"เซ็นเซอร์อัจฉริยะ" ไอเดียเจ๋ง! ตรวจวัดฝุ่นรอบตัว

เนื่องจากฝุ่นละอองเป็นมลพิษทางอากาศ ที่เป็นปัญหาหลักในเมืองใหญ่ของโลกส่งผลกระทบรุนแรงขึ้นทุกขณะ รวมถึงส่งผลกระทบต่อประเทศไทยอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ โดยเฉพาะเมืองหลวงของไทยอย่าง กรุงเทพมหานคร ที่มีแนวโน้มได้รับผลกระทบที่ทวีความรุนแรงเพิ่มขึ้นทุกปี ฝุ่นละอองที่แขวนลอยอยู่ในอากาศได้นานมักจะเป็นฝุ่นละอองขนาดเล็ก ที่เป็นอันตรายต่อสุขภาพ จึงมีคำเรียกค่ามาตรฐานฝุ่นละอองขนาดเล็กว่า Particulate Matters หรือเรียกย่อ ๆ ว่า PM มีด้วยกัน 2 ชนิด ได้แก่ PM 10 และ PM 2.5 ไมครอนหรือไมโครเมตร 

 

ภาพ: ดร.อดิสร เตือนตรานนท์ พัฒนาเซ็นเซอร์ตรวจวัดฝุ่นจิ๋วในรูปแบบเครื่องประดับ

ฝุ่นละออง PM 2.5 เป็นอนุภาคขนาดเล็กที่มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางเฉลี่ยน้อยกว่า 2.5 ไมโครเมตร แขวนลอยอยู่ในอากาศรวมกับไอน้ำ ควันและก๊าซต่างๆ ไม่สามารถมองเห็นด้วยตาเปล่า ถึงจะเป็นเพียงฝุ่นละอองขนาดจิ๋วแต่เมื่อมาแผ่อยู่รวมกันจะกินพื้นที่ในอากาศมหาศาล ล่องลอยอยู่ในชั้นบรรยากาศปริมาณสูง เกิดเป็นหมอกควัน ฝุ่นละออง PM 2.5 ถือเป็นมลพิษต่อมนุษย์ เพราะเป็นฝุ่นที่มีขนาดเล็กมากเทียบได้ว่ามีขนาดประมาณ 1 ใน 25 ส่วนของเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นผมมนุษย์ ทำให้เล็ดลอดผ่านขนจมูกเข้าสู่ปอดและหลอดเลือดได้ง่าย ตลอดจนเข้าสู่อวัยวะอื่นๆ ในร่างกายได้ 

ตัวฝุ่นเป็นพาหะนำสารอื่นเข้ามาด้วย เช่น แคดเมียม ปรอท โลหะหนักและสารก่อมะเร็งอื่นๆ ข้อมูลจากองค์การอนามัยโลกระบุไว้ว่า 9 ใน 10 คนทั่วโลก กําลังหายใจเอามลพิษทางอากาศเข้าสู่ร่างกาย รวมทั้งคนในกรุงเทพฯ และพื่นที่ที่มีวิกฤติในบ้านเรา 

ในช่วงต้นปีที่ผ่านมา เราได้ยินข่าวสารเรื่องมลพิษทางอากาศอย่างไม่ขาดสาย จากมลพิษที่ปกคลุมกรุงเทพฯ หรือทางภาคเหนือตอนบนก็กำลังเผชิญกับหมอกควันพิษทุกปีมากว่า 10 ปีแล้ว และเราคงได้ทราบข่าวว่ากรุงเทพฯ และเชียงใหม่ ผลัดกันชิงอันดับเมืองที่มีมลพิษสูงสุดของโลกในช่วงเวลาหนึ่งตามข้อมูลของ airvisual.com เป็นต้น 

ปัญหาคือ เรายังไม่มีเซ็นเซอร์ที่มีความแม่นยำ ขนาดเล็กและราคาถูก เพื่อใช้ตรวจวัดปริมาณฝุ่นรอบตัวเรา ระบบสามารถออกแบบเป็นอุปกรณ์สวมใส่ในรูปแบบต่างๆ ที่จะทำให้ผู้สวมใส่ไม่รู้สึกแปลกปลอมในการใช้งาน เพื่อใช้สำหรับการเฝ้าระวังฝุ่น PM 2.5 ในระดับการรับรู้เชิงบุคคล นอกไปจากนี้ยังช่วยให้เกิดการลดปริมาณการใช้หน้ากากอนามัยโดยไม่จำเป็นและลดภาวะเสี่ยงในการเกิดโรคจากฝุ่นละอองที่ตามมา 

ละอองในระดับบุคคล เซ็นเซอร์ตรวจวัดค่าฝุ่น PM2.5 ดังกล่าว ได้แก่ เซ็นเซอร์วัดการกระเจิงของแสง แต่ก็ยังมีปัญหาเรื่องความแม่นยำ ล่าสุดนักวิจัยของศูนย์เทคโนโลยีเพื่อความมั่นคงของประเทศและการประยุกต์เชิงพาณิชย์ สวทช. จึงพัฒนาระบบปัญญาประดิษฐ์แบบ Deep Learning ที่จะช่วยให้อุปกรณ์มีการทำงานที่ชาญฉลาดมากยิ่งขึ้น ช่วยให้สามารถทำการแยกแยะได้ว่า สิ่งที่วัดได้นั้นเป็นฝุ่นละออง หมอกหรือสิ่งอื่นๆที่ไม่เกี่ยวข้อง

ภาพ : มายแอร์ เป็นเครื่องประดับตรวจวัดฝุ่นด้วยเซ็นเซอร์ตรวจวัดฝุ่นพีเอ็ม 2.5

โดยรูปแบบการเรียนรู้ของเอไอจะมีคุณสมบัติใกล้เคียงกับโครงสร้างจมูกของสิ่งมีชีวิต ที่มีการสร้างกระบวนการเรียนรู้ในการรับกลิ่น รวมไปถึงการจดจำกลิ่นนั้นๆ ที่จะทำให้การรับรู้ฝุ่นมีความซับซ้อนและแยกแยะกลิ่นที่มีความหลากหลายได้มากยิ่งขึ้น ซึ่งเป็นวิธีที่สามารถทำให้รูปแบบการเรียนรู้ รวมไปถึงการเปรียบเทียบชุดข้อมูลที่ทำการวัดได้กับฐานข้อมูลที่ทำการสอนให้นั้น มีการจดจำกลิ่นที่ทำงานได้อย่างรวดเร็ว 

นับเป็นครั้งแรกของโลกที่จะมีเซ็นเซอร์ตรวจวัดฝุ่น PM 2.5 ที่มี AI หรือ อาจจะเรียกได้ว่า เซ็นเซอร์ตรวจวัดฝุ่นอัจฉริยะ (Smart PM 2.5 Sensors) ก็ว่าได้ ขอให้ผลิตออกมาวางจำหน่ายได้ในไม่ช้า ก็จะช่วยรับมือกับวิกฤติฝุ่นพิษ ที่กำลังจะเกิดช่วงปลายปีนี้และต้นปีหน้าอย่างแน่นอน

คอลัมน์เทคโนโลยีปริทรรศน์ : ดร.อดิสร เตือนตรานนท์ ศูนย์เทคโนโลยีเพื่อความมั่นคงของประเทศและการประยุกต์เชิงพาณิชย์ สวทช.,เมธีวิจัยอาวุโส สกว.