รางวัลเหรียญเดนนิส เกเบอร์ประจำปี 2018

13 กุมภาพันธ์ 2562

 

          

 

รูปที่ 1(ก) ด้านหน้าและด้านหลังของเหรียญเดนนิส เกเบอร์ (Dennis Gabor Medal) ของ IOP ซึ่งตั้งรางวัลนี้ขึ้นเพื่อเป็นที่ระลึกถึงศาสตราจารย์เกเบอร์ นักฟิสิกส์รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ประจำปีพ.ศ. 2514 จากผลงานการคิดค้นโฮโลกราฟี (Holography) ศาสตราจารย์เกเบอร์เป็นชาวยิว-ฮังการีที่อพยพหนีภัยนาซีเยอรมันมาอยู่ที่ประเทศอังกฤษเมื่อปีพ.ศ. 2476 ตอนที่ท่านมีอายุประมาณ 33 ปี รางวัลนี้ได้ถูกกำหนดให้มอบเพื่อเป็นเกียรติแก่ผู้ที่สามารถนำความรู้ด้านฟิสิกส์ไปใช้ประโยชน์เชิงพาณิชย์ได้อย่างโดดเด่น (ที่มารูป : http://www.iop.org/about/awards/subject/gabor/page_72430.html)

 

 

รูปที่ 1(ข) ดร. นิลส์ เฮมเปลอร์ (Nils Hempler, อายุ 38 ปี) รับเหรียญรางวัลจากศาสตราจารย์ Dame Julia Higgins ประธานของ IOP (ที่มารูป: https://www.fh-kiel.de/index.php?id=20528&tx_news_pi1%5Bnews%5D=12321&tx_news_pi1%5Bcontroller%5D=News&tx_news_pi1%5Baction%5D=   detail&cHash=770c9de63596636733fade96f48fac6)

 

       เมื่อเดือนพฤศจิกายนปีที่แล้ว สถาบันฟิสิกส์ (Institute of Physics หรือ IOP) แห่งสหราชอาณาจักร (UK) ได้จัดให้มีพิธีมอบรางวัลเหรียญเดนนิส เกเบอร์ ประจำปี 2561 แก่ ดร. นิลส์ เฮมเปลอร์ (รูปที่ 1) นักฟิสิกส์หัวหน้าแผนกนวัตกรรมของบริษัท M Squared Lasers แห่งกรุงกลาสโกว์ สก็อตแลนด์ 

 

        ดร. เฮมเปลอร์ เรียนจบปริญญาตรีด้าน mechatronics จากมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์ประยุกต์ Fachhochschule Kiel ประเทศเยอรมนี ในปีพ.ศ. 2549 แล้วกลับมาต่อปริญญาเอกที่ University of Strathclyde ณ กรุงกลาสโกว์ ด้านเลเซอร์ฟิสิกส์ จนสำเร็จการศึกษาในปีพ.ศ. 2553 หลังจากนั้นสมัครเข้าทำงานกับบริษัทเล็กๆ แต่มีความทะเยอทะยานสูงในกรุงกลาสโกว์ชื่อ M Squared Lasers ในตำแหน่งวิศวกรเลเซอร์ (laser engineer) บริษัทนี้ก่อตั้งขึ้นเมื่อปีพ.ศ. 2549 โดย ดร. Gareth Maker กับ ดร. Graeme Malcolm OBE ซึ่งทั้งสองท่านเป็นนักฟิสิกส์ ดร. Maker เรียนจบปริญญาเอกด้านการพัฒนาเลเซอร์จาก Southampton University ในปีพ.ศ. 2532 ส่วนดร. Malcolm เรียนจบปริญญาเอกด้าน solid state lasers จาก University of Strathclyde ในปีพ.ศ. 2533 และเป็น CEO ของบริษัทในปัจจุบัน ในปีพ.ศ. 2555 ดร. เฮมเปลอร์ได้ตั้งแผนกนวัตกรรมขึ้น และรั้งตำแหน่งหัวหน้าแผนกตั้งแต่นั้นมา แผนกนี้ได้เติบโตก้าวหน้าขึ้นอย่างรวดเร็วพร้อมกับบริษัท จนปัจจุบันมีนักวิทยาศาสตร์ชั้นหัวกะทิประจำอยู่ที่แผนกนี้ 35 คน ที่โฟกัสไปยังการพัฒนานวัตกรรมแบบเปิด (open innovation) เพื่อเปิดโอกาสการเกิดตลาดใหม่ๆ

 

        ดร. เฮมเปลอร์ ได้รับการยอมรับนับถือว่าเป็นผู้ที่มีความมุ่งมั่นอย่างมากที่จะนำวิทยาศาสตร์ขั้นล้ำหน้าที่สุด (cutting-edge science) ไปสู่นวัตกรรมเชิงพาณิชย์ เพื่อการปรับปรุงคุณภาพชีวิตของผู้คนในอนาคต มีส่วนอย่างสำคัญในการเจริญเติบโตของบริษัท M Squared Lasers  รับผิดชอบด้าน R&D เป็นผู้ประสานงานกับพันธมิตร พัฒนา IP เป็นอาจารย์ที่ปรึกษาร่วมของนักศึกษาปริญญาเอกของมหาวิทยาลัยพันธมิตร ดูแลการพัฒนาผลิตภัณฑ์เซนเซอร์แบบใหม่มากกว่า 20 ชนิด ทั้งที่เป็นเชิงควอนตัม, เชิงเคมี และ เชิง biophotonics (เทคนิคด้านแสงเพื่อชีววิทยา) บริหารจัดการงบลงทุนด้านเทคโนโลยีมูลค่า 42.9 ล้านปอนด์ (ประมาณ 1.8 พันล้านบาท) ร่วมงานกับพาร์ตเนอร์กว่า 100 กลุ่ม จาก 120 โครงการทั่วโลก

 

        ดร. เฮมเปลอร์เป็นกลไกสำคัญในการผลักดันเทคนิค airy-beam light-sheet imaging สู่การใช้ประโยชน์เชิงพาณิชย์ เป็นสะพานเชื่อมความร่วมมือระหว่าง M Squared Lasers กับ ภาควิชาฟิสิกส์และดาราศาสตร์ University of St. Andrews ในสก็อตแลนด์ ซึ่งได้รับงบประมาณวิจัยและพัฒนาร่วมกันจากรัฐบาล ท่านเป็นผู้รับผิดชอบเบื้องต้นในการตรวจสอบความเป็นไปได้ของเทคโนโลยี จนในที่สุดเกิดผลสัมฤทธิ์เป็นกล้องจุลทรรศน์แบบใหม่ที่มีชื่อทางการค้าว่า Aurora Airy Beam Light Sheet Microscope ซึ่งได้รับรางวัล Business Innovation Award ประจำปีพ.ศ. 2560 จาก IOP ปัจจุบันได้ถูกนำไปใช้แล้วในงานวิจัยค้นคว้าทางด้านประสาทวิทยาศาสตร์ (neuroscience), มะเร็งวิทยา (oncology) และ เวชศาสตร์ฟื้นฟูสภาวะเสื่อม (regenerative medicine) ซึ่งช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ได้เข้าใจโรคต่างๆมากขึ้น เช่นโรคอัลไซเมอร์, สมองเสื่อม และ มะเร็ง

 

 

รูปที่ 2 กล้องจุลทรรศน์ Aurora ของบริษัท M Squared Lasers (ที่มารูป: https://twitter.com/openspim/status/93058180391981875)

 

        ในการทำงานร่วมกับทั้งสถาบันการศึกษาและรัฐบาล ดร. เฮมเปลอร์บริหารจัดการให้การพัฒนาขั้นต้นของเทคนิคการตรวจวัดสารเคมีระยะไกล (ห่างระดับหลายสิบเมตร) อันเนื่องมาจากอาวุธเคมีหรือระเบิด [1] ประสบความสำเร็จอย่างดีมาก จนสามารถระดมเงินทุนได้อีก 2.95 ล้านปอนด์ (ประมาณ 120 ล้านบาท) เพื่อเครือข่ายคณะทำงานจะได้ใช้ในการพัฒนาต่อยอดต่อไป ในลักษณะเดียวกัน ดร. เฮมเปลอร์ได้เป็นผู้นำในการพัฒนาระบบ Wavelength-Modulated Raman System (WMRS) สำหรับใช้หาลายพิมพ์นิ้วมือของของเหลว ซึ่งช่วยลดปัญหาการปลอมแปลงเหล้าวิสกี้ได้ ขณะนี้อยู่ในระหว่างการประเมินว่าเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับเรื่องนี้จะสามารถนำมาประยุกต์ใช้กับการติดตามการรักษาด้วยยา (therapeutic drug monitoring) เพื่อการดูแลสุขภาพได้หรือไม่

 

        ดร. เฮมเปลอร์ได้เข้าร่วมงานกับโปรแกรมเทคโนโลยีควอนตัมแห่งสหราชอาณาจักร (UK National Quantum Technologies Programme ซึ่งรัฐบาลสหราชอาณาจักรจัดตั้งขึ้นมาเมื่อปีพ.ศ. 2556) [2] ตั้งแต่แรกเริ่ม โปรแกรมนี้มีเป้าหมายพัฒนาเซนเซอร์, นาฬิกา และคอมพิวเตอร์ขั้นล้ำหน้าที่มีคุณสมบัติพิเศษอย่างที่ไม่เคยมีปรากฏที่ใดมาก่อน เพื่อเป็นหัวหอกทะลวงนำสหราชอาณาจักรขึ้นไปยืนแถวหน้าของการพัฒนาเทคโนโลยีขั้นสูงเช่นเทคโนโลยีควอนตัมอย่างไม่เป็นสองรองใคร  ดร. เฮมเปลอร์เป็นกำลังสำคัญในการบรรลุเป้าหมายดังกล่าว โดยการนำองค์ความรู้และเทคโนโลยีที่เกิดจากห้องปฏิบัติการวิจัยในมหาวิทยาลัยไปขยายผลต่อยอดสู่การใช้งานจริง ดังเช่นกรณีของเทคโนโลยี inertial quantum sensors ดังแสดงในรูปที่ 3

 

 

รูปที่ 3 ดร. เฮมเปลอร์ กับ ดร. Malcolm (CEO ของบริษท M Squared Lasers) ถ่ายภาพกับเครื่อง cold-atom-based sensor หรือ quantum sensor เครื่องแรกที่เกิดขึ้นในบริษัทเอกชนของสหราชอาณาจักร ซึ่งร่วมกันพัฒนาโดย M Squared lasers กับศูนย์วิจัย MUARC โดยมีนักศึกษาปริญญาเอก Komal Pahwa (ขวาสุด - ปัจจุบันจบการศึกษาแล้ว) เป็นผู้พัฒนาระบบเลเซอร์และอิเล็กทรอนิกส์ (MUARC หรือ Midlands Ultracold Atom Research Centre เป็นศูนย์วิจัยเฉพาะทางด้านฟิสิกส์ของอะตอมเย็นที่ร่วมกันก่อตั้งโดย University of Birmingham, University of Nottingham และ University of Warwick)  (ที่มารูป : http://mpa.ac.uk/muarc/)

 

        โดยการประสานงานของดร. เฮมเปลอร์ บริษัท M Squared Lasers ได้ร่วมมือกับศาสตราจารย์ Kai Bong จากภาควิชาฟิสิกส์และดาราศาสตร์ ของ University of Birmingham ประยุกต์ระบบเลเซอร์ของเครื่องควอนตัมเซนเซอร์ดังกล่าวที่มีกำลังสูง, มี noise ต่ำมาก และสามารถปรับความถี่ได้ ไปเป็นเครื่อง cold atom gravimeter หรือ quantum gravimeter ภายใต้การสนับสนุนงบประมาณจากหน่วยงาน Innovate UK (รัฐบาลจัดตั้งขึ้นเมื่อวันที่ 1 กรกฎาคม พ.ศ. 2550) และ จากโปรแกรมเทคโนโลยีควอนตัมแห่งสหราชอาณาจักร quantum gravimeter เป็นเครื่องมือที่มีความไวและความแม่นยำสูงยิ่งในการวัดค่าแรงโน้มถ่วง ดังนั้นจึงมีประโยชน์สำหรับงานด้านการสำรวจบ่อน้ำมันหรือแก๊สธรรมชาติ, การระบุตำแหน่งแหล่งน้ำ, ท่อต่างๆ หรือสายเคเบิลใต้ดิน รวมถึงการทำนายการเกิดหิมะถล่ม, การระเบิดของภูเขาไฟ และการเกิดคลื่นสึนามิ

 

        นอกจากนั้นยังได้มีการร่วมมือกับศาตราจารย์ Edward Hinds ผู้อำนวยการศูนย์วิจัย Centre for Cold Matter ของมหาวิทยาลัย  Imperial College London พัฒนาเครื่อง quantum accelerometer (รูปที่ 4) โครงการนี้ที่มีชื่อว่า POLARIS ได้รับงบประมาณสนับสนุนจาก Innovate UK และจาก  Defence Science and Technology Laboratory (Dstl) ของกระทรวงกลาโหม (MoD) แห่งสหราชอาณาจักร (MoD สนใจมากกับเรื่องเครื่องนำทางที่มีอิสระสูง หรือ independent navigation device มาสักระยะหนึ่งแล้ว) เครื่อง quantum accelerometer นี้จะเป็นระบบนำทางที่เป็นอิสระในตัวเอง ไม่ต้องพึ่งพิงสัญญาณใดๆจากภายนอก จึงอาจเรียกได้ว่าเป็น standalone quantum compass ซึ่งต่างกันมากกับระบบนำทางที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบัน นั่นคือระบบ GPS ที่ต้องอาศัยดาวเทียมหลายดวง [3] ซึ่งในแง่ของความมั่นคงแล้วน่าเป็นห่วงมากเพราะมีทั้งเรื่องจุดบอดเช่นเมื่อต้องเข้าไปอยู่ในบริเวณตึกสูงหรือในถ้ำ หรือตอนสภาพอากาศไม่ดี หรือเรื่องการที่สัญญาณดาวเทียมสามารถถูกแทรกแซงได้โดยผู้ประสงค์ร้าย มีการประเมินว่าถ้าดาวเทียมของระบบ GPS หยุดให้บริการ 1 วัน สหราชอาณาจักรจะเสียหายคิดเป็นมูลค่าประมาณ 1 พันล้านปอนด์ (หรือประมาณ 4 หมื่นล้านบาท) นอกจากนั้นระบบ GPS ยังใช้ได้แต่บนโลกเท่านั้น ไม่สามารถใช้กับการเดินทางในอวกาศได้ แต่ระบบ quantum compass ปลอดจากจุดอ่อนเหล่านี้ ยิ่งกว่านั้น หลักการของ quantum accelerometer นี้ยังสามารถนำไปช่วยในการค้นคว้าหาคำตอบต่อปัญหาพื้นฐานของธรรมชาติได้อีกด้วย เช่นปัญหาพลังงานมืด (dark energy) และ คลื่นความโน้มถ่วง (gravitational waves) เป็นต้น  อย่างไรก็ตามขณะนี้เครื่อง quantum compass ยังมีถือว่ามีขนาดใหญ่อยู่พอสมควร ถึงแม้จะสามารถเคลื่อนย้ายได้สะดวกก็ตาม (ดังจะเห็นได้จากรูปที่ 4)  จึงยังใช้ไม่ได้กับสมาร์ทโฟน แต่สามารถใช้ได้กับยานพาหนะขนาดใหญ่ เช่นเรือดำน้ำพลังนิวเคลียร์, เรือเดินสมุทร, เครื่องบิน หรือรถบรรทุก  การลดขนาดลงกำลังอยู่ในระหว่างดำเนินการ 

 

 

 

รูปที่ 4 นักฟิสิกส์ของศูนย์วิจัย Centre for Cold Matter แห่ง Imperial College London กับของบริษัท M Squared Lasers กำลังร่วมกันทดสอบเครื่อง Quantum Accelerometer เครื่องแรกของโลก (ที่มารูป: https://www.geospatialworld.net/blogs/can-quantum-compass-replace-gps/ และ https://eandt.theiet.org/content/articles/2018/11/quantum-compass-enables-global-navigation-without-satellites-and-gps/)

 

        โลกก้าวหน้าขึ้นมากเมื่อเปลี่ยนจากยุค analog สู่ยุค digital อย่างในปัจจุบัน โลกจะก้าวหน้าขึ้นอีกมากเมื่อเปลี่ยนสู่ยุคควอนตัมในอนาคตอันใกล้ และดร. เฮมเปลอร์ได้มีส่วนอย่างสำคัญทำให้สหราชอาณาจักรไม่น้อยหน้าประเทศใดในการก้าวสู่เวทีแข่งขันด้านการพัฒนาเทคโนโลยีและนวัตกรรมควอนตัม ปัจจุบันบริษัท M Squared Lasers ได้กลายเป็นหัวใจสำคัญของการสนับสนุนเสบียงกรังด้านเครื่องมืออุปกรณ์ให้แก่เครือข่ายของโปรแกรมเทคโนโลยีควอนตัมแห่งสหราชอาณาจักร

 

        ดร. เฮมเปลอร์ได้พิสูจน์ให้เห็นแล้วว่าท่านเป็นผู้เชี่ยวชาญที่ช่ำชองในการพัฒนาผลิตภัณฑ์ฐานฟิสิกส์ไปสู่เชิงพาณิชย์ ท่านได้ให้กำเนิดศูนย์นวัตกรรม 3 แห่งที่สหราชอาณาจักร, สหรัฐอเมริกา และเยอรมนี ซึ่งได้สร้างงานที่มีมูลค่าสูงให้แก่นักฟิสิกส์รุ่นใหม่หลายตำแหน่งทั่วโลก ดร. เฮมเปลอร์ได้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่านวัตกรรมฐานฟิสิกส์สามารถช่วยแก้ปัญหาท้าทายของประเทศได้จริง ทั้งในด้านเศรษฐกิจและคุณภาพชีวิตของประชาชน

 

เอกสารอ่านประกอบ

 

  1. Nils Hempler, John Nicholls, and Graeme Malcolm, “SPECTRAL IMAGING: Active hyperspectral sensing and imaging for remote spectroscopy applications”, LaserFocusWorld, 11/13/2013, ที่ https://www.laserfocusworld.com/articles/print/volume-49/issue-11/features/spectral-imaging-active-hyperspectral-sensing-and-imaging-for-remote-spectroscopy-applications.html
  2. UK National Quantum Technologies Programme, ที่ http://uknqt.epsrc.ac.uk/
  3. “กลศาสตร์ควอนตัมในชีวิตประจำวัน”, 5 มกราคม 2561, คอลัมน์ “ฟิสิกส์ในชีวิตประจำวัน / อนาคต”, ในเว็บไซต์นี้