สไลม์ ผงแม่เหล็ก และเทปกาว กับหุ่นยนต์ศัลยแพทย์/ทะลุกรอบ ป๋วย อุ่นใจ

ดร. ป๋วย อุ่นใจ

ทะลุกรอบ

ป๋วย อุ่นใจ

 

สไลม์ ผงแม่เหล็ก และเทปกาว

กับหุ่นยนต์ศัลยแพทย์

เปิดตัวอย่างอลังการแบบเป็นแพ็กเกจเมื่อปลายเดือนมีนาคมที่ผ่านมา ทั้งเปเปอร์และคลิปในยูทูบ กับผลงานนวัตกรรมชิ้นใหม่จากทีมนักวิจัยจากฮ่องกง “หุ่นยนต์สไลม์พลังแม่เหล็ก”

ก้อนสไลม์สีคล้ำเข้ม หน้าตาดูหนืดๆ ดำๆ ดูเผินๆ ก็ละม้ายคล้ายคลึงกับก้อนยางมะตอย หรือบางคนอาจจะจินตนาการไปได้ไกลกว่านั้น อย่างเช่น นักข่าวเจ้าคารมจาก น.ส.พ.เดอะการ์เดียน (The Guardian) เรียกนวัตกรรมนี้ในพาดหัวว่า “ก้อนอาจมแม่เหล็ก (magnetic turd)”

ซึ่งว่ากันตามตรง ก็เหมือนอยู่ แต่ที่น่าสนใจก็คือเจ้าก้อนดำๆ นิ่มๆ หนืดๆ นี้ ไม่ใช่ทำได้แค่นอนนิ่งแล้วกลิ้งไปมา ทำหน้ามีเสน่ห์ (แบบยี้ๆ) ได้แค่นั้น แต่ยังสามารถวิ่งลอดผ่านรูแคบๆ ได้ หยิบจับสิ่งของได้ ซ่อมตัวเองได้เมื่อฉีกขาด แถมยังเปลี่ยนรูปร่างได้ตามประสงค์ ขึ้นกับสนามแม่เหล็กที่ใช้ควบคุมอีกด้วย

หลังจากที่เปเปอร์ (และคลิป) ถูกปล่อยออกมา ด้วยรูปลักษณ์ที่สะดุดตา และแนวคิดที่หลุดโลก นวัตกรรมแสนประหลาดนี้ ก็เลยกลายเป็นไวรัลที่มีทั้งคนกดแชร์และกดไลก์กันแบบกระจุยกระจายนับล้านคน

และด้วยแนวคิดที่ทะลุกรอบแนวคิดของการออกแบบหุ่น ทำให้หลายคนในโลกโซเชียลเริ่มสงสัยว่าแท้จริงแล้ว เรื่องนี้เป็นเรื่องจริง หรือแค่หลอกอำกันเล่น

หุ่นสไลม์ในกระเพาะจำลอง (ภาพโดย Li Zhang, The Chinese University of Hong Kong)

“แม้จะเผยแพร่ออกมาจะใกล้วันแห่งการโกหก แต่นี่ไม่ใช่มุขตลกวันเมษาหน้าโง่นะ” ลี จาง (Li Zhang) หัวหน้าทีมวิจัย และวิศวกรจากมหาวิทยาลัยจีนที่ฮ่องกง (Chinese University of Hong Kong) ให้สัมภาษณ์

เปเปอร์ “Reconfigurable Magnetic Slime Robot : Deformation, Adaptability, and Multifunction” ของลี ที่ตีพิมพ์ไปใน Advance Functional Material กลายเป็นทอล์กออฟเดอะทาวน์ ที่แทบทุกสำนักข่าวให้ความสนใจ

ที่จริงมันก็คือสไลม์ผสมผงแม่เหล็กนั่นแหละ องค์ประกอบหลักๆ ของหุ่นนั้นทำมาจากโพลิเมอร์ที่เรียกว่าโพลีไวนิลแอลกอฮอล์ บอแรกซ์ และเติมปิดท้ายด้วยผงแม่เหล็กพลังงานสูงที่เรียกว่านีโอไดเมียม (neodymium) ที่ช่วยให้มันสามารถตอบสนองกับสนามแม่เหล็กรอบตัวได้เป็นอย่างดี

เวลาที่เจอแม่เหล็ก จากก้อนดำๆ หนืดๆ ก็จะเริ่มยืดและยื่นจะงอยของมันออกไปตามทิศทางของสนามแม่เหล็ก ราวกับหอยทากดำๆ กำลังคลำหาทางเดินยังไงยังงั้น ในการโชว์ให้เห็นภาพ ลีและทีมได้ใช้แท่งแม่เหล็กจริงๆ ในการควบคุมก้อนสไลม์

“มันเป็นของไหลแบบนอนนิวโทเนียน (Non-Newtonian) ที่ซึ่งความหนืดจะเปลี่ยนไปขึ้นกับแรงที่คุณกระทำต่อมัน” ลีสรุป “หากว่าคุณสัมผัสมันแรงๆ เร็วๆ มันจะตอบสนองเหมือนกับมีสถานะเป็นของแข็ง แต่ถ้าค่อยๆ สัมผัสมันแบบช้าๆ เบาๆ มันก็จะไหลไปตามแรงในสถานะของเหลว”

คุณสมบัติแบบนี้ทำให้มันสามารถนำมาประยุกต์ใช้ได้มากมาย

แพตเทิร์นในการพับของหุ่นเทปกาวแบบต่างๆ (ภาพโดย Li Zhang, The Chinese University of Hong Kong)

หุ่นสไลม์แม่เหล็กอาจจะเอามาใช้ช่วยในการซ่อมวงจรไฟฟ้าในจุดที่เข้าถึงยาก หรือแม้แต่ในการแพทย์ในการเก็บเอาวัสดุคงค้างที่อาจจะติดอยู่ในช่องท้อง กระเพาะหรือลำไส้ออกมาจากคนป่วยได้ เขายกตัวอย่าง

ลีได้คุยกับศัลยแพทย์และนักวิจัยจากโรงเรียนแพทย์ พวกเขาเชื่อว่าหุ่นสไลม์หน้าตาประหลาดนี้จะเป็นประโยชน์ในการผ่าตัดได้จริงๆ จะติดก็มีอยู่นิดเดียวตรงที่แม่เหล็กเองนั้น มีความเป็นพิษค่อนข้างสูง และไม่สามารถเอามาใช้ในร่างกายได้ ซึ่งถ้าจะเอามาใช้จริงๆ ในทางการแพทย์ก็อาจจะต้องหาทางเคลือบผิวให้ตัวแม่เหล็กที่เป็นพิษนั้น ไม่สัมผัสกับร่างกายมนุษย์โดยตรง และนั่นคือหนึ่งในแผนของลี

กระนั้น การจะเอาก้อนสไลม์เหนียวๆ หนืดๆ ดำๆ ใส่เข้าไปในร่างกาย ก็อาจจะดูไม่น่าไว้วางใจเท่าไรสำหรับผู้ป่วย ถึงแม้ว่าก้อนนี้อาจจะช่วยทำให้การรักษาหรือการผ่าตัดนั้นง่ายขึ้นและอาการข้างเคียงลดลงได้ก็ตาม

 

และเมื่อถามถึงแรงบันดาลใจ “ตอนแรก ที่ทำเพราะความอยากรู้อยากเห็นล้วนๆ” เขาบอกออกมาตรงๆ “แต่ตอนนี้ผมเริ่มคิดจริงๆ จังๆ แล้วว่า ขั้นต่อไปจะไปยังไงต่อ”

พวกเขาเริ่มมองภาพเปลี่ยนไป แล้วถ้าไม่ใช่สไลม์ แต่เป็นหุ่นยนต์พับได้ล่ะ เปลี่ยนรูปร่างได้เหมือนกัน บางทีอาจจะเอามาประยุกต์ใช้ได้น่าสนใจไม่แพ้กันก็เป็นได้ แถมยังสามารถคงคอนเซ็ปต์ เปลี่ยนรูปร่างได้ตามใจชอบ ราคาย่อมเยา พร้อมรองรับฟังก์ชั่นที่หลากหลายได้เหมือนเดิมอีกด้วย

จึงออกแบบหุ่นยนต์แม่เหล็กเวอร์ชั่นใหม่ขึ้นมาจากเทปกาว และผงแม่เหล็กนีโอไดเมียม ต้องบอกตามตรงว่าเวอร์ชั่นนี้ หน้าตาดูมีภาษีดีกว่าเจ้าหุ่นเวอร์ชั่นก่อนที่เป็นแค่สไลม์หนืดๆ ดำๆ มากมายมหาศาล

และเพื่อให้หุ่นยนต์ของเขาสามารถพับได้ตามที่ต้องการ ลีใช้ไอเดียเหมือนทำสกรีนเสื้อ เขาเคลือบแวกซ์ (wax) ลงบนเทปกาวเพื่อกำหนดพื้นที่แพตเทิร์นแถบแม่เหล็กบนเทป ตรงไหนที่มีแวกซ์เคลือบ ตรงนั้น ผงแม่เหล็กก็จะไม่ติด แต่ตรงไหนที่ยังเป็นแถบกาวของเทปอยู่ พอใส่ผงแม่เหล็กลงตรงนั้นก็จะกลายเป็นแม่เหล็กทั้งหมด

การกำหนดแพตเทิร์นของแถบแม่เหล็กได้แบบนี้จะช่วยให้เขาสามารถออกแบบสร้างหุ่นยนต์ที่มีฟังก์ชั่นหลากหลายทำอะไรได้สารพัด และยังสามารถพับและประกอบตัวเองได้อย่างแม่นยำ และที่สำคัญ เมื่อให้สนามแม่เหล็กเข้าไป นอกจากนี้ ยังมีศักยภาพในการทำงานที่มีความซับซ้อน อาทิ ซ่อมแผงวงจร หรือแม้แต่เป็นหุ่นยนต์ช่วยผ่าตัดได้อีกด้วย

หลังจากที่ได้แพตเทิร์นแม่เหล็กตามต้องการแล้ว เทปหุ่นก็จะถูกนำไปล้างแวกซ์ออกด้วยตัวทำละลายเอทิลอะซิเตต (ethyl acetate) ก่อนที่จะนำไปทดลองในขั้นต่อไป

ซึ่งพอได้เทปหุ่นที่สมบูรณ์แล้ว ล้างสะอาดแล้ว พวกเขาก็จะเริ่มสร้างสนามแม่เหล็กตามที่ออกแบบไว้เพื่อกระตุ้นให้พวกหุ่นยนต์เริ่มพับตัวเอง

อีกทั้งยังเคลื่อนที่เพื่อไปประกอบร่างตัวเองขึ้นมาใหม่

 

ถือว่าเป็นเรื่องที่น่าตื่นเต้นมากๆ ปรากฏว่าหุ่นยนต์เทปกาวของพวกเขาก็ยังสามารถประกอบตัวเองได้อย่างแม่นยำตรงตามที่ออกแบบเอาไว้แทบจะเป๊ะๆ ไม่ว่าจะเป็นในสองมิติ หรือแม้แต่เป็นโครงร่างสามมิติ ซึ่งคุณสมบัติในการประกอบตัวเองได้นี้ คือคุณสมบัติที่สำคัญมากในวงการหุ่นยนต์ในอนาคต

ยิ่งไปกว่านั้น ทีมวิจัยของลียังได้ออกแบบการทดลองเพื่อพิสูจน์ว่าหุ่นเทปกาวแม่เหล็กของเขาน่าจะสามารถเอามาประยุกต์ใช้ในวงการต่างๆ ได้จริงๆ ไม่ว่าจะเป็นการลอยน้ำและช่วยบำบัดน้ำเสีย ตรวจจับสิ่งแปลกปลอม ตรวจพีเอชในน้ำ หรือแม้แต่ซ่อมวงจรไฟฟ้าในบริเวณพื้นที่แคบและเข้าถึงยาก

แต่ที่เท่ที่สุด คือหุ่นที่สามารถที่จะม้วนแทรกตัวเองเข้าไปในกระเพาะอาหารเพื่อช่วยติดแผ่นปิดสมานแผลเพื่อช่วยรักษาอาการของโรคกระเพาะอาหารอักเสบได้อย่างแม่นยำ แถมยังสามารถม้วนตัวหนีออกมาจากกระเพาะอาหารได้อีกด้วยเมื่องานเสร็จ ทำให้ไม่ต้องคิดในเรื่องการผ่าตัดในเคสที่อาจจะไม่จำเป็นจริงๆ

แม้ว่าผลที่ได้จะน่าสนใจ ทว่า ก็ยังมีอีกหลายปัจจัยที่ต้องคำนึงถึงอยู่ดี เพราะการทดลองทั้งหมดของลีและทีมนั้นยังเป็นแค่การทดลองเพื่อพิสูจน์แนวคิด (proof of concept) เท่านั้น คงต้องมีต่อไปเพื่อปรับปรุงคุณภาพของหุ่นรุ่นต่อไปอีกมาก กระเพาะที่ใช้ก็มาจากกระเพาะหมู (ที่ซื้อมาจากตลาด) ซึ่งชัดเจนว่าถ้าจะเอามาใช้ทางการแพทย์จริงๆ ก็คงต้องทดสอบอะไรอีกหลายอย่างมากมาย

อีกทั้งยังต้องคิดให้ดีว่าจะแก้ปัญหาเรื่องพิษของสารแม่เหล็กที่มีต่อร่างกายกันอย่างไรอีกด้วย

 

อย่างไรก็ตาม เมื่อตอนปลายเดือนมิถุนายนที่ผ่านมา ลีและทีมก็ได้ตีพิมพ์ผลงานวิจัยใหม่ล่าสุดนี้ออกมา ในวารสาร Science Advances ลีเชื่อว่าอนาคตของเทคโนโลยีนี้ยังมีช่องทางให้พัฒนาไปได้อีกไกล ซึ่งในเฟสหน้าของการทำวิจัย ลีเผยว่าเขาจะใช้เทคโนโลยีการพิมพ์โลหะที่ตอนนี้ ถูกพัฒนาไปจนแม่นยำมากๆ แล้ว มาใช้ในการพิมพ์หุ่นยนต์นี้แทนการทำสกรีน ซึ่งถ้าทำสำเร็จ ราคาต่อหน่วยของการสร้างหุ่นจะยิ่งถูกจนอาจจะน่าดึงดูดใจสำหรับนักลงทุน

และถ้าทุกอย่างสำเร็จตามที่เขาฝัน ใครจะรู้ หุ่นยนต์จิ๋วพลังแม่เหล็กพับตัวเองได้อาจจะกลายเป็นเทรนด์ใหม่ของวงการที่น่าจับตามองก็เป็นได้

อย่างน้อย อริกามิ ก็น่ามองกว่าก้อนสไลม์สีดำแหละน่า!!

 

สะดวก ฉับไว คุ้มค่า สมัครสมาชิกนิตยสารมติชนสุดสัปดาห์