Plant Intelligence - ต้นไม้ไม่ได้โง่ (ตอนที่ 7)

วันนี้มาคุยเรื่องนี้กันต่อครับ ท่านผู้อ่านอาจจะเคยได้ยินเรื่องราวของการเปิดเพลงให้สัตว์เลี้ยงฟัง อย่างเช่น ไก่จะไข่ดกขึ้นเมื่อเปิดเพลงให้ฟัง หรือแม้แต่พืชเอง ผมก็เคยได้ยินเรื่องราวเหล่านี้พูดกันมาปากต่อปาก แต่ที่อิตาลีเขามีการทดลองเปิดเพลงคลาสสิคให้ต้นองุ่นไวน์ฟัง โดยมีการวัดตัวบ่งชี้ต่างๆ ที่เกี่ยวกับการเจริญเติบโตขององุ่น เทียบกับองุ่นที่ไม่ได้ฟังเพลง ซึ่งพบว่า องุ่นที่ฟังเพลงมีกิจกรรมของการเจริญเติบโตสูงกว่า โดยเฉพาะในช่วงฤดูกาลที่มันจะแตกกิ่งก้านสาขา เพื่อกำเนิดผลผลิต

ก่อนหน้านี้ เคยมีนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยในประเทศจีน รายงานเรื่องการใช้คลื่นเสียงให้พืชฟังมาแล้ว ปรากฏอยู่ในวารสาร Colloids and Surfaces B: Biointerfaces (รายละเอียดเต็มคือ Wang Xiujuan, Wang Bochu, Jia Yi, Liu Defang, Duan Chuanren, Yang Xiaocheng and Akio Sakanishi, "Effects of sound stimulation on protective enzyme activities and peroxidase isoenzymes of chrysanthemum", Colloids and Surfaces B: Biointerfaces (2003) vol. 27, pp. 59-63) ซึ่งในรายงานนี้ระบุว่า การเปิดเสียงให้แก่พืช ทำให้เอ็นไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการเจริญเติบโตของพืชทำงานได้ดีขึ้น ในรายงานนี้ ได้ระบุว่า เสียงที่เปิดให้พืชฟัง เป็นเสียงที่มีความดังและความถี่ ที่คงที่ ไม่ใช่เป็นการเปิดดนตรี

ดังนั้นการทดลองเปิดดนตรีคลาสสิคในไร่องุ่นของอิตาลีนี้ จึงถือว่าเป็นการทดลองแรกๆ ที่ให้พืชฟังเพลง แล้วมีการวัดค่าต่างๆ อย่างเป็นระบบ จนได้ข้อสรุปเบื้องต้นว่าการเปิดเพลงช่วยเพิ่มผลผลิตได้ แต่น่าเสียดายครับ ที่ผมพยายามสืบค้นว่ามีการตีพิมพ์เรื่องนี้ในวารสารวิจัยหรือไม่ แต่ก็ไม่พบครับ อย่างนี้เลยยังไม่สามารถสรุปได้ว่าเรื่องนี้น่าเชื่อถือได้แค่ไหน เพราะว่าในวงการวิชาการนั้นจะถือว่า ความรู้ที่ค้นพบได้หากไม่มีการรายงานในวารสารวิจัยเพื่อให้รับรู้กันอย่างกว้างขวาง ก็จะถือว่าความรู้นั้นยังเชื่อถือไม่ได้ครับ เพราะไม่มีผู้ประเมินหรือวิจารณ์ (Peer Review) ทำให้ถือได้ว่างานชิ้นนี้ยังไม่สมบูรณ์ครับ คนอื่นสามารถทำแข่งได้ครับ แล้วหากใครรายงานการค้นพบในวารสารวิจัยก่อนก็จะถือว่าคนนั้นเป็นเจ้าของผลงาน

เรื่องราวของ Plant Intelligence ยังไม่จบนะครับ วันหลังผมค่อยมาเล่าต่อนะครับ ......

นาโนโอท็อป (Nano OTOP) - ตอนที่ 4

ในเรื่องของชาก็เช่นเดียวกัน ภูมิปัญญาชาวบ้านต่างก็รู้ดีว่า ผลิตภัณฑ์ชาที่เก็บจากสวนเดียวกันในวันเดียวกันแต่คนละแปลงปลูก ก็อาจจะให้กลิ่นรสที่แตกต่างกันได้ ดังนั้นไร่ชาในภาคเหนือที่เป็นสวนเล็กๆ มักจะรวมตัวกันเป็นสหกรณ์เพื่อที่จะออกข้อกำหนดร่วมกัน เช่น การพรวนดิน การรดน้ำ การให้ปุ๋ยเหมือนๆกัน เพื่อที่จะทำให้กลิ่นและรสของชาออกมาเหมือนๆกัน เพื่อเป็นผลดีต่อการกำหนดแบรนด์ของมัน อย่างไรก็ดีเกษตรกรของเราเองก็ยังไม่รู้ว่าเป็นอย่างที่คิดไว้จริงๆหรือเปล่าเนื่องจากยังไม่ได้มีการนำเทคโนโลยีตรวจวัดไอโมเลกุลหอมระเหยเข้าไปใช้งาน จะขอยกตัวอย่างที่ Napa Valley แหล่งผลิตไวน์อันเลื่องชื่อของมลรัฐแคลิฟอร์เนียนั้น เกษตรกรเจ้าของสวนถึงกับมีการศึกษาว่าสภาพแวดล้อมแบบไหนควรจะปลูกไวน์พันธุ์ใด แม้แต่ในสวนเดียวกัน หากสภาพแวดล้อม (Local Environment) แตกต่างกัน ก็อาจจะทำให้กลิ่นรสของไวน์แตกต่างกันได้ ทำให้ต้องกำหนดแบรนด์ให้เหมาะสมกับพื้นที่ปลูก เช่น ในสวนของ Mr. John Caldwell เกษตรกรรายหนึ่งใน Napa เขาได้ทำการเก็บข้อมูลความชื้น อุณหภูมิ และแสงแดดที่ได้รับ จากนั้นจึงกำหนดพันธุ์ปลูกที่แตกต่างกันในพื้นที่ๆมีความลาดชันต่างกัน แม้จะอยู่ในไร่เดียวกันก็ตาม


ทั้งชาและไวน์เป็นผลิตภัณฑ์ที่ขายกลิ่นและรสชาติ ซึ่งเกิดจากโมเลกุลหอมระเหย ที่สะสมขึ้นในต้นพืชในระหว่างเพาะปลูก (Pre-Harvest) และเกิดในระหว่างกระบวนการหลังเก็บเกี่ยว (Post-Harvest) เช่นในกรณีของชาอาจเกิดขึ้นในช่วงการหมัก ถ้าเป็นไวน์ก็เกิดขึ้นในช่วงของการบ่ม เป็นต้น กระบวนการหลังการเก็บเกี่ยวนี้สามารถควบคุมให้เป็นมาตรฐานได้ แต่กระบวนการระหว่างการเพาะปลูกอย่างเช่น แสงแดดที่ได้รับ อุณหภูมิ ความชื้น น้ำที่พืชได้รับ เป็นต้น เป็นปัจจัยที่ยากจะควบคุม และจนถึงปัจจุบันก็มีคนศึกษากันน้อยมากว่าปัจจัยเหล่านี้มีผลต่อกลิ่นและรสชาติของผลิตภัณฑ์เหล่านี้อย่างไร ในประเทศไทยที่ทำก็มีกลุ่มของ ผศ.ดร. กฤษณะเดช เจริญสุธาสินี มหาวิทยาลัยวลัยลักษณ์


เราสามารถนำนาโนเทคโนโลยีมาช่วยในเรื่องของการรักษามาตรฐาน และรสชาติของผลิตภัณฑ์ประเภทนี้ เช่น การนำจมูกอิเล็กทรอนิกส์มาใช้กำหนดเกณฑ์ที่บอกว่าชา/ไวน์แบบไหนมีคุณภาพกลิ่นดีแล้ว เราสามารถนำเกณฑ์เหล่านั้นไปชี้ว่าปัจจัยแวดล้อมอย่างไรที่จะนำมาสู่กลิ่นแบบนั้น เช่น การหมักที่เวลาแตกต่างกัน นำมาสู่กลิ่นที่แตกต่างกันมากน้อยอย่างไร และสภาพภูมิอากาศที่เปลี่ยนไปมีผลต่อกลิ่นของชา/ไวน์มากน้อยเพียงใด ทั้งนี้สามารถนำข้อมูลจากดาวเทียม ข้อมูลดิน ข้อมูลน้ำ มาประมวลผลคุณภาพชา/ไวน์ ที่ได้รับสภาพเหล่านั้นต่างพื้นที่กัน โดยข้อมูลจากดาวเทียมเป็นเพียงข้อมูลบอกค่าเฉลี่ยทั่วไป ในขณะที่ข้อมูลของสภาพล้อมรอบแบบที่วัดได้วันต่อวัน สามารถเก็บได้แบบเรียลไทม์โดยอาศัย Ambient Sensor Technology ก็จะทำให้ทราบว่าสภาพแวดล้อมแบบใดที่มีผลต่อต้นพืชในการสะสมโมเลกุลหอมระเหย ซึ่งนำไปสู่กลิ่น/รสชาติที่แตกต่างได้ ซึ่งในประเทศไทยก็เริ่มมีการศึกษาทางด้านนี้บ้างแล้ว โดยผู้เขียนทำงานวิจัยร่วมกับ ดร. อดิสร เตือนตรานนท์ ศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ

ไร่องุ่นอัจฉริยะ (Thailand Smart Vineyard ตอนที่ 3)

ในเรื่องของชาก็เช่นเดียวกัน ภูมิปัญญาชาวบ้านต่างก็รู้ดีว่า ผลิตภัณฑ์ชาที่เก็บจากสวนเดียวกันในวันเดียวกัน แต่คนละแปลงปลูก ก็อาจจะให้กลิ่นรสที่แตกต่างกันได้ ดังนั้นไร่ชาในภาคเหนือที่เป็นสวนเล็กๆ มักจะรวมตัวกันเป็นสหกรณ์เพื่อที่จะออกข้อกำหนดร่วมกัน เช่น การพรวนดิน การรดน้ำ การให้ปุ๋ยเหมือนๆกัน เพื่อที่จะทำให้กลิ่นและรสของชาออกมาเหมือนๆกัน เพื่อเป็นผลดีต่อการกำหนดแบรนด์ของมัน อย่างไรก็ดี เกษตรกรของเราเองก็ยังไม่รู้ว่าเป็นอย่างที่คิดไว้จริงๆหรือเปล่า เนื่องจากยังไม่ได้มีการนำเทคโนโลยีตรวจวัดไอโมเลกุลหอมระเหยมาใช้งาน จะขอยกตัวอย่างที่ Napa Valley แหล่งผลิตไวน์อันเลื่องชื่อของมลรัฐแคลิฟอร์เนียนั้น เกษตรกรเจ้าของสวนถึงกับมีการศึกษาว่าสภาพแวดล้อมแบบไหนควรจะปลูกไวน์พันธุ์ใด แม้แต่ในสวนเดียวกัน หากสภาพแวดล้อม (Local Environment) แตกต่างกัน ก็อาจจะทำให้กลิ่นรสของไวน์แตกต่างกันได้ ทำให้ต้องกำหนดแบรนด์ให้เหมาะสมกับพื้นที่ปลูก เช่น ในสวนของ Mr. John Caldwell เกษตรกรรายหนึ่งใน Napa Valley เขาได้ทำการเก็บข้อมูลความชื้น อุณหภูมิ และแสงแดดที่ได้รับ จากนั้นจึงกำหนดพันธุ์ปลูกที่แตกต่างกันในพื้นที่ๆมีความลาดชันต่างกัน แม้จะอยู่ในไร่เดียวกันก็ตาม


ทำไมจึงควรสนใจที่จะตรวจวัดสภาพในไร่ในช่วง Pre-Harvest? ทั้งนี้เพราะราคาของผลิตภัณฑ์ที่มี Aroma ขึ้นอยู่กับโมเลกุลหอมระเหยที่สะสมเข้าไปในต้นพืชในช่วงที่เพาะปลูกอยู่ ซึ่งขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมขณะเพาะปลูก การรู้ข้อมูลสภาพแวดล้อมขณะเพาะปลูกจึงเป็นข้อได้เปรียบ (ช่วง Post-Harvest เป็นช่วงที่ควบคุมง่ายกว่า เช่น กระบวนการหมักไวน์สามารถควบคุมให้เหมือนกันทุก Batchได้ไม่ยากนัก แต่การปลูกองุ่นให้มีน้ำองุ่นใกล้คียงกันทุกล็อต เป็นเรื่องที่แทบจะเป็นไปไม่ได้) เหตุนี้คณะวิจัยจึงต้องการพัฒนาระบบฮาร์ดแวร์และซอฟท์แวร์ที่มีความสามารถตรวจวัดสภาพล้อมรอบ (Ambient Sensing) ในขณะเพาะปลูกเพื่อนำมาใช้ทำความเข้าใจว่าสภาพแวดล้อมอย่างไร ให้กลิ่นและรสชาติออกมาแบบนี้ อันจะนำไปสู่ความสามารถในการวิศวกรรมกลิ่นหรือรสชาติ (Flavor Engineering) ต่อไปได้ เพื่อทำให้ GranMonte Smart Vineyard มีผลตอบแทนที่คุ้มค่ากับการนำเทคโนโลยีหลากหลายเหล่านั้นมาใช้

ไร่องุ่นอัจฉริยะ (Thailand Smart Vineyard ตอนที่ 2)

วันนี้มาเล่าต่อถึงไร่ไวน์อัจฉริยะกรานมอนเต้ (GranMonte Smart Vineyard) กันต่อนะครับ โครงการพัฒนาไร่ไวน์อัจฉริยะนี้ เกิดจากแนวคิดที่ว่า ตลาดของไวน์ที่บริโภคกันในประเทศไทยนั้น มีมูลค่านับพันล้านบาท แต่มักเป็นไวน์ที่นำเข้าจากต่างประเทศเป็นหลัก ทั้งๆ ที่ประเทศไทยมีสวนไวน์และมีไวน์รสชาติดีผลิตออกมาไม่ต่ำกว่าสิบแบรนด์ แต่ที่ผ่านมา ภาครัฐกลับไม่สนับสนุนผู้ประกอบการไทย ปล่อยให้ผู้ประกอบการไทย รวมตัวกันเองเพื่อพัฒนาไวน์ไทยให้ก้าวหน้าแข่งกับต่างประเทศ ท่ามกลางอุปสรรคหลายๆเรื่อง รวมทั้งการที่หน่วยงานบางหน่วยงาน เช่น สำนักงานกองทุนสนับสนุนการสร้างเสริมสุขภาพ หรือ สสส. มา Lobby รัฐบาลให้เพิ่มกฎระเบียบซ้ำเติมเข้าไปอีก โดยขาดความเข้าใจว่า ไวน์เป็นเครื่องดื่มที่ขาย Aroma ไม่ใช่อัลกอฮอล์ และก็เพราะเจ้า Aroma ที่มีเอกลักษณ์ของไวน์ไทยนี่เอง ที่ทำให้น่าสนใจว่า ไวน์ไทยอาจจะก้าวขึ้นไปอยู่ในระดับโลกได้ ในแง่ของความเป็น New Latitude Wine ดังนั้นจึงควรมีงานวิจัยของคนไทย เพื่อช่วยคนไทยด้วยกัน

ประเทศไทยเป็นประเทศเกษตรกรรมที่มีการพึ่งพาธรรมชาติเป็นหลัก มีการนำเทคโนโลยีมาช่วยเพิ่มผลผลิตอยู่บ้างแต่ก็เป็นเทคโนโลยีที่ไม่สูงนัก เช่น การใช้ปุ๋ยเคมี การชลประทาน และการใช้งานจักรกลการเกษตร ในขณะที่เทคโนโลยีชั้นสูงอย่างเช่น ภูมิสารสนเทศ และ เซ็นเซอร์ตรวจวัดสภาพล้อมรอบ อาจถูกมองว่าไม่คุ้มค่าเมื่อเทียบกับราคาพืชผลที่ขายได้ อย่างไรก็ดี พืชหลายชนิดมีราคาค่อนข้างสูงอย่างเช่น ชา กาแฟ และ องุ่นเพื่อทำไวน์ เป็นต้น พืชเหล่านี้ต้องการการดูแลเอาใจใส่เป็นพิเศษ การนำเทคโนโลยีชั้นสูงมาใช้สามารถช่วยเพิ่มมูลค่าของสินค้าที่เกิดจากพืชเหล่านี้ ทำให้คุ้มค่าต่อการนำมาใช้งาน ดังนั้นการพัฒนาเทคโนโลยีการเกษตรแม่นยำสูง (Precision Farming) จึงน่าที่จะลงทุนให้เกิดขึ้นในประเทศไทยเป็นอย่างยิ่ง



ราคาของไวน์นั้นขึ้นกับความพึงพอใจของผู้บริโภคที่มีต่อกลิ่นและรสชาติของมัน ดังนั้นการขายผลิตภัณฑ์เหล่านี้จึงเท่ากับเป็นการขายโมเลกุลหอมระเหย (Aroma Molecules) ที่มีอยู่ในพืชเหล่านี้ กลิ่นและรสชาติของไวน์ ขึ้นอยู่กับชนิด จำนวน และอัตราส่วนของโมเลกุลหอมระเหยที่มีอยู่ ซึ่งผันแปรไปตามพันธุ์ที่ปลูก สภาพของดิน การให้ปุ๋ย การให้น้ำ แสงแดดที่ได้รับ สภาพภูมิอากาศในแปลงปลูก การควบคุมให้รสชาติของผลิตภัณฑ์ให้คงที่จึงเป็นเรื่องที่ยากและท้าทายมาก ดังจะเห็นได้จากไวน์ที่ผลิตออกมาจากไร่เดียวกันแต่ต่างปีก็จะมีรสชาติที่แตกต่างกัน ทำให้ราคาแตกต่างกันได้อย่างเหลือเชื่อ เช่นไวน์ยี่ห้อ ชาโต้ ลาตูร์ (Château Latour) ปี 1992 ขายกันในราคาขวดละ 7,000 บาท ในขณะที่ของปี 1990 กลับมีราคาสูงถึง 30,000 บาท โดยที่ไวน์ที่ผลิตในปีก่อนหน้าเพียงแค่ปีเดียวนั้นขายกันในราคาเพียง 10,000 บาทเท่านั้น ความแตกต่างในรสชาติอันเนื่องมาจากการมีอัตราส่วนของโมเลกุลหอมระเหยในน้ำไวน์ที่แตกต่างกันนี้ ไม่ใช่เรื่องของอุปาทาน แต่อธิบายได้ด้วยวิทยาศาสตร์และการนำเทคโนโลยี Smart Vineyard เข้ามาใช้งานน่าจะช่วยในเรื่องความเข้าใจ ความสัมพันธ์ระหว่างกลิ่นและรสของไวน์ กับ ปัจจัยแวดล้อมเหล่านั้น เพื่อที่ผู้ประกอบการจะสามารถวิศวกรรมกลิ่นของไวน์ (Aroma Engineering) ให้เป็นไปตามที่ตลาดต้องการได้มากที่สุด

(ภาพบน - ทิวทัศน์อันสวยงามของไร่ GranMonte เสน่ห์ที่ไร่ไวน์ระดับโลกอย่าง Napa Valley ยังเขินอาย)

ไร่องุ่นอัจฉริยะ (Thailand Smart Vineyard ตอนที่ 1)

ท่านที่เคยเดินทางไปเที่ยวเขาใหญ่ จะพบว่านอกจากความเป็นมรดกโลก (World Heritage) ที่น่าภาคภูมิใจแล้ว เขาใหญ่ยังเป็นแหล่งท่องเที่ยวที่เน้นการท่องเที่ยวเชิงประสบการณ์ (Experience Tourism) ซึ่งเป็นการท่องเที่ยวแนวใหม่ที่มุ่งทำให้นักท่องเที่ยว ได้รับประสบการณ์ตรงจากสถานที่ท่องเที่ยวนั้น การท่องเที่ยวเชิงประสบการณ์จะทำให้นักท่องเที่ยวได้รับการพัฒนาตนเองขึ้นเรื่อยๆ และเกิดความรู้สึกผูกพันกับสถานที่ท่องเที่ยวแห่งนั้น จนต้องกลับไปอีกหลายๆ ครั้ง เขาใหญ่มีสถานที่ท่องเที่ยวเชิงประสบการณ์หลายแห่ง เช่น ฟาร์มโชคชัย ที่ยิงความรู้สึกความเป็นคาวบอยให้เข้าไปในหัวใจของเราทุกครั้งที่ไปเยือน ไร่ทองสมบูรณ์ที่มีเครื่องเล่นแบบผจญภัย รีสอร์ทหลายแห่งที่ให้ความรู้สึก ผสมผสานระหว่างการพักผ่อน กับ ความสนุกตื่นเต้น หลายคนอาจจะรู้จักไร่ไวน์กรานมอนเต้ (GranMonte) ที่เขาใหญ่ ไร่ไวน์แนวบูติคน่ารัก ที่ทำให้คนไทยเริ่มหลงใหล และอยากดื่มไวน์ไทย ไร่ไวน์แห่งนี้มีความลงตัวทั้งวิวทิวทัศน์ที่งดงาม รสชาติของไวน์ที่ได้มาตรฐานสากล ความเป็นกันเองของเจ้าของไร่ นักท่องเที่ยวที่ได้ไปเยือนจะได้ความรู้ ได้ประสบการณ์ว่า ในการที่จะได้ไวน์ดีๆ ออกมาสักขวดหนึ่งนั้น จะต้องผ่านการดูแล เอาใจใส่ขนาดไหน


ณ วันนี้ ไร่ไวน์กรานมอนเต้ ได้ผ่านร้อนผ่านหนาวมาถึง 10 ปี ได้สร้างชื่อเสียงโดยไปคว้ารางวัลระดับนานาชาติหลายรางวัล จนนักดื่มต่างชาติเริ่มรู้จักไวน์ไทย และให้การยอมรับ และในปี พ.ศ. 2551 นี้ ไร่ไวน์กรานมอนเต้ จะมุ่งสู่การเป็นไร่ไวน์อัจฉริยะ (Smart Vineyard) แห่งแรกในภูมิภาคเอเชีย เพื่อไปสู่ไร่ไวน์อัจฉริยะแห่งแรกของโลกที่ใช้เทคโนโลยีครบวงจร ทั้ง Information Technology, Smart Viticulture, Sensor Networks, RFID, GIS, Radio-Controlled, Experience Tourism Technology, Robotics, Agro-informatics และ Nanotechnology

โครงการ ไร่ไวน์อัจฉริยะ-กรานมอนเต้ (GranMonte Smart Vineyard) เป็นการประยุกต์และใช้งานเทคโนโลยี Precision Farming / Smart Farm ในไร่ไวน์ โครงการนี้เป็นการผสมผสาน เทคโนโลยีหลายๆ ชนิด เพื่อให้เจ้าของไร่ไวน์ หรือผู้จัดการฟาร์ม สามารถเฝ้าติดตาม ความเป็นไปภายในไร่ จากอินเตอร์เน็ต และ โทรศัพท์มือถือ โดยอาศัยเทคโนโลยี Multi-functional and Multi-dimensional Sensors ซึ่งจะตรวจสภาพอุณหภูมิในอากาศ และดิน ความชื้นในอากาศและดิน ความเร็วและทิศทางลม ปริมาณน้ำฝน พลังงานแสง ความเคลื่อนไหวของมวลอากาศ ความเป็นไปในไร่จาก Image Array สภาพทางเคมีของดิน คุณภาพขององุ่นและไวน์ จาก Electronic Nose รวมไปถึงการนำ RFID ไปใช้ดูแลกิจกรรมในไร่ การพัฒนาซอฟต์แวร์ช่วยตัดสินใจ Decision Support System การบูรณาการข้อมูลภูมิสารสนเทศ และ อุตุนิยมวิทยาทั้งระดับไร่ และระดับภูมิภาค โดยมีเป้าหมายทำให้เกิด ไร่ไวน์อัจฉริยะ (Smart Vineyard)


โครงการนี้ได้รับการสนับสนุนงบประมาณวิจัยจาก มหาวิทยาลัยมหิดล และ NECTEC โดยได้รับการเอื้อเฟื้อด้านสถานที่ แรงบันดาลใจ (Mental Support) องค์ความรู้ด้านการปลูก และดูแลไร่ไวน์ จาก คุณวิสุทธิ์ โลหิตนาวี คุณสกุณา โลหิตนาวี และ คุณนิกกี้ โลหิตนาวี เจ้าของไร่ไวน์ GranMonte เขาใหญ่ นครราชสีมา

Electronic Nose for Food Industry (ตอนที่ 3)

งานประยุกต์ของจมูกอิเล็กทรอนิกส์นั้นมีได้มากมาย จะขอยกตัวอย่างแนวทางและความเป็นไปได้ในการนำมาใช้งาน ซึ่งส่วนหนึ่งมีผู้รายงานไว้ในวารสารวิชาการในต่างประเทศไว้แล้ว และส่วนหนึ่งมาจากการสำรวจของคณะวิจัยในประเทศไทยเอง

• การวัดความสุกของผลไม้ จากรายงานผลการวิจัยนั้น ได้มีการนำจมูกอิเล็กทรอนิกส์มาจำแนกระดับความสุกของผลไม้หลายชนิดแล้ว เช่น กล้วย ส้มจีน บลูเบอรี่ เป็นต้น โดยในการใช้งานสามารถทำได้ด้วยวิธีง่ายๆ คือ นำจมูกอิเล็กทรอนิกส์มาสูดดมกลิ่นจากผลไม้ ซึ่งก็พบว่า กล้วยหอมมีความสุกถึง 7 ระดับ โดยระดับความสุกที่ 5-6 เป็นความสุกที่รสชาติของกล้วยหอมนั้นดีที่สุด สำหรับส้มจีนนั้นมีความสุกอยู่ 4 ระดับ ซึ่งผู้วิจัยพยายามศึกษาสภาวะที่เหมาะสมในการรักษา Shelf Life ของมันให้ได้นานโดยการตรวจคุณภาพจากกลิ่นของมัน

• การควบคุมคุณภาพของไวน์และเครื่องดื่มอื่นๆ เป็นหัวข้อที่ฮิตที่สุดในการใช้งานจมูกอิเล็กทรอนิกส์ โดยเฉพาะในยุโรปมีการนำจมูกอิเล็กทรอนิกส์มาใช้ในการควบคุมคุณภาพไวน์ พบว่า จมูกอิเล็กทรอนิกส์สามารถจำแนกยี่ห้อของไวน์ได้ หรือแม้แต่สามารถจำแนกไวน์แบรนด์เดียวกันแต่ผลิตในปีที่ต่างกัน ดังนั้นจมูกอิเล็กทรอนิกส์จึงสามารถจำแนกไวน์แท้หรือปลอมแปลงได้อย่างรวดเร็ว ในประเทศญี่ปุ่นได้มีการลองนำจมูกอิเล็กทรอนิกส์มาใช้ในการควบคุมคุณภาพของเหล้าสาเก สำหรับประเทศไทย เรามีผลิตภัณฑ์เครื่องดื่มประเภทไวน์ และ สุรา นานาชนิด ทั้งประเภทเป็นอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ และ OTOP จึงน่าจะมีการนำจมูกอิเล็กทรอนิกส์มาใช้เพื่อควบคุมคุณภาพในสายการผลิต เนื่องจาก จมูกอิเล็กทรอนิกส์ สามารถติดตั้งให้มีการใช้งานในรูปแบบออนไลน์ได้เลย ไม่เหมือนกับอุปกรณ์ตรวจวิเคราะห์ชนิดอื่นๆ ที่ต้องมีการจัดตั้งห้องปฏิบัติการทดลองขึ้นมาต่างหาก เช่น อาจมีการติดตั้งจมูกอิเล็กทรอนิกส์ในถังหมักเบียร์เพื่อประเมินระยะเวลาที่เหมาะสมในการหมักเบียร์ให้มีรสชาติคงที่ ซึ่งปัจจุบันต้องมีการคอยเก็บชิมเป็นระยะ

• การตรวจวัดความสดของปลา กุ้ง เนื้อสัตว์ จมูกอิเล็กทรอนิกส์สามารถจำแนกระดับความสดของเนื้อสัตว์ เช่น เนื้อวัว กุ้ง ปลาแซลมอน ปลาทูน่า เป็นต้น ทำให้ผู้ผลิตอาหารแช่แข็งส่งออก สามารถประเมินระดับความสดของผลิตภัณฑ์ได้ ในปัจจุบันการรับซื้อกุ้งหน้าโรงงานแช่แข็งของไทยมักจะใช้ “นักชิม” เพื่อทดสอบความสดของกุ้ง ซึ่งน่าจะมีการนำจมูกอิเล็กทรอนิกส์มาช่วยในการตรวจสอบร่วมด้วย เพื่อให้เกิดความมั่นใจมากขึ้น เนื่องจากจมูกมนุษย์จะไม่ได้กลิ่นไอโมเลกุลหลายชนิด ที่ปลอมปนมากับเนื้อกุ้ง

(ภาพขวามือ - ภาพไวน์ GranMonte ไวน์คุณภาพ ที่ผลิตจากสวนไวน์บูติค บริเวณเขาใหญ่แหล่งมรดกโลก กำลังสร้างชื่อในระดับนานาชาติ)

Electronic Nose for Food Industry (ตอนที่ 2)

จมูกอิเล็กทรอนิกส์ เป็นอุปกรณ์ที่เลียนแบบการทำงานของจมูกมนุษย์จริงๆ ก่อนอื่นต้องมาทำความรู้จักการทำงานของจมูกมนุษย์กันก่อน เมื่อคนเราสูดดมอากาศเข้าไป อากาศก็จะนำพาไอของโมเลกุลซึ่งอาจมีกลิ่นเข้าไปในโพรงจมูกของเรา ซึ่งกระแสลมแปรปรวน (Turbulence) ในโพรงจมูกจะช่วยทำให้ไอโมเลกุลนั้นเกิดการสัมผัสกับต่อมรับกลิ่นซึ่งอยู่บนเซลล์ประสาทรับกลิ่น โดยปลายข้างหนึ่งของเซลล์นี้จะไปรวมกันที่ต่อมรวมประสาท (Glomeruli) ซึ่งมันจะทำหน้าที่ขยายสัญญาณ (Amplifier) แล้วนำสัญญาณประสาทส่งไปสู่สมองส่วนที่เรียกว่า Olfactory Cortex การรับรู้กลิ่นเกิดจากการทำงานในระดับนาโน กล่าวคือ โมเลกุลของกลิ่นจะเกิดอันตรกริยาหรือจับตัวเข้ากับโมเลกุลรับกลิ่น (receptor) ซึ่งมีอยู่หลากหลายชนิด สมมติว่าเราดมกลิ่นทุเรียนเข้าไป ไอระเหยของทุเรียนนั้นมีโมเลกุลอินทรีย์นับสิบชนิด โมเลกุลอินทรีย์จากทุเรียนสามารถเข้าจับกับโมเลกุลรับกลิ่นในจมูก ก็จะเกิดรูปแบบขึ้นมา สมองก็จะจดจำว่าถ้ากลิ่นทุเรียนมาก็รู้ว่าเป็นทุเรียน ทีนี้ถ้าทุเรียนต่างชนิดกัน เช่น หมอนทอง กับ ชะนี ก็อาจมีชนิดของโมเลกุลอินทรีย์ต่างกัน ทำให้สมองจำรูปแบบได้ว่าเป็นทุเรียนคนละประเภท นี่คือคำอธิบายว่าทำไมสุนัขถึงจดจำเจ้าของได้ เพราะรูปแบบที่เกิดขึ้นระหว่างโมเลกุลกลิ่น-โมเลกุลรับกลิ่น มีความจำเพาะเจาะจงและซับซ้อน อีกทั้งยังมีความหลากหลายทำให้ไม่ซ้ำกัน


กล่าวโดยสรุป ระบบรับรู้กลิ่นของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมประกอบด้วย

1. ส่วนรับกลิ่นซึ่งรวมถึงตัวรับกลิ่นและระบบนำกลิ่นเข้ามา


2. ระบบนำสัญญาณประสาทซึ่งรวมถึงระบบส่งและขยายสัญญาณ


3. ระบบประมวลผลซึ่งจะสามารถแยกแยะและจดจำกลิ่นได้

จมูกอิเล็กทรอนิกส์ก็จะมีลักษณะที่เลียนแบบระบบรับรู้กลิ่นในธรรมชาติดังนี้

1. ส่วนรับกลิ่นประกอบไปด้วยตัวนำกลิ่นเข้ามาซึ่งอาจมีมอเตอร์ดูดอากาศ มีท่อรวบรวมกลิ่น (Concentrator) เพื่อให้กลิ่นมีความเข้มข้นสูงขึ้นและที่สำคัญที่สุดก็คือ เซ็นเซอร์รับกลิ่นจำนวนมาก ตั้งแต่ 4 ตัวไปจนถึงนับพันตัว


2. ส่วนรวบรวมสัญญาณ ซึ่งจะทำการแปรสัญญาณจากเซ็นเซอร์ (Tranducing) และทำการจัดการสัญญาณ (Signal Conditioning) เช่น ลดสัญญาณรบกวน จากนั้นก็จะแปลงสัญญาณจากอนาล็อกให้เป็นดิจิตอล (A/D Converter)


3. ส่วนประมวลผลซึ่งจะนำสัญญาณที่ได้รับมาทำการเปรียบเทียบเชิงสถิติกับฐานข้อมูลที่มีอยู่เดิม ซึ่งอาจจะใช้วิธีการระบบประสาทเทียม (Artificial Neural Networks) เพื่อทำการแยกแยะกลิ่น รวมไปถึงการเรียนรู้และจดจำรูปแบบของกลิ่น

Electronic Nose จะพยายามเลียนแบบธรรมชาติในแทบทุกด้าน ยกตัวอย่าง เวลาที่เราดมกลิ่นอะไรนานๆ จะเกิดความเคยชินและอาจไม่รู้สึกถึงกลิ่นนั้นๆในระยะเวลาหนึ่ง เช่น ถ้าเราเดินเข้าไปในห้องที่มีกลิ่นสีแล้วนั่งอยู่สักพัก เพื่อนที่เดินเข้ามามักจะถามว่า “นั่งอยู่ได้ยังไงไม่เหม็นสีหรือ?” ทั้งๆที่เราก็อาจไม่รู้สึกถึงกลิ่นเลย แต่ถ้าเราเดินออกมาสูดอากาศข้างนอกสักพักแล้วเดินกลับเข้าไปใหม่เราก็จะรับรู้ถึงกลิ่นสีได้อีก Electronic Nose ก็จะมีอาการเช่นเดียวกัน ถ้าเราเอามันมาดมกลิ่นทุเรียนแล้วเอาไปดมกลิ่นไวน์ทันที มันก็จะอาจจะไม่สามารถรับรู้กลิ่นไวน์ได้ดี เนื่องมาจากโมเลกุลกลิ่นทุเรียนได้เข้าไปจับกับตัวเซ็นเซอร์ ทำให้เซ็นเซอร์ไม่สามารถจับกับโมเลกุลกลิ่นอื่นๆ ที่เข้ามาใหม่ได้ จึงต้องมีวิธีการไล่กลิ่นเดิมออกไปด้วยการเป่าอากาศเข้าไปที่ตัวเซ็นเซอร์ นอกจากนั้น Electronic Nose ก็เหมือนจมูกมนุษย์ที่ต้องการการเรียนรู้ ตอนที่เราเกิดมานั้นเราแทบไม่มีข้อมูลของกลิ่นอยู่เลยในสมองของเรา เราต้องเรียนรู้ตั้งแต่เด็กๆว่าทุเรียนมีกลิ่นอย่างไร สตรอเบอรีมีกลิ่นอย่างไร Electronic Nose ก็เช่นเดียวกันที่ต้องการการฝึกฝน เพื่อให้สามารถจดจำแยกแยะกลิ่นได้ นักชิมไวน์ที่มีความเชี่ยวชาญในการจำแนกแยกแยะไวน์ชนิดต่างๆ ต้องอาศัยการฝึกฝนและสั่งสมประสบการณ์เป็นระยะเวลายาวนานนับสิบปี

Smart Farm - ยุคใหม่ของเกษตรโลก

ประเทศไทยยังเป็นประเทศเกษตรกรรม ถึงแม้ปัจจุบันสินค้าอุตสาหกรรมจะกลายมาเป็นสินค้าหลักในการส่งออกก็ตาม แต่อาชีพของคนส่วนใหญ่ในประเทศนี้ก็ยังคงตั้งอยู่บนรากฐานของ “ทรัพย์ในดินสินในน้ำ” มาแต่ไหนแต่ไร แต่น่าแปลกใจเป็นอย่างยิ่งว่า งานวิจัยส่วนใหญ่ของนักวิทยาศาสตร์ไทย กลับไม่ได้เกื้อหนุนต่ออาชีพนี้เท่าไรนัก งานวิจัยทางการเกษตรของไทยในปัจจุบันไม่ได้ก้าวตามโลกที่ได้ข้ามไปสู่ยุคไอที – จีโนม – นาโน ไปหลายปีแล้ว ทั้งนี้เพราะประเทศพัฒนาแล้วทั้งหลายต่างก็กำลังขะมักเขม้นกันทำวิจัยในศาสตร์ที่จะทำให้เกษตรกรรมของศตวรรษที่ 21 เป็นอาชีพสุดแสนจะไฮเทค ด้วยการนำเทคโนโลยีผสมผสานต่างๆ ทั้ง คอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ ไอที สื่อสาร เซ็นเซอร์ เทคโนโลยีชีวภาพ รวมทั้งนาโนเทคโนโลยี เข้ามาช่วยในการทำให้ ไร่นา ฟาร์มเกษตรทั้งหลาย ให้กลายมาเป็นที่ทำงานสุดไฮเทค ศาสตร์ที่จะช่วยทำให้ฟาร์มธรรมดาๆ กลายมาเป็น ฟาร์มอัจฉริยะ (Smart Farm หรือ Intelligent Farm) นี้ได้รับการขนานนามว่า Precision Agriculture Precision Agriculture หรือ Precision Farming ภาษาไทยยังไม่มีการบัญญัติศัพท์ เพราะยังไม่มีการทำวิจัย หรือ นำมาใช้กันอย่างกว้างขวาง จึงขอเรียกมันว่า เกษตรกรรมความแม่นยำสูง ซึ่งเป็นที่นิยมกันมากใน ประเทศสหรัฐอเมริกา และ ออสเตรเลีย และเริ่มแพร่หลายเข้าไปในหลายประเทศ ทั้งยุโรป ญี่ปุ่น แม้กระทั่งประเทศเพื่อนบ้าน ของเราอย่าง มาเลเซีย ก็มีการทำวิจัยทางด้านนี้ หรือไกลออกไปอีกนิดอย่างอินเดียก็ทดลองใช้เทคโนโลยีนี้กันอย่างกว้างขวาง จึงมีความจำเป็นที่ประเทศไทย จะต้องเริ่มให้ความสนใจในเรื่องนี้ให้มากขึ้น เพราะย่านนี้เป็นย่านของเกษตรกรรม ไม่ว่าจะเป็นพม่า ไทย ลาว กัมพูชา และเวียดนาม มิฉะนั้นในอนาคตอันใกล้นี้เมื่อเทคโนโลยีเกษตรความแม่นยำสูง ถูกนำไปใช้เชิงพาณิชย์เมื่อไหร่ ประเทศไทยจะสูญเสียโอกาสในการส่งออกเทคโนโลยีเหล่านี้ไปยังประเทศเพื่อนบ้าน ซึ่งกำลังมีความเจริญเติบโตทางเศรษฐกิจเป็นอย่างมาก ในประเทศมาเลเซียเอง มีการนำ Precision Farming มาใช้ดูแลสวนปาล์มขนาดใหญ่ ทำให้มีผลผลิตสูง จริงๆแล้วประเทศไทยเองมีพื้นที่เกษตรกรรมขนาดใหญ่กว่าเสียอีก ทั้งยังมีความหลากหลายทางพืชพันธุ์เหลือคณา ได้เปรียบเขาหลายๆ อย่าง จึงน่าจะมีการวิจัยและพัฒนา เทคโนโลยีนี้ให้มีความก้าวหน้ากว่าเขาให้ได้

(ภาพบน - เกษตรกรกำลังนั่งจิบไวน์มองฟาร์มของพวกเขา เซ็นเซอร์ต่างๆที่ติดตั้งอยู่ในฟาร์มกำลังเก็บข้อมูล ดิน น้ำ ฟ้า ฝน และตัดสินใจเปิด-ปิดน้ำ ให้ปุ๋ย หรือ ออกคำสั่งให้รถเก็บเกี่ยวออกไปทำงานเอง อาชีพเกษตรกรที่เคยต้องหลังสู้ฟ้าหน้าสู้ดิน กลับผันเปลี่ยนไปเป็น หลังนวดสปาหน้าดูจอ เทคโนโลยี Precision Farming กำลังจะทำให้อาชีพเกษตรกรรมกลายมาเป็นอาชีพที่มีความสุขที่สุดในโลก)