เทปกาวก็มีความจำ! พลิกโฉม “เทคโนโลยีจดจำข้อมูล” บันทึกซ้ำได้ ไม่ใช้ไฟฟ้า แฮกเกอร์หมดสิทธิ์ขโมย

นักวิจัยค้นพบวิธีเปลี่ยนเทปกาวให้เป็นวัสดุที่สามารถจดจำข้อมูล ลบออก และบันทึกซ้ำได้ด้วยการเคลื่อนไหวทางกายภาพ โดยเป็นการเก็บข้อมูลที่ไม่ต้องใช้กระแสไฟฟ้าและปลอดภัยจากการโจรกรรมข้อมูล

ในยุคที่ข้อมูลดิจิทัลทุกอย่างถูกจัดเก็บไว้ในรูปของกระแสไฟฟ้าและชิปคอมพิวเตอร์ ใครจะคิดว่าวัสดุพื้นบ้านอย่าง "เทปกาว" ที่เราใช้แปะกล่องพัสดุจะกลายเป็นอุปกรณ์เก็บข้อมูลสุดล้ำได้ ล่าสุดทีมนักฟิสิกส์ประสบความสำเร็จในการเปลี่ยนเทปกาวทั่วไปให้กลายเป็นระบบบันทึกข้อมูลเชิงกลที่น่าทึ่ง

โดยผลงานนี้ได้แสดงให้เห็นว่าวัสดุชนิดนี้สามารถจดจำ ลบ และบันทึกข้อมูลซ้ำ ๆ ได้เพียงแค่ใช้แรงดึงเชิงกล โดยไม่จำเป็นต้องพึ่งพาพลังงานไฟฟ้าแม้แต่หยดเดียว นวัตกรรมนี้กำลังจะเปิดประตูสู่การพัฒนาเทคโนโลยีประมวลผลรูปแบบใหม่ที่ทั้งประหยัดพลังงานและปลอดภัยจากการถูกแฮกอย่างสิ้นเชิง

บันทึกข้อมูลด้วยวัสดุพื้นผิวที่มีความจำ

โดยทั่วไปแล้วมนุษย์เราคุ้นเคยกับความจำดิจิทัล (Digital Memory) ที่ใช้ไฟฟ้าควบคุมรหัส 0 กับ 1 หรือความจำแม่เหล็กในเทปคาสเซ็ทยุคเก่า แต่เทคโนโลยีใหม่นี้ถูกเรียกว่า "ความจำของวัสดุ" (Material Memory) ซึ่งเป็นการบันทึกข้อมูลลงไปในโครงสร้างของวัตถุโดยตรง

ทีมนักวิจัยค้นพบว่า เมื่อเราดึงเทปกาวออกจากพื้นผิวแล้ว "หยุด" ในตำแหน่งที่ต้องการ แรงกดและปฏิกิริยาทางเคมีบริเวณจุดที่หยุดนั้นจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ส่งผลให้กาวบริเวณนั้นยึดติดกับพื้นผิวแน่นหนาขึ้นกว่าปกติ เกิดเป็นแนวแรงยึดติดเหนียวพิเศษ หรือที่เปรียบเสมือน "จุดบันทึกข้อมูล" เมื่อเราแปะเทปกลับลงไปและลองดึงขึ้นมาใหม่อีกครั้ง เครื่องวัดจะสามารถอ่านค่าแรงต้านที่พุ่งสูงขึ้น ณ จุดเดิมได้อย่างแม่นยำ ทำให้วัสดุนี้สามารถเก็บข้อมูลเหตุการณ์ที่เคยเกิดขึ้นกับตัวมันเองได้เหมือนสมุดบันทึก

กลไกเบื้องหลังการบันทึกในห้องแล็บ

งานวิจัยของนักวิทยาศาสตร์ จากมหาวิทยาลัยเพนซิลเวเนียสเตต (Pennsylvania State University) หรือ Penn State ประเทศสหรัฐอเมริกา ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร New Journal of Physics ทีมวิจัยนำโดย รองศาสตราจารย์ Nathan Keim หัวหน้าทีมวิจัย และ ดร. Sebanti Chattopadhyay ได้ร่วมกันพัฒนาเครื่องมืออัตโนมัติเพื่อทดสอบการทำงานของเทปกาวอย่างละเอียด

ความน่าทึ่งของกลไกนี้คือ ความสามารถในการ "บันทึกข้อมูลซ้ำได้" ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่หาได้ยากในความจำเชิงกลทั่วไป หากต้องการลบข้อมูลเดิมออก ก็เพียงแค่ดึงเทปผ่านจุดนั้นไปเลย แรงดึงจะปรับสภาพหน้ากาวให้กลับมาเรียบเนียนสม่ำเสมอพร้อมสำหรับการบันทึกใหม่อีกครั้ง นอกจากนี้ ระบบยังสามารถจัดเรียงลำดับก่อนหลังได้ โดยข้อมูลล่าสุดที่บันทึกจะถูกอ่านเป็นสิ่งแรกเสมอ คล้ายกับระบบความจำระยะสั้นหรือ Working Memory ในสมองของมนุษย์ ทำให้สามารถประมวลผลตรรกะเชิงกลได้ในตัวเอง

ทำไมต้องง้อเทปกาว ในเมื่อเรามีฮาร์ดดิสก์ ?

หากเปรียบเทียบในแง่ของความจุและความเร็ว เทคโนโลยีความจำเชิงกลนี้ย่อมไม่สามารถเทียบเคียงกับอุปกรณ์เก็บข้อมูลแบบแฟลชไดรฟ์หรือฮาร์ดดิสก์ในปัจจุบันได้ แต่จุดเด่นที่เทคโนโลยีระบบไฟฟ้าไม่มีวันสู้ได้เลยคือ "ความเสถียรและความปลอดภัยขั้นสูงสุด"

ข้อมูลที่บันทึกอยู่บนโครงสร้างเชิงกลของวัสดุจะไม่สูญหายไปเมื่อไฟดับ และเนื่องจากมันไม่มีแผงวงจรอิเล็กทรอนิกส์หรือสัญญาณไร้สายใดๆ  ทำให้มันปลอดภัยจากการถูกโจมตีทางไซเบอร์ (Cyber-secure) แฮกเกอร์จากทั่วโลกหมดสิทธิ์ที่จะเจาะระบบเข้ามาขโมยข้อมูลทางไกล นอกจากนี้ การทำงานที่ไม่ต้องพึ่งพาพลังงานไฟฟ้า (Zero-power computation) ยังช่วยลดการสิ้นเปลืองแบตเตอรี่และความร้อนสะสมในตัวอุปกรณ์ออกไปได้

จากห้องทดลองสู่การใช้งานจริง

เป้าหมายที่แท้จริงของทีมวิจัยไม่ใช่การผลิตเทปกาวอัจฉริยะออกมาขายแข่งกับอุปกรณ์ไอที แต่เป็นการนำแนวคิดนี้ไปประยุกต์ใช้เพื่อสร้าง "วัสดุอัจฉริยะ" (Smart Materials) ในอนาคต โดยประโยชน์ที่จะเกิดขึ้นกับคนทั่วไปและหลากหลายภาคอุตสาหกรรม เช่น

• วงการหุ่นยนต์และการแพทย์ : สามารถนำไปใช้พัฒนา "หุ่นยนต์นิ่ม" (Soft Robotics) หรืออุปกรณ์ทางการแพทย์ที่ฝังอยู่ในร่างกายมนุษย์ ซึ่งอุปกรณ์เหล่านี้จะสามารถขยับ จดจำคำสั่ง หรือตอบสนองต่อสิ่งเร้าได้ด้วยตัวเองผ่านระบบกลไก โดยไม่ต้องมีแบตเตอรี่ก้อนใหญ่หรือสายไฟฝังอยู่ข้างในตัวคนไข้
   
• เซนเซอร์อัจฉริยะเพื่อความปลอดภัย : วิศวกรสามารถนำโครงสร้างความจำแบบนี้ไปทำเป็นเซนเซอร์ฝังในโครงสร้างตึก สะพาน หรือปีกเครื่องบิน เพื่อให้ตัววัสดุทำหน้าที่ "จดจำ" ประวัติแรงกดทับหรือแรงสั่นสะเทือนที่มากเกินไปได้ด้วยตัวเอง เมื่อวิศวกรมาตรวจสอบ ก็จะทราบได้ทันทีว่าโครงสร้างจุดไหนเคยรับน้ำหนักเกินขีดจำกัด ช่วยป้องกันอุบัติเหตุถล่มได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยไม่ต้องกลัวระบบไฟฟ้ารวน

ความสามารถในการจดจำข้อมูลของเทปกาว ถือเป็นข้อพิสูจน์ที่เปลี่ยนความเข้าใจเดิม ๆ ในวงการฟิสิกส์วัสดุ นวัตกรรมจัดเก็บข้อมูลเชิงกลที่ไม่ใช้ไฟฟ้านี้ ไม่เพียงแต่นำเสนอทางเลือกใหม่ในการบันทึกข้อมูลอย่างปลอดภัยในยุคที่สงครามไซเบอร์ทวีความรุนแรงขึ้นเท่านั้น แต่ยังเป็นรากฐานสำคัญในการสร้างคอมพิวเตอร์เชิงกลรุ่นใหม่ในอนาคต ในวันข้างหน้าเราอาจได้เห็นสิ่งของรอบตัว โครงสร้างตึกรามบ้านช่อง หรือแม้แต่อุปกรณ์สวมใส่ สามารถคิด วิเคราะห์ และบันทึกเรื่องราวต่าง ๆ ได้ในตัวเอง ซึ่งจะช่วยขับเคลื่อนโลกไปสู่ยุคเทคโนโลยีสีเขียวที่ยั่งยืนและปลอดภัยยิ่งกว่าเดิม

เรียบเรียงโดย ขนิษฐา จันทร์ทร

ที่มาข้อมูล: psu, iopscience, earth, newatlas
ที่มาภาพ: psu

อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech