research-project – NECTEC : National Electronics and Computer Technology Center

Smart Capsule : สมาร์ตแคปซูลเพื่อการตรวจวินิจฉัยระบบทางเดินอาหาร

Sasiwipar Hasuk — Tue, 24 Sep 2024 06:01:15 +0000

ในประเทศไทยมีผู้ที่จำเป็นต้องตรวจคัดกรองมะเร็งลำไส้ใหญ่ตกค้างประมาณ 100,000 คนต่อปี การตรวจแบบดั้งเดิม เช่น การส่องกล้องลำไส้ มักเป็นกระบวนการที่มีความไม่สะดวกและอาจทำให้ผู้ป่วยหลายคนหลีกเลี่ยงการตรวจ ทำให้จำนวนผู้ป่วยมะเร็งลำไส้ใหญ่ในประเทศไทยเพิ่มสูงขึ้น ปัจจุบันมีผู้เสียชีวิตจากมะเร็งลำไส้ใหญ่เฉลี่ย 14 คนต่อวัน ซึ่งเป็นหนึ่งในสาเหตุของการเสียชีวิต

ในวงการแพทย์ปัจจุบันการพัฒนาเทคโนโลยีทางการแพทย์เป็นสิ่งสำคัญโดยเฉพาะในด้านการวินิจฉัยโรคทางเดินอาหาร สมาร์ตแคปซูล จึงถูกออกแบบมาเพื่อการตรวจวินิจฉัยระบบทางเดินอาหารโดยเฉพาะ

สมาร์ตแคปซูลเป็นอุปกรณ์ทางการแพทย์ขนาดเล็กที่ช่วยให้แพทย์สามารถตรวจสอบภายในระบบทางเดินอาหาร โดยผสานการทำงานของแคปซูลกล้องไร้สาย (Wireless Capsule Endoscope หรือ WCE) และแคปซูลการเคลื่อนไหวไร้สาย (Wireless Motility Capsule หรือ WMC) ที่มุ่งเน้นในการวินิจฉัยโรคระบบทางเดินอาหาร (GI Tract) ได้อย่างแม่นยำ

จุดเด่นของสมาร์ตแคปซูล

การถ่ายภาพแบบเจาะจง: สามารถตั้งโปรแกรมการถ่ายภาพอวัยวะเป้าหมายในระบบทางเดินอาหารได้ก่อนกลืน ทำให้ตรวจสอบเฉพาะจุดที่ต้องการ ประหยัดพลังงานแบตเตอรี่ และเพิ่มประสิทธิภาพการวินิจฉัย
ตรวจวัดสภาพแวดล้อมภายในร่างกาย: แคปซูลมีเซนเซอร์วัดระดับความเป็นกรด-ด่าง (pH) และความดันเพื่อตรวจสอบสภาพแวดล้อมภายในระบบทางเดินอาหารอย่างต่อเนื่อง ช่วยระบุตำแหน่งของแคปซูลได้อย่างแม่นยำ
การประมวลผลด้วย AI: แคปซูลใช้ปัญญาประดิษฐ์ (AI) เพื่อช่วยเพิ่มความคมชัดของภาพ ลดการจับภาพขณะลำไส้เคลื่อนไหว ทำให้ภาพมีความชัดเจนสูงสุด
ใช้เซนเซอร์ที่ผลิตได้เองในประเทศไทย: เซนเซอร์ในแคปซูลผลิตในไทยที่ศูนย์เทคโนโลยีไมโครอิเล็กทรอนิกส์ (TMEC) ทำให้ต้นทุนการผลิตลดลงและส่งเสริมความสามารถทางเทคโนโลยีของประเทศ
ลดความซับซ้อนในการตรวจคัดกรอง: สมาร์ตแคปซูลช่วยลดขั้นตอนการตรวจแบบเดิม เพิ่มความสะดวกสบายและเข้าถึงได้ง่ายขึ้น
การร่วมมือกับพันธมิตรชั้นนำ : การพัฒนาสมาร์ตแคปซูลนี้เป็นการร่วมมือกับพันธมิตรที่มีเทคโนโลยีระดับแนวหน้าของโลก ทำให้สามารถพัฒนานวัตกรรมที่มีประสิทธิภาพสูงได้

เมื่อเปรียบเทียบกับการตรวจแบบดั้งเดิม เช่น การส่องกล้อง (Endoscopy) หรือการตรวจด้วยเครื่อง CT scan การกลืนแคปซูลเป็นวิธีที่ไม่สร้างความเจ็บปวดและขั้นตอนไม่ซับซ้อน ทำให้กระบวนการวินิจฉัยโรคเป็นเรื่องที่ง่ายขึ้น

การพัฒนานวัตกรรมนี้ไม่ได้แค่ส่งเสริมการตรวจวินิจฉัยที่แม่นยำ แต่ยังช่วยเพิ่มความสะดวกสบายให้ผู้ป่วย โดยไม่ต้องเผชิญกับกระบวนการที่ยุ่งยาก ถือเป็นการปรับปรุงการวินิจฉัยและติดตามความผิดปกติของระบบทางเดินอาหาร ลดความกังวลในการเข้ารับการตรวจสุขภาพ ทำให้การตรวจคัดกรองมะเร็งลำไส้มีโอกาสเพิ่มสูงขึ้น

กลุ่มผู้ใช้งานเป้าหมาย

ผู้ประกอบการ/ Industrial Startups ที่สนใจพัฒนาผลิตภัณฑ์ Smart Electronics
หน่วยงานของภาครัฐและอุตสาหกรรมที่มีความต้องการพัฒนาทักษะของบุคลากรในด้านเทคโนโลยีและกระบวนการผลิตอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์
บริษัทที่พัฒนา Ai ด้านการแพทย์

ผู้วิจัยและพัฒนา

ศูนย์เทคโนโลยีไมโครอิเล็กทรอนิกส์ (TMEC)
เนคเทค สวทช.

ระบบคัดกรองภาวะโลหิตจาง A point-of-care anemia screening system

Sasiwipar Hasuk — Tue, 07 Nov 2023 09:38:30 +0000

ไอคิว หายไปได้อย่างไร มีใครเคยสงสัยบ้าง?

หลายคนในประเทศไทยไม่รู้ความสำคัญของการตรวจคัดกรองโลหิตจางสำคัญอย่างไร จะส่งผลต่ออะไรบ้างกับอนาคตเด็กหนึ่งคน “เด็กขาดธาตุเหล็ก ไม่ได้สำคัญอะไรขนาดนั้นก็แค่ธาตุเหล็กตัวนึง”

“การขาดธาตุเหล็กในช่วงเวลาวัยเด็กสำคัญมาก” อาจทำให้ไอคิวของคน ๆ หนึ่งหายไปถึง 10 จุด ซึ่งสามารถเปลี่ยนชีวิตของเขาได้ และหากรู้ช้าเกินไปปล่อยให้ช่วงวัยเพิ่มขึ้นทีละปีแล้วค่อยมาจัดการ ก็จะทำให้เด็กคนหนึ่งไอคิวหายไป ความฉลาดลดน้อยลง ทั้งนี้ในต่างประเทศ จะมีการคัดกรองเด็กในช่วง 9-12 เดือน ซึ่งเป็นสิ่งที่อยู่ในคู่มือที่จำเป็นจะต้องทำ แต่ในประเทศเราวัดแต่ค่าฮีโมโกลบิน ความเข้มข้นของเลือดเท่านั้น

“ภาวะโลหิตจางสร้างปัญหาให้กับทุกช่วงวัย” ซึ่งแต่ละวัยจะส่งผลแตกต่างกัน หากไม่ได้รับการตรวจวินิจฉัยและรักษาอย่างทันท่วงที จะส่งผลกระทบต่อการเจริญเติบโต พัฒนาการ การเรียนรู้ ในเด็กเล็กและเด็กวัยเรียนอย่างถาวรได้

ปัจจุบันการตรวจคัดกรองไม่สามารถทำได้อย่างทั่วถึงในกลุ่มประชากร เนื่องจากเครื่องมือที่ใช้คัดกรองต้องใช้การปั่นให้ตกตะกอนด้วยความเร็วรอบสูง ซึ่งมีข้อจำกัดอีกหลายประการ หากมีระบบที่เพิ่มประสิทธิภาพ สามารถตรวจคัดกรองภาวะโลหิตจาง ทราบผลได้เร็ว ก็จะลดความสูญเสียลงได้อย่างมาก

ทีมวิจัยเทคโนโลยีโฟโทนิกส์ ทีมวิจัยนวัตกรรมพื้นผิววัสดุและอุปกรณ์ไมโครฟลูอิดิก และงานวิศวกรรมระบบเครื่องจักรสายการผลิต ร่วมกันพัฒนาระบบตรวจคัดกรองภาวะโลหิตจาง โดยคำนึงถึงความเร่งด่วนและความสำคัญต่อระบบสาธารณสุขบ้านเรา เพื่อที่จะใช้เป็นแนวทางในการดูแล ‘สุขภาพเด็กเล็ก’ การเข้าถึงการตรวจคัดกรองในกลุ่มประชากรได้มากขึ้น รวมถึงสนับสนุนให้เจ้าหน้าที่บุคลากรทางการแพทย์สามารถใช้เครืองมือได้ง่าย ลดความยุ่งยาก ประหยัดเวลาและทราบผลได้ภายในเวลาไม่นาน

คุณสมบัติของระบบ

ตรวจวัด Hemoglobin และ Hematocrit ค่าแท้จริงได้ โดยการเก็บเลือดจากปลายนิ้วเพียงครั้งเดียว
อุปกรณ์ออกแบบให้เตรียมตัวอย่างได้ด้วยความเร็วในการปั่นตกตะกอนต่ำ มีความปลอดภัยในการใช้งานสูง ลดการสูญเสียตัวอย่างจากการแตกหักของอุปกรณ์
ระบบมีขนาดเล็ก น้ำหนักเบา สะดวกต่อการนำไปใช้กับหน่วยบริการเคลื่อนที่ เพิ่มการเข้าถึงการตรวจคัดกรองในกลุ่มประชากร
ระบบบันทึกและเก็บข้อมูลในรูปแบบดิจิทัล สามารถเชื่อมต่อระบบ IoT เพื่อการบริหารจัดการข้อมูลเชิงประชากรได้ทันที โดยไม่ต้องอาศัยอุปกรณ์เพิ่มเติม
ทั้งระบบผลิตได้ด้วยเทคโนโลยีในประเทศ เพิ่มความสามารถในการพึ่งพาตนเอง และเพิ่มศักยภาพของอุตสาหกรรมการผลิตเครื่องมือแพทย์ที่มีมูลค่าสูงของประเทศ

ผู้ใช้งานเทคโนโลยีเป้าหมาย

หน่วยบริการสาธารณสุขเคลื่อนที่
โรงพยาบาลส่งเสริมสุขภาพตำบล (รพ.สต.)

สถานภาพการพัฒนา

อยู่ระหว่างการปรับปรุงรูปแบบผลิตภัณฑ์
ขอขึ้นทะเบียนเครื่องมือแพทย์

นอกจากการวิจัยและพัฒนาแล้ว หากสามารถผลักดันให้เป็นนโยบายด้านสาธารณสุขที่คัดกรองภาวะโลหิตจางในเด็กเล็ก เป็นคู่มือที่ใช้เป็นแนวทางสำหรับการดูแล “สุขภาพในทุกช่วงวัย” เริ่มจากเด็กเล็กวัย 9-12 เดือน

วิจัยพัฒนาโดย

– ทีมวิจัยเทคโนโลยีโฟโทนิกส์
– ทีมวิจัยนวัตกรรมพื้นผิววัสดุและอุปกรณ์ไมโครฟลูอิดิก
– งานวิศวกรรมระบบเครื่องจักรสายการผลิต
ศูนย์เทคโนโลยีไมโครอิเล็กทรอนิกส์ (TMEC)
ศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ (เนคเทค)
สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.)

อ้างอิง : ข้อมูล “ธาตุเหล็กสำคัญอย่างไร” จากรายการ WOODY FM Special

Terahertz Imaging : สร้างภาพด้วยสัญญาณเทระเฮิรตซ์ ประยุกต์ใช้กับระบบสายพานลำเลียง

Sasiwipar Hasuk — Wed, 08 Sep 2021 09:55:50 +0000

การสร้างภาพด้วยสัญญาณเทระเฮิรตซ์ ประยุกต์ใช้กับระบบสายพานลำเลียง ตอบโจทย์อุตสาหกรรมเกษตรและอาหาร และด้านการรักษาความปลอดภัย

บทความ : ทีมวิจัยเทคโนโลยีเทระเฮิรตซ์
กลุ่มวิจัยอุปกรณ์สเปกโทรสโกปีและเซนเซอร์ (SSDRG)
ศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ (เนคเทค-สวทช.)
วิดีโอ : ตุลลาวัฒน์ หอมสินธ์ ภาพปกวิดีโอ : สุตาภัทร กันยง

Terahertz Imaging : ตอบโจทย์อุตสาหกรรมเกษตรและอาหาร และด้านการรักษาความปลอดภัย

ปัจจุบันมีหลายเทคโนโลยีที่สามารถตรวจสอบวัตถุที่อยู่ภายในได้โดยไม่ต้องเปิดหีบห่อ แต่อาจต้องแลกมาด้วยการที่เนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิตถูกทำลายจากการได้รับรังสี หรือไม่สามารถตอบโจทย์ความต้องการในปัจจุบันได้ เช่น การตรวจสอบความชื้นหรือสิ่งแปลกปลอมของผลิตภัณฑ์ในบรรจุภัณฑ์แบบไม่ทำลาย

ทว่าเทคโนโลยีเทระเฮิรตซ์สามารถก้าวข้ามข้อจำกัดเหล่านี้ ด้วยคุณลักษณะเด่นเฉพาะตัวของคลื่นที่สามารถทะลุผ่านวัสดุส่วนมากที่เป็นฉนวนไฟฟ้า (Dielectric materials) เช่น กระดาษ พลาสติก ผ้า และไม้ รวมถึงมีความสามารถใช้ในการตรวจจับและระบุชนิดของสารเคมีที่น่าสนใจ อาทิ กรดอะมิโน ยาปฏิชีวนะ หรือแม้กระทั่งสารตั้งต้นวัตถุระเบิด อีกทั้งยังมีพลังงานต่ำเมื่อเทียบกับคลื่นรังสีเอกซ์ (X-ray) จึงไม่เป็นอันตรายต่อเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิต

เนคเทค สวทช. โดยทีมวิจัยเทคโนโลยีเทระเฮิรตซ์ จึงเกิดแนวคิดในการวิจัยพัฒนาเทคโนโลยีการสร้างข้อมูลภาพดิจิทัลด้วยคลื่นเทระเฮิรตซ์แล้วนำมาประยุกต์ใช้สำหรับการตรวจสอบคุณภาพผลิตภัณฑ์บนสายพานรางเลื่อน ในงานด้านการเกษตรและอาหาร รวมถึงงานด้านการรักษาความปลอดภัย

หลักการทำงาน

ระบบสายพานลำเลียงมีความสามารถในการสร้างภาพเทระเฮิรตซ์ การผนวกภาพเทระเฮิรตซ์เข้ากับภาพสี และการหาความชื้นในผลิตภัณฑ์ที่ทำการตรวจสอบ โดยในแต่ละส่วนมีหลักการทำงานและประโยชน์ดังต่อไปนี้

1. องค์ประกอบของระบบสายพาน และหลักการสร้างภาพเบื้องต้น

รูปที่ 1 (a) ส่วนประกอบของระบบสายพานลำเลียง ที่สร้างภาพด้วยสัญญาณเทระเฮิรตซ์
(b) ภาพจริงของระบบสายพานลำเลียง

รูปที่ 1 แสดงระบบสายพานลำเลียงที่ทีมวิจัยฯ พัฒนาขึ้น ซึ่งประกอบด้วย
1) เครื่องกำเนิดสัญญาณเทระเฮิรตซ์ ที่ถูกติดตั้งอยู่เหนือสายพาน (THz source) และปล่อยคลื่นเทระเฮิรตซ์ที่ความถี่ 0.1 THz
2) เครื่องรับสัญญาณเทระเฮิรตซ์แบบ 1 มิติ (THz detector) ที่ถูกติดตั้งอยู่ใต้สายพาน
3) กล้องสี 3 มิติ (RGB-D camera) สำหรับรับภาพสีและภาพความลึกของวัตถุ

เมื่อระบบสายพานลำเลียงพัสดุหรือบรรจุภัณฑ์ผ่านเครื่องกำเนิดและรับสัญญาณ คลื่นเทระเฮิรตซ์จากเครื่องกำเนิดสัญญาณจะส่องผ่านพัสดุไปยังเครื่องรับสัญญาณเทระเฮิรตซ์ ซึ่งหากมีความชื้น หรือวัตถุต้องสงสัยภายในพัสดุที่สะท้อนหรือดูดกลืนคลื่นเทระเฮิรตซ์ จะทำให้คลื่นตกกระทบตัวรับสัญญาณในปริมาณน้อยลง ซึ่งหลักการความเข้มของคลื่นตกกระทบนี้เอง สามารถนำไปประมวลผลทางดิจิทัลเพิ่มเติม เพื่อให้แสดงผลบริเวณที่มีความชื้นหรือมีวัตถุต้องสงสัยได้ ดังแสดงในรูปที่ 2 และนอกจากนี้ กล้องสีจะทำการเก็บภาพสี 2 มิติของวัตถุ โดยภาพสีที่ได้จะถูกนำไปประมวลผลเพื่อให้สามารถแสดงผลภาพเทระเฮิรตซ์บนภาพสีในตำแหน่งที่ถูกต้อง ดังตัวอย่างในคอลัมน์ Visible + THz ในรูปที่ 2

รูปที่ 2 ตัวอย่างภาพที่ได้จากระบบสายพานลำเลียง ได้แก่ ภาพวัตถุต้องสงสัย (บน)
และภาพความชื้นของผลิตภัณฑ์อาหาร (ล่าง)

สำหรับระบบที่พัฒนาขึ้นนั้น สามารถตรวจสอบบรรจุภัณฑ์ที่เคลื่อนที่เร็วได้มากถึง 30 เซ็นติเมตรต่อวินาที และสามารถแสดงผลภาพได้แบบ Real-time

2. การผนวกภาพเทระเฮิรตซ์เข้ากับภาพสี

รูปที่ 3 สาธิตการสร้างภาพเทระเฮิรตซ์ 2 มิติ
โดยใช้ภาพเทระเฮิรตซ์ 1 มิติล่าสุดจำนวน n เฟรมมาเรียงต่อกัน (สีน้ำเงินในภาพแสดงวัตถุจำลอง) โดยวัตถุที่ปรากฎในภาพจะเคลื่อนที่ไปทางขวาในทุกๆ ครั้งที่มีการรับภาพเทระเฮิรตซ์ 1 มิติเข้ามาใหม่

เนื่องจากสัญญาณที่รับได้จากเครื่องรับสัญญาณเทระเฮิรตซ์มีขนาด 1 มิติ ทำให้ภาพที่สร้างได้มีขนาดเพียง 1 มิติเท่านั้น การสร้างภาพ 2 มิติของวัตถุจึงต้องอาศัยการเก็บสัญญาณของคลื่นตกกระทบแบบวนซ้ำอย่างต่อเนื่องในขณะที่พัสดุเคลื่อนที่บนสายพาน เพื่อให้เก็บสัญญาณได้ครอบคลุมพื้นที่ของพัสดุ และจึงนำภาพ 1 มิติที่ได้มาเรียงต่อกันเพื่อให้ได้ภาพ 2 มิติที่แสดงรูปของวัตถุต้องสงสัยในที่สุด ดังตัวอย่างในรูปที่ 3 โดยหลักการดังกล่าวจะเหมือนกันกับที่ใช้ในเครื่องถ่ายเอกสาร

หลังจากที่ทำการสร้างภาพเทระเฮิรตซ์ 2 มิติแล้ว ภาพดังกล่าวก็จะถูกนำไปซ้อนทับบนภาพสี 2 มิติ อย่างไรก็ตาม ภาพทั้งสองชนิดนั้นไม่สามารถนำมาซ้อนทับกันได้ทันที เนื่องจากภาพแต่ละชนิดถูกเก็บในมุมมองที่แตกต่างกัน ดังนั้น จึงต้องทำการแปลงภาพเทระเฮิรตซ์ให้อยู่ในมุมมองเดียวกันกับภาพสี 2 มิติก่อน ด้วยวิธีการ Perspective transformation โดยในทางคณิตศาสตร์ Perspective transformation จะสามารถอธิบายได้ด้วย matrix ขนาด 4 x 4 มิติ ที่ใช้บรรยายมุมมองของภาพสีเทียบกับมุมมองของภาพเทระเฮิรตซ์ และ matrix ดังกล่าวสามารถคำนวณได้จากตำแหน่งที่ปรากฎของ Markers 4 จุด ทั้งในภาพเทระเฮิรตซ์และภาพสี รูปที่ 4 (a) แสดง Markers ที่ใช้ในการคำนวณหา Perspective transformation matrix และรูปที่ 4 (b) และ (c) แสดงผลลัพธ์การซ้อนทับภาพก่อนและหลังการทำ Perspective transformation ในอนาคต ทีมวิจัยฯ มีแผนที่จะนำข้อมูลความหนาของวัตถุจากกล้อง 3 มิติ มาใช้เพิ่มเติมเพื่อทำให้การซ้อนทับภาพมีความแม่นยำมากขึ้น

รูปที่ 4 (a) แสดงจุด Markers ทั้ง 4 จุด ทั้งในภาพเทระเฮิรตซ์และภาพสี
(b), (c) แสดงผลการซ้อนทับภาพก่อนและหลังการแก้ไขการบิดเบือนของภาพ โดยใช้ Perspective transformation matrix ที่คำนวณได้จากข้อมูลตำแหน่งของ Markers ทั้ง 4 จุด ในภาพเทระเฮิรตซ์และภาพสี

เนื่องจากภาพเทระเฮิรตซ์ 1 มิติที่เก็บมาในแต่ละครั้ง จะถูกนำไปต่อท้ายภาพ 2 มิติทางด้านซ้าย พร้อมๆ กับการที่ภาพ 1 มิติที่อยู่ทางด้านขวาสุดถูกลบทิ้งไป จึงทำให้เห็นภาพปรากฎเป็นวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ไปทางขวา ซึ่งหากสังเกตให้ดีจะพบว่า อัตราการเก็บข้อมูลของเครื่องรับสัญญาณเทระเฮิรตซ์ (Frame rate) มีผลต่อความเร็วของวัตถุที่ปรากฎในภาพเทระเฮิรตซ์ 2 มิติ โดยการเพิ่มอัตราการเก็บข้อมูลของเครื่องรับสัญญาณเทระเฮิรตซ์จะทำให้วัตถุที่ปรากฎในภาพเคลื่อนที่เร็วขึ้น ปัจจัยนี้เองทำให้ความเร็ววัตถุที่ปรากฎในภาพเทระเฮิรตซ์ต่างจากความเร็ววัตถุที่ปรากฎในภาพสี และทำให้การซ้อนทับภาพมีความคลาดเคลื่อนมากขึ้น โดยความคลาดเคลื่อนจะแตกต่างกันตามตำแหน่งของวัตถุในภาพ ดังนั้น การปรับอัตราการเก็บข้อมูลของเครื่องรับสัญญาณเทระเฮิรตซ์ (Frame rate) เพื่อให้ความเร็ววัตถุที่ปรากฎในภาพทั้งสองชนิดใกล้เคียงกัน จึงเป็นสิ่งที่จำเป็นก่อนการซ้อนทับภาพ เพื่อลดความคลาดเคลื่อนดังกล่าว

3. การคำนวณหาความชื้นในผลิตพันธ์ตัวอย่าง

อีกหนึ่งความสามารถของระบบสายพาน คือ การคำนวณหาความชื้นในผลิตภัณฑ์ตัวอย่าง โดยอาศัยหลักการที่ว่า เมื่อคลื่นเทระเฮิรตซ์ส่องผ่านผลิตภัณฑ์ตัวอย่าง ความเข้มของคลื่นจะลดลง และจะลดลงมากขึ้นเมื่อความชื้นหรือความหนาของผลิตภัณฑ์เพิ่มขึ้น หลักการดังกล่าวอ้างอิงมาจากกฎของ Beer Lambert ซึ่งแสดงในรูปแบบสมการดังต่อไปนี้

สมการที่ (1)

โดย I₀ คือความเข้มของคลื่นก่อนส่องผ่านผลิตภัณฑ์ I คือความเข้มของคลื่นหลังส่องผ่านผลิตภัณฑ์ ที่วัดได้จากกล้องเทระเฮิรตซ์ m คือเปอร์เซ็นต์ความชื้นสัมพัทธ์ของผลิตภัณฑ์ L คือความหนาผลิตภัณฑ์ และ a,b คือค่าคงที่ที่ขึ้นกับชนิดของผลิตภัณฑ์

ในการหาค่าสัมประสิทธิ์ a,b ของผลิตภัณฑ์แต่ละชนิด และค่า I₀ สามารถทำได้โดยการเก็บข้อมูลความเข้มสัญญาณหลังส่องผ่านผลิตภัณฑ์ จากผลิตภัณฑ์ชนิดนั้นในหลายขนาดและหลายค่าความชื้น จากนั้นจึงนำข้อมูลของผลิตภัณฑ์ทุกชิ้น ที่ในแต่ละชิ้นประกอบด้วยข้อมูลความเข้มสัญญาณส่องผ่าน ความหนา และความชื้นที่วัดได้จากเครื่อง Moisture analyzer มาประมาณหาค่า โดยใช้วิธี Least-square fitting เพื่อหาค่าสัมประสิทธิ์ a,b และ I₀ ในสมการที่ (1)

ทีมวิจัยฯ ได้ทำการทดลองหาค่าสัมประสิทธิ์ในสมการที่ (1) ของ HAITAI crackers โดยใช้ความเข้มสัญญาณส่องผ่านที่วัดได้จริงจากกล้องเทระเฮิรตซ์ ที่ค่าความหนาและความชื้นต่างๆ จากทั้งหมด 11 ตัวอย่าง โดยผลลัพธ์จากการคำนวณค่าสัมประสิทธิ์ดังกล่าว จะทำให้ได้พื้นผิวโค้งดังแสดงในรูปที่ 5 (a) ที่แสดงความเข้มสัญญาณส่องผ่านที่คำนวณได้ ณ ค่าความหนาและความชื้นใดๆ ซึ่งหากสังเกตจะพบว่า พื้นผิวโค้งในรูปที่ 5 (a) มีแนวโน้มไปในทิศทางเดียวกันกับรูปที่ 5 (b) ที่แสดงการกระจายตัวของข้อมูลที่เก็บมา กล่าวคือ ความเข้มของคลื่นจะลดลง เมื่อความชื้นหรือความหนาของผลิตภัณฑ์มีค่ามากขึ้น

รูปที่ 5 (a) แสดงความเข้มสัญญาณส่องผ่านของ HAITAI crackers ณ ค่าความหนาและความชื้นใดๆ ที่คำนวณได้หลังจากทราบค่าสัมประสิทธิ์ a,b และ I₀ แล้ว (b) แสดงความเข้มสัญญาณส่องผ่านที่วัดได้จริงจากกล้องเทระเฮิรตซ์ ที่ค่าความหนาและความชื้นต่างๆ โดยวัดจาก HAITAI crackers ทั้งหมด 11 ตัวอย่าง

สำหรับการหาคำนวณหาความชื้นของผลิตภัณฑ์ตัวอย่าง จะอาศัยการจัดรูปสมการที่ (1) ให้อยู่ในรูปของ

สมการที่ (2)

ซึ่งสามารถใช้คำนวณหาค่าความชื้น m จากความเข้มสัญญาณ I ได้ และขณะนี้ ทีมวิจัยฯ ได้ทำการทดสอบความแม่นยำในการคำนวณหาค่าความชื้นจากผลิตภัณฑ์อาหารชนิดต่างๆ

การใช้ประโยชน์และการต่อยอด

งานวิจัยการสร้างภาพด้วยสัญญาณเทระเฮิรตซ์โดยการประยุกต์ใช้กับระบบสายพานลำเลียง สามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้อย่างหลากหลาย อาทิ ในด้านการรักษาความปลอดภัย เราสามารถใช้ในตรวจสอบวัตถุต้องสงสัย เช่น อาวุธ หรือสิ่งเทียมอาวุธ ที่ถูกซุกซ่อนอยู่ในกล่องพัสดุหรือในหีบห่อ หรือสามารถใช้ในการตรวจสอบคุณภาพของผลิตภัณฑ์ เช่น ปริมาณความชื้นในผลผลิตทางการเกษตรและอาหาร หรือสิ่งปลอมปนที่อยู่ภายในบรรจุภัณฑ์ โดยเป็นการตรวจสอบบนสายพานการผลิตและไม่ทำลายหรือฉายสารกัมมันตรังสีบนวัตถุ/บรรจุภัณฑ์

ถึงแม้ว่าระบบสายพานที่พัฒนาขึ้นในปัจจุบันยังไม่สามารถตรวจสอบวัสดุหรือบรรจุภัณฑ์ที่สะท้อนหรือดูดกลืนคลื่นเทระเฮิรตซ์ในปริมาณมากได้ และความเข้มสัญญาณเทระเฮิรตซ์ที่วัดได้ มีความคลาดเคลื่อนซึ่งอาจส่งผลต่อความแม่นยำในการคำนวณความชื้นของผลิตภัณฑ์ แต่เครื่องส่งและรับสัญญาณเทระเฮิรตซ์ที่เป็นส่วนประกอบของระบบสายพานนั้น ก็มีแนวโน้มที่จะมีราคาถูกลงและมีประสิทธิภาพมากขึ้นในอนาคต ซึ่งปัจจัยนี้เองจะเป็นส่วนสำคัญที่ช่วยทำให้ข้ามข้อจำกัดเหล่านี้ได้ และในอนาคตหากมีการนำเทคโนโลยีนี้ไปใช้ต่อยอดในภาคอุตสาหกรรมอย่างจริงจัง โดยเฉพาะทางด้านเกษตรและอาหาร คงจะเกิดประโยชน์อีกมากอย่างคาดไม่ถึง

Terahertz Device : Smith-Purcell Radiation

dtmd-saw — Mon, 25 Jan 2021 01:00:31 +0000

บทความ : ทีมวิจัยเทคโนโลยีเทระเฮิรตซ์
กลุ่มวิจัยอุปกรณ์สเปกโทรสโกปีและเซนเซอร์ (SSDRG)
ศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ (เนคเทค-สวทช.)
วิดีโอ : ตุลลาวัฒน์ หอมสินธ์ ภาพปก : สุตาภัทร กันยง

คลื่นเทระเฮิรตซ์เป็นคลื่นที่ไม่ก่อให้เกิดอันตรายต่อเซลล์สิ่งมีชีวิต เนื่องจากเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีพลังงานในระดับต่ำ (ระดับ µeV) ซึ่งมีค่าน้อยกว่าพลังงานที่ต้องใช้สำหรับการกระตุ้นอิเล็กตรอนในวัสดุทั่วไป (ระดับ eV) จึงไม่ทำให้เกิดกระบวนการสูญเสียอิเล็กตรอน (Ionization) อันจะนำไปสู่ปฏิกิริยาเคมีอื่น ๆ ได้ง่ายนัก จากสาเหตุที่คลื่นเทระเฮิรตซ์มีพลังงานต่ำ (ความยาวคลื่นมาก) จึงถูกลดทอนในวัสดุต่าง ๆ ได้น้อย ทำให้มีคุณสมบัติทะลุทะลวงวัสดุได้มากกว่าคลื่นแสงหรืออินฟราเรด ส่งผลให้คลื่นเทระเฮิรตซ์สามารถทะลุผ่านวัสดุจำพวก พลาสติก เสื้อผ้า ไม้ หรือสารประกอบอินทรีย์ได้

นอกจากนี้คลื่นเทระเฮิรตซ์ยังสามารถเกิดได้จากอันตรกิริยาระหว่างโมเลกุลซึ่งไม่สามารถตรวจวัดได้โดยเทคนิคทางสเปกโทรสโคปีที่พลังงานสูงได้ ทำให้คลื่นเทระเฮิรตซ์เป็นอีกหนึ่งทางเลือกในการใช้ศึกษาสารเคมีที่มีองค์ประกอบทางเคมีเหมือนกัน แต่มีโครงสร้าง การจัดเรียงตัวต่างกัน ซึ่งในทางปฏิบัติสารเหล่านี้จะมีสมบัติเชิงเคมีที่แตกต่างกันได้ จึงมีแนวคิดในการนำคลื่นเทระเฮิรตซ์ไปประยุกต์ใช้ในการตรวจสอบวัสดุบรรจุภัณฑ์แบบไม่ทำลาย เพื่อตรวจหาสารเสพย์ติด อาวุธ หรือสิ่งของผิดกฏหมาย

แม้จะมีความต้องการใช้คลื่นเทระเฮิรตซ์ แต่ขณะเดียวกันเทระเฮิรตซ์เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่พบได้น้อยในธรรมชาติ เนื่องจากพลังงานที่ต่ำและการถูกดูดกลืนได้ง่ายจากสารประกอบที่มีไฮโดรเจนเป็นส่วนประกอบ โดยเฉพาะไอน้ำซึ่งมีอยู่ทั่วไปในชั้นบรรยากาศโลก นอกจากนี้อุปกรณ์ที่ใช้ตรวจวัดยังมีการพัฒนาที่น้อยกว่าอุปกรณ์ตรวจวัดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในย่านอื่น ๆ จึงทำให้มีการนำคลื่นเทระเฮิรตซ์มาใช้ประโยชน์ในชีวิตประจำวันอย่างไม่แพร่หลายมากนัก ทั้งนี้ด้วยข้อจำกัดทางด้านเทคโนโลยีทำให้การผลิตคลื่นเทระเฮิรตซ์กระทำได้ยาก หนึ่งในความท้าทายที่ทีมวิจัยเทคโนโลยีเทระเฮิรตซ์ เนคเทค-สวทช. เลือก คือการสร้างเครื่องกำเนิดสัญญาณคลื่นในย่านเทระเฮิรตซ์ ด้วยหลักการ Smith-Purcell Radiation

การสร้างเครื่องกำเนิดสัญญาณคลื่นในย่านเทระเฮิรตซ์ ด้วยหลักการ Smith-Purcell Radiation

Technical Challenge : การสร้างจากสิ่งที่มีอยู่

แหล่งกำเนิดคลื่นเทระเฮิรตซ์ที่มี Output Power สูง จากเครื่องเร่งอนุภาคขนาดใหญ่ จำเป็นต้องอาศัยโครงสร้างที่มีขนาดใหญ่ และต้องเงินลงทุนมหาศาล ทำให้การใช้การประยุกต์ใช้งานคลื่นเทระเฮิรตซ์จากแหล่งกำเนิดดังกล่าว ยังคงถูกจำกัดอยู่ที่สถาบันวิจัยขนาดใหญ่ซึ่งเข้าถึงการใช้งานได้ยาก ทางทีมวิจัยจึงมีแนวคิดในการใช้หลักการ Smith-Purcell Radiation (SPR) มาใช้ในการออกแบบและสร้างแหล่งกำเนิดคลื่นเทระเฮิรตซ์ (แสดงดังรูปที่ 2)

รูปที่ 2. ระบบผลิตคลื่นเทระเฮิรตซ์จากลำอิเล็กตรอนที่พัฒนาโดยทีมวิจัย

โดยเป็นการใช้ประโยชน์จากลำอิเล็กตรอนพลังงานต่ำ ซึ่งใช้พื้นที่น้อย และสามารถเคลื่อนย้ายได้ง่าย เพื่อจุดประสงค์ในการเข้าถึงความต้องการใช้งานที่หลากหลาย การผลิตคลื่นเทระเฮิรตซ์จากปรากฏการณ์ SPR นี้ ต้องอาศัยองค์ประกอบหลัก 2 ประการคือ

การผลิตลำอิเล็กตรอนให้มีค่า beam emittance น้อยกว่า 𝜋.mm.mrad โดยมีกระแสลำอิเล็กตรอนในระดับมิลลิแอมป์ เพื่อเหนี่ยวนำให้เกิดสนามไฟฟ้าที่มีความเข้มมากเพียงพอ
การผลิตเกรตติงโลหะที่มีคาบของแบบรูป (pattern period) ในระดับไมโครเมตร เนื่องจากการผลิตเกรตติงที่มีรูปแบบดังกล่าวจากแผ่นโลหะทั้งหมดไม่สามารถทำได้ด้วยเทคโนโลยีที่มีอยู่ในประเทศไทย ทางทีมวิจัยจึงประยุกต์ใช้เทคนิคการเคลือบโลหะบนผิวของสารกึ่งตัวนำที่มีแบบรูปของคาบที่กำหนดไว้ ผลิตเป็นเกรตติงภายในงานวิจัยนี้

จากการที่ลำอิเล็กตรอนนี้มีพลังงานต่ำทำให้ไม่จำเป็นต้องอาศัยศักย์ไฟฟ้าที่สูงมากนักในการเร่งให้มีพลังงานที่ต้องการ เป็นการลดต้นทุนการจัดการด้านความปลอดภัยและลดผลกระทบที่เกิดจากรังสีเอกซ์ซึ่งเกิดจากประจุไฟฟ้าที่มีความเร็วสูงชนกับโมเลกุลของอากาศภายในห้องสุญญากาศได้ โครงสร้างโดยรวมของระบบจึงมีขนาดกะทัดรัดเหมาะแก่การใช้งานที่อยู่ในระดับอุตสาหกรรมทั่วไป การสร้างระบบ SPR นี้เป็นการผลิตแหล่งกำเนิดคลื่นเทระเฮิรตซ์โดยอาศัยอุปกรณ์ที่มีอยู่หรือที่สามารถผลิตได้เองโดยหน่วยงานในประเทศ เป็นการสร้างระบบนิเวศวิจัยทางเลือกของแหล่งกำเนิดคลื่นเทระเฮิรตซ์ที่สามารถนำไปประยุกต์ใช้งานได้ในอนาคต

ปัจจุบันเนคเทค-สวทช.ร่วมมือวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีด้านเทระเฮิรตซ์ร่วมกับ สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอนแห่งชาติ (องค์การมหาชน) หรือ Synchrotron Light Research Institute (SLRI) และศูนย์เทคโนโลยีไมโครอิเล็กทรอนิกส์ หรือ Thai Microelectronics Center (TMEC)

“WiMaRC” นวัตกรรมเพื่อการเกษตรยุคใหม่

dtmd-saw — Mon, 23 Sep 2019 02:34:55 +0000

เรียบเรียง | ศุภรา พันธุ์ติยะ

“ไวมาก” เป็นนวัตกรรมพร้อมใช้ของเนคเทคที่รวมเทคโนโลยี IoT Cloud Platform ของ NETPIE และบอร์ดสมองกล เข้าด้วยกัน เป็นตัวช่วยในการมอนิเตอร์และควบคุมสภาวะที่มีผลต่อการทำเกษตรกรรม โดยจะทำการจัดเก็บ จัดการข้อมูล อย่างเป็นระบบเพื่อให้เกษตรกรจัดการแปลงเพาะปลูกได้อย่างถูกต้อง แม่นยำและเหมาะสม

ไวมาก “WiMaRC” ย่อมาจาก Wireless sensor network for Management And Remote Control คือ ระบบตรวจวัดด้วยเซนเซอร์แบบเครือข่ายไร้สายเพื่อการจัดการและควบคุมอัตโนมัติ ทํางานภายใต้ platform IoT cloud ของ NETPIE แสดงผลแบบเรียลไทม์ผ่านเว็บแอปพลิเคชัน เป็นระบบการเก็บข้อมูลและ รูปภาพเพื่อนํามาวิเคราะห์ และบริหารจัดการพร้อมทั้งการติดตาม และสั่งการอัตโนมัติหรือด้วยตนเองแบบเรียลไทม์ผ่านระบบอินเทอร์เน็ต รองรับเซนเซอร์หลากหลายรูปแบบ ทั้งแอนะล็อก ดิจิทัล PWM* และ I2C พร้อมทั้งระบบเชื่อมต่อคลาวด์เซิร์ฟเวอร์ ด้าน IoT ทั้งฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ ซึ่งระบบสร้างจากโปรแกรมโอเพ่นซอร์สทําให้ราคาย่อมเยาว์

*PWM : Pulse Width Modulation เป็นเทคนิคที่ทำให้เราสามารถอ่าน/เขียนข้อมูลแบบแอนะล็อกด้วยสัญญาณดิจิทัลได้

ระบบไวมากดีอย่างไร

สามารถติดตามผลการตรวจวัดค่าต่าง ๆ และรูปภาพผ่านเว็บแอปพลิเคชันแบบเรียลไทม์ไม่ว่าจะอยู่ที่ไหน เพียงแค่มีอุปกรณ์ที่เชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตและเว็บไซต์ได้ ก็สามารถดูข้อมูลได้ทันที
สามารถสั่งเปิดและปิดอุปกรณ์ไฟฟ้า เช่น ปั๊มน้ำ วาล์วน้ำ หลอดไฟ ประตูไฟฟ้า เป็นต้น ผ่านอินเทอร์เน็ตได้
สามารถสร้างระบบอัตโนมัติที่ทํางานภายใต้เงื่อนไขเซนเซอร์ได้ เช่น การรดน้ำตามความชื้นดิน การเปิดและปิดไฟตามความเหมาะสมของแสง การเปิดและปิดอุปกรณ์ระบายอากาศตามอุณหภูมิและความชื้นของโรงเรือน เป็นต้น
สามารถสร้างรูปแบบการเติบโตของพืช (CropPatterning) เพื่อติดตามการเจริญเติบโตของพืชที่เหมาะสม สําหรับ การติดตามผลผลิตและวางแผนการตลาด
สามารถติดตั้งและใช้งานได้จริงทั้งงานภายในและงานภายนอกเช่นในแปลงการเกษตร และอาคารสํานักงาน เป็นต้น
สามารถถ่ายทอดความรู้แก่ผู้ที่สนใจทุกภาคส่วน พร้อมทั้งสามารถพัฒนาระบบได้ โดยไม่มีลิขสิทธิ์ใด ๆ

จุดประสงค์การพัฒนาระบบ

เพื่อส่งเสริมให้เกิดการเก็บข้อมูลที่แท้จริงและเป็นระบบเพื่อการบริหารจัดการได้อย่างถูกต้องและเหมาะสม
เพื่อพัฒนาเทคโนโลยี IoTs ให้สามารถใช้งานได้จริงอย่างต่อเนื่องและเหมาะสมกับประเทศไทย ทั้งการใช้งานและราคา
เพื่อพัฒนาแพลตฟอร์มการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตคลาวด์เซิร์ฟเวอร์ ทั้งส่วนของฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ทําให้เกิดการสร้าง IoTs ได้ง่ายมากขึ้น
เพื่อช่วยเกษตรกรในด้านการเก็บข้อมูลสิ่งแวดล้อมและความชื้นดิน สําหรับนํามาวิเคราะห์และจัดการแปลงได้อย่างเหมาะสม ทั้งด้านผลผลิตและโรคพืช

ฟังก์ชันการทํางานของระบบ

ตรวจวัดค่าต่าง ๆ ด้วยเซนเซอร์ประมวลผลด้วยไมโครคอนโทรเลอร์ส่งข้อมูล แบบไร้สายไปจัดการข้อมูลและ สั่งการด้วยคอมพิวเตอร์ขนาดเล็กเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ต และส่งค่าไปยังคลาวด์เซิร์ฟเวอร์เพื่อแสดงผล และจัดการแบบเรียลไทม์บนอินเทอร์เน็ต พร้อมทั้งส่งข้อมูลและรูปภาพไปยัง Data server ทั้งในและนอกพื้นที่เพื่อบันทึกค่า และนําค่ามาประมวลผล ย้อนหลังติดตามและดาวน์โหลดค่าต่าง ๆ แบบเรียลไทม์บนเว็บแอปพลิเคชัน

กลุ่มเป้าหมาย

ผู้ที่ต้องการเก็บข้อมูลในพื้นที่นั้น ๆ แล้วนําข้อมูลมาบริหารจัดการอย่างเป็นระบบ ถูกต้อง และเหมาะสม เช่น
- การเก็บข้อมูลค่าความชื้นดินที่เหมาะสมที่พืชต้องการ ในกรณีน้ำแล้งในแต่ละรอบการปลูก แล้วนํามาวิเคราะห์จัดการควบคุมให้ได้ ผลผลิตที่ดีขึ้นหรือเท่าเดิม
- การเก็บข้อมูลของอุณหภูมิในโรงเรือน เพื่อนําข้อมูลที่ได้มาปรับความสมดุลของระบบ ทําความเย็นให้สอดคล้องกับสภาพอากาศด้านนอก
ผู้ที่ต้องการระบบ IoTs เพื่อใช้ในด้านต่าง ๆ เช่น ด้านความปลอดภัย ด้านบริหารพลังงาน ด้านการเกษตร ด้านอุตสาหกรรม ด้านธุรกิจและการศึกษา เป็นต้น

อยากใช้ระบบ ทำอย่างไร

เริ่มต้นจะต้องมีความรู้เล็ก ๆ น้อย ๆ ในการเข้าถึงเว็บไซต์ แต่ถ้าจะเป็นผู้สร้างและดูแลระบบเองต้องมีความรู้ทั้งด้านซอฟต์แวร์ และฮาร์ดแวร์ด้วย หากนอกเหนือจากนี้จะมีการทำได้ในหลายรูปแบบและมีเงินลงทุนต่างกัน ตัวอย่างเช่น

สามารถทำได้เอง และใช้บริการ data server ฟรี
สามารถทำได้เองแต่ต้องใช้บริการ data server เอกชน
จ้างศูนย์ฯ ดูแล
ทำเองได้ทั้งหมด แต่ต้องได้รับการอบรมจากศูนย์ฯ เป็นต้น

ด้วยความพร้อมของเทคโนโลยีและทีมวิจัยผู้พัฒนา WiMarC มีการนำไปใช้งานจริงในหลายแปลงเกษตร จึงการันตีคุณภาพ ได้ว่า WiMaRC : ไวมาก เป็นนวัตกรรมพร้อมใช้ที่ตอบโจทย์ประเทศด้านเทคโนโลยี 4.0 และเป็นตัวช่วยให้เกษตรกรยุคใหม่สามารถเรียนรู้และพัฒนาตนเองได้อย่างยั่งยืน รู้เท่าทันสภาพแวดล้อม และจัดการกับข้อมูลในการประมวลผลวิเคราะห์และสั่งการเพื่อจัดการกับแปลงเกษตรได้อย่างแม่นยำ

วิจัยและพัฒนาโดย

ทีมระบบไซเบอร์-กายภาพ (CPS) หน่วยทรัพยากรด้านการคำนวณและไซเบอร์-กายภาพ (NCCPI) ศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ (เนคเทค-สวทช.)

ติดต่อ

ดร.โอภาส ตรีทวีศักดิ์
อีเมล opas.trithaveesak[at]nectec.or.th
คุณมนตรี แสนละมูล
อีเมล montree.saenlamool[at]nectec.or.th
สอบถามเพิ่มเติม https://www.facebook.com/NECTEC/

“AI for Thai” พลิกโฉมดิจิทัลทรานฟอร์เมชันด้วยปัญญาประดิษฐ์

dtmd-saw — Sun, 08 Sep 2019 23:00:46 +0000

บทความ | นัทธ์หทัย ทองนะ
ภาพประกอบ | กันยาเรศ นาคเรือง

บ่อยครั้งที่เรามักจะได้ยินคำว่า “Digital Transformation” แทรกซึมอยู่แทบทุกกิจกรรม องค์กร ธุรกิจ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในยุคที่มีการแข่งขันสูงอย่างปัจจุบัน Digital transformation คือ ส่วนสำคัญในการสร้างศักยภาพด้านการแข่งขันให้สามารถพัฒนาเป็นไปตามความคาดหวังของกลุ่มเป้าหมาย ส่งผลให้การดำเนินงานหรือธุรกิจต่าง ๆ ประสบความสำเร็จ

Digital Transformation จึงเกี่ยวข้องกับการใช้เทคโนโลยีดิจิทัล เป็นการสร้างกระบวนการใหม่ให้มีประสิทธิภาพ และประสิทธิผลมากขึ้น ไม่เพียงแต่เป็นการนำเทคโนโลยีเข้าทำซ้ำบริการที่มีอยู่ในรูปแบบดิจิทัลเท่านั้น แต่เป็นการใช้เทคโนโลยีเพื่อเปลี่ยนแปลงบริการดังกล่าวจาก “สิ่งที่มีอยู่” ให้เป็น “สิ่งที่ดีกว่าเดิม” แต่เทคโนโลยีก็สามารถเปลี่ยนแปลงได้ตลอดเวลา โดยหัวข้อที่ส่วนใหญ่มักจะพูดถึงมากที่สุดในตอนนี้คงหนีไม่พ้นเรื่องการนำปัญญาประดิษฐ์ AI เข้ามาช่วยการ Digital Transformation

บทบาทของเนคเทคในการพัฒนา AI …ทำอะไรบ้าง?

เนคเทคได้รวบรวมผลงานพร้อมใช้ที่พัฒนาอยู่บนเทคโนโลยี AI มาให้บริการเพื่อให้คนไทยได้เข้าถึงในชื่อของ AI Service Platform มาช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการดำเนินงาน (Operation) ให้ดีขึ้น (Save Cost) ประหยัดมากขึ้น ทรัพยากรที่ใช้ในการผลิตและบริการ (Resource) ต้องใช้น้อยลง ภายใต้แนวคิดที่ร้อยเรียงกันทั้ง 3 ส่วน คือ

1. IoT: Data collection through IoT: เป็นพื้นฐานโครงสร้าง (Infrastructure) ทำหน้าที่เก็บข้อมูลมาเยอะ ๆ จากเซนเซอร์ของสิ่งต่าง ๆ ที่เราใช้งาน เช่น หลอดไฟ อุณหภูมิ ฝุ่น เป็นต้น
2. Big data: Capture, storage, and analysis of data-IoT: Data collection through IoT: จากแหล่งเก็บข้อมูลเดิม ๆ ซึ่งเก็บข้อมูลจำนวนมหาศาลไม่พอ ก็จะมีเทคโนโลยีใหม่เข้ามาช่วยเก็บ และวิเคราะห์ข้อมูลด้วย แต่เราจะไม่หยุดเพียงเท่านี้ ไม่อย่างนั้นความฉลาดจะไม่เกิดขึ้น
3. AI: Data-based Learning พวก Deep Learning มาช่วยให้เกิดข้อมูล: ข้อมูลดิบจากการจัดเก็บ ถูกกรอง และจัดแบ่งให้เป็นระเบียบในเบื้องต้นได้ด้วย AI แล้วจึงให้คนมาปรับแต่งและตรวจสอบ ก่อนส่งต่อเข้ากระบวนการเรียนรู้เพื่อสร้างเครื่องมือมาให้บริการ

Concept การให้บริการของซอฟต์แวร์

เดิมการให้บริการของซอฟต์แวร์แทนที่จะต้องลงแผ่น เช่น Microsoft Word, Adobe ในเครื่องคอมพิวเตอร์ ซึ่งมีข้อด้อยอยู่มาก ทำให้บริษัทผลิตซอฟต์แวร์ต่าง ๆ หันมาให้บริการในรูปแบบ Software as a Service (SaaS) หรือเรียกว่า “On Demand Software” คือ รูปแบบการให้บริการซอฟต์แวร์ผ่านทางอินเทอร์เน็ต Web Server คล้ายกับการเช่าใช้ เพียงแค่ผู้ซื้อจ่ายค่าซอฟต์แวร์ตามลักษณะการใช้งานที่ต้องการ (Pay-as-you-go) เช่น ตามจำนวนผู้ใช้และตามระยะเวลาที่ต้องการใช้ เพียงเท่านี้ผู้ซื้อก็สามารถเข้าใช้งานได้ ปัจจุบันได้เปลี่ยนรูปแบบการให้บริการในลักษณะ Micro Service ซึ่งย่อยลงไปอีก เทรนด์ที่กำลังเข้ามา คือ การให้บริการในรูปแบบ AIaaS (Artificial Intelligence as a Service) หรือเรียกว่า การให้บริการซอฟต์แวร์ด้วย Cloud AI

การส่ง Input ด้วยภาษาหนึ่งแล้ว Output ออกมาเป็นอีกภาษาหนึ่ง เช่น การส่ง Input เป็นข้อความภาษาไทยแล้วแสดงผล Output เป็นภาษาอังกฤษ หรือการส่งรูปภาพเข้าสู่บริการ Micro Service ที่เป็นการนับใบหน้า ระบบก็จะนับใบหน้าว่าในห้องนี้นั่งกันอยู่กี่คน ซึ่งการให้บริการแบบ Micro Service นี้กำลังที่เป็นเทรนด์ที่ให้บริการกันอยู่

จากภาพจะเห็นว่ารายได้การเติบโตจาก AI มีลักษณะการเจริญเติบโตแบบทะยานสูงขึ้น เพราะ AI เป็นสิ่งที่เกือบทุกบริษัทต้องการให้มี เพื่อลดค่าใช้จ่าย เพิ่มประสิทธิภาพในการทำงาน จึงเห็นแนวโน้มว่า AI มีการเจริญเติบโตเรื่อย ๆ

ยักษ์ใหญ่ในตลาด Cloud &AI

มี 4 บริษัทยักษ์ใหญ่ระดับโลกที่ให้บริการเกี่ยวกับ AI ได้แก่ Google Cloud, Microsoft Azure, Amazon, IBM Cloud ซึ่งเมื่อมีตรงนี้แล้วบริษัทต่าง ๆ ก็สามารถเข้าไปใช้งานได้ แต่ก็ไม่สามารถ Plug and Play ได้เช่นกัน เช่น กรณีมีข้อมูลแล้วอยากให้ทำ AI ก็ไม่สามารถทำได้ เพราะยังขาดความรู้เชิงลึกในสาย Computer Science คือ มีบริการให้ใช้ แต่ถ้า Apply ผิด ก็ประยุกต์ใช้ได้ไม่ถูก ซึ่งบุคคลที่ทำหน้าที่เหล่านี้ คือ Data Scientist บุคคลเหล่านี้จะต้องมีทักษะรอบด้าน Programming Database, Communication, Visualization Skill และความรู้แบบเฉพาะทาง เช่น Financial ความรู้ในทางที่ต้องการจะนำไปประยุกต์ใช้งานในด้านอื่นๆ

โดยเมื่อเร็วๆนี้ มีข่าวด้านไอทีว่ามีการสำรวจบริษัทต่าง ๆ ในยุโรปกว่า 2830 บริษัท พบว่ากว่า 40 % ที่เป็นบริษัทด้าน AI ไม่ได้ใช้ AI at all หมายความว่าไม่ได้ใช้ AI เลย แต่บริษัทเหล่านั้นก็ยังเคลมว่ามี AI ในบริษัท สาเหตุที่เป็นแบบนั้น เพราะเมื่อเคลมสถานะบริษัทว่าเป็น Startup ด้าน AI จะได้รับเงิน Funding เฉลี่ยแล้วกว่า 15 % มากกว่าบริษัทที่ไม่มี AI สรุปแล้วเท่และได้เงินด้วย จะเห็นว่า AI ในโซนยุโรป อเมริกามีการพัฒนาไปได้ไกลมาก แต่ในความจริงแล้วไม่สามารถ Apply ได้เยอะขนาดนั้น เพราะสิ่งที่ยังขาด คือ ทักษะและบุคลากร ซึ่งการ Apply นั้นก็ต้องดูด้วยว่าเหมาะสมหรือเปล่า

The valley of death

จากงานวิจัยในห้องแลปพัฒนาสู่ต้นแบบ ฝ่าฟันจนมี Business Model เพื่อให้เกิดการซื้อจากคนที่ยอมจ่ายเงิน การ Commercialization คือ ส่วนที่ต้องใช้เวลาเนื่องจากเทคโนโลยีต้องสามารถตอบโจทย์ (Pain Point) ว่าเข้าไปช่วยให้ชีวิตดีขึ้นยังไงบ้าง เช่น ทำงานให้ง่ายและเร็วขึ้น เนคเทคในฐานะที่มีความเชี่ยวชาญด้านการวิจัยและพัฒนา R&D จึงตั้งบทบาทเป็น Service และพัฒนา Module AI ให้ดีที่สุด เพื่อให้ผู้ใช้ได้มีโอกาสนำไปพัฒนาต่อยอดให้ทั่วถึงทั้งระดับ SME หน่วยงานภาครัฐ เอกชน รวมถึงStartup และเปิดโอกาสให้องค์กรณ์ต่าง ๆ ได้เป็นผู้ดำเนินการแทน เพราะว่าพวกตัวแทนจากบริษัทจะรู้ดีว่า Pain Point ของบริษัทตัวเองอยู่ตรงไหน ตรงนี้สามารถตอบโจทย์อะไรได้บ้าง

จากกราฟนี้จะเป็นสิ่งที่จะบอกได้ว่า AI Service Platform ที่เนคเทคพัฒนาจะตอบโจทย์ได้จนถึงส่วนของ Technology Transfer โดยจะพัฒนาให้ดีที่สุดแล้วปล่อยให้หน่วยงานต่างๆ นำไปใช้งาน

AINRG (Artificial Intelligence Research Group)

AI ในเนคเทคมีหน่วยงานที่มีประสบการณ์กว่า 20 ปี ปัจจุบันมีชื่อว่ากลุ่มวิจัยปัญญาประดิษฐ์ AINRG (Artificial Intelligence Research Group) วิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีแพลตฟอร์มทางด้านปัญญาประดิษฐ์และการประมวลผลภาษาไทย เพื่อสนับสนุนการใช้งานและต่อยอดในภาคอุตสาหกรรมบริการภายในประเทศ

Mission การทำ R&D ทางด้าน AI and NLP เนคเทคมีความเชี่ยวชาญพอสมควรจากประสบการณ์ 20 ปี เพื่อให้เกิดการใช้งาน AI ภายในประเทศไทย โดยหน้าตาของ AI Service Platform มี 3 ส่วน

1. การประมวลผลภาษา: เนคเทคมีความเชี่ยวชาญในภาษาไทย ไม่ว่าจะเป็นการตัดคำ การวิเคราะห์ไวยากรณ์ (Grammar) การรู้จำชื่อบุคคลชื่อสถานที่ การวิเคราะห์คำเฉพาะการแปลภาษา การวิเคราะห์ขั้วอารมณ์ของข้อความ โดยจะรวบรวมประยุกต์สิ่งเหล่านี้ให้อยู่ในรูปแบบบริการ ที่มีการจัดการ Input ที่ส่งเข้ามา และตอบกลับเป็น Output ที่เป็นรูปแบบเดียวกัน
2. Vision คือ การประมวลผลพวกรูปภาพและวิดีโอ: ด้านการประมวลผลรูปภาพของเนคเทค ทีมวิจัยและพัฒนามีความเชี่ยวชาญในด้านต่าง ๆ ดังต่อไปนี้

OCR ในมิติที่เฉพาะลงไป เช่น สามารถ Customize กับป้ายจราจร ซึ่งเนคเทคจะพยายามทำในมุมที่ลึกลงไป
Object recognition มีการใช้งานจำนวนมาก โดยทางเนคเทคมีทีมนักวิจัยที่มีประสบการณ์ทางด้านนี้ เช่น การถ่ายภาพใบข้าว แล้ว Identify ว่ามีโรคอะไรเกิดขึ้นบ้างในใบข้าว และสามารถที่จะ Apply ความรู้ตรงนี้ได้เพื่อต่อยอดต่อไป
Face Analytics เป็นสิ่งหนึ่งที่จำเป็นต้องทำเนื่องจากมี Data Privacy แม้ว่าปัจจุบันหลาย ๆ บริษัท ไม่ว่าจะ 4 บริษัทยักษ์ใหญ่ที่ให้บริการด้าน Cloud และ AI ต่างก็มี หรือแม้กระทั่งบริษัทมือถือเจ้าใหญ่ในประเทศจีนก็มีใช้ แต่ถ้าประเทศไทยเราไม่มีสิ่งนี้ ก็จำต้องนำเข้าองค์ความรู้นี้จากต่างประเทศ ดังนั้นใบหน้าของเราแทนที่จะที่อยู่ในหน้าหน่วยงานเรา ก็จะไปแสดงผลอยู่ใน Cloud ส่วนไหนของโลกก็ไม่รู้ นี่คือเหตุผลว่าทำไมประเทศไทยถึงจำเป็นต้องมีและทำขึ้นมาก
Person & Active Analytics คือ การ Detect Activity เช่น การยกมือถือ วางของทิ้งไว้ หรือมีแอปพลิเคชันเชิงถ่ายวิดีโอ แล้วดูพฤติกรรมการใส่หมวกกันน็อค ใช้ในการ Detect เพื่อความปลอดภัยได้

ซึ่งถ้าลองย้อนกลับไปดูเนคเทคมี Open Source ที่ค่อนข้างใช้งานได้ดีอยู่แล้ว เราเพียงวิจัยพัฒนาต่อยอดให้ดีขึ้นไปอีก ด้วยคอนเซ็ปต์ที่ว่า “นำสิ่งที่มีอยู่แล้ว มาต่อยอดให้ดีขึ้น”

3. Conversation (การสนทนา): เนคเทคยังมีความชำนาญด้าน Speech to Text และ Text to Speech ซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่พัฒนามาอย่างต่อเนื่อง โดยเน้นความเชี่ยวชาญในการรู้จำและสร้างสัญญาณเสียงภาษาไทย แล้วแปลเป็นข้อความผ่าน Chatbot ให้เข้าใจว่าเป็น Intent Sentiment แล้วตอบโต้ออกมาเป็นเสียง

Strength & Differentiation

ความเชี่ยวชาญด้านการประมวลผลภาษาไทย
พร้อมแนะนำและให้คำปรึกษา
สร้างโมเดลที่แตกต่างจากทั่วไป โดยสร้างการจำลองโมเดลที่บ่งบอกถึงลักษณะเฉพาะที่ เช่น ส่งภาพเข้าไปแล้วสามารถแสดงผลว่า นี่คือ ส้มตำ ผัดไท รวมทั้งด้านวัฒนธรรม เช่น วัดวาอาราม สามารถถ่ายรูปพระแล้วบอกได้ว่า นี่คือ ศาสนาพุทธ

Virtual Assistant : JibJib

ภายใน ‘JibJib’ ประกอบด้วยเทคโนโลยี 3 ตัวหลัก ของเทคโนโลยีหมวด Conversation อันได้แก่ Speech to text (Partii), Chatbot (Abdul), และ Text to speech (Vaja) ที่มีความสามารถในการฟังคำพูด/คำสั่งภาษาไทย ประมวลผลคำตอบ และพูดตอบด้วยภาษาไทย

JibJib ถูกนำเสนอด้วยลักษณะของ 3D Avatar ที่เลียนแบบลักษณะคน โดยใส่ Character ความเป็นไทย โดยสามารถนำไปประยุกต์ใช้เป็น Digital Reception ตามร้านต่าง ๆ หรืองาน Expo สำหรับรองรับคำถามคำตอบที่ผู้ร่วมงานสงสัยได้ในเบื้องต้น

Technology Roadmap

อนาคตเป็นสิ่งที่น่าจับตามองว่าวันนี้เนคเทคได้ดำเนินการกับหลายภาคส่วน การสร้างพันธมิตร บ่มเพาะก่อเกิดเป็น Community ด้าน AI รวมทั้งคาดหวังว่าหากประเทศไทยมี AI Service platform ที่สามารถนำไปประยุกต์ใช้ทั้ง AI ด้านภาษา ด้านการมองเห็น ด้านการสนทนา แล้วเนคเทคพร้อมขยายผลและส่งเสริมการใช้งานอย่างแน่นอน

แผนการพัฒนา AI Service Platform มีในระยะเวลา 3 ปี ให้ติดตามและเท่าทันต่อเทคโนโลยีด้าน AI ที่กำลังถูกพัฒนา และเปลี่ยนแปลงไปอย่างรวดเร็ว โดยปีที่ 1 (พ.ศ. 2563) โครงการจะเริ่มพัฒนาแพลตฟอร์มด้วยการนำเทคโนโลยีด้านปัญญาประดิษฐ์ที่มีอยู่ในปัจจุบันของเนคเทคมาเริ่มให้บริการในรูปแบบ web service API ซึ่งจะทำให้ระบบสามารถให้บริการใช้งาน Engine ต่าง ๆ ได้ตามคุณสมบัติดังต่อไปนี้ Sentiment Analysis (S-Sense): สามารถจัดข้อความภาษาไทยลงกลุ่ม sentiment ที่กำหนดไว้ได้โดยใช้ Deep learning, Machine Translation (Parsit): สามารถแปลข้อความภาษาไทยในโดเมนการท่องเที่ยวให้เป็นภาษาอังกฤษได้, Face Analytics: สามารถระบุใบหน้าคนในภาพได้ถูกต้องจากการฝึกฝนจากใบหน้าคนไทยเพิ่มขึ้น, Person & Activity Analytics: สามารถตรวจจับและวิเคราะห์ส่วนของร่างกายคนได้, Thai OCR (ArnThai): สามารถวิเคราะห์ตัวอักษรและโครงสร้างของเอกสารที่ได้จากภาพสแกนได้, Object Detection: สามารถตรวจจับยานยนต์จากภาพได้, Speech-to-Text (Partii): สามารถรู้และจำคำพูดภาษาไทยได้โดยใช้ LSTM-based neural networks, Text-to-Speech (Vaja): สามารถสร้างเสียงพูดภาษาไทยได้โดยใช้ Deep neural network, และ Chatbot (ABDUL): สามารถโต้ตอบกับผู้ใช้ตาม Pattern ที่กำหนดไว้ได้

ในระหว่างการให้บริการ แพลตฟอร์มจำเป็นต้องพัฒนาโครงสร้างอย่างต่อเนื่องเพื่อให้เท่าทันเครื่องมือและเทคโนโลยีที่ห้องปฏิบัติการวิจัยต่าง ๆ จำเป็นต้องใช้ รวมถึงรองรับการปรับแต่งเครื่องมือต่าง ๆ ให้สามารถทำงานตาม Application Program Interface (API) ที่อาจเปลี่ยนแปลงไปตามเทคโนโลยีได้ โดยในปีที่ 2 และ 3 (พ.ศ. 2564-2565) AI Engine ต่าง ๆ จะมีความสามารถเพิ่มขึ้น และพร้อมให้บริการตามแผนวิจัยและพัฒนาดังนี้

S-Sense: ในปีที่ 2 สามารถวิเคราะห์ Intent ในข้อความภาษาไทยได้ ส่วนในปีที่ 3 สามารถวิเคราะห์ Emotion ของข้อความภาษาไทยได้
Parsit: ในปีที่ 2 สามารถแปลงข้อความภาษาไทยในโดเมนการท่องเที่ยวเป็นภาษาจีนได้ ส่วนในปีที่ 3 สามารถแปลงข้อความภาษาไทยในโดเมนการท่องเที่ยวเป็นภาษาอาเซียนได้
Face analytics: ในปีที่ 2 สามารถวิเคราะห์อารมณ์ของคนจากภาพได้ ส่วนในปีที่ 3 สามารถรู้และจำหน้าของคนไทยได้แม่นยำยิ่งขึ้น
Person & activity analytics: ในปีที่ 2 สามารถวิเคราะห์องค์ประกอบของภาพได้ดียิ่งขึ้น และสามารถแยกเพศของคนได้ ส่วนในปีที่3 สามารถบ่งบอกประเภทของกิจกรรมของบุคคลในภาพได้
ArnThai: ในปีที่ 2 สามารถวิเคราะห์ตัวอักษรที่ใช้ Font ต่าง ๆ และวิเคราะห์ตารางจากเอกสารที่ได้จากภาพสแกนได้ ส่วนในปีที่ 3 สามารถวิเคราะห์ตัวอักษรจากเอกสารที่ได้จากกล้องดิจิทัลได้
Object detection: ในปีที่ 2 สามารถใช้ Deep learning มาวิเคราะห์วัตถุในภาพทางการเกษตรได้ ส่วนในปีที่ 3 สามารถเรียกใช้เครื่องมือบน Embedded system ได้โดยเน้นการวิเคราะห์ภาพอาหารไทย และโดเมนการท่องเที่ยว
Partii: ในปีที่ 2 สามารถรู้และจำเสียงพูดแม้มีเสียงรบกวนได้ ส่วนในปีที่ 3 สามารถแปลงสัญญาณเสียงพูดเป็นอักขระภาษาไทยได้โดยตรง
Vaja: ในปีที่ 2 สามารถให้บริการสร้างเสียงพูดภาษาไทยตามน้ำเสียงที่กำหนดได้ ส่วนในปีที่ 3 สามารถให้บริการสร้างเสียงพูดภาษาไทยตามสำเนียงท้องถิ่นที่กำหนดได้
Chatbot: ในปีที่ 2 สามารถโต้ตอบได้ตามบทสนทนาที่กำหนด ส่วนในปีที่ 3 สามารถตอบโต้บทสนทนาได้โดยอัตโนมัติ

Thai AI Service Platform แพลตฟอร์มปัญญาประดิษฐ์สัญชาติไทยเพื่อคนไทย

dtmd-saw — Wed, 14 Aug 2019 04:00:39 +0000

บทความ | วลัยลักษณ์ คงพระจันทร์

ปัญญาประดิษฐ์ (Artificial Intelligence) หรือ AI ประเด็นที่ได้รับการพูดถึงอย่างกว้างขวางในระดับสากลประจักษ์แก่สายตาทั่วโลก ดังที่ประเทศมหาอำนาจต่างช่วงชิงการเป็นผู้นำเทคโนโลยีปัญญาประดิษฐ์ (AI) เกิดการวางนโยบายและยุทธศาสตร์โดยมีปัญญาประดิษฐ์เป็นกลไกสำคัญเพื่อการพัฒนาอย่างก้าวกระโดดของสังคมและเศรษฐกิจ ถือเป็นหลักฐานที่เน้นย้ำการให้คุณค่า ความสำคัญแก่เทคโนโลยีดังกล่าวในฐานะที่ปัญญาประดิษฐ์ (AI) เป็นอนาคตของมนุษยชาติ

อัตลักษณ์ไทย: จากผู้บริโภคสู่ผู้ผลิต Thai AI Service Platform

เทคโนโลยีปัญญาประดิษฐ์แทรกซึมรอบตัวเรา เราล้วนเคยเป็นผู้ใช้ฟีเจอร์จากการพัฒนา AI ของหลากหลายบริษัทยักษ์ใหญ่ระดับสากลทั้ง Google Facebook และ Apple เป็นต้น วันนี้ประเทศไทยพร้อมแล้วสำหรับการเปลี่ยนแปลงจุดยืนจากผู้บริโภคสู่ผู้ผลิต Thai AI Service Platform แพลตฟอร์มปัญญาประดิษฐ์สัญชาติไทยเพื่อคนไทย ถือเป็นหมุดหมายแห่งการก้าวเข้าสู่ Digital Thailand อย่างแท้จริง สอดคล้องกับนโยบาย Thailand 4.0 ที่มุ่งใช้นวัตกรรมเทคโนโลยีขับเคลื่อนสังคมและเศรษฐกิจไทย

Thai AI Service Platform โดดเด่นด้วยขีดความสามารถในการประมวลผลข้อมูลที่ประกอบสร้างขึ้นในบริบทสังคมวัฒนธรรมไทย ถือเป็นอัตลักษณ์สำคัญของปัญญาประดิษฐ์สัญชาติไทยที่เข้าใจบริบทความเป็นไทยได้ดีกว่าใคร นำไปสู่การพัฒนาแพลตฟอร์มปัญญาประดิษฐ์ที่ใช้งานง่าย และเกิดประโยชน์ในมิติที่ตอบโจทย์คนไทยได้ดีที่สุด เช่น มิติด้านการเกษตร ที่สามารถใช้ปัญญาประดิษฐ์คาดการณ์ผลผลิตและคุณภาพความหวานของอ้อย หรือ มิติด้านการแพทย์ ที่นำนวัตกรรมปัญญาประดิษฐ์มาช่วยวินิจฉัยโรคหนอนพยาธิใบไม้ในตับ เป็นต้น

Thai AI Service Platform มุ่งพัฒนาเทคโนโลยี Machine Learning เสมือนสมองของ AI ให้มีความสามารถในการวิเคราะห์ข้อมูลมหาศาลที่หลั่งไหลอยู่ในประเทศเพื่อตอบโจทย์ผู้ใช้งานในภาคอุตสาหกรรมและการบริการต่าง ๆ เช่น ภาคธุรกิจกลุ่มค้าปลีก (Retail) ใช้ Chatbot ที่มีความเข้าใจในบริบทภาษาไทย สามารถโต้ตอบเพื่อการซื้อขายให้บริการแทนพนักงานได้เป็นอย่างดี หรือภาคโลจิสติกส์ ใช้ Face Recognition เพื่อตรวจจับใบหน้าของพนักงานขับรถเพื่อคาดการณ์ความเสี่ยงอุบัติเหตุ เป็นต้น

Thai AI Service Platform: การพัฒนาอย่างยั่งยืนไม่สิ้นสุด

การก้าวสู่ผู้ผลิตและผู้ใช้เทคโนโลยี AI ของประเทศไทยนั้น ก่อให้เกิดการพัฒนาอย่างครบวงจร ยั่งยืนและไม่มีที่สิ้นสุด กล่าวคือในฐานะผู้ใช้ Thai AI Service Platform จะช่วยเพิ่มกำลังการผลิต (Productivity) ของผลิตภัณฑ์และบริการ ลดต้นทุนในการดำเนินงาน เพิ่มศักยภาพความสามารถในการแข่งขันของอุตสากรรมและบริการสู่การยกระดับประสิทธิภาพของเศรษฐกิจไทยทั้งระบบส่งผลต่อเนื่องถึงภาคสังคมในการเพิ่มคุณภาพชีวิตให้กับประชาชน เมื่อ Thai AI Service Platform มีการใช้งานอย่างกว้างขวางในสังคมไทย ข้อมูลการใช้งานที่หลากหลายเหล่านั้น ย่อมท้าทายและโอกาสให้กลุ่มนักวิจัยและพัฒนาหรือผู้เชี่ยวชาญในศาสตร์ต่าง ๆ สร้างสรรค์เทคโนโลยี AI เพื่อให้ตอบโจทย์กับธุรกิจ เกิดนวัตกรรมใหม่ เพื่อขับเคลื่อนสังคมและเศรษฐกิจไทยในมิติอื่น ๆ ต่อไป

“เทคโนโลยีเทระเฮิรตซ์” กับการประยุกต์ใช้งานในประเทศไทย

dtmd-saw — Thu, 11 Apr 2019 03:42:53 +0000

บทความ : ดร.กิตติพงศ์ เกษมสุข และทีมวิจัยเทคโนโลยีเทระเฮิรตซ์: หน่วยวิจัยอุปกรณ์สเปกโทรสโกปีและเซนเซอร์
ศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ (เนคเทค-สวทช.)
เรียบเรียงและภาพประกอบ : ศศิวิภา หาสุข

“คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในย่านความถี่เทระเฮิรตซ์” ได้รับความสนใจจากนักวิจัยในต่างประเทศ มีการวิจัยพัฒนาและนำมาประยุกต์ใช้งานอย่างแพร่หลาย เป็นที่น่าจับตามองว่า… หากเรานำเทคโนโลยีนี้มาประยุกต์ใช้งานในประเทศไทย จะเป็นการเพิ่มขีดความสามารถในการแข่งขันและเกิดประโยชน์ต่อประเทศ ทั้งด้านเศรษฐกิจ สังคม ความปลอดภัย รวมไปถึงด้านอื่น ๆ ที่เราคาดไม่ถึงได้อย่างมหาศาล

เทคโนโลยีเทระเฮิรตซ์ คือ…

คลื่นเทระเฮิรตซ์ คือย่านคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าช่วงสุดท้ายที่นักวิทยาศาสตร์และนักวิจัยกำลังศึกษาและพัฒนาเพื่อนำมาประยุกต์ใช้งานทางวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และอุตสาหกรรม โดยคลื่นเทระเฮิรตซ์มีความยาวคลื่นอยู่ระหว่างคลื่นไมโครเวฟและคลื่นอินฟาเรด หรือมีความยาวคลื่นอยู่ในช่วง 30 ไมโครเมตร ถึง 3 มิลลิเมตร และมีคุณลักษณะเด่นเฉพาะตัวของคลื่นความถี่ในย่านนี้คือมีความปลอดภัยต่อสิ่งมีชีวิต (Non-ionizing) เนื่องจากมีพลังงานต่ำเมื่อเทียบกับคลื่นรังสีเอกซ์ (X-ray) สามารถทะลุทะลวงผ่านวัสดุส่วนมากที่เป็นฉนวนไฟฟ้า (Dielectric Materials) เช่น กระดาษ พลาสติก ผ้า และไม้ รวมถึงมีความสามารถใช้ในการตรวจจับและระบุชนิดของสารเคมีที่น่าสนใจ อาทิ กรดอะมิโน ยาปฏิชีวนะหรือแม้กระทั้งสารตั้งต้นวัตถุระเบิด ทำให้มีงานวิจัยและพัฒนานำคลื่นความถี่ในย่านนี้มาประยุกต์ใช้งานอย่างแพร่หลายในศาสตร์ต่าง ๆ

ในช่วงเริ่มแรกของเทคโนโลยีเทระเฮิรตซ์นั้น ระบบกำเนิดคลื่นเทระเฮิรตซ์มีขนาดใหญ่และราคาแพงมาก ทำให้ระบบส่วนใหญ่ถูกใช้อยู่ในวงจำกัด เช่น ในห้องปฏิบัติการวิจัยโดยเฉพาะงานวิจัยด้านดาราศาสตร์ อย่างไรก็ตามความก้าวหน้าทางวิชาการในระยะเวลาถัดมาได้เปิดโอกาสในเชิงพาณิชย์ของเทคโนโลยีเทระเฮิรตซ์ สำหรับนำไปใช้ในภาคอุตสาหกรรม เช่น การตรวจสอบแบบไม่ทำลาย (Non-Destructive Testing: NDT) การตรวจสอบกระบวนการทางอุตสาหกรรมและการควบคุมคุณภาพ (Quality Control: QC) การใช้งานด้านการรักษาความปลอดภัย การสื่อสารโทรคมนาคมและด้านการแพทย์

เทคโนโลยีเทระเฮิรตซ์ในภาคอุตสาหกรรมโลก

1) ด้านเกษตรและอาหาร: ในต่างประเทศได้เริ่มศึกษาการนำเทคโนโลยีเทระเฮิรตซ์ไปประยุกต์ใช้งานในด้านอุตสาหกรรมอาหาร เนื่องจากคลื่นเทระเฮิรตซ์มีคุณสมบัติพิเศษคือมีความไวสูงต่อความชื้น สามารถทะลุผ่านบรรจุภัณฑ์ที่ไม่ใช่โลหะ และสามารถใช้เทคนิคสเปคโตรสโกปี (Spectroscopy) ในการระบุชนิดของวัสดุชีวภาพส่วนใหญ่ได้ จึงมีแนวโน้มที่จะนำไปประยุกต์ใช้งานได้ในอุตสาหกรรมอาหารสมัยใหม่ เช่น เพื่อตรวจวัดสารออกฤทธิ์หรือสารที่ให้ประโยชน์แก่ร่างกายของผู้รับประทานในผลิตภัณฑ์จำพวกอาหารเสริมสมุนไพรหรือผลิตภัณฑ์ทางการเกษตรอื่นๆ หรือแม้กระทั่งใช้ในการสร้างภาพเพื่อดูการกระจายตัวของความชื้น การตรวจสอบสิ่งปลอมปน หรือการตรวจสอบเมล็ดพันธุ์ เป็นต้น

2) ด้านการแพทย์: เนื่องจากคลื่นเทระเฮิรตซ์มีความไวต่อน้ำหรือความชื้น ในทางการแพทย์จึงได้มีการนำเทคโนโลยีเทระเฮิรตซ์มาใช้ในการตรวจสอบ เนื้อเยื่อชั้นบนของผิว การตรวจสอบความชุ่มชื้นของเนื้อเยื่อ รวมถึงการวิเคราะห์ความลึกและการไหม้ของเนื้อเยื่อที่เกิดจากการสัมผัสกับสารเคมี การตรวจสอบโรคมะเร็งผิวหนัง โรคมะเร็งเต้านม และการประยุกต์ใช้งานทางด้านทันตกรรมในการตรวจโรคฟันผุ นอกจากนั้นยังมีการริเริ่มนำเอาเทคโนโลยีเทระเฮิรตซ์มาใช้ในการตรวจสอบกรดนิวคลีอิกในเซลล์เพื่อนำมาประยุกต์ใช้ตรวจหาการกลายพันธุ์ของ DNA ในอนาคต

3) ด้านรักษาความปลอดภัย: หนึ่งในการประยุกต์ใช้งานที่น่าสนใจเป็นอย่างมากคือการนำเทคโนโลยีเทระเฮิรตซ์มาใช้ในด้านการรักษาความปลอดภัย การตรวจหาวัตถุต้องสงสัยเช่น มีดหรือปืนที่ซ่อนอยู่ใต้เสื้อผ้าด้วยเทคนิคการสร้างภาพ การตรวจจับสารเคมีอันตรายประเภทสารตั้งต้นวัตถุระเบิดด้วยเทคนิคเทระเฮิรตซ์สเปกโตรสโกปี (THz spectroscopy) ซึ่งมีความแม่นยำมากและน่าสนใจกับการนำมาประยุกต์ใช้งานในด้านนี้ โดยในปัจจุบันเทคโนโลยีการสร้างภาพด้วยคลื่นเทระเฮิรตซ์เพื่อรักษาความปลอดภัยได้มีการนำออกสู่ตลาดบ้างแล้วโดยใช้งานจริงในสนามบินต่างประเทศ โดยนำมาใช้แทนระบบเดิมที่เป็นคลื่นรังสีเอกซ์

4) ด้านการควบคุมการผลิต (QC) และการตรวจสอบแบบไม่ทำลาย (Non-Destructive Testing: NDT): ในระบบควบคุมการผลิตในโรงงานอุตสาหกรรมโดยเฉพาะในด้านเภสัชกรรม กระบวนการตรวจสอบคุณภาพมีความเข้มงวด หากผลิตภัณฑ์ที่ได้มีชุดใดชุดหนึ่งไม่เป็นไปตามมาตรฐานที่กำหนดโดยหน่วยงานกำกับดูแลแล้วสินค้าทั้งชุดก็จะถูกทำลาย คลื่นเทระเฮิรตซ์จึงเป็นเทคโนโลยีที่เหมาะสมอย่างมากในระบบควบคุมการผลิต เนื่องจากมีความสามารถที่จะตรวจสอบโครงสร้างทางเคมีและแยกแยะองค์ประกอบทางเคมีที่เฉพาะเจาะจงได้ รวมถึงตรวจสอบลักษณะทางกายภาพของผลิตภัณฑ์ด้านเภสัชกรรม เช่นความหนาของชั้นเคลือบเม็ดยา นอกจากนี้ในอุตสาหกรรมที่มีกำลังผลิตจำนวนมาก (Mass Product) เช่น อุตสาหกรรมกระดาษ อุตสาหกรรมชิ้นส่วนยานยนต์ที่มีการควบคุมความหนาของสีเคลือบผิว หรืออุตสาหกรรมด้านอิเล็กทรอนิกส์ที่มีการตรวจสอบรอยต่อของวงจรในตัวชิปไอซี (ICs) ก็สามารถนำเทคโนโลยีนี้ไปประยุกต์ใช้งานได้

นอกจากนี้ ในงานด้านการตรวจสอบแบบไม่ทำลายเองก็เช่นเดียวกัน ระบบการสร้างภาพด้วยคลื่นเทระเฮิรตซ์ทั้งแบบ 2 มิติ (2D) และ 3 มิติ (3D) ได้ถูกพัฒนาและเริ่มนำมาใช้งานอย่างแพร่หลายเนื่องจากมีคุณสมบัติที่เด่นกว่าระบบที่เราคุ้นเคยกันดีอย่างเช่นคลื่นรังสีเอกซ์ (x-ray) และการตรวจสอบแบบไม่ทำลายด้วยเทคโนโลยีทางนิวเคลียร์ เพราะคลื่นเทระเฮิรตซ์มีความปลอดภัยกับสิ่งมีชีวิตอย่างที่กล่าวไว้ข้างต้น

5) ด้านการสื่อสารไร้สาย: เนื่องจากคลื่นเทระเฮิรตซ์นั้นมีความถี่สูง มีย่านความถี่กว้าง และให้ช่องสัญญาณมากกว่าความถี่ไมโครเวฟ จึงมีความเหมาะสมมากในการประยุกต์ใช้งานในระบบ WLAN (Wireless Local Area Network) และ Broadband Mobile Communication โดยเมื่อปีถึงสองปีที่ผ่านมามีรายงานว่านักวิจัยสามารถพัฒนาระบบส่งข้อมูลไร้สายที่มีความเร็วในการส่งข้อมูลถึง 10 Gbps และมีการคาดการว่าในอนาคตจะมีการใช้เทคโนโลยีเทระเฮิรตซ์ สำหรับการส่งข้อมูลมัลติมีเดียแบบไร้สายกับไฟล์ขนาดใหญ่ หรือ ระบบ Wireless LAN อาจจะถูกแทนที่ด้วยเทคโนโลยีเทระเฮิรตซ์ในเวลาอันใกล้

นอกจากการใช้งานหลักข้างต้นแล้วเทคโนโลยีเทระเฮิรตซ์ยังมีการนำมาใช้งานด้านอื่นๆ อีกมากมายอย่างเช่น ทางการทหาร ทางด้านศิลปะ การวิจัยทางดาราศาสตร์ เป็นต้น

โอกาสของเทคโนโลยีเทระเฮิรตซ์กับอุตสาหกรรมในประเทศไทย

ระยะสั้นถึงระยะกลาง (3-5 ปี)

ในช่วง 10 กว่าปีที่ผ่านมานั้น การพัฒนาเทคโนโลยีเทระเฮิรตซ์เพื่อการประยุกต์ใช้งานในโรงงานอุตสาหกรรมได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่องและง่ายต่อการใช้งาน มีระบบที่กะทัดรัดมีประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือมากขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเริ่มมีการนำ Femtosecond Laser มาช่วยทำให้การประยุกต์ใช้งานเทคโนโลยีเทระเฮิรตซ์เหมาะกับงานด้านอุตสาหกรรม OEM (Original Equipment Manufacturer) ที่ต้องการการตรวจสอบแบบไม่ทำลายในการควบคุมคุณภาพการผลิต สำหรับอุตสาหกรรมไทยที่มีศักยภาพในการนำเทคโนโลยีเทระเฮิรตซ์มาประยุกต์ใช้งานและเกิดความคุ้มค่า อาทิ

อุตสาหกรรมการเกษตร อาหารและสิ่งทอ : ตรวจหาสิ่งปลอมปนบนในผลิตภัณฑ์บนสายพานลำเลียง วัดความชื้นของวัตถุดิบการเกษตรที่จะส่งออก ตรวจสอบสิ่งแปลกปลอมในอาหาร รวมถึงบรรจุภัณฑ์
อุตสาหกรรมเวชภัณฑ์ : ตรวจวัดคุณภาพของยาและองค์ประกอบทางเคมี
อุตสาหกรรมประกอบชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ : ตรวจสอบรอยเชื่อมของวงจรใน ICs
อุตสาหกรรมการแปรรูปไม้ : การตรวจสอบรูปร่างโพรง ข้อบกพร่องภายใน รวมถึงการตรวจสอบความชื้นของเนื้อไม้
FMCG Packaging (Fast-Moving Consumer Goods Packaging) : ตรวจสอบรายการและจำนวนสินค้าภายในกล่องบรรจุภัณฑ์ ในขั้นตอนการควบคุมกระบวนการผลิต การตรวจหาวัตถุแปลกปลอมภายในบรรจุภัณฑ์จากความผิดพลาดของมนุษย์ หรือรายการที่มีข้อบกพร่องภายในบรรจุภัณฑ์
วัสดุในอุตสาหกรรมก่อสร้าง : สามารถใช้กล้องเทระเฮิรตซ์อำนวยความสะดวกต่อการผลิตหรือตรวจสอบในสถานที่ก่อสร้าง เพื่อหา องค์ประกอบที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน (Inhomogeneous) หรือความชื้นในคอนกรีต ปูน สีผนัง ฯลฯ
อุตสาหกรรมยานยนต์ : ตรวจสอบคุณภาพและสิ่งปลอมปนในยางรถยนต์
อุตสาหกรรมด้านปิโตรเคมี : ตรวจสอบการปนเปื้อนของน้ำและสารอื่นๆ ในผลิตภัณฑ์ปิโตรเคมี รวมถึงการแยกแยะความแตกต่างระหว่างของเหลวต่าง ๆ
การรักษาความปลอดภัย : งานด้าน Homeland Security ตรวจสอบซองจดหมายและพัสดุ ตรวจวัตถุที่ซ้อนอยู่ในกระเป๋าและตรวจของเหลวที่สนามบิน

อย่างไรก็ตาม ความแตกต่างของลักษณะอุตสาหกรรมและตลาดในประเทศไทยกับต่างประเทศนั้น ส่งผลให้การพัฒนาเทคโนโลยีเทระเฮิรตซ์ภายในประเทศจำเป็นต้องมีการปรับเปลี่ยนให้เข้ากับบริบท แต่แนวทางหนึ่งที่ประเทศไทยสามารถพัฒนาเทคโนโลยีนี้ไปในทิศทางเดียวกันกับต่างประเทศ ก็คือการพัฒนาระบบตรวจวัดด้วยเทคโนโลยีเทระเฮิรตซ์แบบ Real-time, Non-destructive, และ In-line ซึ่งจะเป็นเทคนิคที่เทคโนโลยีเทระเฮิรตซ์มีแนวโน้มมากที่สุดสำหรับการนำมาประยุกต์ใช้งานกับอุตสาหกรรมไทยและอุตสาหกรรมทั่วโลก และอยู่ในแผนระยะสั้นที่ทีมวิจัยเทคโนโลยีเทระเฮิรตซ์ (Terahertz Technology Research Team) เนคเทค กำลังดำเนินการวิจัยและพัฒนาอยู่ นอกจากนี้การประยุกต์ใช้งานในอีกส่วนหนึ่งที่น่าสนใจก็คือ การประยุกต์ใช้งานสำหรับการรักษาความปลอดภัย ตรวจหาวัตถุต้องสงสัย รวมถึงวัตถุระเบิด ด้วยเช่นกัน

รูปที่ 4 เปรียบเทียบเทคโนโลยีสแกนร่างกายที่ใช้ในงานด้านรักษาความปลอดภัย

เมื่อเปรียบเทียบกับเทคโนโลยีอื่นๆ ที่มีใช้อยู่อย่างแพร่หลาย จะเห็นได้ว่าเทคโนโลยีที่มีอยู่นั้นก็ยังมีข้อจำกัด เช่น เครื่องตรวจจับโลหะที่สามารถตรวจจับวัตถุที่เป็นโลหะได้ แต่ไม่สามารถระบุประเภทของวัตถุหรือรูปร่างลักษณะทางกายภาพได้ หรือเครื่อง X-Ray ซึ่งมีคุณสมบัติส่องผ่าน แต่ก็ไม่สามารถตรวจจับวัตถุประเภทเซรามิก พลาสติก หรือโพลีเมอร์ได้ รวมถึงในแง่ความปลอดภัยที่เกิดจากอันตรายจากการได้รับรังสีด้วย ด้วยเหตุนี้หากเทคโนโลยีเทระเฮิรตซ์ได้รับการพัฒนาจนพร้อมใช้งานจริงจะมีจุดเด่นหลายอย่าง ดังนี้

จุดเด่นและข้อได้เปรียบของการใช้เทคโนโลยีเทระเฮิรตซ์กับระบบรักษาความปลอดภัยอื่น ๆ

ปลอดภัยต่อสิ่งมีชีวิต สามารถใช้ได้ในพื้นที่สาธารณะ ( Non-ionizing radiation)
ตรวจสอบวัตถุที่ถูกซุกซ่อนที่ระยะห่างได้ถึง 10 เมตร
โปร่งใสกับวัตถุประเภทเซรามิก พลาสติก หรือโพลีเมอร์
สามารถทำให้มีขนาดกะทัดรัดและง่ายต่อการเชื่อมต่อกับระบบอื่น ๆ
ในอนาคตมีโอกาสที่ราคาจะต่ำกว่ามาก เมื่อเทียบกับระบบสร้างภาพที่คุ้นเคยกันดีอย่าง X-ray หรือ Ultrasound

ในอนาคตระยะไกล (5-10 ปี)

ในปัจจุบัน เทคโนโลยี 5G เริ่มมีการพูดถึงกันบ่อยขึ้น และประเทศไทยก็มีการวางแผนใช้ 5G ในแผนพัฒนาเศรษฐกิจฉบับปัจจุบันในหมวดของโลจิสติกส์โดยคาดว่าจะเริ่มใช้ในปี พ.ศ. 2563 อย่างไรก็ดี ในด้านตลาดโทรคมนาคมและการสื่อสารแบบไร้สายในต่างประเทศนั้นยังไม่หยุดนิ่ง นักวิจัยในสถาบันชั้นนำต่างๆ ของโลกกำลังศึกษาและพัฒนาเทคโนโลยีที่สามาถส่งข้อมูลได้สูงขึ้นมาก เป็น Terabit per Second (Tbps) ซึ่งก็คือการสื่อสารไร้สายในย่านความถี่เทระเฮิรตซ์ ดังแสดงการเปรียบเทียบในรูปที่ 5

รูปที่ 5 เปรียบเทียบความเร็วในการส่งข้อมูลของการสื่อสารไร้สายในเทคโนโลยีต่าง ๆ

หากเราวิจัยและพัฒนาได้สำเร็จ ประโยชน์ในการประยุกต์ใช้งานจะเกิดขึ้นอย่างมหาศาล ยกตัวอย่างเช่น Beyond 5G cellular, Terabit WLAN, Internet of Nano-Things (IoNT) และ Wireless on-chip Communication เป็นต้น หากแต่การจะนำเทคโนโลยีไปใช้งานถึงขั้นนั้นได้ เรายังมีงานวิจัยทางด้าน THz Communication อีกมากมายที่จำเป็นต้องศึกษาค้นคว้า เพราะเทคโนโลยีนี้ยังถือว่าเป็นศาสตร์ที่ใหม่มากสำหรับนักวิจัย รวมทั้งเครื่องมือและอุปกรณ์ที่ต้องใช้ในการพัฒนาระบบก็ยังขาดแคลนอยู่ สำหรับประเทศไทยเองถึงแม้จะเริ่มต้นงานวิจัยและพัฒนาบ้างแล้วจากความถี่ mmWave (Sub-THz) แต่คาดว่าน่าจะยังอีกยาวไกลสำหรับการพัฒนาในแง่ของเทคโนโลยี การเพิ่มจำนวนผู้เชี่ยวชาญ รวมถึงโครงสร้างพื้นฐาน (Infrastructure) และ กฎระเบียบข้อบังคับ (Regulation)

นอกจากนี้ อีกแนวทางหนึ่งที่น่าสนใจสำหรับการประยุกต์ใช้งานเทคโนโลยีเทระเฮิรตซ์ในอนาคต และมีความสอดคล้องกับจุดแข็งของประเทศ คือการพัฒนาให้เทคโนโลยีเทระเฮิรตซ์ไปเป็นรากฐานของการตรวจวิเคราะห์ทางชีววิทยา ชีวเคมี และเทคโนโลยีชีวภาพ ทั้งในรูปแบบของเครื่องมือสำหรับห้องปฏิบัติการวิจัย ไปจนถึงเซนเซอร์ขนาดเล็กที่สามารถถูกนำไปใช้งานในตลาดผู้บริโภค

จากที่ได้กล่าวในข้างต้น เทคโนโลยีเทระเฮิรตซ์มีศักยภาพที่จะใช้ในการตรวจวัดโครงสร้างทางเคมีหรือคุณลักษณะทางชีวเคมีอื่น ๆ ของสารเคมี โดยเฉพาะสารจำพวกชีวโมเลกุล นอกจากนี้งานวิจัยหลายงานในปัจจุบันยังแสดงให้เห็นว่าเทคโนโลยีเทระเฮิรตซ์สามารถนำมาใช้ตรวจจับและวัดปริมาณของจุลินทรีย์ในสารตัวอย่างต่างๆ หากในอนาคตเทคโนโลยีเทระเฮิรตซ์มีความพร้อมในการใช้วัดโครงสร้างและคุณลักษณะของสารจำพวกเอนไซม์ (สารเร่งปฏิกิริยาทางชีวเคมี) หรือสารออกฤทธิ์ทางยาที่สกัดจากสมุนไพร รวมถึงระบุชนิดและอธิบายพฤติกรรมของจุลินทรีย์ต่าง ๆ ในสภาพแวดล้อมการใช้งานจริงได้สำเร็จ ก็จะสร้างมูลค่ามหาศาลให้กับประเทศไทยซึ่งมีความหลากหลายทางชีวภาพ และกำลังมีการผลักดันอุตสาหกรรมโรงกลั่นทางชีวภาพ (Bio-refinery) ในที่สุดแล้วการพัฒนาไปในทิศทางนี้ยังเป็นการผลักดันเศรษฐกิจชีวภาพ (Bioeconomy) เศรษฐกิจหมุนเวียน (Circular Economy) และเศรษฐกิจยั่งยืน (Sustainable Economy) ที่กำลังเป็นแนวโน้มของโลกอีกด้วย

จะเห็นได้ว่าส่วนหนึ่งของการพัฒนาทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี จำเป็นต้องอาศัยจินตนาการในการนำสิ่งที่มีอยู่ในธรรมชาติมาประยุกต์ใช้งานให้เกิดประโยชน์ต่อมนุษยชาติ โดยทุก ๆ เทคโนโลยีต่างก็มีจุดเด่นและจุดด้อยในตัวเอง ขึ้นอยู่กับว่าเราจะนำข้อดีของมันมาใช้ประโยชน์อย่างไร

และเทคโนโลยีเทระเฮิรตซ์เองก็คือหนึ่งในนั้น…

“ระบบไซเบอร์-กายภาพ” พื้นฐานสำคัญในการยกระดับเทคโนโลยี

dtmd-saw — Mon, 21 Jan 2019 04:58:26 +0000

บทความ : ดร.กุลชาติ มีทรัพย์หลาก นักวิจัยศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ (เนคเทค-สวทช.) เรียบเรียงและภาพประกอบ : ศศิวิภา หาสุข

ระบบไซเบอร์-กายภาพ หรือ Cyber-Physical Systems (CPS) มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อนโยบายการพัฒนาอุตสาหกรรมและงานวิจัยในประเทศชั้นนำต่างๆ เช่น ประเทศเยอรมันหรือสหรัฐอเมริกา จนในบางครั้งภาพแสดงวิวัฒนาการของการปฏิวัติอุตสาหกรรมครั้งที่ 4 หรือ Industry 4.0 สามารถอธิบายด้วยคำสั้นๆ ว่า คือยุคของระบบไซเบอร์-กายภาพ หรือพูดอีกนัยหนึ่งว่า ถ้าระบบทั้งหลายในโลกนี้สามารถออกแบบและทำงานได้ตามแนวคิดของ CPS แล้ว ผลกระทบจากการบูรณาการของการสื่อสาร การประมวลผล และการควบคุมสิ่งต่างๆจะมีมูลค่ามหาศาล

CPS นั้นถูกนิยามขึ้นในประเทศสหรัฐอเมริกาเป็นแห่งแรกในแวดวงการวิจัย และได้รับความนิยมแพร่หลายในปัจจุบันเนื่องจากเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องทั้งหลายเช่น Internet of Things (IoT), ระบบฝังตัว (Embedded Systems), ระบบควบคุม (Control Systems), การประมวลผลด้วยเครือข่ายคลาวด์ (Cloud Computing) และ การวิเคราะห์ขั้นสูง (Data Analytics) มีความก้าวหน้าและพร้อมใช้มากขึ้น ซึ่งเป็นแรงขับเคลื่อนให้เรานำข้อมูลจากสรรพสิ่งมาใช้ให้เกิดประโยชน์ได้อย่างคุ้มค่าที่สุดในยุคของ Industry 4.0

เป็นการผนวก “สองโลก” เข้าด้วยกัน

ระบบไซเบอร์-กายภาพ คือระบบทางวิศวกรรมที่บูรณาการโลกกายภาพ (Physical World) กับโลกไซเบอร์ (Cyber World) เข้าด้วยกัน โลกกายภาพประกอบด้วยสิ่งต่างๆ เช่น อุปกรณ์ เครื่องจักร มนุษย์ ระบบต่างๆ ที่มนุษย์สร้างขึ้นหรือเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ รวมถึงสภาพแวดล้อม ส่วนโลกไซเบอร์หรือโลกดิจิตัลนั้นเป็นโลกแห่งการประมวลผลและการควบคุม การผนวกสองโลกเข้าด้วยกันเริ่มจากการเชื่อมต่อของสิ่งต่างๆ ในโลกกายภาพแบบเป็นเครือข่าย ซึ่งเทคโนโลยี Internet of Things (IoT) ก็เป็นตัวช่วยหนึ่งที่ทำให้เกิดการเชื่อมต่อ (Connectivity) การสื่อสาร (Communication) และการนำข้อมูลจากอุปกรณ์ เครื่องจักร หรือสภาวะแวดล้อมต่างๆในโลกกายภาพส่งต่อไปให้โลกของไซเบอร์ช่วยประมวลผล (Computing) วิเคราะห์คำนวณ หรือตัดสินใจ เพื่อส่งข้อมูลย้อนกลับมาควบคุม (Feedback Control) โลกกายภาพอีกทีอย่างเป็นอัตโนมัติ

การหลอมรวมของสองโลกนี้ทำให้สิ่งต่างๆ ในระบบสามารถเชื่อมต่อทำงานร่วมกันได้ สามารถตรวจสอบและควบคุมเพื่อเปลี่ยนแปลงสภาวะต่างๆ ของระบบได้ตามความเหมาะสม แต่สิ่งนี้จะเกิดขึ้นได้ด้วยจากการนำศาสตร์แขนงต่างๆมาบูรณาการร่วมกัน ประกอบไปด้วยวิทยาการคอมพิวเตอร์ คณิตศาสตร์ และวิศวกรรมศาสตร์สาขาต่างๆ เช่น วิศวกรรมไฟฟ้า (อิเล็กทรอนิกส์,คอมพิวเตอร์,ระบบควบคุม) วิศวกรรมเครื่องกล วิศกรรมอุตสาหการ วิศวกรรมการผลิต เป็นต้น ระบบไซเบอร์-กายภาพจึงเป็นภาพที่ใหญ่กว่า Internet of Things (IoT) เนื่องจากเป็นการบูรณาการการสื่อสาร การประมวลผล และการควบคุม เข้ากันเป็นระบบที่ชาญฉลาดนั่นเอง

การออกแบบและพัฒนา CPS

แนวทางการออกแบบและพัฒนาระบบไซเบอร์-กายภาพเป็นการออกแบบทางวิศวกรรมที่เริ่มจากชั้นของกายภาพที่มีการตรวจสอบวัดค่า (Monitoring) หรือรับรู้ (Sensing) สถานะ หรือ State ต่างๆ ของระบบรวมทั้งตัวแปรอื่นๆ จากสิ่งแวดล้อมซึ่งอาจจะเปลี่ยนแปลงได้ตามกาลเวลา เพื่อให้ชั้นของไซเบอร์สามารถวิเคราะห์และตัดสินใจควบคุมระบบให้เป็นไปตามเป้าหมายหรือใกล้เคียงกับเป้าหมายให้มากที่สุด การออกแบบและพัฒนาระบบไซเบอร์-กายภาพมีความท้าทายในหลายมิติ เช่น ความแตกต่างในโลกกายภาพซึ่งเป็นสิ่งของจริงที่อยู่ภายใต้กฎของฟิสิกส์ซึ่งแตกต่างจากสิ่งของเสมือน เช่น โปรแกรมคอมพิวเตอร์ เพื่อประมวลผลในโลกของไซเบอร์ ซึ่งต้องมารับรู้ข้อมูลจากโลกกายภาพเพื่อนำไปวิเคราะห์คำนวณ

พื้นฐานสำคัญในการยกระดับเทคโนโลยี

CPS เป็นระบบที่จำเป็นสำหรับ Applications และ Services ที่หลากหลาย เช่น ในภาคอุตสาหกรรม การเกษตร การจราจร การแพทย์ พลังงาน เป็นต้น สำหรับตัวอย่างในภาคการผลิตในยุคของ Industry 4.0 นั้น เครื่องจักรจะมีอุปกรณ์เซนเซอร์และอุปกรณ์ควบคุมที่สามารถส่งข้อมูลทุกอย่างในโลกกายภาพเพื่อให้โลกไซเบอร์ได้บริหารจัดการระบบ ช่วยตัดสินใจ หรือควบคุมได้ดีที่สุด ส่งผลให้กระบวนการผลิตมีประสิทธิภาพมากขึ้น เร็วขึ้น สามารถลดต้นทุนหรือของเสียที่เกิดจากการผลิต เพิ่มคุณภาพโดยลดความผิดพลาด และป้องกันความเสียหายหรือยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์เครื่องจักร

ดังนั้นการพัฒนาระบบต่างๆ ตามกรอบแนวคิดของระบบไซเบอร์-กายภาพจึงเป็นพื้นฐานที่จำเป็นสำหรับการยกระดับเทคโนโลยีของประเทศ

Center for Cyber-Physical Systems

ในปี 2562-2565 เนคเทค-สวทช. ได้ตั้งเป้าหมายการส่งเสริม CPS (Cyber-Physical Systems) อย่างจริงจัง เป็นเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์และอิเล็กทรอนิกส์ในยุคปัจจุบันที่ภาคอุตสาหกรรมต้องจับตามองเพราะ CPS เป็นการใช้ Sensors จับข้อมูลผ่านเครือข่าย ไปยัง AI ซึ่งเป็นสมองคำนวณแล้วส่งกลับผ่าน Systems ไปควบคุม ทั้งนี้เนคเทค-สวทช. มีความเชี่ยวชาญทั้ง 3 ด้านอย่างชัดเจน เรามีทีมวิจัยต้นน้ำ ทั้งด้าน Sensor, System และ AI-Big data ดังนั้นในยุคไทยแลนด์ 4.0 เครื่องจักรทั้งสามส่วนนี้จะเป็นกำลังสำคัญอย่างยิ่งในทุกภาคส่วน เช่น Smart City, Smart Agriculture, Smart Manufacturing เป็นต้น และในปลายปี 2562 เนคเทค-สวทช. จะมีศูนย์บริการใหม่ ชื่อว่า “Center for Cyber-Physical Systems” ซึ่งจะเป็นแหล่งความรู้ แหล่งทดสอบ และแหล่งผลิตบุคลากรด้าน CPS ตอบโจทย์ประเทศ

ผู้สนใจสามารถเข้าร่วมกลุ่ม CPS-Smart Factory ได้ที่

Facebook : CPS-Smart Factory

การเลือกตั้งด้วยเทคโนโลยี Blockchain (e-Voting System)

dtmd-saw — Wed, 30 Nov 2016 04:19:14 +0000

บทความ : ทีมวิจัยความมั่นคงปลอดภัยสารสนเทศ เนคเทค-สวทช.
ภาพประกอบ : ศศิวิภา หาสุข

ปัจจุบันเทคโนโลยี Blockchain เริ่มเข้ามาใช้แพร่หลายมากขึ้น ไม่ว่าจะเป็นเรื่อง FinTech หรือการเก็บข้อมูลดิจิทัลในรูปแบบกระจาย ซึ่งโดยมากจะมีวัตถุประสงค์เพื่อการรักษาความปลอดภัยของข้อมูลในด้านความโปร่งใส (Data Integrity) เนื่องจากในเทคโนโลยี Blockchain ข้อมูลจะถูกสำรองเก็บกระจายไว้หลายๆ ที่หรือที่เรียกว่า Node ทำให้สามารถตรวจสอบได้ว่าข้อมูลได้มีการถูกเปลี่ยนแปลงหรือไม่ โดยเปรียบเทียบกับ Node อื่นๆ ซึ่งวิธีการเก็บข้อมูลแบบกระจายแบบนี้ดีกว่าการเก็บข้อมูลไว้ที่ศูนย์กลางที่เดียว เนื่องจากหากข้อมูลนั้นได้ถูกเปลี่ยนแปลงโดยผู้ที่ไม่ประสงค์ดี ก็อาจจะไม่สามารถตรวจสอบได้

ในเรื่องของการเลือกตั้งด้วยวิธีอิเล็กทรอนิกส์ หรือที่เรียกว่า e-Vote นั้น สามารถนำเทคโนโลยี Blockchain มาใช้ได้เช่นกันด้วยการเก็บผลการโหวตกระจายไปในแต่ละ Node ของผู้ที่โหวต ดังนั้นถ้าข้อมูลถูกแก้ไขใน Node ใดๆ ก็จะสามารถทราบได้ว่าข้อมูลใน Node ได้ถูกแก้ไขอย่างผิดปกติ ต่างจากวิธีการแบบดั้งเดิมที่เป็นการเก็บผลโหวตไว้ในที่เดียวซึ่งหากถูกแก้ไขไปแล้วก็จะตรวจสอบได้ยาก จะเห็นว่าการนำ Blockchain มาใช้ในการเลือกตั้งก็สามารถเป็นวิธีลดการโกงการเลือกตั้งได้

การประยุกต์ใช้ Blockchain ในการเลือกตั้ง

ผู้เกี่ยวข้องหลักในระบบ

ผู้คุมการเลือกตั้ง คือผู้มีหน้าที่ระบุผู้มีสิทธิเข้าร่วมลงคะแนน และกำหนดคุณสมบัติผู้มีสิทธิลงสมัครรับเลือกตั้ง
ผู้ลงสมัครรับเลือกตั้ง คือผู้ที่ประสงค์ลงสมัครและมีคุณสมบัติครบตามที่ผู้คุมการเลือกตั้งกำหนด
ผู้ลงคะแนน คือผู้ที่มีสิทธิในการลงคะแนนให้แก่ผู้สมัครรับเลือกตั้ง

หลักการทำงานของ e-Voting System

จะเห็นได้ว่าการนำ Blockchain มาประยุกต์ใช้ในการลงคะแนนเลือกตั้งนั้นสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการเลือกตั้ง อำนวยความสะดวกและสามารถลดปัญหาต่างๆ ได้หลายด้าน โดยสามารถสรุปได้ดังนี้

Blockchain สามารถตัดตัวกลางของกระบวนการ ในที่นี้คือ ผู้รวบรวมคะแนนและบุคคลอื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง ซึ่งอาจมีส่วนได้ส่วนเสียกับการเลือกตั้ง โดยคะแนนจะถูกส่งจากผู้ลงคะแนนถึงผู้ลงสมัครที่ถูกเลือกโดยตรง
ผู้ลงคะแนนไม่จำเป็นต้องเดินทางไปยังหน่วยเลือกตั้ง สามารถอยู่ ณ จุดใดๆ ก็ได้ในโลกที่มีอินเตอร์เน็ตเข้าถึง จึงสามารถลดค่าใช้จ่ายในการเดินทาง ลดขั้นตอนและเวลาเพิ่มความสะดวกให้กับผู้เลือกตั้งซึ่งคาดว่าจะส่งผลให้มีจำนวนผู้ใช้สิทธิมากขึ้น
ระบบสามารถป้องกันการแอบอ้างตัวตนเป็นบุคคลอื่น เพื่อให้ได้สิทธิในการลงคะแนนเพิ่ม
สามารถประมาณการงบประมาณ ค่าใช้จ่ายในการเลือกตั้งล่วงหน้าได้อย่างชัดเจน อีกทั้งยังสามารถเพิ่มประสิทธิภาพในการประมวลผลและจัดการข้อมูลคะแนนโหวตได้อย่างเป็นระบบ
ผลโหวตมีความโปร่งใส น่าเชื่อถือ สร้างการยอมรับให้กับทุกๆ กลุ่ม เมื่อเปรียบเทียบกับการโหวตด้วยวิธีแบบเดิม