MESSE ศึกษาเทคโนโลยีการเก็บข้อมูลบน DNA ในอวกาศ ด้วยเพลงความฝันกับจักรวาล
MESSE ศึกษาเทคโนโลยีการเก็บข้อมูลบน DNA ในอวกาศ ด้วยเพลงความฝันกับจักรวาล




MESSE

Molecular Encoded Storage for Space Exploration (English Version here)

ส่งเพลงความฝันของจักรวาล
ขึ้นสู่อวกาศด้วยเทคโนโลยีชีวภาพ
แห่งอนาคต

เรามีความตั้งใจมาโดยตลอดที่จะเชื่อมโยงความสวยงามระหว่างศิลปะและวิทยาศาสตร์ ซึ่งในอดีตทั้งคู่เคยเป็นศาสตร์เดียวกันมาก่อนเรียกว่าปรัชญาธรรมชาติ และมาถูกแยกออกจากกันในยุคปฏิวัติอุสาหกรรม อย่างไรก็ตาม ทุกวันนี้โลกก้าวหน้าไปอย่างมาก ทั้งในด้านชีวิต ความซับซ้อนของสังคม และการค้นพบทางวิทยาศาสตร์ใหม่ ๆ เราจึงอยากจะนำเสนอมุมมองที่ทำให้ทุกคน ใช้ชีวิตร่วมอยู่บนจุดตัดระหว่างศิลปะ วิทยาศาสตร์ และความเป็นมนุษย์ ซึ่งสุดท้ายแล้วจะช่วยให้เราก้าวเข้าสู่การเป็นมนุษย์ที่สมบูรณ์ขึ้น และส่งต่ออนาคตของมนุษยชาติให้กับรุ่นต่อไป

รายชื่อผู้มีส่วนร่วมกับภารกิจ >

กำหนดปล่อย

เดินทางสู่อวกาศแล้ว
และกลับลงมายังโลก
13 ตุลาคม 2020 เวลา 20:35

ความสำคัญของงาน

วิทยาศาสตร์ล้ำหน้า

ปรัชญาความเป็นมนุษย์

การสำรวจอวกาศ

การตั้งคำถามสู่สังคมและชีวิต

ความฝันกับจักรวาล

เราเลือกเพลงที่จะนำมาบอกเล่าเรื่องราวการเดินทางของเราในภารกิจนี้ สุดท้ายจบลงที่เพลง ความฝันกับจักรวาล โดย Bodyslam ซึ่งมีเนื้อหาพูดถึงชีวิต การตั้งคำถามถึงผู้สร้าง ใครที่กำหนดชีวิตของเรา ตรงกับที่เรากำลังศึกษาที่มาของชีวิต และถอดรหัส DNA ในที่ขดเกลียวกัน อำนาจจากไหนที่บอกให้เราต้องเกิดมาเป็นแบบนี้ บ้างสมบูรณ์ บ้างเจ็บปวด บ้างมีความสุข บ้างโศกเศร้า และมีอายุขัยที่แสนสั้นเมื่อเทียบกับเวลาของจักรวาล แต่อย่างไรก็ตาม สิ่งที่เรามีก็คือความหวังและความฝัง เป็นสิ่งที่ผู้สร้างนั้นเขียนไว้ใน DNA ของเราทุกคน แม้ว่าจะอยู่ในจุดที่ยากลำบากแค่ไหน แต่เราก็พร้อมที่จะต่อสู้ และเดินต่อไปข้างหน้าเสมอ

เพลงความฝันกับจักรวาลที่ถูกถอดออกมาเป็นโน๊ตอย่างง่ายเพื่อนำไปแปลงเป็นคู่เบสบน DNA

การใช้ DNA
เก็บข้อมูลดิจิทัล

เรามองไปยังอนาคต ในยุคที่คอมพิวเตอร์และชีวิตกลายเป็นสิ่งเดียวกันอย่างแยกกันไม่ออก DNA หรือการเก็บข้อมูลในระดับโมเลกุล จะเป็นสิ่งที่พบเห็นได้ทั่วไป เหมือนกับที่ปัจจุบันเราเก็บข้อมูลผ่านสถานะทางไฟฟ้าโดยใช้เลขฐานสอง เทคโนโลยี DNA Storage ได้รับการพัฒนาต่อยอดมา การยืนอยู่บนบ่าของยักษ์ใหญ่ ช่วยให้เราศึกษางานต่าง ๆ จากอดีต และนำมาสานต่อในแบบของเราเอง ยักษ์เหล่านั้นให้เรายืนบนบ่า แต่ไม่ได้บังคับว่าเราจะต้องมองไปในทิศเดียวกับเขา

การเก็บข้อมูลลงบน DNA ยังเป็นความหวังในการรักษาความรู้ของมนุษยชาติ เมื่อ DNA ถูกเก็บรักษาไว้ในสิ่งมีชีวิต และสิ่งมีชีวิตล้วนแต่จะต้องดิ้นรนต่อสู้เพื่อส่งต่อ DNA นี้ต่อไป ระยะเวลาในการเก็บรักษาของมันจึงยาวนานได้นับล้านปี หรือตราบจนชีวิตเลิกที่จะต่อสู้ดิ้นรนปล่อยให้องค์ความรู้ที่สั่งสมกันมาเป็นนิทานที่เล่าต่อกันไม่รู้จบเลือนหายไปจากจักรวาล

ดนตรีในสายเลือด
ไม่ใช่แค่คำเปรียบเปรย

เรานำเพลงความฝันกับจักรวาลมาแปลงเป็นโน๊ตดนตรีสากลอย่างง่าย จากนั้นใช้อัลกอริทึมที่เราพัฒนาขึ้นมา ในการเปลี่ยนโน๊ตนั้นให้กลายเป็นเลขฐานสอง การออกแบบสถาปัตยกรรมการเก็บข้อมูลและการทำการบีบอัดขนาดของข้อมูล ทำให้เราสามารถเก็บข้อมูลที่ซับซ้อนและหลากหลายอย่างดนตรีสากลได้ หลังจากนั้นเลขฐานสองจะถูกนำไป Mapping กับความเป็นไปได้ 4 รูปแบบบน DNA คือ A C G และ T

เรานำอัลกอริทึม Reed Solomon ซึ่งถูกนำไปใช้เช็คข้อผิดพลาดใน QR Code หรือแผ่น Optical Drive มาปรับปรุงให้สามารถทำงานได้ในระดับโมเลกุล และช่วยให้เราสามารถกู้คืนข้อมูลมาจาก DNA ที่เราเข้ารหัสข้อมูลลงไปได้

สุดท้าย ข้อจำกัดทางโมเลกุลที่ซับซ้อน ทำให้หากการออกแบบการเรียงตัวกันของคู่เบสไม่เป็นไปตามที่ควร จะทำให้พันธะเกิดความอ่อนแอและ DNA ของเราอาจเสียหาย เราจึงพัฒนาอัลกอริทึมที่ทำงานร่วมกับความซับซ้อนทางชีวโมเลกุล และอนุญาตให้ DNA ของเรามีความแข็งแรงที่สุด

โน๊ตดนตรีสากลสู่เลขฐานสอง

นำโน๊ตดนตรีสากลและสัญลักษณ์ทางดนตรีมาเปลี่ยนเป็นเลขฐานสอง ลดขาดข้อมูลด้วยการบีบอัด

เลขฐานสองสู่คู่เบสบน DNA

นำเลขฐานสองมา Map เข้ากับคู่เบส ACG และ T เพื่อสร้าง Pattern การบันทึกข้อมูล

Error Correction Algorithm

ใช้อัลกอริทึมเช็คข้อผิดพลาดเพื่อให้สามารถอ่านค่าได้เหมือนเดิมแม้บางคู่เบสจะถูกทำลายหรือเปลี่ยนไป

ทำลายข้อจำกัดเชิงโมเลกุล

ออกแบบอัลกอริทึมที่เพิ่มความแข็งแรงให้กับโมเลกุลลดจำนวนของคู่เบสที่ซ้ำ

AGGTGTATGAGGATCGGGTAGGCCCGCATGGACAAAGACAGGACTTTGTACTGCTATCCTGATCGATATGTTGGACACTGGCTTTTTAGCGTCGAAAGGCATAACAAAGTTCCGTGGCCAATGTAACTTGAGCCTGATGTCCTGTGGGAGAATTGCATATGAGAACACCATGTCCGCAGATAGCTATCTCTCGTCGGATGTTCCGTCGTTACGGGTGAGAGGAGAGGCCGTAAACACAGCATGTGAAGGATAGGCCACAATCTGTCTGTAAGTTAGAACTAGAGCTTGCAAGATTTTGTAATGTAGAAAAACGAATATACTAGCATGAACTCCCGCTGGGTTAATTCAGGGCACGCATGTCCTGTAAAGGCGGCCCGTGACTCCAGACACAGAGTTAGCTAACCTCCCAGTCGCGATACCCGGGAATATGATCGGCCTCCAAGTACGACCAGCATCCGAGGTATCCGGAATGCTACCATTGCTGCCGAGGGGTGACCTATCGTTGGGTCTCACTTGAGGGGTGAACACGCTAGACCCGTGTACATTTTGCTGGGCAACGCAAGACCCACGACGAAACACCAATTTTTTTGGATGCAAGTAGAATCAACGAGGGGGAGTATTTGTGTTTACGAAATCGCTA
เพลงความฝันกับจักรวาลในรูปของคู่เบส DNA ซึ่งถูกบีบอัดให้อยู่ในความยาวเพียงแค่ 640 bp เท่านั้น (แบคทีเรียอย่าง E. Coli มีความยาวของ DNA อยู่ที่เกือบ 4 ล้าน bp)

สองการทดลอง
หนึ่งเป้าหมาย

เราต้องการศึกษาถึงความเป็นไปได้ในการประกอบ DNA
ในสภาวะก่อนและหลังการเดินทางสู่อวกาศ ด้วยกระบวนการ
ที่ชื่อว่า Gibson Assembly

Gibson Assembly

กระบวนการที่ทำให้ DNA สามารถประกอบเข้าหากัน เราทำการสังเคราะห์ DNA เพลงความฝันกับจักรวาลมาทั้งหมด 3 ชิ้นที่แตกต่างกันจากนั้นก็ใช้กระบวนการ Self-Assembly ในการกระตุ้นให้ DNA ทั้งสามชิ้นประกอบเข้าด้วยกัน โดยเหลืออีกส่วนหนึ่งไว้ จากนั้นส่งทั้งสองชุดขึ้นสู่อวกาศ

และเมื่อ DNA กลับลงมา เราจะศึกษาว่า รังสี สภาวะไร้น้ำหนัก และแรงสั่นสะเมือนมหาศาลจากการปล่อยจรวดและตกกลับลงมายังโลก จะมีผลกระทบอะไรต่อ DNA และที่สำคัญที่สุด กับข้อมูลที่อยู่ในนั้นหรือไม่

Counter-bioterrorism

เรายังออกแบบการทดลองอีกชุด ที่เป็นการนำเอา DNA ที่ใส่ “ข้อมูล” ของเรา ปนเปื้อนไปกับวัตถุที่เห็นได้ทั่วไปในการสำรวจอวกาศ ตั้งแต่วัสดุสำหรับการทำการพิมพ์สามมิติ ผ้า แผ่น Mylar หรือผ้าห่มอวกาศ และที่สำคัญก็คือ ทองคำเปลว ที่เป็นตัวแทนของสิ่งศักดิ์สิทธิ์ และวาทกรรม ไม่เชื่ออย่าลบหลู่

การทดลองนี้ออกแบบมาเพื่อมองหาความเป็นไปได้ในการป้องกันการก่อการร้ายในอวกาศด้วยวิธีการทางชีววิทยา ซึ่งจะสำคัญมากในการสำรวจอวกาศในอนาคต

การส่งขึ้นไปอวกาศ

การทดลองของเราจะเดินทางขึ้นสู่อวกาศไปกับยาน New Shaperd ของ Blue Origin ซึ่งได้รับการสนับสนุนจากบริษัท  มิว สเปซ แอนด์ แอดวานซ์ เทคโนโลยี บริษัทอวกาศสัญชาติไทยที่ต้องการสนับสนุนกิจกรรมการสำรวจอวกาศของเยาวชนและนักวิจัยไทย

จรวดจะเดินทางขึ้นสู่ความสูงเกินกว่า 100 กิโลเมตร ซึ่งเป็นนิยามของอวกาศ จากนั้นกลับลงมาบนโลก ทำให้การทดลองของเรา และเพลงความฝันกับจักรวาลสร้างประวัติศาสตร์เป็นเพลงไทยเพลงแรกที่ถูกนำขึ้นสู่อวกาศในรูปแบบของการเก็บข้อมูลแห่งอนาคต

หลอดการทดลองถูกติดตั้งอยู่ในตัว Payload ขนาด 1U หรือ 10x10x10 เซนติเมตร ที่ทำงานแบบ Semi-Active Payload มีการเชื่อมสัญญาณเข้ากับคอมพิวเตอร์บนยาน เพื่อใช้สัญญาณอย่างง่ายกระตุ้นกล้องถ่ายภาพมุมกว้างบนตัว Payload ให้บันทึกวินาทีประวัติศาสตร์นี้ มองเห็นหลอด PCR Tube ทั้ง 42 หลอดที่ถูกติดตั้งบนยาน

ทั้งหมดนี้ ออกแบบและเขียนโปรแกรมโดยวิศวกรไทย ที่มีความพร้อมในการทำงานร่วมกับบริษัทอวกาศในระดับโลก และร่วมกันสร้างภารกิจการสำรวจอวกาศที่ไม่เหมือนใครในครั้งนี้

วิทยาศาสตร์และ
ศิลปะคือสิ่งที่แยกกันไม่ออก

เราเชื่อเสมอว่า วิทยาศาสตร์และศิลปะคือสิ่งที่แยกกันไม่ออก และใช้สิ่งนี้เป็นแนวคิดหลักในการดำเนินการต่าง ๆ ของเราเรื่อยมา ในขณะที่วิทยาศาสตร์สอนให้เรามีเหตุผล แต่ศิลปะสอนให้เราคิด รู้สึก และมีจินตนาการ ทั้งคู่ล้วนเป็นกุญแจดอกสำคัญที่ทำให้มนุษย์ก้าวข้ามความเปลี่ยนแปลงครั้งแล้วครั้งเล่า

เรายังออกแบบแผ่นภาพเชิงสัญลักษณ์ ที่ติดอยู่บริเวณด้านบนของตัว Payload สื่อความหมายถึงแนวคิดการสำรวจอวกาศในบริบทไทย ๆ ภาพได้รับแรงบันดาลใจจากภาพเขียน Vitruvian Man ของ ลีโอนาร์โด ดา วินชี ในยุคฟื้นฟูศิลปะวิทยาการ โดยเราได้นำมาเรียบเรียงใหม่ เป็นภาพของมนุษย์ที่ไม่บอกว่าเป็นเพศใด กำลังกางแขนออก ยกมือไหว้ และผลักดันกรอบบางอย่างที่กำลังรอบเราไว้ ในขณะที่สายตามองขึ้นไปสู่ดวงดาว คือดวงจันทร์ และดาวอังคาร เป้าหมายการสำรวจต่อไปของมนุษย์ แผนภาพนี้ยังได้รับการออกแบบโดยอิงจากอัตราส่วนที่มีความหมาย และแฝงไปด้วยปรัชญา ในขณะที่ก็ยังสะท้อนภาพของการสำรวจอวกาศในประเทศไทย ที่ต้องแลกมากับการดิ้นรนต่อสู้

Analytical ตัวแทนของการเป็นนักวิเคราะห์ การคิดกระบวนการต่าง ๆ อย่างมีหลักการและที่มาที่ไป ที่ช่วยแก้ไขปัญหาต่าง ๆ ในชีวิต
Humble ความอ่อนน้อมถ่อมตน เหมือนที่ Carl Sagan เคยบอกว่ายิ่งเราศึกษาดาราศาสตร์มากเท่าไหร่ เราก็จะยิ่งเห็นความยิ่งใหญ่ของมัน และรู้สึกว่าตัวเองตัวเล็ก ซึ่งสอนให้เรารู้จักรักเพื่อนมนุษย์ ถ้อยทีถ้อยอาศัย และเคารพซึ่งกันและกัน
Explorative ความเป็นนักสำรวจ การกางแขนและขาเพื่อก้าวข้ามขีดจำกัดต่าง ๆ ไม่ว่าจะเป็นในเชิงชีววิทยา ในเชิงสังคม และพร้อมที่จะเดินหน้าสู่โลกใหม่ ๆ ที่เรายังไม่เคยรู้จักมาก่อน

ตัวแทนความฝัน
ของเด็กไทย

สุดท้ายแต่ไม่ท้ายสุด เพื่อให้การทดลองในอวกาศของเราเป็นไปอย่างเต็มรูปแบบ เราเลือกที่จะใส่ “ไดโนเสาร์อวกาศ” ซึ่งจะบอกเราว่าชุดการทดลองของเราเดินทางถึงอวกาศแล้ว และล่องลอยอย่างมีความหวัง ซึ่งไดโนเสาร์ชิ้นดังกล่าวได้รับการสนับสนุนมาจาก พิพิธภัณฑ์สิรินธร จังหวัดกาฬสินธุ์ ไดโนเสาร์ดังกล่าวได้รับการถอดแบบมาจากไดโนเสาร์ทรงปั้นในกรมสมเด็จพระกนิษฐาธิราชเจ้า กรมสมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาฯ สยามบรมราชกุมารี 

สิ่งนี้ก็เหมือนกับเป็นการย้อนเตือนความฝันของเด็กหลายคน ที่ในวัยเด็กถ้าไม่ชอบไดโนเสาร์ก็อาจจะชอบอวกาศ หรืออาจจะชอบสิ่งอื่น ๆ ที่สร้างสรรค์ แต่เมื่อโตมา เราถูกบีบให้ความคิดสร้างสรรค์เหล่านั้นหลายไป หลายครั้งที่ชีวิตพาให้เราไปอยู่ในจุดที่ต้องหันหลังให้กับความฝันของวัยเด็ก

เรา ในฐานะของเยาวชนไทยที่ยังคงมีความหวัง ความฝัน และความเชื่อ ขอใช้ภารกิจนี้เป็นสะพานเชื่อมทุกคน ไม่ว่าจะเป็นเด็กหรือผู้ใหญ่ นักวิทยาศาสตร์หรือศิลปิน ไม่ว่าคุณจะมีความเชื่อทางการเมือง ศาสนา ปรัชญา และใช้ชีวิตในรูปแบบไหนก็ตาม เราเชื่อว่า วิทยาศาสตร์และศิลปะ คือคำตอบของคำถามว่าเรามีชีวิตอยู่ไปเพื่ออะไร และทำไมท่อนท้ายของเพลงความฝันกับจักรวาลถึงได้กล่าวไว้ว่า

ทุกคืนในคุกสีคราม เพียงความฝันก็สุขใจ

ภารกิจนี้ขอมอบแด่นักวิทยาศาสตร์ไทยทุกคนที่อยู่เบื้องหลังความสำเร็จครั้งแล้วครั้งเล่าของมนุษยชาติ