ปิด BLOG นี้แล้วครับ

สวัสดีครับทุกท่านที่หลงเข้ามาแวะชม Blog เขาผมด้วยความตั้งใจก็ดีหรือโดยบังเอิญก็ดี ถ้าสังเกตดูจะเห็นได้ว่าผมได้หยุดเขียนไปนานมากแล้ว Blog นี้น่าจะมีอายุราว 2 ปีได้ตั้งแต่ Post แรก

ตอนนี้ผมได้มีโอกาสมาศึกษาต่อที่ประเทศญี่ปุ่นที่ Tokyo Institute of Technology ได้พบเจอและเรียนรู้สิ่งต่างๆสิ่งใหม่ๆมากมาย ไม่ว่าจะเรื่องของเทคโนโลยี ผู้คน ภาษา สังคมการใช้ชีวิต

ผมมีเรื่องราวมากมายที่อยากจะจดบันทึกและแบ่งปันให้เพื่อนๆชาวเน็ทได้อ่านกัน ทั้งนี้ผมคิดจะเขียน Blog ใหม่ แต่เพราะสิ่งที่ผมอยากจะเขียนเหล่านี้ ล้วนแล้วหลุดไปจากจุดประสงค์ดั้งเดิมของที่นี่ Whipcreme Translated ที่แปลข่าววิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีโดยไม่มีการแต่งแต้มเนื้อหาเดิมจากแหล่งต้นทาง

ผมกำลังลังเลอยู่ว่าควรจะเริ่มต้นใหม่ที่ไหนดี ระหว่าง Blogger แห่งนี้ กับ Wordpress ผมกำลังความสามารถในการปรับแต่งของทั้ง 2 เจ้านี้อยู่ ถ้าได้ชื่อเวปเมื่อไหร่ จะมาเขียนเพิ่มใน blog นี้ครับ

NEW BLOG : ยังไม่ได้สร้าง


สำหรับท่านไหนที่อยากได้ชื่อเวป whipcreme.blogspot.com ไปใช้ ก็ติดต่อมาหลังไมค์ผ่านทาง email: p i p a t 1 0 1 0 [at] gmail.com ได้นะครับ ผมจะพยายามหาทางย้ายไปชื่ออื่นให้

แบตเตอรี่แบบใหม่ Li-Air จุไฟได้มากว่า Li-Ion 10 เท่า

รูปภาพ: Patrick Gillooly/MIT
ใช้ Oxygen เป็น cathode เพิ่มความจุ แต่ก็ต้องแลกกับการ recharge ที่ยากขึ้น

ก.พ. 2554 - จากการเปิดตัวของ Nissan Leaf และ Chevvy Volt นี่เป็นปีที่โดดเด่นทีเดียวสำหรับรถยนต์ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้า แต่แบตเตอรี่ของรถเหล่านี้ยังค่อนข้างจำกัดทำให้ไปได้ระยะทางไม่ไกลนัก เมื่อนำแบตเตอรี่ Li-Ion มาเทียบกับเบนซินแล้ว ถ้าต้องการจะให้ไปได้ระยะทางที่เท่ากัน เราจำเป็นต้องใส่แบตเตอรี่เยอะกว่าเดิมมาก ซึ่งนั่นจะไปเพิ่มน้ำหนักรถและกินพื้นที่เข้าไปอีก

แต่จะเกิดอะไรขึ้นถ้าคุณสามารถถอดขั้วไฟฟ้าข้างหนึ่งออกแล้วแทนที่ด้วยอากาศ? นักวิจัยได้ประมาณความจุของแบตเตอรี่แบบ Lithium-Air ว่ามันมีขนาดมากถึง 5 - 10 เท่าของที่สามารถจุได้ในแบตเตอรี่ Li-Ion ด้วยน้ำหนักที่เท่ากัน และจุได้เป็น 2 เท่าของปริมาตรที่เท่ากัน ทีนี้จำนวนพลังงานที่กักเก็บอยู่ในแบตเตอรี่จึงพอเทียบกับเบนซินได้อย่างสมน้ำสมเนื้อ

Ming Au นักวิทยาศาสตร์จาก Savannah River National Laboratory (SRNL), Aiken, South Carolina บอก "ยังไม่มีแบตเตอรี่ชนิดไหนที่มีความจุขนาดนี้ นี่คือสิ่งที่เรารู้ตอนนี้"
เขาเป็นหนึ่งในวิทยาศาสตร์ที่รายงานการวิจัยใหม่เกี่ยวกับ rechargable Li-Air ในช่วงฤดูใบไม้ร่วงที่ผ่านมา ('2010) ที่งาน meeting ของ Materials Research Society ใน Boston

ในแบตเตอรี่ชนิดนี้ ขั้ว anode ทำจาก Lithium ส่วนขั้ว cathode ทำจาก Oxygen ซึ่งดึงจากอากาศที่อยู่รอบๆ เมื่อ Lithium ทำปฏิกริยากับ Oxygen แล้วมันก็จะปลดปล่อยพลังงานออกมา แต่ถ้าเราอัดกระแสไฟฟ้าเข้าไปในแบตฯ กระบวนการก็จะย้อนกลับ Oxygen ก็จะถูกผลักออกจากโมเลกุลเหลือเป็น Lithium เปล่าๆ เหมือนเดิม

"คุณสามารถทำให้ Li-Air เป็นแบตฯแบบใช้ครั้งเดียวก็ได้" Au กล่าว. จริงๆแล้ว พวกแบตฯที่มีน้ำหนักเบาทั้งหลายมักจะถูกนำไปขายให้กับพวกอุปกรณ์ช่วยฟัง. "การทำให้แบตฯชนิดนี้นำมา recharge ได้เป็นเรื่องยากเหมือนกัน" เขากล่าวเพิ่ม

แบตฯ Li-Air ที่ recharge ได้ต้องเจอกับความท้าทายอยู่หลายอย่าง อย่างแรก, Lithium ทำปฏิกริยารุนแรงกับน้ำ ดังนั้น Electrolyte ของแบตฯ ต้องห้ามมีน้ำอยู่เด็ดขาด และไอน้ำที่มากับอากาศที่ไหลเข้ามาก็ต้องถูกแยกออก. การแปลง Lithium Oxide ซึ่งเป็นผลจากการใช้งาน กลับเป็น Lithium เป็นเรื่องยากและสามารถทำได้เพียงแค่บางส่วนแม้แต่เมื่อใช่ catalyst พิเศษบางตัวเข้าช่วย. ตัว Oxide จะก่อตัวขึ้นและทำให้ประสิทธิภาพแย่ลง ซึ่งจะไปจำกัดจำนวน cycle ที่สามารถ recharge ได้. ก่อนที่แบตฯชนิดนี้จะถูกนำไปใช้ในรถยนต์พลังไฟฟ้า มันต้องหาทางรับมือกับการ recharge เป็นพันๆ cycle ให้ได้ก่อน

เวลาใช้งานกับเวลาชาร์จไฟ "มันทำได้ช้ามาก" Yang Shao-Horn ผศ. ใน Electrochemical Energy Lab จาก MIT กล่าว. แต่ก็มีรายงานบอกมาว่า สามารถเพิ่มประสิทธิภาพขึ้นเป็น 77% โดยการใช้อนุภาคนาโนของ ทองคำ และ Platinum ที่ขั้ว cathode. ตัวทองคำจะไปเร่งปฏิกริยากับ Oxygen ในขณะที่ Platinum ช่วยเร่งการแยกมันออกจากกัน

กลุ่มใน SRNL อยู่ในระหว่างปีที่ 2 ของ project มูลค่า 1 ล้านเหรียญสหรัฐฯ เกี่ยวกับแบตฯ Li-Air นี้. ที่ผ่านมา พวกเขาได้สาธิตแบตฯขนาดเท่าเหรียญแต่มีความจุถึง 600 mAh/g ซึ่งนั่นเป็นการก้าวกระโดดจากแบตฯ Li-Ion เดิมที่มีความจุเพียง 100-150 mAh/g แต่แบตฯแบบ Li-Ion สามารถชาร์จไฟเข้าไปใหม่ได้ถึง 1000 cycle ในขณะที่แบตฯของ Au ชิ้นนี้ทำได้เพียง 50 cycle เท่านั้น

มันคงต้องใช้เวลาอีกหลายปีกว่าที่แบตฯ Li-Air ที่ชาร์จได้ลงสู่ตลาด. Au ได้บอกว่า Li-Ion ถูกหยิบขึ้นมาในปีค.ศ. 1976 แต่ก็ยังไม่ได้วางขายจนกระทั่ง ค.ศ. 1997. "คุณจะต้องได้รับการสนับสนุนจากทางภาครัฐหรือเอกชน แต่มันยังมาไม่ถึง" เขากล่าว

Source: http://spectrum.ieee.org/green-tech/fuel-cells/batteries-that-breathe

กำเนิด Antilaser

รูปภาพ: Science/AAAS

17 ก.พ. 2554 - นักฟิสิกส์ Yale University ได้สร้าง antilaser อุปกรณ์ที่สามารถดูดซับลำแสงที่ coherent (แสงที่ถูกฉายจาก LASER จะมีคุณสมบัตินี้) โดยสัมบูรณ์ แทนที่จะทำให้แสงนั้นกระเจิงไปทุกทิศทางเหมือนชิ้นส่วนอื่นๆเป็น ถ้าอุปกรณ์ชิ้นนี้สามารถพิสูจน์แล้วว่าใช้งานได้จริง มันอาจจะนำไปสู่การสร้างสวิตช์แบบ Optic ขนาดจิ๋วบน Silicon หรือ Sensor ตรวจจับอนุภาค Photon ชนิดใหม่ๆได้

อุปกรณ์ชิ้นนี้มีหลักการเดียวกับ Laser แต่จะทำกันในตรงกันข้าม และใช้คุณสมบัติสมมาตรเวลากลับหลัง (Time-reversal symmetry) ซึ่งเป็นหลักการในไฟฟ้าแม่เหล็ก ใจความสำคัญของมันคือ "อะไรก็ตามที่ทำให้ไปข้างหน้าได้ การทำสิ่งเดียวกันก็ทำให้มันย้อนกลับได้ " กล่าวโดย A. Douglas Stone ศาสตราจารย์ประจำภาควิชาฟิสิกส์ประยุกต์ที่ Yale

ใน laser แสงหรือไฟฟ้าจะถูกส่งเข้าไปใน gain medium อย่างสารกึ่งตัวนำ Gallium Arsenide (GaAs) ทำให้อิเล็กตรอนจำนวนมากถูกกระตุ้นขึ้นไปอยู่ระดับพลังงานที่สูงขึ้น และเมื่ออิเล็กตรอนเหล่านี้กลับสู่ระดับพลังงานที่ต่ำกว่า มันจะปล่อย photon ออกมาซึ่งจะวิ่งไปมาในท่อ laser ซึ่งก็จะไปกระตุ้นอิเล็กตรอนตัวอื่นอีก จนกระทั่งแสงที่ coherent ที่ความยาวคลื่นหนึ่งสามารถออกมาได้ที่ปลายด้านหนึ่ง

ใน antilaser ที่ Stone และทีมของเขาได้อธิบายในนิตยสาร Science, แสงที่ coherent นี้จะถูกส่งเข้าไปยัง loss medium ซึ่งอาจจะเป็นวัสดุเดียวกันกับ gain medium หรือวัสดุอื่นที่ไม่น่าผลิตแสงออกมาเพิ่มเติม อย่างเช่น Silicon ได้ถูกใช้ในการทดลองนี้. วัสดุทุกชนิดสามารถดูดซับ photon ได้บางส่วนและทำให้ส่วนที่เหลือกระเจิงไป (Scatter) การเลือกช่วงความยาวคลื่นแสงที่ถูกต้องของวัสดุชนิดหนึ่งและการกำหนดความยาวของโพรงใน antilaser นั้นทำให้ photon ทั้งหมดถูกดูดซับได้หมดจด ถ้ามันอยู่ในวัสดุนั้นได้นานพอ

ในการจะดัก photon ให้ได้นั้น ทีมจาก Yale ได้ทำการแยกแสง laser ออกเป็น 2 ส่วน แล้วให้แต่ละอันยิงแสงเข้าไปคนละด้านของแผ่น silicon wafer ความหนา 110 ไมโครเมตร. พวกเขาได้ปรับเฟสของแสงที่ถูกแบ่งนี้ให้หักล้างกัน ลักษณะการหักล้างกันนี้เกิดขึ้นที่เฟสของ laser หักล้างอีก laser หนึ่งจนหมดไปทั้งคู่ ทำให้กัก photon อยู่ใน silicon ได้นานพอที่จะถูกดูดซับเข้าไป ตัวดูดซับแสง coherent ของทีมนี้ สามารถดูดซับได้ถึง 99% ของ photon ความแปรปรวนของความยาวคลื่นในแสง laser ทำให้มันไม่สามารถดูดซับได้ 100%

นักวิทยาศาสตร์ค้นพบว่า ระดับการดูดซับนี้สามารถปรับได้ ถ้าทำให้เฟสของแสงคลาดเคลื่อนไปจากตำแหน่งที่หักล้างกันโดยสิ้นเชิง เพียงปรับเพียงเล็กน้อย พวกเขาสามารถทำให้การดูดซับนี้ลดลงไปถึง 30%. "ในระบบที่ซับซ้อนกว่าชั้น silicon และ silica ถูกวางซ้อนๆกัน สามารถใช้ปรับค่าการดูดซับได้ตั้งแต่ 1 - 99%" Stone กล่าว. นั่นทำให้สามารถใช้เป็นสวิตช์เปิดปิดแสง หรือ encode ข้อมูลลงไปได้. "พวกเราคิดว่าอุปกรณ์ของพวกเราชิ้นนี้สามารถใช้เป็น modulator หรือ switch ได้" Hui Cao ศาสตราจารย์ภาควิชาฟิสิกส์ประยุกต์ที่ร่วมงานกับ Stone กล่าว. "วิศวกรจะต้องตัดสินใจกันเองว่าอุปกรณ์ชิ้นไหนที่เหมาพจะใช้เป็น modulator หรือ switch" เธอกล่าว

"ในความคิดของผม นี่เป็นความสำเร็จครั้งสำคัญทีเดียว" กล่าวโดย Stefano Longhi ผู้ช่วยศาสตราจารย์ของภาควิชาฟิสิกส์ที่ Polytechnic Institute of Milan. "คุณสามารถสร้างวัสดุที่โปรงใสแต่ยังเป็นยังเป็นตัวดูดซับที่ดีที่แสงๆหนึ่งได้" มันคงเป็นเรื่องน่าสนใจไม่น้อยถ้าสามารถทำให้อุปกรณ์ชิ้นหนึ่งเป็นได้ทั้ง laser และ antilaser ในตัว "มันจะสามารถทำหน้าที่ทั้งต้นกำเนิดแสงและตัวดูดซับแสงในเวลาเดียวกัน"

การดูดซับ photon จะถ่ายเทพลังงานเข้าไปใน loss medium ในรูปของความร้อนหรือไฟฟ้า ซึ่งนั่นอาจจะเป็นวิธีใหม่ในการอัดพลังงานจำนวนมากเข้าไปในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต. โดยการใส่ bias voltage เข้าไป antilaser ก็สามารถทำงานเป็น photovoltaic ได้ ซึ่งนั่นเราสามารถใช้มันสร้างสัญญาณจากตัวตรวจจับแสงได้ Cao กล่าว

แต่ด้วย antilaser นั้นทำงานได้แค่ช่วงความยาวคลื่นหนึ่งในลำแสงที่ coherent มันคงไม่สามารถใช้งานได้จริงใน solar cell และมันคงไม่ช่วยในงานของเทคโนโลยีล่องหน และมันไม่สามารถใช้เป็นฉนวนกันแสง laser ได้ Stone กล่าว

นักฟิสิกส์กำลังถกกันกับกลุ่มนักวิจัยที่ Cornell University ใน Ithaca รัฐ NewYork เกี่ยวกับ antilaser นี้สามารถจะช่วยในการพัฒนาคอมพิวเตอร์ระบบ hybrid ระหว่าง optic และ electronic ที่ใช้แสงมาคำนวณในบางช่วงแทนที่จะใช้อิเล็กตรอน ได้หรือไม่. ตอนนี้ "ส่วนใหญ่กำลังพยายามทำความเข้าใจกับมัน" Stone กล่าว "แล้วจะรู้ว่าจะมีอะไรที่เจ๋งกว่าที่จะมาล้มผลงานชิ้นนี้ได้มั้ย"

Source: http://spectrum.ieee.org/semiconductors/optoelectronics/antilaser-invented

ตรวจดูแผลด้วยเส้นใยแก้ว

รูปภาพ: Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology (EMPA) St. Gallen

23 พ.ค. 2554 - การตรวจดูการฟื้นฟูของบาดแผลสามารถทำได้ง่ายขึ้น ต้องขอบคุณเส้นใยแก้ว (Optical Fiber, OF) ชนิดใหม่ที่สามารถใส่ไว้ได้ในผ้าปิดแผลที่มีอยู่ในปัจจุบัน สารเคลือบของเส้นใยแก้วนี้จะตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของสภาพความเป็นกรด ซึ่งเป็นปัจจัยหนึ่งในการชี้วัดการฟื้นฟูของบาดแผล ที่แกนกลางของเส้นใยแก้วจะทำหน้าที่เป็นพาหะนำแสงที่ถูกปล่อยจากเครื่องมือด้านหนึ่ง ไปสู่อีกเครื่องอีกด้านหนึ่ง ซึ่งจะทำให้พยาบาลสามารถตรวจดูแผลได้ในทันที กล่าวโดย Bastien Schyrr นักศึกษาปริญญาเอกจาก University of Friboug, Switzerland ภาควิชาวิศวกรรมชีวการแพทย์ คนที่เดือนที่แล้ว (เม.ย. '54) ได้แสดงผลการทดลองจากแลปที่ผ้าปิดแผลสามารถตรวจการเปลี่ยนแปลงของระดับความเป็นกรดในสารละลายที่มี serum ของคนอยู่ในนั้น

การตรวจแผลนั้นถือว่าเป็นปัญหาสำคัญ กล่ายโดย Patricia Conolly วิศวกรชีวะจาก University of Strathclyde, Glasgow ผู้ที่ไม่ได้มีส่วนเกี่ยวข้องกับงานของ Schyrr. ในสหราชอาณาจักรประเทศเดียว ก็มีผู้ที่มีบาดแผลเรื้อรังสูงถึง 200,000 คน และส่วนมากเป็นผู้ป่วยที่ต้องพักฟื้นจากการทำศัลยกรรมอย่าง ผู้ป่วยโรคเบาหวานและโรคอื่นๆ ต้องนอนพักอยู่บนเตียงเพราะบาดแผลเหล่านั้น เพื่อที่จะดูการฟื้นฟูของแผล บางครั้งพยาบาลจะต้องใช้เนื้อเยื่อตัวอย่างจากบาดแผลซึ่งเป็นวิธีที่เสี่ยงต่อการติดเชื้อ จากนั้นจึงส่งต่อไปที่ห้องทดลองเพื่อที่จะตรวจสอบอีกที ระบบเส้นใยแก้วของ Schyrr สามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของสภาพความเป็นกรดโดยการยิงแสงผ่านเส้นใยแก้วเข้าไป และดูสีของแสงที่ออกมา ซึ่งสามารถใช้ผลในการวินิจฉัยได้โดยไม่ต้องยุ่งเกี่ยวกับที่ทำแผลไว้

Lukas Scherer เพื่อนร่วมทีมของ Schyrr จาก Swiss Federal Laboratories of Material Testing and Research ในเมือง St. Gallen กล่าวว่านั่นเป็นความท้าทายสำคัญของ sensor ชีวภาพบนเส้นใยแก้วคือการทำให้เส้นใยแก้วที่เป็นพาหะนำแสงเหล่านี้ยืดหยุ่นได้มากพอเวลาไปใช้ทำแผลจริง "เดิมผมเป็นนักสังเคราะห์สาร และผมเคยคิดว่าคุณแค่เอาเส้นใยเหล่านี้เข้าเครื่องแล้วมันก็จะทำออกมาเป็นแผ่นให้เรียบร้อย แต่มันไม่ได้ง่ายอย่างนั้น" Scherer กล่าว

ทีมของเขาได้ทดลองมาเป็นระยะเวลากว่า 2 ปีกับการเตรียมอุปกรณ์ทำแผลหลายๆแบบกับเส้นใยแก้วที่พวกเขามี ผลิตภัณฑ์ที่ออกมาตัวสุดท้ายจะต้องยอมให้แสงวิ่งผ่านมากพอเพื่อที่จะนำสัญญาณจากภายในผ้าปิดแผลออกมาเหมือนเส้นใยแก้ว แต่มันต้องยืดหยุ่นมากพอที่จะติดไปกับผ้าทำแผลที่ผลิตเป็นจำนวนมากได้ "เมื่อพวกเขาสามารถทำให้มันยึดติดกับผ้าปิดแผลได้ นั่นเราถึงรู้ว่ามันยืดหยุ่นได้เพียงพอ" Scherer กล่าว. แต่ก่อนอื่นพวกเขาจะต้องปลอกเปลือกชั้นนอกของเส้นใยแก้วออกก่อนโดยใช้แรงกด จากนั้นจึงสร้างชั้นนอกของเส้นใยใหม่ที่ไวต่อกรดเข้าไปแทน

รูปภาพ: Swiss Center of Electronics and Microtechnology (CSEM)
ผ้าปิดแผลที่ใส่เส้นใยแก้วนำแสงไว้ข้างใน

ขณะนี้ Schyrr กำลังปรับค่าของสัญญาณแสงตามระดับของความเป็นกรดในเซรุ่มในมนุษย์ และวางแผนที่จะทดลองในสัตว์ด้วย ทีมของเขาเป็นส่วนหนึ่งของความร่วมมือกันระหว่างอุตสาหกรรมและสถาบันการศึกษา TecInTex industrial-academic collaboration ยังได้เข้าไปพูดคุยกับหลายบริษัทเพื่อทำให้ผลิตภัณฑ์นี้ออกจำหน่ายสู่ตลาด. การมีอยู่หรือหายไปของเอนไซม์บางชนิดและสารชี้วัดทางชีวะตัวอื่นๆ สามารถใช้เป็นตัวบ่งบอกถึงการเริ่มรักษาตัวของเนื้อเยื่อ และการร่วมมือกับ TecInTex ก็ได้วางแผนพัฒนาที่จะตรวจไว้เอนไซม์เหล่านี้ให้ได้ด้วยในรุ่นต่อๆ ไป

การทำแผลโดยใส่เส้นใยแก้วไว้ข้างในไม่ใช่เป็นเทคโนโลยีเดียวที่กำลังถูกพัฒนา ทางด้านนาง Conolly ผู้เป็น CEO ของบริษัท Ohmedics ใน Glasgow ที่ซึ่งทีมของเธอได้ออกแบบผลิตภัณฑ์ที่มีชื่อว่า WoundSense. เครื่องตรวจวัดจะเชื่อมต่อกับ sensor ที่สามารถใช้แล้วทิ้งได้ ที่ใช้ตรวจจับระดับความชื้นในบาดแผลโดยไม่ต้องยุ่งกับที่ทำแผลไว้ กลุ่มอื่นๆ กำลังทดลอง sensor ชีวภาพ อย่างเช่น เครื่องดมสารเคมีอิเล็กทรอนิกส์, จอ Infrared, และ hydrogel ที่สามารถส่งข้อมูลของแผลได้โดยไม่ต้องยุ่งกับที่ทำแผล

โดยตัวมันเองแล้ว Sensor จากเส้นใยแก้วนี้จากทีมใน Swiss ไม่สามารถให้ข้อมูลเพียงพอกับผู้ที่ดูแลคนไข้ที่ไม่ได้เป็นระดับผู้เชี่ยวชาญ เพราะมันมีหลายปัจจัยที่เกี่ยวข้อง แต่อย่างน้อยมันก็ช่วยให้ผู้เชี่ยวชาญสามารถตัดสินใจได้ดีขึ้น. "มันเป็นความท้าทายอย่างมากที่จะปรับวิธีการดูแลบาดแผลไปตามผู้ป่วยแต่ละคน และสถานะของมันที่เรากำลังสนใจ" Connolly กล่าว "แต่ทั้งหมดนี้ต้องการวิธีการใหม่ๆ ในการแก้ปัญหา"

Source: http://spectrum.ieee.org/biomedical/diagnostics/optical-fiber-watches-wounds

HP จำแนกโครงสร้างและการทำงานของ Memristor สำเร็จ

18 พ.ค. 2554 - นักวิทยศาสตร์จาก HP ได้สร้างปรากฏการณ์ทางวิทยาศาสตร์อีกครั้งในการศึกษาวงจรและส่วนประกอบต่างๆ ใน Memristor ที่จะช่วยพาเราไปสู่ยุคใหม่ของหน่วยความจำและการประมวลผลในคอมพิวเตอร์

ใน Paper ที่ออกมาในวันจันทร์ใน Journal Nanotechnology นักวิจัยจาก HP Labs และ University of California Santa Barbara ได้รายงานว่า พวกเขาสามารถจำแนกลักษณะโครงสร้างภายในของ memristor ขณะทำงานอยู่ได้

Memristor เป็นตัวต้านทานที่มีความจำอยู่ และเป็นองค์ประกอบพื้นฐานของวงจรไฟฟ้าชิ้นที่ 4 ที่กล่าวขานกัน ควบคู่ไปกับตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ และขดลวดตัวนำ. ตัวต้านทานที่มีความจำนี้สามารถจดจำได้ว่ามีจำนวนประจุไฟฟ้าไหลผ่านไปเท่าไหร่ แม้ว่ากระแสไฟจะหยุดไหลไปแล้ว

ผลก็คือ memristor มีคุณสมบัติที่จะเป็นหน่วยความจำและวงจร logic ในอนาคต ที่สามารถเลียนแบบลักษณะพฤติกรรมทางชีวภาพได้ Elisa Greene จาก HP corporate communications ได้เขียนเอาไว้ใน HP blog

ในการค้นพบของ HP และ UC Santa Barbara ครั้งนี้ เกิดขึ้นโดยการฉายแสง X-ray จี้ไปยัง channel ขนาด 100 นาโนเมตร ภายใน memristor ขณะที่เกิดการเปลี่ยนแปลงค่าความต้านทาน พวกเขาสามารถที่จะแสดงโครงสร้างทางเคมีและรูปร่างของ channel ได้ ซึ่งนั่นจะช่วยทำให้เข้าใจการทำงานของ memristor ได้ดีขึ้น

เมื่อ memristor ได้ออกมาในรูปภาคทฤษฎีในปี ค.ศ. 1971 HP ได้พิสูจน์ว่ามันมีอยู่จริงในปี ค.ศ. 2006 และสาธิตครั้งแรกในปี ค.ศ. 2008 ในปีที่แล้ว HP ได้จับมือกับ Hynix Semiconductor เพื่อที่จะพัฒนาและผลิต memristor ในชื่อว่า Resistive Random Access Memory (ReRAM) ซึ่งตัว ReRAM นี้เป็นขุมทรัพย์ของ HP หลังจากลงทุนศึกษาด้วยคุณสมบัติที่จะเข้ามาแทนที่หน่วยความจำแบบ flash และ DRAM. ReRAM เป็นหน่วยความจำแบบ non-volatile นั่นหมายความว่าข้อมูลที่เก็บอยู่ข้างในจะไม่หายไปเมื่อตัดไฟทิ้ง นอกจากนี้มันยังใช้พลังงานต่ำและสามารถจุข้อมูลได้มากกว่า

ReRAM อาจจะเปลี่ยนมุมมองของการประมวลผลในปัจจุบันซึ่งให้ CPU เป็นตัวประมวลผลทั้งหมด. Memristor สามารถเปลี่ยนสถานะไปกลับได้ภายในไม่กี่นาโนวินาที ทำให้ระบบเร็วมากขึ้นกว่าเดิมและยังประหยัดพลังงานด้วย Memristor ยังสามารถเก็บข้อมูลและประมวลผลต่อ ซึ่งจะเปลี่ยนสถาปัตยกรรมการประมวลผลกับหน่วยความจำแบบเก่าไปโดยสิ้นเชิง

Memristor มีคุณลักษณะที่ดีมากที่จะนำไปสร้างหน่วยความจำชนิดใหม่ๆ ที่มีความทนทานต่อการเขียนข้อมูลซ้ำๆจำนวนมากได้ สามารถจุข้อมูลได้เยอะ เสถียร และใช้พลังงานน้อย

HP เชื่อว่า อุปกรณ์ที่ใช้ชิปที่มีส่วนประกอบจาก memristor จะลงสู่ตลาดในปี ค.ศ. 2014 นี่จะทำให้อุปกรณ์พกพาอย่างโทรศัพท์หรือ tablet ได้ใช้หน่วยความจำที่ดีกว่าปัจจุบันถึง 10 เท่า รวมถึง supercomputer ก็ยังสามารถทำให้ไวขึ้นกว่าเดิมมาก ตามกฎของ Moore ที่ทำนายไว้

Moore's law ถูกตั้งชื่อตามผู้ร่วมก่อตั้งบริษัท Intel, Gordon E. Moore ได้กล่าวไว้ว่าจำนวนทรานซิสเตอร์ใน IC จะเพิ่มขึ้นเป็นเท่าตัวทุกๆ 2 ปี และ trend นี้นำไปสู่ประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นอย่างมหาศาลที่ระดับการใช้พลังงานที่ต่ำลงใน microprocessor ที่ออกใหม่แต่ละรุ่น

Source: http://www.informationweek.com/news/hardware/processors/229502412

สายทองแดงความเร็วใยแก้ว?

13 ต.ค. 2554 - ในอุดมคติ เส้นใยแก้ว (Optical Fiber, OF) สามารถส่งข้อมูลจำนวนมากในระยะทางไกลๆ ได้ การลากสายไฟเบอร์เหล่านี้ไปยังที่พักอาศัยนับล้านๆ จำเป็นต้องใช้เงินทุนจำนวนมหาศาล ในตอนนี้ ความพยายามที่จะทำให้ broadband สำหรับประชาชนเร็วขึ้นยังคงเกี่ยวข้องกับการพัฒนาระบบสายทองแดงเดิมให้ดีขึ้น อย่างเช่น Digital Subscriber Lines (DSL) ซึ่งพัฒนามาจากระบบ Dial-up ของโทรศัพท์ Alcatel-Lucent ได้เปิดตัวเทคโนโลยีที่เพิ่มความเร็วได้ถึง 3 เท่าของ 20-30 Mbps ของผู้ใช้บริการ DSL และ cable modem ถูกจำกัดในปัจจุบัน

ในปลายเดือนกันยายน ที่งาน Broadband World Forum, ปาริส บริษัท Alcatel-Lucent ประกาศว่าจะเปิดตัวเทคโนโลยี Very High-Speed DSL รุ่นปรับปรุงที่ชื่อว่า VDSL2 with vectoring ให้ใช้ในเชิงธุรกิจ. การทำ Vectoring เป็นเทคนิคที่ลดสิ่งรบกวนในสายทองแดงจากการใช้งานโดยหลายๆ user พร้อมๆกัน เพื่อที่จะดันให้ broadband มีความเร็วถึง 100 Mbps ในขณะที่ OF ที่ลากตรงไปตามบ้านเรือนมีความเร็วสูงหลายร้อย Mbps VDSL2 vectoring สามารถใช้ระบบโทรศัพท์เดิมในการเชื่อมต่อกับระบบ

Michael Peeters, CTO ของ Alcatel-Lucent แผนก wire-line กล่าวว่า carrier ต่างๆ สามารถใช้ระบบ VDSL2 vectoring ได้โดยไม่ต้องรื้อระบบโครงสร้างภายในเลยแม้แต่นิด ในเครือข่ายส่วนใหญ่ บ้านเรือนจะเชื่อมต่อกับตู้ชุมสายประจำถนนซึ่งต่อกับส่วนกลางด้วย OF อีกทีหนึ่ง ผู้ใช้บริการยังคงมีสายทองแดงวิ่งถึงบ้านในระยะไม่กี่ร้อยเมตรถึงบ้าน และ VDSL2 vectoring ถูกออกแบบมาให้ optimize ความเร็วในการส่งข้อมูลในระยะสั้นๆ นี้

ปกติแล้วในสายทองแดง สัญญาณจะถูกส่งผ่านสายทองแดงเป็นคู่เพื่อลดสัญญาณรบกวนจากคลื่อนแม่เหล็ก แต่ก็ยังมีสัญญาณบางส่วนของลูกค้าคนหนึ่งหลุดไปยังลูกค้าอีกคนหนึ่ง นี่เป็นปรากฏการณ์ที่รู้จักกันในชื่อว่า crosstalk ซึ่งจากปรากฏการณ์นี้ bandwidth จะถูกจำกัดลงเนื่องจากมันไปรบกวนสัญญาณที่ถูกส่งออกมา

Crosstalk ตามทฤษฎีแล้วเป็นเรื่องง่ายที่จะแก้ ตราบใดที่คุณยังสามารถประมาณได้ว่าสายๆหนึ่งไปรบกวนอีกสายๆหนึ่งอยู่เท่าไหร่ จากนั้นคุณก็สามารถหักล้างมันทิ้งผ่านการคำนวณของฮาร์ดแวร์ที่ติดตั้งอยู่ในตู้ชุมสายการประมาณ crosstalk นั้นใช้สิ่งที่เรียกว่า error vector ที่จะถูกส่งมาพร้อมกับอุปกรณ์ที่ติดตั้งอยู่ในบ้านของผู้ใช้บริการต่อไปยังตู้ชุมสาย ส่วนภาครับก็จะรู้ว่ารูปร่างของสัญญาณที่ถูกส่งมาควรจะมีหน้าตาเป็นอย่างไร และความแตกต่างของสัญญาณเป็นตัวชี้วัดระดับ crosstalk ที่ดีระหว่างสายสัญญาณกับสายสัญญาณอื่นๆ

ในระบบ VDSL2 ใหม่นี้ การ crosstalk บนทุกๆสายในชุมสายถูกประมาณโดยใช้ error vector เหล่านี้ แล้วคำนวณเพื่อลดปริมาณการรบกวนสัญญาณระหว่างสายกันเอง

การประมวลผลใน VDSL2 ต้องใช้กำลังมาก เพราะมันต้องคำนวณ matrix ขนาดใหญ่ในการแก้ crosstalk สำหรับ 48 สายสัญญาณ มันต้องการพลังในการประมวลผลเทียบเท่ากับ PlayStation 3 แต่ด้วยราคาของซิลิคอนที่ถูกลง และค่าติดตั้งที่แพงของเส้นใยแก้ว Peeters ประมาณการณ์ว่า ค่าใช้จ่ายในการติดตั้ง VDSL2 vectoring นี้จะมีราคาไม่เกิน 1/3 ของค่าติดตั้ง fiber ไปตามบ้านโดยตรง

นักวิจัยจาก Stanford นำโดยสมาชิก IEEE John Cioffi ผู้ที่ผลักดันนวัตกรรม DSL ตั้งแต่ต้นทศวรรษ ค.ศ. 1990 ได้เริ่มพัฒนาวิธี vectoring ในปี 2001 เพื่อแก้ปัญหา crosstalk ระหว่างสายจำนวนมากๆ ในทีเดียว Cioffi เคยบอกไว้ว่า broadband บนสายทองแดงไม่มีทางจะหายไป บริษัทเองเหมือนจะเห็นด้วยกับเขา: บริษัทพัฒนาเทคโนโลยี broadband แห่งใหม่ของเขา ที่ชื่อว่า Assia เปิดให้บริการที่ตอนนี้ถูกใช้เพื่อเร่งความเร็วบนกว่า 45 ล้านคู่สายสัญญาณระบบ DSL ทั่วโลก จากเพียง 5 ล้านคู่สายในปี 2006

Cioffi กล่าวว่าแม้จะอยู่ในต้นทศวรรษ ค.ศ. 1990 ที่เมื่อเขาได้เสนอมตราฐานแรกสำหรับพัฒนาโครงข่ายบนสายทองแดง - Asymmetric Digital Subscriber Line (ADSL) - ผู้คนก็เริ่มพูดถึง Fiber to the Home (FTTH) แต่ในประเทศที่พัฒนาแล้วส่วนใหญ่ เส้นใบแก้วเหล่านี้มีจำนวนเพียงแค่ 5% ของผู้ใช้ broadband ในปัจจุบันเท่านั้น ราคาที่สูงเป็นสาเหตุหลัก ค่าใช้จ่ายในการลาก fiber ไปยังทุกบ้านเรือนในสหรัฐอเมริกานั้นสูงถึง $250,000,000,000 และถ้าทำกันทั่วโลกจะมีมูลค่าสูงถึงระดับหลักล้านล้านเลยทีเดียว

บริษัทโทรคมนาคมต่างๆ ไม่สามารถที่จะยกเครื่องโครงสร้างภายในใหม่ทั้งหมดได้ และด้วยปัญหาด้านการเงินในปัจจุบัน มันเป็นเรื่องยากที่จะคาดหวังว่ารัฐบาลจะจ่ายเงินอุดหนุนสำหรับโครงการติดตั้งเส้นใยแก้วจำนวนมหาศาลอย่างนี้

Belgacom ยอมรับกับสภาพทางเศรษฐกิจ บริษัทโทรคมนาคมของประเทศเบลเยียมนี้จะเป็นบริษัทแรกที่จะใช้ VDSL2 vectoring ในโครงข่ายภายในประเทศ และวางแผนว่าจะครอบคลุม 85% จาก 1 ล้านผู้ใช้บริการ ในปี 2013

Belgacom ได้ใช้ VDSL2 without vectoring กับลูกค้ากว่า 900,000 ราย ซึ่งครอบคลุมกว่า 19,000 ชุมสายที่รองรับมาตรฐานตัวนี้ VDSL2 ขั้นพื้นฐานจะมีความเร็วประมาณ 20-30 Mbps ในระยะ 400 เมตร Wim De Meyer รองประธานของ business transformation จาก Belgacom กล่าวว่า 60% ของผู้ใช้บริการอยู่ในระยะ 400 เมตร จากตู้ชุมสาย มีโอกาสที่จะได้เห็นความเร็ววิ่งขึ้นสูงถึง 100 Mbps และกับลูกค้าที่อยู่ห่างจากชุมสายราว 1200 เมตร จะเห็นความเร็วที่ 40 Mbps หรือมากกว่า

De Meyer กล่าวว่าปีนี้ เขาได้เห็นการเติบโตของความสนใจที่จะใช้สายทองแดงแทนเส้นใยแก้วเพื่อที่จะเร่งความเร็วในบริการด้าน broadband ด้วยสถานการณ์การเงินตอนนี้ ผู้คนกำลังหาทางที่จะใช้ระบบโครงสร้างเดิมในปัจจุบันให้มีประสิทธิภาพดีขึ้น Belgacom เริ่มติดตั้งเส้นใยแก้วไปตามชุมสายในปีค.ศ. 2003 ตอนนี้เรามีเส้นใยแก้วระยะรวมกว่า 16,000 กิโลเมตรจากชุมสายมายังส่วนกลาง การใช้เทคโนโลยี vectoring ล่าสุดจาก Alcatel-Lucent สำหรับระยะไม่กี่ร้อยเมตรของสายทองแดงดูมีน้ำหนักสำหรับบริษัท Belgacom เพราะตัวบริษัททำเพียงแค่ปรับปรุงอุปกรณ์ในชุมสายเล็กน้อยเท่านั้นในการยกระดับโครงข่าย

Alcatel-Lucent ได้เริ่มทดสอบเทคโนโลยี vectoring กับผู้ให้บริการที่ใช้ระบบ VDSL2 อยู่แล้ว จำนวนหนึ่ง

Source: http://spectrum.ieee.org/telecom/internet/copper-at-the-speed-of-fiber

สร้าง HDD 18 TB ให้เป็นจริง เพียงเติมเกลือ

14 ต.ค. 2554 - ขนาดของ Hard disk ที่เพิ่มขึ้น หมายความว่าเราสามารถเก็บรูป, เพลง, เกม และอื่นๆ ได้กมากขึ้น แต่เช่นเดียวกับ Moore's Law ตัวเลขที่เพิ่มขึ้นนั้น มันไม่ได้มาง่ายๆ บริษัทอย่าง Toshiba, TDK, หรือ Seagate ต่างพยายามมองหาวิธีที่จะเพิ่มความจุลงไปอยู่ตลิดเวลา แม้ตอนนี้ตัวเลขจะดูมหาศาลแล้ว แต่บริษัทเหล่านี้ก็ไม่เคยหยุดที่จะหาวิธีที่จะพัฒนามันขึ้นไปอีก

เทคโนโลยีที่จะนำเสนอวันนี้มาจาก Institute of Materials Research and Engineering (IMRE) ประเทศสิงคโปร์ที่ Dr. Joel Yang ได้ค้นพบวิธีการเพิ่มความหนาแน่นของข้อมูลลงไปในหนึ่งหน่วยพื้นที่. ความลับอยู่ที่ การเติมเกลือลงไปในสารละลาย

Hard disk มีพื้นผิวที่ปกคริวไปด้วยเม็ดแม่เหล็กเล็กจำนวนมาก แต่ละอันมีขนาดเพียงแค่ไม่กี่นาโนเมตรเท่านั้น เม็ดแม่เหล็กเหล่านี้จะจับกลุ่มกันเป็นเกาะเล็กๆ แล้วหัวอ่านฮาร์ดดิสก์จะลอยอยู่ข้างบนและพลิกเกาะเล็กๆ เหล่านี้ไปกลับเกิดเป็นบิต 1 และ 0

เม็ดแม่เหล็กเล็กๆ เหล่านี้เกิดจากการทำปฏิกริยากับสารเคมีเพื่อสร้างโครงสร้างในระดับนาโน Dr. Yang พบว่า เพียงแค่เติมเกลือลงไปในสารเคมีเพียงเล็กน้อย เราสามารถผลิตเม็ดแม่เหล็กที่ดีกว่าได้ ขนาดของมันไม่ได้ลดลงเท่าไหร่ แต่แทนที่มันจะจับกลุ่มกันเป็นเกาะเล็กๆมากมาย แต่ละเม็ดแม่เหล็กนี้สามารถถูกควบคุมได้อย่างอิสระ โดยไม่ส่งผลกระทบต่อเม็ดอื่นๆ นี่หมายถึงความหนาแน่นของข้อมูลที่ถูกจุอยู่บนพื้นผิวเพิ่มขึ้นอย่างมหาศาล

พวกเขาได้สาธิตตัวเก็บข้อมูลขนาด 1.9 Terabits ต่อ ตร.นิ้ว ซึ่งมากเป็น 4 เท่าของฮาร์ดดิสก์ที่จุแน่นที่สุดในปัจจุบัน และพวกเขายังได้ทำให้เม็ดเหล่านี้มีขนาดเล็กลงถึง 3.3 Terabits ต่อ ตร.นิ้ว นั่นหมายถึงฮาร์ดดิสก์สามารถจะได้มากถึง 18 Terabytes ในอนาคตอันใกล้นี้

จริงๆ แล้ว Yang ได้พัฒนาสารละลายเกลือนี้ขึ้นมาตอนสมัยอยู่ที่ MIT แต่ดูเหมือนว่า IMRE จะได้รับความดีความชอบไปแทน เราอาจยังไม่เห็นฮาร์ดดิสก์ที่ผลิตด้วยเทคนิคนี้ในช่วงนี้ แต่นี่เป็นการต่อยอดพัฒนาครั้งสำคัญเลยทีเดียว

Source: http://techcrunch.com/2011/10/14/how-to-enable-16tb-hard-drives-just-add-salt/

Full paper: http://iopscience.iop.org/0957-4484/22/38/385301/