เยาวชนไทยเข้ารหัสเพลงความฝันกับจักรวาลลง DNA ส่งขึ้นอวกาศ

Highlight

DNA Storage เป็นหนึ่งในแนวคิดเรื่องการนำ DNA ซึ่งใช้เก็บข้อมูลทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตมาเก็บข้อมูลในรูปแบบดิจิทัล ซึ่งเป็นอนาคตของการเก็บข้อมูลเมื่อโลกกำลังก้าวเข้าสู่ยุคที่คอมพิวเตอร์กับชีวภาพหลอมรวมเข้าด้วยกัน

สเปซทีเอช สื่ออวกาศที่มีผู้ติดตามกว่าสองแสนห้าหมื่นราย และเข้าถึงกลุ่มเป้าหมายหนับล้านในแต่ละเดือน ร่วมมือกับ Freak Lab คลัสเตอร์วิจัยแห่งอนาคต บริษัท มิว สเปซ แอนด์ แอดวานซ์ เทคโนโลยี จำกัด และ MIT Media Lab สร้างภารกิจการสำรวจอวกาศที่หลอมรวมแนวคิดด้านปรัชญา ศิลปะ ชีววิทยา วิทยาการคอมพิวเตอร์ และอวกาศเข้าด้วยกัน
เป็นครั้งแรกที่เพลงจากศิลปินไทย ถูกนำมาถอดรหัสและบันทึกลงบน DNA โดยนักวิจัยเลือกใช้เพลง “ความฝันกับจักรวาล” ของ Bodyslam แสดงถึงการก้าวข้ามขีดจำกัดของการเป็นมนุษย์ ผ่านการมีความฝัน
งานวิจัยนี้เป็นการสร้างแรงผลักดันในการวิจัยเทคโนโลยีขั้นสูง (Frontier Science) แบบหลอมรวมข้ามศาสตร์ (Anti-disciplinary) ที่ได้รับการให้คำปรึกษาจากมหาวิทยาลัยระดับโลกอย่าง MIT และ Havard เป็นการพัฒนาขีดจำกัดของนักวิจัยไทย และยังเป็นการแสดงให้เห็นถึงความสำคัญของการนำวิทยาศาสตร์กับศิลปะ ปรัชญา ความเป็นมนุษย์ เพื่อชักชวน ศิลปิน นักดนตรี นักออกแบบ และสายอาชีพอื่น ๆ ให้เข้ามามีส่วนร่วมกับการสำรวจอวกาศ
กำหนดการปล่อย: 13 ตุลาคม 2020 เวลา 20:35 ตามเวลาประเทศไทย ปล่อยขึ้นจากฐานปล่อยของ Blue Origin ในภารกิจ New Shepard mission (NS-13)

เยาวชนไทยและนักวิจัยประสบความสำเร็จในการบันทึกเพลงความฝันกับจักรวาลเป็นเพลงไทยเพลงแรกลงใน DNA สังเคราะห์ และส่งไปศึกษาในอวกาศ

วิจัยโดย พร้อม เสือทิม, ชยภัทร อาชีวระงับโรค, ณัฐนนท์ ดวงสูงเนิน, พัทน์ ภัทรนุธาพร, ศรัณย์ สีหานาม, ฌาณัฐย์ สิทธิปรีดานันท์, ภูมิปรินทร์ มะโน, วัชรินทร์ อันเวช, ภาคภูมิ ทรัพย์สุนทร, ป๋วย อุ่นใจ และทีมวิจัย

สเปซทีเอชดอทซีโอ (Spaceth.co) สื่อออนไลน์ด้านอวกาศซึ่งก่อตั้งโดยกลุ่มเยาวชนไทย ร่วมมือกับ Freak Lab ห้องวิจัยเทคโนโลยีอนาคต และ MIT Media Lab จัดทำชุดการทดลอง MESSE – Molecular Encoded Storage for Space Exploration ภายใต้การสนับสนุนจาก มิว สเปซ แอนด์ แอดวานซ์ เทคโนโลยี จำกัด บริษัทอวกาศสัญชาติไทย

นายณัฐนนท์ ดวงสูงเนิน (เติ้ล) บรรณาธิการบริหารสื่อออนไลน์สเปซทีเอชดอทซีโอ และพัทน์ ภัทรนุธาพร (พีพี) นักวิจัยไทยจาก MIT Media Lab และผู้ร่วมก่อตั้ง Freak Lab กล่าวว่า “ปัจจุบันเทคโนโลยีการเก็บข้อมูลดิจิทัลมาถึงขีดจำกัด นักวิทยาศาสตร์ต่างกำลังเร่งศึกษาเทคโนโลยีการเก็บข้อมูลแห่งอนาคต ซึ่ง DNA Storage เป็นเทคนิคที่ได้ถูกศึกษาโดยอาศัยความซับซ้อนทางชีววิทยา และการส่งต่อทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตเป็นความหวังในการเก็บรักษาองค์ความรู้ของมนุษยชาติ”

“เราอยากจะแสดงให้เห็นว่านักวิจัยไทย มีความสามารถในระดับโลก และสามารถทำงานด้านชีววิทยาที่ซับซ้อนได้ รวมถึงต้องการเป็นการแสดงออกทางสัญลักษณ์ถึงความหวังของประเทศไทยในการก้าวไปยืนบนเวทีโลก จึงเลือกนำเพลงความฝันกับจักรวาล โดยศิลปิน Bodyslam เป็นข้อมูลที่ถูกแปลงลงไปบันทึกลงใน DNA” ณัฐนนท์ย้ำ

ความฝันกับจักรวาลเป็นบทเพลงที่กล่าวถึงชีวิตในเชิงปรัชญา การตั้งคำถามถึงผู้สร้างชีวิต ซึ่งกลุ่มนักวิจัยได้เห็นว่าเป็นหนึ่งในโจทย์ทางปรัชญาที่น่าสนใจ อีกทั้งยังมีท่อนที่บอกว่า “แต่อย่างน้อยใครคนนั้นก็ยังคงเหลือไว้ซึ่งความฝัน” เป็นการบอกว่าแม้ชีวิตจะถูกขีดเขียนหรือกำหนดมาโดยสิ่งที่เราไม่รู้ แต่มนุษย์ก็ยังสามารถฝันและเลือกใช้ชีวิตให้มีความหมาย และผลักดันกรอบที่นักวิจัยกลุ่มนี้กล่าวไว้ว่าคืออุปสรรคต่าง ๆ ในประเทศที่กำลังพัฒนา

ความสำเร็จในการถอดรหัสดนตรีสากล ลงบน DNA

ชยภัทร อาชีวระงับโรค (ปั๊บ) นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 โรงเรียนสาธิตมหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ ปทุมวัน และนักเขียนประจำสื่อออนไลน์สเปซทีเอช ผู้พัฒนาอัลกอริทึมในการนำเพลงความฝันกับจักรวาล มาแปลงเป็นคู่เบสใน DNA กล่าวว่า “ปัจจุบันการเก็บข้อมูลในคอมพิวเตอร์จะใช้การแทนที่ข้อมูลลงในเลขฐานสองคือ 0 และ 1 แต่ในทางชีววิทยา DNA ใช้การเก็บรหัสทางพันธุกรรมในรูปของคู่เบส Adenine Cytosine Guanine และ Thymine หากเรา ใช้หลักการเดียวกัน เราจะสามารถข้อมูลลงในคู่เบส DNA ได้ ซึ่งการเก็บข้อมูลลงใน DNA จะสามารถเก็บได้มากกว่าแบบดิจิทัลมหาศาล”

“แต่ความท้าทายของ DNA Storage คือมันข้อจำกัดและความแตกต่างจากวิธีการที่เราใช้เก็บข้อมูลในปัจจุบันหลายอย่าง เราต้องพัฒนาอัลกอริทึมอีกชุดที่ทำหน้าที่เช็คความถูกต้องของข้อมูล ผมเลือกใช้เทคนิค Reed–Solomon ซึ่งเป็นเทคนิคเดียวกับที่ใช้เช็คความผิดพลาดของข้อมูลบน QR Code หรือแผ่น CD ในปัจจุบัน แต่ออกแบบให้ทำงานในระดับโมเลกุลรวมกับเทคนิคอย่างการ Randomization เพื่อเพิ่มความแข็งแรงของพันธะใน DNA”

จากข้อมูล ณ ปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์หลายสำนักพยายามบันทึกข้อมูลต่าง ๆ ลงใน DNA ไม่ว่าจะเป็นไฟล์ภาพเคลื่อนไหวหรือตัวอักษร ในปี 2012 ทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด นำโดย George M. Church ประสบความสำเร็จในการเก็บหนังสือ (ในรูปแบบไฟล์ HTML) รูปภาพ JPG 11 ภาพและโปรแกรมภาษา Javascript ลงไปใน DNA

“เราได้รับแรงบันดาลใจจากงานวิจัยหลายชิ้นในอดีตที่ผ่านมาของนักวิจัยจากทั่วโลก และในครั้งนี้เราทำสิ่งที่แตกต่างออกไป ด้วยการแปลงโน๊ตของดนตรีสากล ลงมาอยู่ในรูปแบบของคู่เบสใน DNA เพื่อแสดงถึงการหลอมรวมระหว่างวิทยาศาสตร์กับศิลปะ เราได้สร้างวิธีการเข้ารหัสโน๊ตดนตรีรวมถึงอัลกอริทึมจัดการบีบอัดและเข้ารหัสชุดข้อมูลเพื่อให้สามารถใช้พื้นที่จัดเก็บบนคู่เบสของ DNA ได้อย่างมีประสิทธิภาพที่สุด” ชยภัทรเสริม

การส่งการทดลองขึ้นไปบนอวกาศ

พร้อม เสือทิม (พร้อม) นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 โรงเรียนดรุณสิกขาลัย และนักวิจัยประจำ Freak Lab คือผู้ทำการตัดต่อ DNA และออกแบบโครงสร้างทางโมเลกุลของ DNA ชุดดังกล่าว พร้อม ออกแบบการทดลองไว้ 2 ชุด ได้แก่

การศึกษาความทนทานของ DNA ในอวกาศ ก่อนและหลัง กระบวนการ Gibson Assembly ซึ่งเป็นเทคนิคในการเชื่อมต่อ DNA ที่เป็นที่นิยม
การทดลองนำ DNA ที่ได้มา ป้ายลงบนวัสดุชนิดต่าง ๆ ได้แก่ ผ้า, หมึกพิมพ์ของเครื่องพิมพ์ 3 มิติ, ผ้าห่มอวกาศ และ ทองคำเปลว

“โอกาสในครั้งนี้ที่น่าสนใจมาก ๆ คือเราได้ทดลองส่ง DNA ของเราขึ้นไปบนอวกาศจริง ๆ บนยานอวกาศ New Shaperd ของบริษัท Blue Origin ซึ่งจะขึ้นไปแตะอวกาศที่ความสูง 100 กิโลเมตรและกลับมาลงจอดบนโลก ทำให้เราได้ใช้โอกาสนี้ในการศึกษาความทนทานของ DNA เมื่อต้องเจอกับแรงสั่นสะเทือนมหาศาล สภาวะไร้น้ำหนัก และรังสีจากอวกาศ” พร้อมกล่าว

นอกจาก มิว เสปซ แล้วกลุ่มนักวิจัยยังได้รับความช่วยเหลือจาก ดร.ป๋วย อุ่นใจ จากมหาวิทยาลัยมหิดล และ ดร.ภาคภูมิ ทรัพย์สุนทร จากมหาวิทยาลัยนเรศวร เป็นที่ปรึกษาประจำโครงการ

นักวิจัยกลุ่มนี้ ยังรับผิดชอบในการออกแบบส่วนบรรทุก (Payload) ที่จะนำการทดลองของพวกเขาขึ้นสู่อวกาศด้วยตัวเอง นำโดย ศรัณย์ สีหานาม นักศึกษาชั้นปีที่ 4 มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้า ธนบุรี วิศวกรประจำ Freak Lab ซึ่งออกแบบตัว Payload ด้วยการใช้การพิมพ์สามมิติทั้งหมด ซึ่งได้รับการทดสอบความแข็งแรง และคุณสมบัติในระดับที่ได้รับการยอมรับจากบริษัทอวกาศระดับโลกและสามารถนำส่งขึ้นไปกับยาน New Shaperd ได้

กำหนดการปล่อย: 24 กันยายน 2020 เวลา 22:00 ตามเวลาประเทศไทย ปล่อยขึ้นจากฐานปล่อยของ Blue Origin ในรัฐเท็กซัส ในภารกิจ New Shepard mission (NS-13)

ในส่วนของซอฟแวร์หรือชุดโปรแกรมสำหรับควบคุมการทำงานของตัว Payload ยังถูกพัฒนาโดย นายภูมิปรินทร์ มะโน นักพัฒนาไทยวัย 18 ปีผู้ผลักดันทักษะด้านการเขียนโปรแกรมและการเป็นนักสร้างให้แก่เยาวชนไทย ซึ่ง Source Code ทั้งหมดในโครงการ ภูมิปรินทร์ ตั้งใจเปิดให้เป็น Open Source เพื่อให้เยาวชนไทยได้นำไปพัฒนาโครงการอวกาศของตัวเองต่อไป โดยได้นำ Source Code ดังกล่าว ไว้บน GitHub

การแสดงออกถึงจุดตัดระหว่างวิทยาศาสตร์และศิลปะ

พวกเขาถ่ายทอดแนวคิดดังกล่าวผ่านแผ่นภาพที่ติดไปกับตัว Payload ซึ่งเป็นภาพที่ได้รับแรงบันดาลใจออกจากภาพเขียน Vitruvian Man ของลีโอนาร์โด ดาวินชี ซึ่งเป็นภาพที่โด่งดังจากยุคฟื้นฟูศิลปะวิทยากร โดยความหมายเชิงสัญลักษณ์ของภาพที่กลุ่มนักวิจัยทำขึ้น คือการก้าวข้ามขีดจำกัดของการเป็นมนุษย์ ในขณะที่สายตามองขึ้นไปยังดวงจันทร์ และดาวอังคาร เป้าหมายการสำรวจต่อไปของมนุษยชาติ ส่วนมือทำท่าเป็นการไหว้ แสดงถึงความอ่อนน้อมถ่อมตน เหมือนที่ Carl Sagan นักวิทยาศาสตร์เคยกล่าวไว้ว่า ดาราศาสตร์คือความอ่อนน้อมถ่อมตน เพียงแต่เป้าหมายและความฝันของเรายังอยู่บนดวงดาวเสมอ

กลุ่มนักวิจัยยังได้พิมพ์ไดโนเสาร์ ด้วยเครื่องพิมพ์สามมิติ เป็นตัวแทนความฝันของเยาวชน ที่อวกาศและไดโนเสาร์ล้วนเป็นหัวข้อที่หลายคนให้ความสนใจตอนเด็กแต่กลับหลงลืมไปเมื่อเติบโตขึ้นมา โดยไดโนเสาร์ดังกล่าวได้รับการถอดแบบมาจากไดโนเสาร์ทรงปั้นในกรมสมเด็จพระกนิษฐาธิราชเจ้า กรมสมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาฯ สยามบรมราชกุมารี จากพิพิธภัณฑ์สิรินธร จังหวัดกาฬสินธุ์

ภารกิจดังกล่าว ได้รับความสนใจจากทั้งในไทยและต่างประเทศ รวมถึงได้ถูกเลือกให้เป็นหนึ่งในงานที่ถูกนำไปจัดแสดงในงาน Ars Electronica 2020 ซึ่งเป็นเวทีแสดงงานด้านวิทยาศาสตร์และศิลปะระดับโลก ซึ่งตั้งอยู่ที่ประเทศออสเตรีย นอกจากนี้ จิตต์สุภา ฉิน (ซู่ชิง) พิธีกรชื่อดัง หนึ่งในสื่อกลุ่มแรกที่ได้สัมภาษณ์กลุ่มนักวิจัย ยังแสดงความเห็นว่า “โครงการนี้เป็นการมองอวกาศเป็นเหมือนผืนผ้าใดที่ให้ใครก็ได้ที่มีความสนใจเป็นของตัวเอง เข้ามาขีดเขียนได้อย่างไม่จำกัด”

การทดลองชุด MESSE จะเดินทางขึ้นสู่อวกาศภายใต้การสนับสนุนจากบริษัทมิว สเปซ แอนด์ แอดวานซ์ เทคโนโลยี ที่ต้องการสนับสนุนกิจกรรมอวกาศของนักวิจัยไทย และหลังจากที่กลับลงมาบนโลก นักวิจัยจะทำการศึกษาผลการทดลองเพื่อพัฒนาโครงการที่เกี่ยวข้องในอนาคต