ใช้ ‘วิทย์’ พิชิต ‘โลกร้อน’ : ก่อนวิกฤต ‘การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ’ ถึงจุดแตกหัก!

เหตุน้ำท่วมใหญ่ในเยอรมนี ไฟป่าในแคลิฟอร์เนีย ภัยแร้งและคลื่นความร้อนเป็นประวัติการณ์ที่คร่าชีวิตสัตว์ป่าในคาซัคสถาน การละลายของน้ำแข็งขั้วโลก รวมถึงข้อมูลล่าสุดจากรายงานที่จัดทำโดย คณะกรรมการระหว่างรัฐบาลว่าด้วยการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ (IPCC) ซึ่งเป็นหน่วยงานหนึ่งขององค์การสหประชาชาติ ที่ว่าโลกจะมีอุณหภูมิสูงเกินเพดาน 1.5 องศาเซลเซียส ในปี 2030 ซึ่งเร็วกว่าที่คาดการณ์เมื่อ 3 ปีที่แล้วถึง 10 ปี เหล่านี้ล้วนกำลังย้ำเตือนเราว่าวิกฤตสภาพภูมิอากาศเป็นหนึ่งในปัญหาที่เร่งด่วนที่สุดในวันนี้

ที่ผ่านมาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีเป็นหนึ่งในกุญแจสำคัญที่ช่วยรับมือวิกฤตต่างๆ และกับ การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ และ โลกร้อน จำเป็นต้องนำวิธีการทางวิทยาศาสตร์ขั้นสูงเข้ามาใช้เพื่อค้นพบวิธีการใหม่ๆ ให้เร็วที่สุดมารับมือกับ “การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ” ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ปฐมา จันทรักษ์ รองประธานด้านการขยายธุรกิจในกลุ่มประเทศอินโดจีน และกรรมการผู้จัดการใหญ่ ไอบีเอ็ม ประเทศไทย เปิดเผยว่า เมื่อต้นปี ไอบีเอ็มได้ประกาศลดการปล่อย ก๊าซเรือนกระจก เหลือศูนย์ภายในปี 2573 และที่ผ่านมาก็ได้มุ่งมั่นดำเนินการเร่งด่วนอย่างต่อเนื่อง ในการนำวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีเข้าสนับสนุนการวิจัย และร่วมมือกับฝ่ายต่างๆ เพื่อผลักดันก้าวแห่งอนาคตที่ยั่งยืนมากขึ้น

• ก้าวสำคัญการลดคาร์บอนไดออกไซด์

“สาเหตุหลักของปัญหาการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่เราเผชิญอยู่ทุกวันนี้ คือการปล่อยก๊าซเรือนกระจกสู่ชั้นบรรยากาศมากเกินไป โดยมีต้นเหตุมาจาการเผาไหม้เชื้อเพลิงจากฟอสซิลเพื่อนำมาใช้เป็นพลังงานและเพื่อการขนส่ง นำสู่ความจำเป็นในการพัฒนาเทคโนโลยีที่ช่วยดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในวงกว้าง”

ปัจจุบัน วิธีการทั่วไปในการดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์คือการดูดซับก๊าซด้วยสารเคมีและใช้เมมเบรนเพื่อกรองก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากก๊าซอื่นๆ ถึงแม้ว่ากระบวนการนี้จะมีประสิทธิภาพในแง่ของปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่กำจัดออกไปได้ แต่ก็ยังใช้พลังงานมากเกินไปและมีค่าใช้จ่ายสูงเกินกว่าที่จะนำไปใช้งานในวงกว้างทั่วโลก นอกจากนี้ การควบคุมและเก็บก๊าซเหล่านี้ให้ไม่เป็นอันตรายต่อคนในระยะยาว ก็เป็นเรื่องที่ยากมาก

ปฐมา เล่าอีกว่า “การค้นคว้าล่าสุดได้นำสู่การค้นพบสำคัญ โดยทีมนักวิจัยไอบีเอ็มได้ใช้เอไอเร่งการออกแบบและค้นพบเพื่อหาเยื่อโพลิเมอร์ที่ดักจับคาร์บอนได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นในจุดที่มีการปล่อยก๊าซออกมา”

การสร้างโมเดลด้วยเอไอ ทำให้นักวิจัยระบุโครงสร้างโมเลกุลหลายร้อยแบบที่อาจเป็นทางเลือกที่มีประสิทธิภาพและประหยัดมากขึ้น แทนการใช้เมมเบรนในการการดักจับคาร์บอนไดออกไซด์ โดยปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์กำลังเดินหน้าประเมินโมเลกุลทางเลือกเหล่านี้ ด้วยการจำลองโมเลกุลไดนามิคอัตโนมัติโดยใช้คลัสเตอร์ของเทคโนโลยีคอมพิวติ้งสมรรถนะสูง (high-performance computing หรือ HPC)

ขณะเดียวกัน นักวิจัยยังได้สร้างเอไอและเครื่องมือที่ใช้ระบบคลาวด์เพื่อจำลองการไหลของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ผ่านหินบางชนิด ซึ่งทำให้นักวิทยาศาสตร์ประเมินการเกาะติดของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์บนหิน รวมถึงความเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นหลังจากนั้น ท้ายที่สุดแล้ว วิธีนี้จะช่วยให้วิเคราะห์ได้อย่างรวดเร็วว่าเกณฑ์อะไรที่จำเป็นสำหรับการเปลี่ยนแปลงแร่และเก็บคาร์บอนไดออกไซด์บนหินแต่ละชนิดได้อย่างมีประสิทธิภาพ ปลอดภัย และในระยะยาว โดยล่าสุดนักวิจัยยังได้เริ่มสำรวจเหมืองเก่าและบ่อน้ำมันเก่าเพื่อวิเคราะห์ว่าจะใช้กักเก็บคาร์บอนได้อย่างไร

เมื่อไม่นานมานี้ ศูนย์วิจัยไอบีเอ็มยังได้เปิดเผยถึงการค้นพบแนวทางในการวัดปริมาณของคาร์บอนที่แยกตัวออกมาจากต้นไม้

ปฐมา อธิบายว่า “ต้นไม้สกัดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากชั้นบรรยากาศและจัดเก็บเอาไว้ในลำต้น ก้าน และรากได้ แต่ต้นไม้แต่ละชนิดก็มีความแตกต่างกัน บางชนิดสกัดคาร์บอนได้เร็ว แต่กักเก็บไว้ได้ไม่นาน ขณะที่ต้นไม้ชนิดอื่นค่อยๆ สกัดคาร์บอนได้อย่างช้าๆ แต่กักเก็บไว้ได้นานกว่า การวัดปริมาณของคาร์บอนที่แยกตัวออกมาจากต้นไม้ทั้งในเมืองและในป่าจึงมีความสำคัญ เพราะสภาพอากาศที่เปลี่ยนไปอาจส่งผลกระทบต่อความเร็วในการเติบโตของต้นไม้ และความสามารถของต้นไม้ในการกักเก็บคาร์บอนเอาไว้”

ทีมนักวิจัยได้ใช้ข้อมูลไฮเปอร์สเปกตรัมจากเครื่องมือภูมิสารสนเทศเชิงพื้นที่ PAIRS ร่วมกับเครื่องมือแยกเซ็กเมนต์ภาพและดีพเลิร์นนิงเพื่อพัฒนาเครื่องคำนวนคาร์บอนที่ระบุจำนวนคาร์บอนที่ถูกเก็บอยู่ในต้นไม้แต่ละต้นได้ การรวมข้อมูลสภาพอากาศ ภูมิอากาศ ดาวเทียม และข้อมูลลิดาร์บนแพลตฟอร์ม PAIRS platform ทำให้ทราบจุดที่ควรปลูกต้นไม้เพิ่ม และทราบว่าต้นไม้ในแต่ละบริเวณดูดคาร์บอนและกักเก็บไว้ได้มากแค่ไหน

แผนที่แสดงการกักเก็บคาร์บอนของต้นไม้ที่นิวยอร์ค

• การค้นพบวัสดุที่ยั่งยืนกว่า

เมื่อต้นปีที่ผ่านมา นักวิจัยของไอบีเอ็มได้พัฒนาแบตเตอรี่ที่ปราศจากโคบอลต์และนิกเกิลซึ่งใช้ขั้วแคโทดแบบไอโอดีนแทน แบตเตอรี่ชนิดดังกล่าวจะมีความหนาแน่นของกำลังไฟฟ้าสูงกว่า มีความสามารถในการติดไฟต่ำกว่า และชาร์จพลังงานได้รวดเร็วกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบทั่วไป คอมพิวเตอร์ควอนตัมยังอาจนำสู่การค้นพบแบตเตอรี่ลิเธียมซัลเฟอร์ที่อาจมีประสิทธิภาพมากกว่า ใช้งานได้นานกว่าและราคาถูกกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน เพื่อตอบสนองความต้องการในการใช้ไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นทั่วโลก โดยไม่ทำให้อุณหภูมิของโลกสูงขึ้น

ปฐมา ระบุว่า “มีการคาดว่าการใช้พลังงานของโลกจะเพิ่มขึ้น 50 เปอร์เซ็นต์ ภายในปี 2593 อันเป็นผลมาจากภาคอุตสาหกรรมและการขนส่ง แม้แหล่งพลังงานหมุนเวียนจะเป็นอีกทางเลือก แต่ส่วนใหญ่พลังงานไม่ได้มีอยู่อย่างต่อเนื่อง เช่น แสงแดดสำหรับผลิตพลังงานแสงอาทิตย์อาจมีเฉพาะในช่วงเวลากลางวันเท่านั้น พลังงานลมก็ขึ้นอยู่กับสภาพลมฟ้าอากาศ ขณะที่ปัจจุบันเราสามารถกักเก็บไฟฟ้าได้เพียงประมาณร้อยละ 3 ของไฟฟ้าที่ผลิตได้ทั่วโลก นอกจากนี้ การเติบโตของตลาดรถยนต์ไฟฟ้ายังขึ้นอยู่กับความพร้อมของแบตเตอรี่ทั้งในแง่ประสิทธิภาพ ราคา และความปลอดภัย โดยการผลิตแบตเตอรี่นั้นสามารถส่งผลเสียต่อสภาพแวดล้อมได้เป็นอย่างมาก สรุปก็คือวันนี้โลกต้องการแบตเตอรี่ที่ดีขึ้น”

นอกจากนี้ นักวิทยาศาสตร์ยังได้ใช้การสร้างแบบจำลองด้วยเอไอ เพื่อออกแบบวัสดุใหม่ที่มีคุณสมบัติเฉพาะตามที่ต้องการ อาทิ photoacid generators (PAGs) ซึ่งเป็นชนิดของวัสดุสำคัญมากที่ใช้ในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ โดยนำ PAG มาใช้ในการสร้างอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ที่มีความยั่งยืนกว่าได้ ล่าสุดการใช้เวิร์คโฟลว์เอไอแบบครบวงจรช่วยสังเคราะห์ PAG ใหม่ขึ้นมาได้สามชนิด ซึ่งเป็นการร่นกระบวนการวิจัยที่เดิมต้องใช้เวลามากกว่า 10 ปีและเงินมากกว่า 100 ล้านดอลลาร์ลงได้

การพัฒนาแบตเตอรี่โดยห้องแล็บไอบีเอ็ม อัลมาเดน

• เตรียมพร้อมรับมือวิกฤตสุขภาพในอนาคต

วันนี้วิกฤตการณ์สุขภาพทั่วโลกมีความเกี่ยวข้องกับสภาวะของโลกมากขึ้นเรื่อยๆ ข้อมูลขององค์การอนามัยโลก คาดว่า “การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ” และ “โลกร้อน” จะทำให้มีผู้เสียชีวิตเพิ่มประมาณ 250,000 รายต่อปี ในระหว่างปี 2573 ถึงปี 2593 โดยมีสาเหตุมาจากการขาดสารอาหาร มาลาเรีย ท้องร่วง และภาวะความเครียดจากความร้อน

“เช่นเดียวกับการค้นพบวัสดุใหม่ๆ เอไอจะเป็นเทคโนโลยีที่มีศักยภาพช่วยเร่งอัตราการค้นพบในด้านวิทยาศาสตร์ชีวภาพให้เร็วขึ้นได้ โดยล่าสุดไอบีเอ็มได้มีความร่วมมือระยะเวลา 10 ปีกับ Cleveland Clinic ในการใช้เทคโนโลยีคอมพิวติ้งขั้นสูงเพื่อสร้างและวิเคราะห์ข้อมูล เพื่อช่วยปรับปรุงงานวิจัยในด้านต่างๆ ได้แก่ จีโนมิกส์ ทรานสคริปโตมเซลล์เดียว สุขภาพประชากร การใช้ในทางคลินิค และการค้นพบทางเคมีและยา” ปฐมา กล่าว

เมื่อเดือนที่แล้ว นักวิจัยของไอบีเอ็มยังได้ใช้โมเดลเอไอที่รู้จักกันในชื่อ “deep generative autoencoder” เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับโมเลกุลของเพพไทด์ ซึ่งเป็นสายสั้นๆ ของกรดอะมิโนที่เป็นโครงสร้างหลักพื้นฐานของโปรตีน ทำให้ค้นพบเพพไทด์ต้านจุลชีพ (AMP) ที่ไม่เป็นพิษใหม่สองรายการ ซึ่งมีศักยภาพในวงกว้างขึ้น และทำงานได้ดีกว่า AMP อื่นๆ เกือบ 10 เปอร์เซ็นต์

• ห้องแล็บที่ขับเคลื่อนด้วยเอไอ

ความจำเป็นเร่งด่วนในการรับมือกับ “การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ” และ “โลกร้อน” ทำให้ไม่มีเวลามากพอที่จะพึ่งวิธีทางวิทยาศาสตร์แบบลองผิดลองถูกแบบดั้งเดิมที่ใช้มาหลายร้อยปี อีกทั้งยังใช้เวลาวิจัยยาวนานและมีราคาแพงอีกต่อไป

หนึ่งในกลไกที่ขับเคลื่อนการวิจัยเร่งด่วนของไอบีเอ็มในช่วงที่ผ่านมา คือ “RoboRXN ที่เป็นห้องแล็บคลาวด์ที่ขับเคลื่อนด้วยเอไอ โดยนักวิทยาศาสตร์จะวาดโครงสร้างโมเลกุลที่ต้องการ จากนั้นปัญญาประดิษฐ์จะช่วยแนะนำว่ากระบวนการสังเคราะห์โมเลกุลต้องทำอย่างไรบ้าง เมื่อนักวิทยาศาสตร์ตรวจสอบขั้นตอนที่เอไอเสนอให้แล้ว ก็สั่งให้หุ่นยนต์สังเคราะห์โมเลกุลได้ทันที โดยที่ผ่านมาได้ทดสอบความแม่นยำจากผู้ใช้ระบบ 15,000 คน รวมออกแบบสูตรสังเคราะห์เคมี 760,000 สูตร

RoboRXN

“เพื่อต่อสู้กับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ องค์กรไม่สามารถทำทุกอย่างโดยลำพังได้ โดยนอกเหนือจากการมุ่งวิจัยพัฒนาต่างๆ โดยศูนย์วิจัยไอบีเอ็มแล้ว เมื่อต้นปีที่ผ่านมา ไอบีเอ็มยังได้ร่วมมือกับ Apple, Boeing, Cargill, Dow, PepsiCo, Verizon ฯลฯ ซึ่งเป็นสมาชิกเริ่มแรกของของ MIT Climate and Sustainability Consortium (MCSC) เพื่อขับเคลื่อนการเร่งแก้ปัญหา “การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ” และ “โลกร้อน” ในวงกว้าง นอกจากนี้ IBM ยังร่วมเป็นสมาชิกก่อตั้ง European Green Digital Coalition

...เพราะวันนี้ เส้นทางที่เราเลือก คืออนาคต (ของสภาพอากาศ) ของเรา” ปฐมา กล่าว