหภาพยุโรป ที่มีความตื่นตัวในเรื่อง MAV อย่างจริงจังเลยครับ

Micro Air Vehicle (ตอนที่ 2)

(Picture from jacobhi.blogspot.com)

ความสนใจในเรื่องของ MAV ในระยะ 2-3 ปีที่ผ่านมานี้ จะเรียกว่าพุ่งเป็นพลุแตกก็ว่าได้ครับ เพราะเริ่มมีการทำวิจัยกันมากขึ้น มีการส่งเสริมเงินทุนมากขึ้นโดยเฉพาะจากกองทัพสหรัฐฯ จนกระทั่งตอนนี้มีการประชุมวิชาการนานาชาติด้าน MAV กันเลย รวมทั้งยังมีวารสารวิชาการของตัวเองชือ International Journal of Micro Air Vehicle เป็นเวทีสำหรับเผยแพร่ผลงานวิจัยทางด้าน MAV โดยมีบรรณาธิการมาจาก กองทัพอากาศสหรัฐฯ กันเลยทีเดียวครับ

วันนี้ผมจะพาไปรู้จักกับโครงการวิจัยเกี่ยวกับ MAV ที่บินช่วยกันทำงานกันเป็นฝูงครับ โครงการนี้มีชื่อเรียกว่า SMAVNET (Swarming Micro Air Vehicle Network) ซึ่งดำเนินการโดยห้องปฎิบัติการระบบอัจฉริยะ ณ สถาบันโพลีเทคนิคแห่งโลซาน ประเทศสวิตเซอร์แลนด์ โดยโครงการนี้มีเป้าหมายที่จะพัฒนาอากาศยานจิ๋วที่ทำงานร่วมกันเป็นทีม เพื่อสร้างเครือข่ายสื่อสารไร้สายขึ้นมาในสถานการณ์ที่เกิดวิบัติภัยขึ้น จนทำให้โครงสร้างพื้นฐานด้านการสื่อสารบนพื้นดินเสียหายอย่างใช้การไม่ได้ ฝูง MAV นี้ก็จะถูกปล่อยขึ้นไปบนฟ้า เพื่อทำตัวเป็นโครงข่ายสื่อสาร ที่สามารถส่งต่อสัญญาณเป็นทอดๆ ได้ โดยอาศัยความได้เปรียบที่มันลอยอยู่บนฟ้า ทำให้ไม่มีสิ่งกีดขวางในการส่งสัญญาณวิทยุ

เจ้า MAV ที่พวกเขาพัฒนาขึ้นนี้ มีน้ำหนักเพียง 420 กรัม และมีความยาวชองช่วงปีกเพียง 80 เซ็นติเมตรเท่านั้น ซึ่งทำมาจากพลาสติกชนิดพอลีพอไพริน ระบบขับเคลื่อนเป็นใบพัดติดอยู่หลังลำตัว และควบคุมการบินด้วยแผงปีกเพียง 2 อัน ทำให้ง่ายในการควบคุม พลังงานได้มาจากแบตเตอรีแบบลิเธียมพอลิเมอร์ ซึ่งเพียงพอสำหรับการบิน 30 นาทีต่อครั้ง ซึ่งในความคิดของผมนั้นถือว่ายังน้อยเกินไปสำหรับการใช้ประโยชน์ตามวัตถุประสงค์ที่กล่าวมาข้างต้น (อย่างน้อยก็น่าจะสัก 1-2 ชั่วโมงครับ) ฝูง MAV ที่ทดลองในโครงการนี้มีจำนวนทั้งหมด 10 ตัว โดยนักวิจัยได้ปล่อยฝูงบินนี้ขึ้นฟ้า แล้วปล่อยให้พวกมันเรียนรู้ที่จะบินเกาะกันเป็นฝูง โดยสร้างเครือข่ายไร้สายขึ้นบนท้องฟ้า ซึ่งซอฟต์แวร์ปัญญาประดิษฐ์ที่ติดตั้งใน MAV แต่ละตัว จะทำให้มันเรียนรู้ที่จำทำงานประสานกัน พวกมันจะคุยกัน บอกกันและกันว่า ใครจะบินจากจุดไหนไปจุดไหน และตัวที่เหลือจะบินตามกันอย่างไร เหมือนนกที่บินกันเป็นฝูง

Micro Air Vehicle (ตอนที่ 1)

(Picture from http://www.hindustantimes.com/)

ในช่วง 2-3 ปีมานี้ ได้มีความก้าวหน้าของอากาศยานจิ๋วที่เรียกว่า Micro Air Vehicle หรือเรียกย่อๆ ว่า MAV (ผมขอใช้คำนี้เรียกเจ้าสิ่งนี้ ในบทความตอนต่อๆ ไปนะครับ) โดยตามนิยามแล้ว MAV ถือว่าเป็น UAV แบบหนึ่ง (Unmanned Aerial Vehicles) ซึ่งก็แน่นอนอยู่แล้วครับ เพราะคนจะขึ้นไปขับ MAV ได้ยังไง เพราะขนาดของ MAV นั้น โดยเฉลี่ยก็แค่ 15 เซ็นติเมตรหรือเล็กกว่านั้น โดยมีเป้าหมายจะให้มีขนาดเล็กลงไปเรื่อยๆ จนมีขนาดเท่าแมลง เทคโนโลยี MAV จึงถือเป็นคู่แข่งของเทคโนโลยีแมลงชีวกล (Bionic Insect) โดย MAV จะเป็นจักรกลที่มนุษย์สร้างขึ้นทั้งหมด ในขณะที่แมลงชีวกลนั้น เป็นแมลงกึ่งจักรกล ซึ่งยืมเทคโนโลยีธรรมชาติที่เป็นตัวแมลง มาใช้เป็นส่วนของการเคลื่อนที่ สถานภาพปัจจุบันของเทคโนโลยีทั้งสอง ถ้าเป็นในแง่ขนาด เทคโนโลยีแมลงชีวกลยังนำหน้าอยู่อย่างทิ้งห่างครับ แต่ถ้าในแง่ของการควบคุม (โปรแกรมการบินจากจุดหนึ่งไปจุดหนึ่ง หรือ โปรแกรมภารกิจให้ทำงาน) เทคโนโลยี MAV นำหน้าไปไกลโขเลยครับ อีกสัก 2-3 ปี เรามาดูกันครับว่า เมื่อต่างฝ่ายต่างต้องการเด่นทั้ง 2 ด้าน ... เทคโนโลยีใดจะเป็นผู้ชนะ

ตอนนี้ ถ้ามีน้องๆ กำลังจะไปเรียนต่อเมืองนอกมาถามผมว่า "เรียนอะไรดีครับ ที่มีอนาคต" ... นี่เลยครับ ไปเรียนเรื่อง MAV นี้เลยครับ มีอนาคตไกลเลย และก็สนุกด้วย

งานวิจัยทางด้าน MAV แบ่งออกได้เป็น 3 ประเภทครับ คือ

(1) MAV ปีกแข็ง เหมือนปีกเครื่องบิน ซึ่งจะทำให้มันสามารถร่อนได้เป็นระยะทางไกลๆ MAV ประเภทนี้จะใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพมาก แต่ก็จะมีข้อเสียตรงที่มันไม่สามารถหยุดสังเกตการณ์นิ่งๆ หรือเลี้ยวในมุมแคบ หรือฉวัดเฉวียนในซอกเล็กซอกน้อยได้

(2) MAV ปีกขยับได้ เหมือนนกหรือแมลง หุ่นประเภทนี้มีข้อดีตรงที่ทำการผลิตโดยวิธีการทางไมโครอิเล็กทรอนิกส์ได้ดี การบังคับก็ทำได้ดี แต่ไม่ค่อยมีประสิทธิภาพในการใช้พลังงาน

(3) MAV ปีกหมุน เหมือนปีกเฮลิคอปเตอร์ มีข้อดีที่สามารถหยุดนิ่งใน อากาศได้ เลี้ยวมุมแคบ ฉวัดเฉวียนในซอกมุมได้ดี แต่ใช้พลังงานมาก ทำให้ระยะเวลาในการปฏิบัติการสั้นกว่าหุ่นบินปีกนิ่ง

จะเห็นได้ว่า MAV มีข้อได้เปรียบแมลงชีวกล ก็ตรงที่มันมีรูปแบบการบินให้เลือกมากถึง 3 รูปแบบครับ ในขณะที่แมลงชีวกลมีรูปแบบการบินแค่แบบเดียวเท่านั้น คือแบบที่ (2) อย่างไรก็ตาม การสร้าง MAV ให้บินเลียนแบบแมลงได้ ก็ต้องมีความรู้ความเข้าใจในเรื่องการบินของนกและแมลงครับ  ระยะหลังๆ มานี้เราจึงเห็นวิศวกรรมเครื่องกลเข้ามาร่วมมือกับนักชีววิทยาด้านสัตว์ปีกและแมลง กันมากขึ้น

วันหลังมาคุยเรื่องนี้กันต่อครับ ....

BIG DATA - ยุคข้อมูลใหญ่มหึมา มาถึงแล้ว

เมื่อตอนเด็กๆ ผมเป็นแฟนละครขาประจำของซีรีย์ละครโทรทัศน์เรื่อง "พิภพมัจจุราช" เนื้อหาหลักของละครเรื่องนี้วนเวียนอยู่ในเรื่องการทำงานของ "กฎแห่งกรรม" โดยมีผู้คุ้มกฎคือท่านพญายม เมื่อมนุษย์คนใดก็ตามดวงถึงฆาต วิญญาณของเขาเหล่านั้นจะถูกนำมายังห้องตัดสิน จากนั้นท่านท้าวพญายมจะบัญชาให้เสนาบดีของท่านที่มีชื่อว่า "สุวรรณ" และ "สุวาลย์" ตรวจดูบันทึกกรรมว่าคนเหล่านั้นทำกรรมอะไรเอาไว้บ้าง และที่น่าทึ่งสำหรับผม (รวมทั้งเด็กๆ ที่มีอายุเท่าผมในสมัยนั้น) ก็คือ ท่านท้าวพญายมได้ REPLAY กิจกรรมต่างๆ ของเหล่ามนุษย์ที่กำลังถูกตัดสิน ผ่านจอทีวียักษ์ให้ผู้ถูกตัดสินได้เห็นว่าตัวเองทำอะไร หลังจากดูละครในแต่ละตอนจบ ผมจะมีคำถามมากมายที่ค้างคาใจ และผู้ใหญ่ในสมัยนั้นก็ไม่สามารถตอบคำถามเหล่านั้นได้  เมื่อผมนำคำถามเหล่านี้ไปถามลุงป้าน้าอา ก็มักจะถูกไล่ให้ไปนอนหรือให้ไปเล่นไกลๆ คำถามที่ผมคาใจมากที่สุดคือ "มีคนอยู่เป็นล้านๆ คนทั่วโลก ใครจะเป็นคนจดบันทึกกรรมของเขาเหล่านั้น ในเมื่อท่านพญาผมมีลูกน้องเพียง 2 คน แล้วจะสามารถติดตามมนุษย์เป็นล้านๆ คนได้อย่างไร แล้วจะมีการผิดพลาดในการบันทึกบ้างไหม"

เมื่อผมโตขึ้นแล้วได้มีโอกาสศึกษาพระไตรปิฎก ผมจึงได้ทราบว่าแท้ที่จริงแล้ว ไม่มีใครบันทึกกรรมให้เราหรอกครับ แต่กรรมทั้งหลายที่เรากระทำนั้นจะบันทึกลงไปในดวงจิตของเราเอง ในทุกขณะจิต  ซึ่งมีความไวมาก ในช่วง 1 วินาที จิตมีการเกิดดับถึง หนึ่งล้านล้านครั้ง หรือ สิบยกกำลังสิบสองเลยครับ นั้นคือ จิตมีสภาพเป็นควอนตัม ไม่มีความต่อเนื่อง มีอายุเพียงพิโควินาที (picosecond) เท่านั้น การกระทำของเราในทุกขณะ ไม่ว่าจะเป็นกรรมดีหรือกรรมชั่ว จะถูกบันทึกในจิตของเรานี่เอง ซึ่งข้อมูลจะมีมากมายมหาศาล สิ่งไหนก็ตามที่เราทำบ่อยๆ จิตก็จะบันทึกลงไป กลายเป็นอุปนิสัยหรืออัตลักษณ์ของเราไป เช่น ถ้าเราเป็นคนชอบมองโลกบวก เป็นคนสรวลเสเฮฮา ไม่คิดร้ายต่อใคร เราก็จะเป็นอย่างนั้นไปเรื่อยๆ นับชาติไม่ถ้วน ถ้าเราเป็นคนขี้โกรธ ชอบมองโลกในแง่ร้าย มองเห็นแต่สิ่งไม่ดีของคนอื่น เราก็จะเป็นอย่างนั้นข้ามภพข้ามชาติ การจะไปเปลี่ยนแปลงสภาพจิตแบบนั้นทำได้ แต่คงได้ใช้เวลามาก เราจึงมักเห็นคนที่พยายามกลับใจเปลี่ยนแปลงตัวเองให้เป็นแบบตรงข้าม มักจะทำไม่ค่อยสำเร็จ เพราะสิ่งที่บันทึกในจิตเขามันมากมายกว่าข้อมูลใหม่ที่บันทึกลงไป ดังนั้น การเปลี่ยนแปลงตัวเองอาจจะต้องใช้เวลาหลายภพหลายชาติกันเลยครับ ในทางพุทธศาสนาเรียกว่าเป็น "การสร้างบารมี" ซึ่งจะสั่งสมทำให้เราเปลี่ยนแปลงตัวเองไปในทางที่เราต้องการ เพื่อไปสู่เป้าหมายใหญ่ได้

แล้วที่ผมพูดมาเกี่ยวอะไรกับหัวข้อ BIG DATA หรือครับ ? คำตอบคือ ... เกี่ยวสิครับ

โลกปัจจุบัน กำลังมีความสนใจในเรื่องของสิ่งที่เรียกว่า Big Data ซึ่งเป็นข้อมูลจำนวนมากมายมหาศาลที่เราต้องการเก็บบันทึกเอาไว้ทุกแง่ ทุกมุม ของสิ่งต่างๆ ไม่ว่าจะเป็นชีวิตคน กิจกรรมต่างๆ ที่เรากระทำ สภาพแวดล้อม สภาพอากาศ การจราจร พฤติกรรมประชากร ความเคลื่อนไหวของสังคม เหตุการณ์ต่างๆ เพราะข้อมูลเหล่านั้นสามารถนำมาสกัด วิเคราะห์ ประมวลผล และสังเคราะห์ให้เป็นสิ่งที่มีประโยชน์ได้มากมาย เช่นเดียวกับ ข้อมูลที่ลูกน้องของท่านพญายมได้บันทึกกรรม การกระทำของมนุษย์เอาไว้หมด เพื่อนำมาใช้ในภายหลัง ในอนาคต รถยนต์ที่เราซื้อมาขับ มันจะเก็บข้อมูลการขับขี่ของเรา พฤติกรรมการขับขี่ สไตล์เพลงที่เราเปิดฟัง รูปแบบการเข้าเติมน้ำมันของเรา แล้วมันจะส่งข้อมูลเหล่านั้นไปยังศูนย์บริการ รถยนต์จะเตือนเราให้เข้าศูนย์เมื่อถึงเวลา ช่างจะทำการบำรุงรักษาอะไหล่ต่างๆ โดยสามารถรู้ล่วงหน้าว่าต้องเปลี่ยนอะไรบ้าง

BIG DATA กำลังแทรกซึมไปทุกหย่อมหญ้า เรามีข้อมูลสภาพอากาศ จากเครื่องตรวจวัดจำนวนมากมายบนดาวเคราะห์ดวงนี้ ทั้งดาวเทียม เรดาร์ บอลลูนและอากาศยานตรวจอากาศ ทุ่นลอยในมหาสมุทร ข้อมูลใหญ่ๆ จำนวนมหาศาลนี้ได้นำมาสู่การพยากรณ์อากาศที่แม่นยำรายชั่วโมง ในด้านพันธุศาสตร์ นักวิทยาศาสตร์พยายามถอดรหัสพันธุกรรมเพื่อทำแผนที่ของสิ่งมีชีวิตต่างๆ บนโลก ซึ่งจะนำไปสู่การค้นพบยาใหม่ๆ และที่กำลังมาแรงที่สุดสำหรับวิทยาศาสตร์ในเวลานี้คือ การทำแผนที่สมองของมนุษย์ เพื่อที่จะเข้าใจรายละเอียดการทำงานของ ความรู้สึกนึกคิด และจิตใจของมนุษย์

BIG DATA จะยิ่งมีขนาดใหญ่มากขึ้นเรื่อยๆ จากการที่เราเริ่มมีอุปกรณ์ที่เก็บข้อมูลจำนวนมากขึ้น กระจายมากขึ้น โทรศัพท์มือถือแบบสมาร์ทโฟนที่พวกเราใช้กันอยู่นี้ มันสามารถเก็บข้อมูลตำแหน่งและเวลาที่เราใช้ชีวิตอยู่ ซึ่งเราอาจไม่รู้ว่ามันได้ส่งข้อมูลเหล่านั้นกลับไปที่สถานีฐาน และข้อมูลเหล่านั้นได้ถูกบันทึกไว้ที่ไหนสักแห่ง นอกจากนั้นโทรศัพท์บางชนิดยังมีเซ็นเซอร์ชนิดพิเศษสำหรับตรวจหาอาวุธนิวเคลียร์ และมันจะส่งข้อมูลไปยังเพนทากอนหากมันตรวจพบสัญญาณของการแผ่รังสี รูปภาพที่เราถ่ายได้และอัพโหลดขึ้นไปบน Facebook จะเข้าไปอยู่ในฐานข้อมูลที่เพนทากอนสามารถเข้ามา search หาความหมายของรูป และนำไปใช้ประโยชน์ในด้านต่างๆ นอกจากนั้นยังมีอุปกรณ์พวก RFID (Radio-frequency identification) ที่เก็บข้อมูลสินค้า ซึ่งมันจะบันทึกข้อมูลการเดินทางของสินค้าจากจุดผลิต ไปยังจุดใช้งาน ที่สามารถใช้ติดตามพฤติกรรมการบริโภค หรือแม้กระทั่งติดตามหาผู้ก่อการร้ายก็ได้ ปัจจุบันมีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จำนวนมาก ที่มีความสามารถในด้านเซ็นเซอร์ ซึ่งจะเก็บข้อมูลและส่งเข้าฐานข้อมูล BIG DATA

BIG DATA กำลังคืบคลานเข้ามารายล้อมชีวิตของพวกเรา และวันหนึ่งมันอาจจะกลายเป็น Big Brother ที่คอยดูแล และควบคุมวิถีชีวิตของเรา .....

Water Monitoring Sensor Networks - เครือข่ายเซ็นเซอร์ในน้ำ (ตอนที่ 3)

3 ใน 4 ของพื้นผิวโลกถูกปกคลุมด้วยน้ำ และนับวันพื้นผิวที่ปกคลุมด้วยน้ำนี้มีแต่จะเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ปัจจุบันมนุษย์เราอาศัยอยู่บนบกที่นับวันทรัพยากรบนพื้นดินจะร่อยหลอหมดไปเรื่อยๆ ในอนาคต ทรัพยากรธรรมชาติในน้ำจะทวีความสำคัญมากขึ้นเรื่อยๆ พวกเราจะเริ่มใช้ชีวิตในน้ำมากขึ้นเรื่อยๆ หรืออย่างน้อยก็ต้องมีวิถีชีวิตที่เกี่ยวข้องกับน้ำมากขึ้นอย่างไม่เคยเป็นมาก่อน มหาอุทกภัย พ.ศ. 2554 ที่ผ่านมาได้สอนให้เรารู้ว่า เรามีความใกล้ชิดกับน้ำมากแค่ไหน และต่อแต่นี้ เราต้องรู้จักจัดการน้ำไม่อย่างนั้น น้ำก็จะจัดการเรา

การที่จะจัดการน้ำได้ เราต้องสามารถติดตามข้อมูลที่เกี่ยวกับน้ำให้ได้อย่างใกล้ชิด ต้องสามารถ monitor หรือตรวจวัดข้อมูลน้ำได้อย่างเวลาจริง (real time) ในช่วง 2-3 ปีที่ผ่านมานี้ แหล่งทุนวิจัยในต่างประเทศที่มีความก้าวหน้าสูง เช่น สหรัฐอเมริกา และ ยุโรป ได้ให้เงินสนับสนุนการวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีเครือข่ายเซ็นเซอร์ในน้ำอย่างขนานใหญ่ เช่น ที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย บอร์คลีย์ (University of California Berkeley) มหาวิทยาลัยฟอริด้า สหรัฐอเมริกา ส่วนในสหภาพยุโรปก็มี มหาวิทยาลัยวาเลนเซีย แห่งสเปน และบริษัท CSEM ในสวิสเซอร์แลนด์ เป็นแกนนำในการพัฒนา ส่วนประเทศที่ต้องอยู่กับน้ำค่อนข้างมากอย่าง เนเธอร์แลนด์ เขาก็มีการสนับสนุนโครงการวิจัยเรื่องนี้ขึ้นมาต่างหาก นำโดยมหาวิทยาลัยทเวนเต้ (University of Twente) รวมทั้งฮ่องกงก็มีงานวิจัยโดย Hong Kong University of Science and Technology (HKUST)

จะว่าไป ประเทศไทยของเราก็เป็นประเทศที่ใช้ชีวิตกับน้ำ หรือเกี่ยวข้องกับน้ำไม่แพ้ชาวดัทช์ หรือ ชาวฮ่องกง ตั้งแต่นี้ต่อไป เราต้องใช้ชีวิตบนความเสี่ยง พร้อมเดิมพันมูลค่าสูง ว่าปีนี้น้ำจะแล้งหรือน้ำจะท่วม หรือจะมีทั้ง 2 อย่างพร้อมๆ กัน แต่เรากลับไม่ค่อยมีเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับน้ำเท่าไหร่เลยครับ เครื่องมือที่ใช้ตรวจวัดส่วนใหญ่นำเข้าจากต่างประเทศ และล้าสมัย เพราะเครื่องมือที่ทันสมัยยังอยู่ในขั้นของการวิจัยและยังไม่นำออกขาย ดังนั้น หากเราอยากมีเครื่องมือที่ทันสมัยในการตรวจวัดน้ำ เราก็จะต้องพัฒนาขึ้นเอง ซึ่งจริงๆ แล้วก็ยังไม่สายที่นักเทคโนโลยีจะมาให้ความสนใจเรื่องนี้ ไม่ต้องห่วงครับ เพราะในอนาคต พวกเราจะต้องเกี่ยวข้องกับน้ำมากขึ้น ๆ เรื่อยๆ

เมื่อตอนผมเป็นเด็ก ทุกปิดเทอมใหญ่ คุณพ่อคุณแม่ของผมจะพาผมไปส่งที่บ้านคุณย่า ที่ อ.บ้านแหลม จ.เพชรบุรี แล้วท่านจะมารับผมกลับตอนใกล้ๆ เปิดเทอม บ้านคุณย่าของผมเป็นครอบครัวชาวประมง มีเรืออวนลากที่จะออกไปรอนแรมในทะเลได้หลายๆ วัน ภาพกุ้งหอยปูปลาที่ติดมากับอวนเป็นภาพที่เจนตา คุณย่าผมเคยพูดว่าท่านมีที่ในทะเลหลายร้อยหลายพันไร่ ที่บนบกไม่ค่อยมีหรอก ท่านถามผมว่า "เอามั้ย ท่านจะยกที่ในทะเลให้" ผมคิดในใจว่า ตลกล่ะ ที่ในทะเลเนี่ยนะเป็นเจ้าของได้ด้วยเหรอ แล้วจะเอาไปทำอะไรได้ .... แต่ ..... ท่านผู้อ่านเชื่อไหมหล่ะครับว่า ทุกวันนี้ ที่ในทะเลมีเจ้าของกันหมดแล้วนะครับ ถึงจะยังไม่มีการทำรังวัดกันอย่างชัดเจนโดยกรมที่ดิน แต่หลายๆ แห่งนอกชายฝั่งทะเลในอ่าวไทยนั้น ถูกจับจองหมดแล้ว เดี๋ยวนี้ปลา กุ้ง หอย ที่เรารับประทานกัน มีจำนวนมากที่เกิดจากการเพาะเลี้ยงในกระชังที่เลี้ยงกันในแหล่งน้ำ ซึ่งทำให้ประหยัดต้นทุนค่าอาหารและการกำจัดของเสีย ฟาร์มเลี้ยงสัตว์น้ำที่อยู่นอกแนวชายฝั่ง นับวันจะมีมากขึ้นเรื่อยๆ เทคโนโลยีเครือข่ายเซ็นเซอร์ที่ใช้ตรวจวัดน้ำ หากถูกนำมาใช้กับฟาร์มเพาะเลี้ยง ก็จะทำให้ฟาร์มเหล่านั้นกลายเป็น Smart Farm หรือ Smart Aquaculture ได้ เพราะจะทำให้เจ้าของฟาร์มรู้สภาพแวดล้อมในฟาร์ม ไม่ว่าจะเป็น อุณหภูมิ ความเค็มของน้ำ ค่า pH ค่าอ็อกซิเจนในน้ำ กระแสการไหลของน้ำ ความหนาแน่นของปลาในน้ำ รวมไปถึงการมาของคลื่นและพายุ ซึ่งจะมีผลต่อการเพาะเลี้ยงได้ โดยข้อมูลเหล่านี้สามารถส่งขึ้นมาสู่บ้านเจ้าของฟาร์มบนชายฝั่งได้

Water Monitoring Sensor Networks ถือเป็นเทคโนโลยีเอนกประสงค์ เพราะสามารถใช้ได้ทั้งในยามสงบ เพื่อตรวจวัดคุณภาพน้ำในแหล่งน้ำต่างๆ เช่น ทะเลนอกชายฝั่ง แม่น้ำ ทะเลสาบ บึง แหล่งน้ำประปา หรือการตรวจวัดน้ำในแหล่งบำบัดน้ำของโรงงานอุตสาหกรรม ในยามที่เกิดภัยพิบัติ เราสามารถปล่อยมันออกไปเก็บข้อมูลการไหลของน้ำ ระดับความลึกของน้ำ ความเป็นพิษ เป็นต้น ตลอดระยะเวลา 45 วันที่ผมติดอยู่ในบ้านที่ถูกน้ำท่วม มันได้สร้างแรงบันดาลใจให้ผมพัฒนาเทคโนโลยีนี้ให้ได้ ผมได้ก่อร่างสร้างไอเดียนี้ขึ้นมาในช่วง 45 วันนี้เอง และผมหวังว่าโครงการ Water Monitoring Sensor Networks น่าได้รับการสนับสนุนจากมหาวิทยาลัยมหิดล ในฐานะคนที่โดนน้ำล้อมเหมือนกัน .....

Water Monitoring Sensor Networks - เครือข่ายเซ็นเซอร์ในน้ำ (ตอนที่ 2)

ประเทศไทยเป็นประเทศที่ความเป็นอยู่ของผู้คน ขึ้นอยู่กับน้ำค่อนข้างมาก เรามีหน่วยงานที่เกี่ยวข้องกับน้ำมากมาย แต่เรากลับไม่ค่อยมีเทคโนโลยีที่จะใช้ในการ "รู้" ข้อมูลที่เกี่ยวกับน้ำ ในช่วงน้ำท่วมที่ผ่านมา ผมได้เรียนรู้ว่าประเทศเราพึ่งพาข้อมูลจากดาวเทียมเป็นหลัก ซึ่งถือว่าเป็น Remote Sensing หรือ เทคโนโลยีรับรู้ระยะไกล ซึ่งทำให้เราไม่สามารถรู้ข้อมูลน้ำ ณ เวลาจริง (real time) ไม่สามารถรู้การไหลของน้ำ ระดับความลึกของน้ำ คุณภาพของน้ำ ซึ่งสะท้อนออกมาเป็นความล้มเหลวของการจัดการน้ำท่วมของรัฐบาล

จริงๆ แล้ว ข้อมูลเรื่องน้ำที่แม่นยำกว่านั้น ต้องมาจากเทคโนโลยีรับรู้ระยะใกล้ (Proximal Sensing) ซึ่งเป็นเซ็นเซอร์ที่ติดตั้งและตรวจวัดน้ำในจุดที่มีน้ำอยู่จริง ไม่ใช่การมองลงมาจากอวกาศอย่างดาวเทียม แต่เนื่องจากการเป็นเทคโนโลยีรับรู้ระยะใกล้ ทำให้ได้ข้อมูลแบบท้องถิ่น ไม่สามารถที่จะเก็บข้อมูลเป็นพื้นที่กว้างได้เหมือนดาวเทียม ทั้งนี้หากต้องการได้ข้อมูลในพื้นที่กว้าง ก็ต้องนำไปติดตั้งในจุดต่างๆ กระจายทั่วพื้นที่ ทำให้อาจมีค่าใช้จ่ายค่อนข้างสูง สำหรับประเทศไทย กรมชลประทานได้ติดตั้งเซ็นเซอร์วัดระดับน้ำ และความเร็วน้ำในแม่น้ำสายสำคัญๆ หลายแห่ง และค่อนข้างมีประโยชน์มากในช่วงน้ำท่วม อย่างไรก็ตาม เมื่อเกิดเหตุการณ์น้ำท่วม ได้เกิดน้ำหลากล้นแม่น้ำออกไปท่วมทุ่ง ข้อมูลการไหลของน้ำในแม่น้ำก็ไม่มีประโยชน์อีกต่อไป เพราะน้ำได้ไหลบนพื้นดินแทน เนื่องจากเราขาดเทคโนโลยีเซ็นเซอร์ที่ลอยไปกับน้ำ ทำให้เราขาดข้อมูลเกี่ยวกับน้ำหลากที่ไหลไปบนพื้นดิน

ลองนึกดูว่า หากเรามีเครือข่ายเซ็นเซอร์ไร้สายที่ลอยไปกับน้ำได้ เซ็นเซอร์เหล่านี้ก็จะลอยไปตามน้ำที่ท่วม และอาศัยพลังงานจากแสงอาทิตย์เพื่อใช้ในการทำงาน มันจะเก็บข้อมูลการไหลของน้ำ คุณภาพและความสะอาดของน้ำ ความเร็วและระดับความลึกของน้ำ ตลอดทางที่มันลอยไป แล้วส่งข้อมูลกลับมายังศูนย์รับข้อมูล เมื่อนำข้อมูลจากพื้นที่จริงมาประกอบกับข้อมูลดาวเทียม เราก็จะได้ข้อมูลน้ำท่วมที่แม่นยำมากยิ่งขึ้น นำไปสู่การจัดการที่ถูกต้องกว่าที่เป็นอยู่ขณะนี้

ในช่วงที่ผมติดอยู่ในหมู่บ้านที่ถูกน้ำท่วมตลอด 45 วัน ผมได้ร่างความคิดเกี่ยวกับเรื่องนี้ขึ้นมา การเกิดน้ำท่วมอาจจะไม่เกิดขึ้นอีกในปีนี้ก็ได้ หรืออาจจะเกิดในอีกหลายปีข้างหน้า หรืออาจจะไม่เกิดอีกเลย ดังนั้น สิ่งประดิษฐ์ที่ผมกำลังจะสร้างขึ้นมานี้ ควรจะใช้งานได้กว้างขวาง ไม่เพียงแต่ใช้งานสำหรับในกรณีน้ำท่วมเท่านั้น ผมจึงได้สร้าง concept เกี่ยวกับเครือข่ายเซ็นเซอร์ในน้ำที่มีลักษณะพกพาได้ (portable) โดยสามารถทำงานแบบเดี่ยวหรือทำงานเป็นฝูง (swarm) เป็นอุปกรณ์ที่สามารถนำไปปล่อยลงน้ำ แล้วสามารถอยู่ได้ด้วยตัวเอง (self-dependent) สามารถหาพลังงานใช้เองได้ และมีระบบขับเคลื่อนที่สามารถสั่งการให้ไปยังจุดใดจุดหนึ่งได้ ผมคิดถึงอุปกรณ์ที่สามารถทำงานได้ทั้งในแม่น้ำ ทะเลสาบ ทะเลเปิด นาข้าว นากุ้ง โดยสามารถติดตั้งเซ็นเซอร์ได้หลายชนิด สามารถนำไปใช้งานได้ทั้งในยามสงบ เช่น ใช้ตรวจสอบคุณภาพน้ำในแม่น้ำ ลำคลอง แหล่งน้ำทิ้ง ฟาร์มสัตว์น้ำ หรือในยามสงคราม เช่น ใช้เป็นทุ่นระเบิด เซ็นเซอร์ตรวจจับข้าศึก ใช้ในงานตรวจวัดช่วงน้ำท่วม หรือ มีอุบัติภัยเช่น น้ำมันรั่ว สารเคมีรั่วลงแหล่งน้ำ เป็นต้น ตอนนี้ผมมีพิมพ์เขียวความคิดของเจ้าเทคโนโลยีดังกล่าวแล้ว รอแค่ลงมือทำให้ทันก่อนน้ำท่วมครั้งต่อไป

Water Monitoring Sensor Networks - เครือข่ายเซ็นเซอร์ในน้ำ (ตอนที่ 1)

ช่วงที่เกิดมหาอุทกภัยเมื่อเดือนกันยายน - พฤศจิกายน 2554 มวลน้ำมหาศาลได้หลากเข้าท่วมพื้นที่ฝั่งตะวันตก ของกรุงเทพมหานครเป็นบริเวณกว้าง รวมทั้งหมู่บ้านที่ผมอาศัยอยู่ ผู้บริหารของหมู่บ้านของผมตัดสินใจที่จะทิ้งหมู่บ้าน โดยประกาศให้ลูกบ้านอพยพออกนอกพื้นที่ตั้งแต่วันที่ 19 ตุลาคม 2554 สำหรับครอบครัวผมเอง เราตัดสินใจว่าทุกคนจะออกไปอยู่ข้างนอกเพื่อความปลอดภัย เหลือแต่ตัวผมซึ่งอาสาจะอยู่ต่อไปในหมู่บ้าน เพื่อที่จะคอยส่งข่าวคราวความเป็นไปในหมู่บ้านระหว่างน้ำท่วม ออกไปสู่โลกภายนอก ในช่วงเวลานั้น ผมแค่คิดว่าในช่วงที่น้ำท่วมไหนๆ ก็ไม่ได้ทำงานอะไรอยู่แล้ว เพราะมหาวิทยาลัยก็ปิด อย่างน้อยก็ขอทำประโยชน์ด้วยการส่งข่าว และข้อมูลจากในหมู่บ้าน ออกไปยังคนที่ต้องจากบ้านไปอยู่ข้างนอก

การตัดสินใจในวันนั้น ได้เปลี่ยนแปลงมุมมองและวิธีคิดของผมไปอย่างไม่มีวันหวนกลับคืน และมันได้ทำให้ชีวิตผมในวันนี้ไม่เหมือนเดิมอีกต่อไป ตลอดระยะเวลา 45 วันที่ผมได้มีโอกาสอาศัยอยู่ในน้ำ ทำให้ผมเรียนรู้อะไรมากมาย ทุกๆ วันที่ผมอยู่กับมันมีค่ามากจนรู้สึกคิดถึงเมื่อวันที่เจ้าน้ำได้จากไปในราวต้นเดือนธันวาคม การถูกน้ำท่วมทำให้ผมมองโลกในเชิงบวก รู้สึกเห็นอกเห็นใจเพื่อนร่วมชาติที่ต้องทนทุกข์ด้วยกัน อย่างไม่เคยเป็นมาก่อน ถ้าหากผมไม่โดนน้ำท่วมกับตัวเอง ผมก็คงจะไม่มีวันเข้าใจความรู้สึกของคนเหล่านั้นเลย ผมรู้สึกภูมิใจ ที่ได้เป็นส่วนหนึ่งของคนนับล้านที่ต้องกลายเป็นผู้ประสบภัยในครั้งนี้

โชคดีที่ผมเตรียมตัวค่อนข้างดีเพื่อต่อสู้กับน้ำ ที่บ้านมีเครื่องมือช่างครบ มีเซลล์สุริยะในกรณีที่อาจถูกตัดไฟ มีระบบไฟส่องสว่างสำรอง ผมเดินไฟใหม่สำหรับอยู่กับน้ำท่วมโดยเฉพาะ เรามีเครื่องคอมพิวเตอร์ 7 เครื่อง ทำงานตลอด 24 ชั่วโมง เพื่อเก็บข้อมูล รับข่าวสารต่างๆ จากโลกภายนอก ดูแผนที่อากาศ แผนที่ดาวเทียม มีวิทยุสื่อสาร 4 เครื่อง เพื่อสแกนหาข่าวตามช่องต่างๆ ในละแวกใกล้เคียง เพื่อประเมินสถานการณ์ความรุนแรงของพื้นที่น้ำท่วมฝั่งตะวันตก จนทำให้เราสามารถวิเคราะห์การไหลของน้ำในพื้นที่นี้ได้แม่นยำกว่า ดร.เสรี และ ดร.อานนท์ แห่ง ศปภ. ซึ่งก่อนหน้านี้ ดร.เสรี ได้ประเมินว่าหมู่บ้านที่ผมอยู่จะมีน้ำท่วมสูงถึง 2 เมตร จนภรรยาผมโทรมาบอกให้ผมอพยพออกมา แต่จากข้อมูลที่ผมได้เก็บจากแหล่งต่างๆ รวมทั้งข้อมูลจากเครือข่ายข่าวในพื้นที่ ผมได้บอกภรรยาไปว่า "จะเชื่อ ดร.เสรี หรือ สามีดีล่ะ เพราะตั้งแต่แต่งงานกันมาพี่ไม่เคยโกหกเลยนะ ... ฟังให้ดีนะ พี่จะบอกให้ว่า หมู่บ้านเราจะท่วมในวันที่ระดับน้ำขึ้นสูงสุดไม่เกิน 60 cm" ซึ่งก็เป็นจริงตามนั้น เพราะคราบน้ำที่มีอยู่ที่หมู่บ้านของเรา ยังสูงน้อยกว่าคราบน้ำที่บ้านของ ดร.เสรี เสียด้วยซ้ำ

ผมได้ส่งข่าวออกไปให้เพื่อนๆ ในหมู่บ้านและภรรยาอย่างต่อเนื่อง โดยแพร่ภาพ CCTV ออกไปผ่านอินเตอร์เน็ต และเพื่อความปลอดภัย เราติดระบบรักษาความปลอดภัยทั้ง CCTV กล้อง Night Vision และเซ็นเซอร์ตรวจจับความเคลื่อนไหวรอบบ้านถึง 2 ชั้น ระบบอินเตอร์เน็ตที่ติดตั้งก็มีทั้ง 3G และ ADSL สำหรับกรณีที่ตู้ชุมสายโทรศัพท์อาจใช้การไม่ได้ ... แต่ ... มหัศจรรย์มาก ระบบอินเตอร์เน็ตระบบ ADSL ไม่เคยงอแงเลยตลอด 45 วันที่น้ำท่วม ไฟฟ้าไม่โดนตัดและไม่เคยตกตลอดเวลา 45 วัน ส่วนน้ำประปาก็มีปัญหาน้อยกว่าที่อื่นๆ

การใช้ชีวิตในพื้นที่ประสบภัยทำให้ผมเรียนรู้อะไรใหม่ๆ หลายอย่าง ผมพบว่า ศปภ. (ศูนย์ปฏิบัติการช่วยเหลือผู้ประสบอุทกภัย) ทำงานโดยอาศัยข้อมูลจากดาวเทียมเป็นหลัก ซึ่งถือว่าหยาบมากๆ ในการจัดการรับมือน้ำในระดับพื้นที่ย่อย ข้อมูลที่ผมประมวลจากเซ็นเซอร์ของกรมชลประทาน สำนักระบายน้ำกรุงเทพมหานคร ข่าวพื้นที่ทั้งจากสื่อมวลชน และเครือข่ายวิทยุท้องถิ่น ทำให้ผมสามารถวิเคราะห์การไหล และระดับความรุนแรงของมวลน้ำได้แม่นยำกว่าของ ศปภ. โดยสามารถทำนายระดับความเสียหายที่จะเกิดขึ้นในหมู่บ้านที่ผมอยู่ได้ รวมไปถึงแนวโน้มของวิกฤติว่าจะผ่านพ้นไปเมื่อใด

การอยู่เก็บข้อมูลในช่วงน้ำท่วม ทำให้ผมได้ไอเดียหลายๆ อย่างที่จะนำไปสู่การพัฒนาเทคโนโลยีเซ็นเซอร์สำหรับตรวจวัดน้ำซึ่งจะมีประโยชน์และสามารถประยุกต์ใช้ได้กว้างขวาง ทั้งในด้านเกษตรกรรม สิ่งแวดล้อม การต่อสู้ภัยพิบัติทางน้ำ ปัจจุบันการเลี้ยงสัตว์น้ำนั้นไม่ได้ทำในบ่อเลี้ยงเหมือนแต่ก่อน แต่ไปเลี้ยงกันในแหล่งน้ำธรรมชาติ ทั้งในแม่น้ำ ทะเลสาบ และทะเล เทคโนโลยีที่จะพัฒนาขึ้นนี้ สามารถนำไปใช้สำหรับสิ่งที่เรียกว่า Smart Aquaculture หรือฟาร์มสัตว์น้ำอัจฉริยะ ซึ่งจะทำให้ผู้เลี้ยงสามารถตรวจวัดความเป็นไปต่างๆ ในน้ำจากระยะไกล ผ่านระบบอินเตอร์เน็ต ผมจะนำเรื่องเหล่านี้มาทยอยเล่าในตอนต่อๆ ไปนะครับ

Smart Dust - ฝุ่นฉลาด (ตอนที่ 6)

ในตอนที่ 5 ของบทความซีรี่ย์นี้ ผมได้แนะนำกลุ่มวิจัยที่มีชื่อเสียงทางด้าน Micro Aerial Vehicle หรือ MAV แห่งประเทศเนเธอร์แลนด์กันไปแล้ว สำหรับวันนี้ผมขอแนะนำกลุ่มวิจัยระดับแนวหน้าของโลก เป็นกลุ่มระดับยอดหัวกะทิที่ทำวิจัยเกี่ยวกับเรื่องนี้อย่างจริงจังมาอย่างยาวนาน ซึ่งก็ยังคงอยู่ในทวีปยุโรปครับ โดยอยู่ในประเทศสวิตเซอร์แลนด์ สังกัดสถาบันที่มีชื่อว่า The Swiss Federal Institutes of Technology ซึ่งมีกลุ่มวิจัยที่ทำงานทางด้านนี้เยอะมาก เขาเลยมารวมกลุ่มกันจากหลายๆ แห่งตั้งเป็น Aerial Robotics Initiative

ในวันนี้ผมขอแนะนำงานวิจัยในกลุ่มวิจัยของห้องปฏิบัติการระบบอัจฉริยะ (Laboratory of Intelligent Systems) ซึ่งมีศาสตราจารย์ ดาริโอ ฟลอเรอาโน (Professor Dario Floreano) เป็นผู้อำนวยการ ซึ่งท่านได้นำทีมงานของท่าน ค้นคว้าและพัฒนาในเรื่องของระบบอัจฉริยะ ใน 3 แนวทางด้วยกัน ได้แก่

- หุ่นยนต์บินได้ (Flying Robots)

เป็นเรื่องถนัดและโดดเด่นที่สุดของกลุ่มวิจัยนี้เลยครับ ที่สำคัญกลุ่มวิจัยนี้มีความก้าวหน้าที่สุดในเรื่องของการใช้ภาพ หรือการมองเห็นของหุ่นยนต์ในการนำทาง และบินไปหาเป้าหมาย โดยที่หุ่นเหล่านี้มีน้ำหนักเพียง 1.5-30 กรัมเท่านั้นเอง ซึ่งการจะทำเช่นนั้นได้ ทางกลุ่มจะต้องพัฒนาองค์ความรู้พื้นฐานทางด้านอากาศพลศาสตร์ของแมลงหรือนก ระบบเครื่องกลไฟฟ้าขนาดจิ๋ว การประมวลผลภาพ เป็นต้น

- วิวัฒนาการประดิษฐ์ (Artificial Evolution)

เรื่องวิวัฒนาการประดิษฐ์นี้เป็นเรื่องที่น่าสนใจมากครับ เพราะมันเป็นศาสตร์หัวใจของหุ่นยนต์ยุคหน้าเลยทีเดียว หากเรามีเทคโนโลยีทางด้านนี้ ก็จะทำให้เรามีขีดความสามารถที่จะทำให้หุ่นยนต์สามารถมีวิวัฒนาการได้เองเหมือนสิ่งมีชีวิตในธรรมชาติ โดยกลุ่มวิจัยนี้มีความชำนาญทางด้านฮาร์ดแวร์ที่ปรับเปลี่ยนรูปแบบได้ อัลกอริทึมในการเรียนรู้ตัวเอง และการทำวิศวกรรมย้อนกลับของระบบชีววิทยา (เช่น ระบบเมตาบอลิซึม ระบบพันธุกรรม)

- ระบบสังคม (Social Systems)

กลุ่มวิจัยนี้ ยังมีการทำงานทางด้านสังคมศาสตร์ด้วยนะครับ แต่เป็นสังคมศาสตร์ของหุ่นยนต์ โดยความร่วมมือกับนักชีววิทยาวิวัฒนาการ และนักชีววิทยาเชิงพฤติกรรม ทำให้กลุ่มวิจัยนี้สามารถพัฒนาหุ่นยนต์ที่มีระบบสังคมได้ หุ่นยนต์ที่มีระบบสังคมนี้ จะสามารถทำงานรวมกลุ่ม ทำงานเป็นทีม แบ่งหน้าที่ รวมไปถึงอาจจะพัฒนาโครงสร้างทางสังคมเฉกเช่นสัตว์บางชนิด เช่น มด และ ผึ้ง ซึ่งจะทำให้มันสามารถทำงานที่มีความซับซ้อนได้

จากการเชื่อมโยงแนวทางการวิจัยทั้ง 3 แนวทางเข้าด้วยกัน ทำให้กลุ่มวิจัยนี้ มีความล้ำหน้าที่สุดแล้วครับในเรื่องของ MAV ที่ทำงานเป็นฝูง โดยพวกมันสามารถทำงานแบบไม่ต้องมีมนุษย์ควบคุม โดยคณะวิจัยได้ทดสอบการทำงานของฝูงที่มีจำนวน 10 ลำ ในการบินค้นหาวัตถุ โดย MAV แต่ละลำจะเชื่อมโยงกันเป็นเครือข่ายบนท้องฟ้า แล้วส่งข้อมูลกลับเข้ามาที่สถานีฐานได้ การส่งข้อมูลโยนกันไปมาระหว่าง MAV ในฝูงบิน นี่เอง ทำให้การส่งข้อมูลสามารถกระทำในระยะไกลกว่าหากมี MAV เพียงแค่ลำเดียว

Smart Dust - ฝุ่นฉลาด (ตอนที่ 5)

กลุ่มวิจัยทางด้าน MAV (Micro Aerial Vehicle) ที่เกาะติดเรื่องนี้มานาน มีหลายกลุ่มทั่วโลก วันนี้ผมขอแนะนำกลุ่มวิจัยหนึ่งที่ประเทศเนเธอร์แลนด์ ดินแดนแห่งดอกทิวลิปและกังหันลม กลุ่มวิจัยนี้มีชื่อว่า Delfly ซึ่งประกอบด้วยนักวิจัยจากหลายสถาบันมาร่วมมือทำงานกัน โดยมีทีมวิจัยของมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีเดลฟท์ (Delft University of Technology) เป็นทีมวิจัยแกนนำ กลุ่มวิจัย Delfly เริ่มตั้งทีมพัฒนา MAV มาตั้งแต่ปี ค.ศ. 2005 โดยได้เปิดตัวหุ่นบินจิ๋วมา 3 รุ่นแล้ว จุดเน้นหลักของหุ่นบินจิ๋ว Delfly ก็คือ มีลักษณะปีกบินเป็นแบบปีกกระพือ เจ้าหุ่นบินรุ่นแรกมีชื่อว่า Delfly I มันถูกออกแบบมาให้เลียนแบบการบินของแมลง มันมีปีก 2 คู่ที่จะทำหน้าที่กระพือรักษาระดับให้มันลอยอยู่ในอากาศนิ่งๆ (ซึ่งหุ่นบินแบบปีกแข็งทำไม่ได้) หรือเคลื่อนตัวไปข้างหน้าอย่างช้าๆ ได้

เจ้าหุ่นรุ่นที่สองมีชื่อว่า Delfly II มันมีกล้องวีดิโอจิ๋วติดตั้งอยู่ด้วย การออกแบบยกเครื่องใหม่ทั้งหมดทำให้มันบินในแนวนอนด้วยความเร็วมากถึง 15 เมตรต่อวินาที สามารถหยุดนิ่งอยู่เฉยบนอากาศ และที่ร้ายกาจก็คือ มันสามารถบินถอยหลังก็ได้ นับว่ามีรูปแบบการเคลื่อนที่ที่ยืดหยุ่น สามารถนำไปใช้งานได้หลากหลายงานประยุกต์ ทีมวิจัยได้พัฒนาซอฟต์แวร์ในการประมวลผลภาพ เพื่อให้เจ้าหุ่นบินสามารถที่จะปฏิบัติการบิน โดยอาศัยการวิเคราะห์จากภาพที่มันเห็น

เจ้าหุ่นบินรุ่นที่สามมีชื่อว่า Delfly Micro หุ่นบินจิ๋วรุ่นนี้มีขนาดและน้ำหนักลดลงไปอย่างมากครับ ลำตัวมีความยาวเพียง 10 เซ็นติเมตร กับน้ำหนักเพียง 3 กรัม จึงนับเป็นหุ่นบินแบบปีกกระพือที่เล็กที่สุดในโลก ที่บรรทุกกล้องวีดิโอได้ เจ้าหุ่นรุ่นนี้นับเป็นความสำเร็จในการบูรณาการเทคโนโลยีหลายแขนง ไม่ว่าจะเป็น เรื่องของอากาศพลศาสตร์ กลศาสตร์ อิเล็กทรอนิกส์ เทคโนโลยีวิเคราะห์ภาพ เทคโนโลยีเครื่องกลจุลภาค เป็นต้น

จะเห็นได้ว่า ถึงแม้เทคโนโลยีหุ่นบินจิ๋วจะมีความก้าวหน้ามากขึ้นเรื่อยๆ แต่ระดับความก้าวหน้านี้ก็ยังห่างไกลจากแมลงในธรรมชาติมากเลยครับ ด้วยเหตุนี้จึงมีนักวิจัยอีกกลุ่มหนึ่ง ซึ่งไม่เชื่อในแนวทางของการสร้างหุ่นยนต์ที่คล้ายแมลง ด้วยคิดว่ายังไงพวกเราก็ไม่น่าจะเอาชนะธรรมชาติได้ นักวิจัยกลุ่มนี้คิดว่าน่าจะเอาแมลงนั่นแหล่ะมาทำหุ่นยนต์ ที่เรียกว่า แมลงชีวกล (Bionic Insect)

วันหลังมาคุยเรื่อง Smart Dust กันต่อครับ วันนี้ร้อนจริงๆ ไปหาโค้กดื่มดีกว่า ....

Smart Dust - ฝุ่นฉลาด (ตอนที่ 4)

เรื่องของเครือข่ายเซ็นเซอร์ไร้สาย (Wireless Sensor Networks หรือ WSN) กำลังเป็นประเด็นที่เป็นที่สนใจ ในวงการเทคโนโลยีหลายๆ แขนง ในวงการหุ่นยนต์เอง ก็มีความสนใจในการนำเทคโนโลยี WSN มาใช้กัน โดยพัฒนาหุ่นยนต์จิ๋ว ที่สามารถร่วมมือทำงานกันเป็นทีม หรือเป็นฝูง (Swarm) โดยหุ่นยนต์จิ๋วเหล่านั้น มีเซ็นเซอร์เพื่อตรวจวัดสิ่งต่างๆ ที่สามารถส่งข้อมูลระหว่างกันได้

ในวงการหุ่นยนต์บินได้ หรือ Unmanned Aerial Vehicle (UAV) นั้น ขณะนี้มีเทคโนโลยีหนึ่งที่กำลังมาแรงมาก นั่นคือ Micro Air Vehicle หรือ MAV ซึ่งเป็นหุ่นยนต์จิ๋วบินได้ที่มีขนาดเล็ก นัยว่าไม่ควรมีขนาดใหญ่กว่า 15 เซ็นติเมตร คณะวิจัยทั่วโลกกำลังขมักเขม้นกันพัฒนาเจ้า MAV นี้ให้เล็กลงไปอยู่ในขนาดของแมลง ถ้ามีน้องๆ กำลังจะไปเรียนต่อเมืองนอกมาถามผมว่า "เรียนอะไรดีครับ ที่มีอนาคต" ... นี่เลยครับ ไปเรียนเรื่อง MAV นี้เลย มีอนาคตและก็สนุกด้วย

งานวิจัยทางด้าน MAV แบ่งออกได้เป็น 3 ประเภทครับ คือ (1) MAV ปีกแข็ง เหมือนปีกเครื่องบิน ซึ่งจะทำให้มันสามารถร่อนได้เป็นระยะทางไกลๆ หุ่นบินประเภทนี้จะใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพมาก แต่ก็จะมีข้อเสียตรงที่มันไม่สามารถหยุดสังเกตการณ์นิ่งๆ หรือเลี้ยวในมุมแคบ หรือฉวัดเฉวียนในซอกเล็กซอกน้อยได้ (2) MAV ปีกขยับได้เหมือนนกหรือแมลง หุ่นประเภทนี้มีข้อดีตรงที่ทำการผลิตโดยวิธีการทางไมโครอิเล็กทรอนิกส์ได้ดี การบังคับก็ทำได้ดี แต่ไม่ค่อยมีประสิทธิภาพในการใช้พลังงาน (3) MAV ปีกหมุน เหมือนปีกเฮลิคอปเตอร์ มีข้อดีที่สามารถหยุดนิ่งในอากาศได้ เลี้ยวมุมแคบ ฉวัดเฉวียนในซอกมุมได้ดี แต่ใช้พลังงานมาก ทำให้ระยะเวลาในการปฏิบัติการสั้นกว่าหุ่นบินปีกนิ่ง

การจะเรียนเรื่องนี้ได้ก็ต้องมีความรู้ความเข้าใจในเรื่องการบินของนกและแมลงครับ เพราะหุ่นบินพวกนี้บินคล้ายนกหรือแมลง มากกว่า เครื่องบินหรือเฮลิคอปเตอร์ขนาดใหญ่ๆ ระยะหลังๆ มานี้เราจึงเห็นวิศวกรรมเครื่องกลเข้ามาร่วมมือกับนักชีววิทยาด้านสัตว์ปีกและแมลง กันมากขึ้น

วันหลังมาคุยเรื่องนี้กันต่อครับ ....

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 .....

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