นักวิจัยจีนคิดค้น “ไมโครชิปแบบเส้นด้าย” ขนาดบางกว่าเส้นผมมนุษย์

ในอนาคต ชิปคอมพิวเตอร์อาจไม่ได้อยู่แค่ในสมาร์ตโฟน แว่นตาอัจฉริยะ หรืออุปกรณ์สวมใส่เท่านั้น แต่กำลังจะมาอยู่บนเสื้อผ้าที่เราสวมใส่ในชีวิตประจำวัน เมื่อทีมนักวิจัยจากประเทศจีนประสบความสำเร็จในการพัฒนา ไมโครชิปที่ซ่อนระบบคอมพิวเตอร์ทั้งชุดไว้ในรูปของเส้นด้าย และยังมีขนาดบางกว่าเส้นผมมนุษย์อีกด้วย

โดยนวัตกรรมนี้ เป็นผลงานของทีมนักวิจัยที่นำโดย ศาสตราจารย์ฮุยเชิง เผิง (Huisheng Peng) และนักวิจัยร่วม เผยหนิง เฉิน (Peining Chen) จากมหาวิทยาลัยฟู่ตั้น (Fudan University) มหาวิทยาลัยชื่อดังของเมืองเซี่ยงไฮ้ ประเทศจีน ซึ่งพัฒนาร่วมกับนักวิจัยจากหลายสถาบัน 

ผลงานชิ้นนี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสารเนเจอร์ (Nature) วารสารวิทยาศาสตร์ชื่อดังของอังกฤษ ภายใต้หัวข้อ “Fibre Integrated Circuits by a multilayered spiral architecture” (วงจรรวมในรูปแบบเส้นใย ที่สร้างขึ้นด้วยสถาปัตยกรรมโครงสร้างเกลียวหลายชั้น) เมื่อวันที่ 21 มกราคมที่ผ่านมา

ทำความรู้จัก Fibre Integrated Circuit

หัวใจสำคัญของงานวิจัยนี้คือการคิดค้น Fibre Integrated Circuit (FIC) หรือ วงจรรวมที่ถูกสร้างให้อยู่ในรูปของเส้นใยแทนการวางวงจรบนแผ่นซิลิกอนแข็งแบบชิปคอมพิวเตอร์ทั่วไป ซึ่งเป็นข้อจำกัดสำคัญของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในปัจจุบัน เนื่องจากชิปแบบเดิมมีความแข็ง บิดงอไม่ได้ และไม่เหมาะกับการใช้งานร่วมกับเสื้อผ้าหรือร่างกายมนุษย์

เพื่อแก้ปัญหานี้ ทีมวิจัยได้ออกแบบโครงสร้างใหม่ที่เรียกว่า Multilayered Spiral Architecture หรือ การนำวงจรหลายชั้นมาม้วนซ้อนกันลงบนวัสดุที่มีความยืดหยุ่น จนได้ออกมาเป็นเส้นด้ายอิเล็กทรอนิกส์ที่สามารถใช้งานได้จริง 

แม้งานวิจัยต้นฉบับในวารสาร Nature จะไม่ได้ระบุความหนาเชิงตัวเลขอย่างชัดเจน แต่สำนักข่าวและสื่อหลายสำนัก เช่น เอสซีเอ็มพี (SCMP) สำนักข่าวของฮ่องกง และทอมส์ ฮาร์ดแวร์ (Tom’s Hardware) สื่อด้านเทคโนโลยีของสหรัฐฯ อ้างว่า เส้นใยวงจรดังกล่าว มีขนาดเล็กมากในระดับใกล้เคียงหรือบางกว่าค่าเฉลี่ยของเส้นผมมนุษย์ ซึ่งโดยทั่วไปเส้นผมของมนุษย์จะมีความหนาประมาณ 50–100 ไมครอน

เส้นใยนี้ยังอัดแน่นไปด้วย ทรานซิสเตอร์ (Transistor) หรือ อุปกรณ์สารกึ่งตัวนำ ที่ใช้ในการขยายหรือสลับสัญญาณไฟฟ้า โดยอัดแน่นไว้ในเส้นใยสูงถึง 100,000 ตัวต่อเซนติเมตร ทำให้สามารถคิดคำนวณและประมวลผลข้อมูลที่ซับซ้อนได้อย่างรวดเร็วและแม่นยำ

นอกจากนี้ FIC ไม่ได้ทำหน้าที่เพียงส่งสัญญาณไฟฟ้าเหมือนสายอิเล็กทรอนิกส์ทั่วไป แต่สามารถทำงานเป็น หน่วยประมวลผลจริง รองรับทั้งการประมวลผลแบบดิจิทัลและแอนะล็อก ในลักษณะเดียวกับชิปเชิงพาณิชย์และยังรองรับการประมวลผลที่เลียนแบบการทำงานของระบบประสาทและสมองมนุษย์ (Neural Computing) ที่มีความแม่นยำสูง

คุณสมบัติพิเศษของ Fibre Integrated Circuit

อีกคุณสมบัติพิเศษของไมโครชิปนี้ คือ มีความทนทานสูงมาก โดยทีมพัฒนาอ้างว่าสามารถทนทาน ต่อการบิดงอและเสียดสีซ้ำได้มากกว่า 10,000 รอบ การยืดตัวได้ถึง 30% การบิดมุม 180 องศาต่อเซนติเมตร และแม้กระทั่งสามารถถูกทับโดยรถบรรทุกน้ำหนัก 15.6 ตันได้ โดยที่วงจรไม่เสียหายและยังคงทำงานได้ตามปกติ

ปูทางสู่ก้าวต่อไปของเทคโนโลที่ล้ำสมัย

ทีมนักวิจัยระบุว่า ด้วยคุณสมบัติที่มีความทานทานและความยืดหยุ่นสูง ผลงานนี้ อาจจะเป็นการปูทางไปสู่การพัฒนาเทคโนโลยีที่ล้ำสมัยได้อีกหลายด้าน เช่น เสื้อผ้าอัจฉริยะที่ซักได้และใส่สบายเหมือนผ้าปกติ (Smart Textiles) แต่สามารถคิดและเรียนรู้ได้ในตัวเอง รวมถึง เทคโนโลยีที่เชื่อมสมองเข้ากับคอมพิวเตอร์ (Brain-Computer Interface) ซึ่งต้องใช้วัสดุที่มีความนิ่มและยืดหยุ่น เพื่อให้เข้ากับเนื้อเยื่อมนุษย์ได้ดีกว่าชิปแข็ง ๆ และอุปกรณ์สวมใส่สำหรับโลกเสมือนจริง (VR Wearables) ที่บางเบาและตรวจจับการเคลื่อนไหวได้อย่างแม่นยำอีกด้วย