รายงานข่าววิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีจากวอชิงตัน เดือนธันวาคม 2554

Last Updated on Tuesday, 06 March 2012 09:39

รัฐบาลอเมริกันเน้นการพัฒนาการศึกษาวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมและคณิตศาสตร์

สำนักงานนโยบายวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (Office of Science and Technology Policy: OSTP) ได้แจ้งผลลัพธ์จากแผนงานการศึกษาของรัฐบาลที่ได้มีการกำหนดไว้เพื่อสนับสนุนการเสริมสร้างทักษะของผู้สอนและการเรียนของนักเรียนในวิชาวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยีวิศวกรรม และคณิตศาสตร์ ที่เรียกโดยย่อว่า STEM ซึ่งเป็นกิจกรรมที่รวบรวมโดย OSTP และเป็นหนึ่งในแผนงานริเริ่มของรัฐบาลประธานาธิบดีโอบามา ที่สัญญาไว้ว่าจะเพิ่มความสามารถในการเรียนของนักเรียนอเมริกันให้อยู่ในระดับต้นจนถึงระดับกลางในวิชาด้าน STEM และเป็นการเตรียมนักเรียนเพื่อรองรับงานและอาชีพในศตวรรษที่ 21
Mr. Carl Wieman, Associate Director for Science นักวิจัยรางวัล Nobel laureate สาขาฟิสิกส์ ที่วิจัยว่าจะมีวิธีให้นักเรียนฟิสิกส์ได้ดีอย่างไร (ซึ่งเป็นผู้ศึกษาวิจัยว่าผู้เรียนควรมีแนวทางการเรียนอย่างไรในแผนการศึกษา STEM กล่าวว่า ผลที่ได้ในเบื้องต้นในการประชุมหัวข้อ STEM SMART: Lesson Learned From Successful Schools (http://www.successfulstemeducation.org/content/events) ซึ่ง National Science Foundation สนับสนุน) เป็นความพยายามในการทำให้วิธีการจัดการศึกษาแบบ STEM มีข้อมูลหลักฐานให้เห็นประสิทธิภาพและสามารถนำผลที่ได้รับนำไปใช้ปรับปรุงในห้องเรียนได้รวดเร็ว โดยสาธิตให้เห็นวิธีการสอนที่มีประสิทธิภาพกว่าการสอนแบบเดิม และพยายามให้มีการเรียนการสอนข้ามสาขาวิชาวิทยาศาสตร์ที่แตกต่างกันในสถาบันต่าง ๆ เขากล่าวว่า วิธีการสอนแนวใหม่จะเพิ่มจำนวนนักศึกษาเป็นสองเท่าและช่วยลดจำนวนผู้เรียนที่สอบตกหรือขอยกเลิกการเรียนกลางคันและหวังว่าวิทยาลัยและมหาวิทยาลัยจะรับวิธีการสอนที่ดีกว่านี้ไปใช้
เป็นที่สังเกตว่า วิธีการปรับปรุงการเรียนการสอนแบบ STEM ในระดับชั้น K -12 ยังเป็นที่รู้จักน้อยมาก หากเปรียบเทียบกับจำนวนมหาวิทยาลัยและชั้นเรียน ดังเห็นได้จากรายงานที่ชื่อว่า Successful K-12 STEM Education (http://books.nap.edu/catalog.php?record_id=13158) ซึ่งเน้นให้เห็นถึงความก้าวหน้าในศักยภาพการปรับปรุงประเทศในด้านดังกล่าวเมื่อถามว่า OSTP ได้ให้ความสนใจในการปรับปรุงการศึกษาแบบ STEM ไปในระดับใด และเกี่ยวข้องกับหน่วยงานของรัฐ 13 แห่งซึ่งสนับสนุนแผนงานนี้ เขากล่าวว่า แผนงานนี้ต้องการลักษณะเฉพาะที่เข้มแข็งของแต่ละหน่วยงานที่แตกต่างกัน และมีผลต่อการสร้างความเชื่อมั่นและความหมายที่เปรียบเทียบกันได้ในแต่ละกิจกรรม
แผนงาน STEM ประกอบด้วย 252 กิจกรรมใน 13 หน่วยงาน ซึ่งมีการสนับสนุนงบประมาณจำนวน 3.5 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ โดยประมาณ 1 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ จะถูกใช้ไปในการฝึกอบรมในแต่ละกิจกรรมในแต่ละหน่วยงานรวมถึงกิจกรรมการฝึกอบรมใน National Institution of Health เพื่อพัฒนาคนรุ่นใหม่ในด้านการวิจัยสาขา Biomedical และการฝึกอบรมนักวิทยาศาสตร์สาขาการเกษตรในแผนงานด้านการเกษตร ส่วนอีก 205 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ จะถูกใช้ในด้านทั่วไปของแผนงาน STEM โดยเน้นการสร้างความเข้าใจในการเรียนรู้แบบ STEM และ K-12 รวมถึงระดับมหาวิทยาลัย โดยมีการศึกษาวิจัยและพัฒนาด้านการศึกษาเพื่อฝึกอบรมผู้สอนสาขา STEM และแผนงานที่จะให้ประสบการณ์แก่ผู้เรียน และจูงใจให้สนใจในการเรียนวิชา STEM รวมถึงวิชาชีพด้าน STEM กิจกรรมในแผนงานดำเนินการโดยเป็นส่วนหนึ่งของกฏหมาย America COMPETE Act ที่นำมาใช้ใหม่ ผลการศึกษาที่สมบูรณ์ของกิจกรรมและรายละเอียด วิธีการศึกษาจะจัดพิมพ์ในฤดูใบไม่ร่วงนี้และใช้เป็นส่วนหนึ่งของแผนยุทธศาสตร์ด้านการศึกษา STEM สำหรับหน่วยงานภาครัฐ OSTP กำลังปรับปรุงเพื่อนำเสนอสภาผู้แทนในเดือนมกราคมนี้ เพื่อการพิจารณาจัดลำดับความสำคัญด้านงบประมาณ ขณะเดียวกันหน่วยงานที่ไม่ใช่ภาครัฐอื่น ๆได้สนับสนุนการเปลี่ยนแปลงนี้ เช่น Association of America Universities ซึ่งเป็นสมาคมของมหาวิทยาลัยวิจัยชั้นนำ ได้มีแผนงานริเริ่มที่เกี่ยวข้อง และมุ่งการปฏิวัติการสอนโดยเน้นการปรับปรุง ผู้สอนก่อนอื่นใดโดยแต่เดิมในการจ้างผู้สอนจะเน้นงานวิจัยมากกว่าทักษะการสอน

 

NIST จัดทำร่างแผนที่นำทางของ Cloud Computing Technology

National Institute of Standards and Technology (NIST) หน่วยงานภายใต้กระทรวงพาณิชย์ สหรัฐฯได้จัดทำร่างแผนที่นำทาง (Roadmap) เพื่อให้มีการยอมรับ Cloud Computing ไปใช้ในหน่วยงานภาครัฐ สนับสนุนภาคเอกชนในการปรับปรุงข้อมูลสำหรับผู้มีอำนาจตัดสินใจ และสนับสนุนการพัฒนาโมเดลของ Cloud Computing แผนที่นำทางฉบับดังกล่าวอยู่ระหว่างการรับฟังข้อวิจารณ์จากสาธารณะในเดือนกุมภาพันธ์ 2011 ที่ผ่านมา รัฐบาลสหรัฐฯได้กำหนดยุทธศาสตร์ Cloud Computing เพื่อสร้างการเปลี่ยนแปลงครั้งสำคัญทางเศรษฐกิจและวิทยาการ โดยเน้นศักยภาพทางเทคโนโลยีที่ช่วยในการลดค่าใช้จ่ายของระบบ IT ภาครัฐ ปรับปรุงความสามารถด้าน IT และจูงใจให้มีการพัฒนานวัตกรรมในการแก้ปัญหาด้าน IT NIST ได้รับมอบหมายให้มีบทบาทเป็นหน่วยงานในการกำหนดและผลักดันมาตรฐานขั้นสูง รวมถึงการสร้างความร่วมมือระหว่าง CIO ของหน่วยงานภาครัฐและภาคเอกชนในสหรัฐฯ และหน่วยงานระหว่างประเทศในการแสวงหาข้อตกลงในการจัดลำดับความสำคัญของการพัฒนาเทคโนโลยี Cloud Computing และการกำหนดมาตรฐานร่วมกัน แผนที่นำทางดังกล่าวจะสนับสนุนความปลอดภัยในการใช้งานและการรับเทคโนโลยีที่มีประสิทธิภาพไปใช้เพื่อลดค่าใช้จ่าย และปรับปรุงงานบริการต่าง ๆ ทั้งนี้ ร่างแผนฯ ที่นำเสนอต่อสาธารณะ ได้มีการจัดลำดับความสำคัญที่เป็นไปตามความต้องการเพื่อการจัดทำมาตรฐานร่วม ข้อแนะนำที่เป็นทางการและการพัฒนาเทคโนโลยีตามความต้องการของหน่วยงานเพื่อสนับสนุนให้หน่วยงานออกจากระบบ IT ปัจจุบัน และหันไปใช้ระบบ Cloud Computing มากขึ้น ข้อสนับสนุนหลักของแผนที่นำทางฉบับนี้คือ เน้นการหารือร่วมกันเพื่อสร้างความเข้าใจระหว่างภาครัฐและภาคเอกชน NIST มีแผนการนำเสนอแผนต่อ U.S. Government Cloud Computing Roadmap จำนวนสามฉบับโดยสองฉบับแรกได้ออกเผยแพร่แล้ว ฉบับที่ 1 คือ High-Priority Requirements to Further USG Agency Cloud Computing Adoption จะสร้างความเข้าใจโดยทั่วไปและนำเสนอแผนงานริเริ่มการพัฒนา รวมถึงการสร้างความสามารถระหว่างหน่วยงานตามที่ได้รับการจัดลำดับความสำคัญ ความต้องการการรักษาความปลอดภัยเพื่อการรับเทคโนโลยี Cloud Computing ใปใช้งาน มาตรฐาน แนวทางการใช้ และเทคโนโลยีให้เป็น ไปตามความต้องการ และตามที่ระบุในแผนการดำเนินงาน ( Priority Action Plans) ซึ่งได้รับการแนะนำโดยผู้ที่เกี่ยวข้องเพื่อสนับสนุนการสร้างมาตรฐาน ข้อแนะนำการใช้ และการพัฒนาเทคโนโลยี ร่วมกัน ส่วนฉบับที่ 2 ชื่อ Useful information for Cloud Adopters เป็นเอกสารพื้นฐานการทำงานเบื้องต้น และเป็นข้ออ้างอิงทางเทคนิคสำหรับการปฏิบัติการตามแผน Cloud Computing ในเชิงกลยุทธ์และวิธีการ สำหรับผู้ปฏิบัติงานทั้งในภาครัฐและอื่น ๆ ฉบับนี้ยังรวบรวมข้อสรุปที่ทันสมัย อธิบายการประเมินการทำงานและสนับสนุนแผนที่นำทางในฉบับที่ 1 สำหรับฉบับที่ 3 ชื่อ Technical Considerations for USG Cloud Computing Development Decisions กำลังอยู่ระหว่างการพัฒนา ซึ่งจะเป็นส่วนหนึ่งของความพยายามในการสร้างความร่วมมือระหว่างหน่วยงาน เป็นข้อแนะนำสำหรับผู้มีอำนาจตัดสินใจในการวางแผนและนำไปสู่การปฏิบัติ โดยอธิบายงานทางเทคนิคในฉบับที่ 2 ว่าจะนำไปใช้ในกรอบการตัดสินใจตามกลยุทธ์ที่กำหนดอย่างไร
แผนที่นำทางฉบับดังกล่าวยังเปิดโอกาสให้ผู้สนใจจากภาคอุตสาหกรรม ภาควิชาการและภาครัฐเข้ามาแสดงความเห็น และจะมีการทบทวนความเห็นภายในหกสิบวันโดยคณะทำงานที่เรียกว่า Federal Cloud Computing Standards and Technology Working Group ซึ่งตั้งในปี ค.ศ. 2011 ภายใต้ United States Federal CIO Council โดยรวมตัวแทนจากหน่วยงานภาครัฐกว่า 30 แห่งเข้ามาด้วย ทั้งนี้ ผู้สนใจสามารถศึกษาร่างแผนที่นำทางฉบับที่ 1 และ 2 ได้ที่ www.nist.gov/itl/cloud/index.cfm

 

โลหะที่เบาที่สุดในโลก

โลหะชนิดใหม่ ที่ประกอบด้วยอากาศร้อยละ 99.99 มีน้ำหนักเบาจนสามารถวางบนหญ้าดอกขาว (Dandelion Fluff) โดยที่ไม่ทำให้เกิดความเสียหายใด ๆ
นักวิจัยจาก UC Irvine HRL Laboratories และ California Institute of Technology ได้ร่วมกันพัฒนาวัสดุที่มีน้ำหนักเบาที่สุดในโลก ซึ่งวัสดุดังกล่าวมีความหนาแน่นเพียง 0.9 มิลลิกรัม/ลบ.ซม. (mg/cc) หรือมีน้ำหนักประมาณ 1ใน 100 ส่วนของ StyrofoamTM ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์โฟมชนิดหนึ่งที่นำมาใช้ในอุตสาหกรรมเครื่องบิน ทั้งนี้ วัสดุกล่าวมีโครงสร้างเป็นร่างแหขนาดเล็ก (Micro-lattic) โดยนักวิจัยได้ผสมอากาศกับวัสดุของแข็งในระดับนาโนเมตร ไมครอน และมิลลิเมตร ซึ่งคิดเป็นสัดส่วนของอากาศร้อยละ 99.99 และสัดส่วนของของแข็งร้อยละ 0.01โดยร่างแหของวัสดุดังกล่าวเชื่อมต่อกันด้วยท่อกลวงที่มีความหนาของผนังน้อยกว่าความหนาของเส้นผมถึง 1,000 เท่า สถาปัตยกรรมของวัสดุดังกล่าว แสดงให้เห็นถึงคุณสมบัติเชิงกลของโลหะที่ไม่เคยปรากฏที่ใดมาก่อน นอกจากนี้ยังสามารถทนต่อความเครียดอัด (Compression Strain) ได้มากกว่าร้อยละ 50 และสามารถดูดซับพลังงานได้มากเป็นพิเศษอีกด้วย โดยทั่วไป วัสดุจะมีความแข็งแรงขึ้นอยู่กับขนาดของวัสดุ ซึ่งความแข็งแรงจะลดลงเมื่อมีขนาดระดับนาโนเมตร ดังนั้นเมื่อนำคุณสมบัติดังข้างต้นรวมกับลักษณะโครงสร้างของวัสดุ Micro-lattice ทำให้ได้วัสดุที่มีรูปร่างลักษณะโปร่ง ซึ่งวัสดุดังกล่าวสามารถนำมาประยุกต์ใช้การผลิตขั้วไฟฟ้าแบตเตอรี่ ตัวดูดซับเสียง และโช้คอัพ (Shock Absorbers) ทั้งนี้ จากผลการวิจัยดังกล่าว อาจนำไปสู่การพัฒนาวัสดุ Micro-lattice ที่มีขนาดใหญ่ เช่น อาคาร สะพาน หรือสิ่งก่อสร้างอื่น ๆ ที่จำเป็นต้องใช้วัสดุโครงสร้างที่มีน้ำหนักเบา ซึ่งการพัฒนาวัสดุดังกล่าวถือเป็นวิวัฒนาการที่เกิดจากการพัฒนา ในระดับนาโน และไมโครเมตร

 

ห้องแลปบนดาวอังคาร

เมื่อวันที่ 26 พฤศจิกายน ที่ผ่านมา องค์การนาซ่าได้ปล่อยยานอวกาศที่บรรทุก Curiosity ซึ่งเป็นหุ่นยนต์สำรวจอวกาศที่มีขนาดเท่ากับรถยนต์ เพื่อปฏิบัติภารกิจ Mars Science Laboratory (MSL) บนดาวอังคารโครงการ MSL เป็นการนำห้องปฏิบัติการหรือห้องแลปที่มีความก้าวหน้าไปตั้งบนดาวอังคาร ซึ่ง MSL จะช่วยในการค้นหาสิ่งที่เราควรรับรู้เกี่ยวกับดาวอังคาร ทั้งนี้ ปฏิบัติการดังกล่าวจะเป็นการนำหุ่นบนต์ Curiosityไปไว้ที่ตรงเชิงเขาซึ่งอยู่ในบริเวณ Gale Crater ในวันที่ 6 สิงหาคม 2555 และ Curiosity จะปฏิบัติภารกิจบนดาวอังคารเป็นระยะเวลา 2 ปี เพื่อสำรวจพื้นที่เหมาะสมต่อการเจริญของจุลชีพ รวมทั้งสารประกอบเคมีที่จำเป็นต่อสิ่งมีชีวิต กระสวยอวกาศ Atlas V ได้ถูกปล่อยขึ้นสู่ท้องฟ้า เพื่อใช้นำยานอวกาศออกไปนอกโลก และเดินทางไปยังดาวอังคาร ซึ่งอยู่ห่างจากโลกเป็นระยะทางประมาณ 352 ล้านไมล์ (หรือ 579 ล้านกิโลเมตร) ทั้งนี้ การปล่อยกระสวยดังกล่าวเป็นไปได้อย่างราบรื่น ซึ่งนาซ่าจะสามารถประเมินเส้นทางการเดินทางที่ถูกต้องได้ภายในสองสัปดาห์ข้างหน้า เพื่อเริ่มขั้นตอนการลงจอดบนผิวของดาวอังคารต่อไป Curiosity มีความแตกต่างจากหุ่นยนต์อื่นๆ ที่นาซ่าใช้ในการสำรวจดาวอังคาร เพราะสามารถใช้หัวเจาะ อุปกรณ์เก็บและตักที่อยู่บริเวณปลายแขนของหุ่นยนต์ในการเก็บตัวอย่างดินหรือผงของหินบนดาวอังคาร จากนั้นจะร่อนและแบ่งตัวอย่างออกเป็นส่วน ๆ เพื่อใส่ในอุปกรณ์ที่สามารถวิเคราะห์ตัวอย่างซึ่งอยู่ภายใน Curiosity ต่อไป ซึ่งอุปกรณ์ที่อยู่ใน Curiosity มีทั้งหมด 10 ชนิด มีน้ำหนักมากกว่าเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ที่สามารถบรรจุลงในหุ่นยนต์สำรวจดาวอังคารที่ชื่อ Spirit และ Opportunity ถึง 15 เท่า ทั้งนี้ เครื่องมือบางชนิดเป็นเครื่องมือใหม่ที่ยังไม่เคยใช้ในการสำรวจบนดาวอังคารมาก่อน เช่น เครื่องยิงเลเซอร์เพื่อสำหรับสำรวจส่วนประกอบที่อยู่ในหินบนดาวอังคารที่มีระยะห่าง และเครื่องเอ็กเซอร์เรย์สำหรับแยกและระบุส่วนประกอบของแร่ธาตุที่อยู่ในผงตัวอย่าง เป็นต้น
Curiosity มีความยาวเป็นสองเท่า และมีน้ำหนักมากกว่า 5 เท่า เมื่อเทียบกับความยาวและน้ำหนักของ Spirit หรือ Opportunity เนื่องจาก Curiosity ต้องติดถุงลมขนาดใหญ่เพื่อใช้สำหรับลดการกระแทกเมื่อถูกนำลงจอดบนพื้นผิวของดาวอังคาร ซึ่งถุงลมดังกล่าวมีน้ำหนักประมาณ 1 ตัน โดยส่วนหนึ่งของยานอวกาศ MSL เป็นจรวดที่สามารถหย่อน Curiosity ลงจอดบนพื้นผิวดาวอังคาร ภารกิจของ Curiosity คือ การขับเคลื่อนเข้าไปสำรวจภายในภูเขา Gale Crater ซึ่งจากการเฝ้าสังเกตจากวงโครจร สามารถค้นหาบริเวณชั้นหินที่ประกอบด้วยดินหรือแร่ซัลเฟตเพื่อค้นหาร่องรอยของน้ำบนดาวอังคาร เทคโนโลยี Precision Landing Maneuver จะช่วยคำนวณและเพิ่มความแม่นยำในการลงจอดของยานอวกาศที่บรรทุก Curiosity มากขึ้น ทำให้ลดความเสี่ยงที่ก่อให้เกิดความเสียหายของ Curiosity ลง เนื่องจากสามารถระบุตำแหน่งที่ชัดเจนที่มีขนาดเล็กกว่า 1 ใน 4 ของเป้าหมายในการลงจอดบนดาวอังคารที่ผ่านมา นวัตกรรมดังกล่าวจึงช่วยเพิ่มความปลอดภัยให้กับนักบินอวกาศในการปฏิบัติภารกิจบนดาวอังคารต่อไป

 

กาวสำหรับการเชื่อมหลอดเลือด

นักวิจัยได้คิดค้นวัสดุชนิดใหม่ที่สามารถทำหน้าที่คล้ายกับกาว เพื่อช่วยประสานหรือเชื่อมหลอดเลือดเข้าด้วยกันในอนาคต การเย็บหลอดเลือดสำหรับการผ่าตัดอาจไม่จำเป็นอีกต่อไป เนื่องจาก นักวิจัยได้พัฒนาวัสดุโพลิเมอร์ที่ไวต่อความร้อน (Heat-sensitive Polymer) โดยวัสดุดังกล่าวสามารถอุดระหว่างปลายหลอดเลือดระหว่างการผ่าตัด และเชื่อมหลอดเลือดให้ติดกันได้เมื่อได้รับความร้อน ทั้งนี้ นักวิจัยได้ทำการทดลองในหลอดเลือดของหนูทดลองที่มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางเล็กกว่า 1 มิลลิเมตร ซึ่งการเย็บหลอดเลือดโดยทั่วไปไม่สามารถทำได้
Gel props ทำงานอย่างไร? วัสดุกล่าวมีชื่อว่า Gel Props เป็นวัสดุโพลิเมอร์มีลักษณะคล้ายเจลใส ซึ่งเจลดังกล่าวสามารถช่วยให้การผ่าตัดที่ยุ่งยากง่ายขึ้น เนื่องจากสามารถเชื่อมเส้นเลือดที่มีขนาดเล็กหรือยากต่อการเย็บ เช่น การผ่าตัดในทารก ทำให้การผ่าตัดขนาดใหญ่ที่ต้องใช้ระยะเวลานานมีขนาดเล็กลง อันเนื่องมากจากกระบวนการเย็บที่ยุ่งยาก นักวิจัยได้นำวัสดุโพลิเมอร์ที่มีคุณสมบัติพิเศษ คือ สามารถเปลี่ยนสถานะตามอุณหภูมิได้ โดยเมื่ออยู่ในอุณหภูมิที่เท่ากับภายในร่าง วัสดุดังกล่าวจะอยู่ในสภาวะของเหลวแต่เมื่อได้รับความร้อนจะเปลี่ยนสภาพเป็นของแข็ง ทั้งนี้นักวิจัยได้เพิ่มอุณหภูมิบริเวณหลอดเลือดในหนูทดลองให้สูงขึ้น และใช้ Gel Props ที่เป็นของแข็งปิดระหว่างปลายเปิดทั้งสองข้างของหลอดเลือด จากนั้นปลายเปิดทั้งสองข้างจะถูกทำให้ติดกันด้วยกาวที่ใช้สำหรับการผ่าตัด เมื่ออุณหภูมิบริเวณที่ได้รับการผ่าตัดเย็นลงจนมีอุณหภูมิเท่ากับอุณหภูมิในร่างกาย วัสดุดังกล่าวจะกลายสภาพเป็นของเหลวละลายไปตามกระแสเลือด
ขณะนี้ นักวิจัยพยายามที่จะพัฒนากาวที่ใช้ในการติดหลอดเลือดดังกล่าว และวางแผนที่จะนำมาทดลองสำหรับการผ่าตัดผู้ป่วยในปีหน้านี้ ทั้งนี้ วัสดุดังกล่าวนอกจากจะช่วยลดระยะเวลาในการผ่าตัด รวมถึงช่วยให้การผ่าตัดที่ยุ่งยากกลายเป็นเรื่องง่ายแล้ว เทคโนโลยีดังกล่าวยังสามารถลดโอกาสในการติดเชื้อ หรือการอักเสบ และยังการเกิดแผลเป็นอีกด้วย

 

2011: The year of the Fish

ข้อแนะนำด้านโภชนาการสำหรับคนอเมริกัน ในปี 2011 ระบุว่า การบริโภคปลาและสัตว์ทะเล หรือที่เรียกว่า seafood ถึงแม้จะเป็นประโยชน์ต่อสุขภาพ แต่ก็มีข้อพิจารณาสำหรับผู้บริโภค ดังนี้
ปลาเป็นแหล่งโอเมก้า 3 s ที่ดีสุด: อาหารทะเลเป็นอาหารที่มีคุณประโยชน์มาก แต่ที่ดีที่สุดคือ ปลาซัมมอน (salmon) ทั้งที่เป็นปลาเลี้ยงและปลาธรรมชาติ หอยนางรม (Pacific Oysters) ปลากะตักทะเลหรือแอนโชวี่ (anchovies) ปลาเฮอริ่ง ปลาซาดีน ปลาเทร้าท์ และปลาแมคเคอเรล แต่อาจมี
สารปรอท (Mercury): บางคนเลี่ยงการรับประทานปลา เนื่องจากกลัวสารปรอท (Methyl mercury) ซึ่งอาจเป็นอันตรายต่อระบบประสาทของทารกหรือเด็ก ๆ ปลาบางชนิดอาจมีสารปรอทมากกว่าปลาชนิดอื่น ๆ รวมถึงปลาขนาดใหญ่ เช่น ปลาทูน่าครีบยาว ซึ่งมีขนาดใหญ่ ว่ายในมหาสมุทรมาเป็นเวลานานและกินปลาที่เล็กกว่า สตรีที่มีครรภ์ ควรทราบว่าปลาต่อไปนี้มีสารปรอทด้วย ได้แก่ ปลา tilefish ปลาฉลาม ปลาดาบ และปลา King mackerel สำหรับปลาทูน่า สตรีที่กำลังให้นมลูกสามารถรับประทานปลาทูน่าชนิดใดก็ได้ แต่ไม่ควรกินปลาทูน่าขาวเกินปริมาณ 6 ออนซ์ต่อสัปดาห์ (6 ounces = 170.097 grams) เนื่องจากเป็นปลาที่มีสารปรอทปะปนอยู่
และมีคอเลสตอรอล: กุ้งเป็นแหล่งโปรตีนที่มีไขมันน้อยที่สุด แต่บางคนก็หลีกเลี่ยงเพราะมันมีคอเลสตอรอลสูง (และยังมีโอเมก้า 3s ต่ำกว่าอาหารทะเลอื่น ๆ) แต่ยังมีข้อจุกจิกทางวิทยาศาสตร์ว่า การรับประทานกุ้งจะมีผลให้ระดับคอเรสเตอรอลในร่างกายของคุณเพิ่มขึ้นหรือไม่ ข้อแนะนำจาก American Heart Association เรียกร้องให้ผู้บริโภครับประทานกุ้งให้น้อยกว่า 300 มิลลิกรัมของคอเรสตอรอล ต่อวันทั้งนี้กุ้งปริมาณ 4 ออนซ์ (4 ounces= 113.4 grams) มีคอเรสตอรอลประมาณ 160 มิลลิกรัม
ความสดและความปลอดภัย: ให้ปรุงเนื้อปลาจนมีอุณหภูมิภายในเนื้อเท่ากับ 145 องศา โดยวัดได้ด้วยเทอโมมิเตอร์ทำอาหาร เพื่อดูว่า วีธีที่ดีที่สุดที่จะทราบว่าปลาสดหรือไม่คือ การดม หากมันมีกลิ่นแสดงว่าปลานั้นไม่สด มันควรมีกลิ่นสดเหมือนทะเล
มากเท่าไรถึงจะพอ
• ปริมาณอาหารทะเลที่เราสามารถบริโภคได้ในแต่ละสัปดาห์ คือ 8 OZ (ออนซ์) นั่นคือปริมาณการเสริฟจำนวน 2/4 ออนซ์ ต่อครั้ง แต่ตามปกติพวกเราจะรับประทานมากกว่าสองเท่า คือ 3.5 ออนซ์
• สำหรับสตรีมีครรภ์หรือให้นมอยู่ มีข้อแนะนำให้บริโภค วันละ 12 OZ
• ปลาทูน่ากระป๋องที่มีปริมาณ 4 OZ หมายถึงแซนวิช จำนวน 1-2 ชิ้น ในหนึ่งสัปดาห์

 

รถขับเคลื่อนสี่ล้อจากพลังงานไฟฟ้าที่มีขนาดเล็กที่สุดในโลก

นักวิจัยได้ออกแบบรถนาโนที่เกิดจากโมเลกุลเดี่ยว โดยสามารถขับเคลื่อนด้วยระบบไฟฟ้าทั้งสี่ล้อ ซึ่งวางอยู่บนพื้นผิวของทองแดง นักวิจัยได้เปลี่ยนกลไกทางเคมีไปเป็นพลังงาน เพื่อทำให้รถสามารถขับเคลื่อนได้ด้วยระบบเชิงกล โดยทั่วไปพลังงานความร้อนหรือพลังงานไฟฟ้า สามารถเปลี่ยนเป็นพลังงานกลทำให้วัตถุสามารถเคลื่อนตัวจากตำแหน่ง A ไปยังตำแหน่ง B ได้ เช่นเดียวกับภายในเซลล์ มีโปรตีนชนิดหนึ่งที่เรียกว่า โปรตีนขับเคลื่อน หรือ Motor Protein (เช่น โปรตีนไคซิน หรือ แอคติน) ซึ่งทำหน้าที่ช่วยในการเคลื่อนไหวภายในเซลล์และเนื้อเยื่อ ทั้งนี้โปรตีนขับเคลื่อนจะช่วยในการขนส่งโปรตีนอื่น ๆ คล้ายกับขบวนรถไฟที่วิ่งบนราง เพื่อส่งต่อไปยังกระบวนการเผาผลาญ ATP (Adenosine Triphosphate) ซึ่งเปรียบเสมือนเชื้อเพลิงเคมีที่จำเป็นสำหรับการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิต
นักเคมีจำนวนมากต้องการนำกลไกดังกล่าวมาใช้ในการออกแบบเครื่องขนส่งโมเลกุล ซึ่งสามารถขนส่งโมเลกุลที่มีความจำเพาะในระดับนาโน เมื่อเร็ว ๆ นี้ นักวิจัยสามารถสังเคราะห์โมเลกุลที่ทำหน้าที่คล้ายกับล้อรถ ซึ่งสามารถควบคุมให้ขับเคลื่อนตรงไปถึงบริเวณที่กำหนด โดยไม่จำเป็นต้องใช้รางหรือน้ำมันในการขับเคลื่อน เนื่องจากสามารถใช้พลังงานไฟฟ้าในการขับเคลื่อนได้ ทำให้รถดังกล่าวเป็นรถขับเคลื่อน 4 ล้อ ที่มีขนาดเล็กที่สุดในโลก ซึ่งมีขนาดยาวเพียง 4 นาโนเมตร และกว้างเพียง 2 นาโนเมตร รถนาโนมีขนาดเล็กกว่ารถ VW Golf หลายพันล้านเท่า และต้องเติมกระแสไฟฟ้าเมื่อล้อหมุนไปได้ครึ่งรอบทุกครั้ง โดยการใช้ปลาย tip ของเครื่อง Scanning Tunnelling Microscope (STM) นอกจากนี้ ล้อรถสามารถขับเคลื่อนไปได้ในทิศทางเดียว โดยไม่สามารถบังคับให้ถอยหลังได้ ในการวิจัยดังกล่าว นักวิจัยได้ใช้โมเลกุลสารประกอบอินทรีย์ โดยทำให้เกิดการระเหิดบนผิวของทองแดง และให้ปลาย tip ของ STM อยู่ด้านบนทำให้เกิดช่องว่าง จากนั้นจะปล่อยกระแสไฟฟ้าอย่างน้อย 500 มิลลิโวลต์ ทำให้อิเล็กตรอนผ่านเข้าไปยังโมเลกุลทำให้เกิดการเปลี่ยนโครงสร้างของหน่วยโมเลกุลที่ทำหน้าที่เสมือนล้อรถทั้งสี่หน่วย ซึ่งถ้าหากหน่วยโมเลกุลทั้งสี่หน่วยสามารถเปลี่ยนโครงสร้างพร้อมกันจะทำให้รถนาโนสามารถเคลื่อนที่ตรงไปข้างหน้าได้ หลังจากการทดลอง STM ทั้งหมด 10 ครั้ง พบว่า รถนาโนสามารถเคลื่อนตัวไปได้เป็นระยะทาง 6 นาโนเมตร ในแนวเส้นตรง จากผลการทดลองพบว่า รถนาโนอาจหยุดนิ่งอยู่กับที่ถึงแม้ว้าจะมีการเปลี่ยนโครงสร้างของหน่วยโมเลกุลทั้งสี่หน่วยพร้อมกัน เนื่องจากแกนบริเวณศูนย์กลางโมเลกุลที่เกิดจากพันธะคาร์บอนเคลื่อนตัวในทิศทางที่แตกต่างกัน ซึ่งส่งผลให้ล้อรถนาโนคู่หลังหมุนไปข้างหน้า แต่ล้อรถคู่หน้าหมุนถอยหลัง ทำให้รถนาโนหยุดนิ่งไม่สามารถเคลื่อนตัวไปด้านหน้าได้ อย่างไรก็ตาม ผลงานวิจัยดังกล่าวถือเป็นการพิสูจน์ว่าหลักการดังข้างต้นสามารถทำให้เกิดได้จริง ซึ่งนักวิจัยสามารถนำผลการวิจัยดังกล่าวไปประยุกต์ใช้ในการพัฒนาโมเลกุลที่สามารถขับเคลื่อนด้วยแสงต่อไป

 

ย้อนอายุให้สมอง

นักวิจัยค้นพบว่า เลือดของหนูทดลองที่อยู่ในวัยเจริญพันธุ์สามารถเยียวยาการอักเสบของสมองในหนูทดลองสูงวัยได้ ทำให้มีประสิทธิภาพด้านความทรงจำเพิ่มมากขึ้น สนับสนุนการขยายตัวของกิจกรรมของระบบประสาท และกระตุ้นให้เกิดการเจริญของเซลล์สมองอีกด้วย ในทางกลับกัน เลือดจากหนูทดลองสูงวัยทำให้เกิดกระทบต่อหนูทดลองวัยเจริญพันธุ์เช่นเดียวกัน นักวิจัยได้เชื่อมความสัมพันธ์ระหว่างผลกระทบของสมองที่เกิดจากอายุที่มากขึ้น กับสารเคมีในเลือดที่มีความจำเพาะเมื่อมีอายุที่เพิ่มขึ้นและเกี่ยวข้องกับโรคภูมิแพ้ และโรคหอบหืดมาก่อน
จากผลการวิจัยพบว่า สาเหตุหนึ่งของการเสื่อมของเซลล์สมองมีผลมาจากโมเลกุลที่อยู่ในเลือด และไม่ได้เกิจากกระบวนการในธรรมชาติ ดังนั้น นักวิจัยคาดว่าจะสามารถชะลอการเสื่อมของสมองได้โดยการยับยั้งสารเคมีดังกล่าว นอกจากนี้ การเฝ้าสังเกตปริมาณสารเคมีในเลือดที่มีผลต่อสมองนั้น จะสามารถนำมาใช้ประโยชน์ในการตรวจสุขภาพของสมอง เนื่องจากการตรวจจากเนื้อเยื่อสมองโดยตรงนั้นทำได้ยาก ในการทดลอง นักวิจัยได้ผ่าตัดเชื่อมระหว่างหนูทดลองที่อยู่ในวัยเจริญพันธุ์กับหนูทดลองสูงวัยเข้าด้วยกัน เพื่อให้หนูทดลองทั้งสองตัวเชื่อมระบบหมุนเวียนโลหิตเข้าไว้ด้วยกัน และผลจากการเฝ้าสังเกตสมองของหนูทดลอง นักวิจัยได้พบโมเลกุลจำนวน 60 โมเลกุล ในเลือดที่มีผลต่อสมอง และในอนาคตนักวิจัยจะทำการวิจัยเกี่ยวกับปัจจัย Blood-Borne ที่มีผลกระทบต่อการเสื่อมของสมองต่อไป

 

หน้าจอโทรศัพท์ที่สามารถชาร์จไฟฟ้าได้เอง

นักวิจัย Yang Yang และคณะ ได้ออกแบบตัวกรองแสง (Optical filter) ที่มีคุณสมบัติเหมือนกับเซลล์แสงอาทิตย์ โดยสามารถเปลี่ยนพลังงานแสงไปเป็นพลังงานไฟฟ้าได้ ซึ่งตัวกรอง (filter) ดังกล่าว ทำงานคล้ายกับ Polarizer ที่อยู่ในหน้าจอ Liquid-Crystal Display หรือ LCD แต่สามารถนำพลังงานแสงที่สูญเสียไปร้อยละ 4 กลับมาเป็นพลังงานไฟฟ้าได้ นอกเหนือจากการนำพลังงานแสงอาทิตย์มาเปลี่ยนเป็นเพลังงานไฟฟ้าแล้ว วัสดุดังกล่าวยังสามารถนำพลังงานแสงทั่วไปมากลับใช้ได้เช่นเดียวกัน
ปัจจุบัน มีสัดส่วนการขายหน้าจอ LCD สำหรับใช้ผลิตอุปกรณ์ชนิดต่าง ๆ เช่น โทรศัพท์ คอมพิวเตอร์ tablet โทรทัศน์ และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่น ๆ ทั้งนี้ หน้าจอดังกล่าวมีต้นทุนในการผลิตต่ำแต่กลับได้พลังงานประสิทธิภาพต่ำ เนื่องจากเพียงร้อยละ 5 ของพลังงานแสงที่ผลิตได้ เพื่อนำมาสร้างเป็นภาพ
Polarizer เป็นตัวกรองแสงที่มาจากองศาต่าง ๆ ที่แตกต่างกัน โดยจะกรองแสงที่เหมาะสมกับ Liquid-crystal Shutter ที่อยู่ในหน้าจอ ซึ่ง Polarizer เป็นอุปกรณ์ที่ทำให้เกิดการสูญเสียพลังงานมากที่สุด ในขณะที่ Photvoltaic Filter กลับสามารถเปลี่ยนพลังงานแสงที่เหลือทั้งหมดให้เป็นพลังงานไฟฟ้าสำหรับหน้าจอได้
นักวิจัยจาก University of California เมือง Los Angeles มลรัฐ California ในประเทศสหรัฐฯ ได้สร้างวัสดุขนาดเล็กและเป็นแผ่นบาง ที่นิยมใช้เป็น Light-absorbing Layer ในเซลล์แสงอาทิตย์พลาสติก ทั้งนี้ นักวิจัยได้ขัดแผ่นวัสดุดังกล่าวด้วยผ้าเพื่อที่จะแปรงโมเลกุลโพลิเมอร์เพื่อให้กลับไปมีลักษณะแบบเดิม ดังนั้น เมื่อจัดโครงสร้างของโมเลกุลแล้ว แผ่นฟิล์มดังกล่าวจะมีคุณสมบัติเหมือนกับ Polarizeing Filter ที่ปล่อยให้แสงครึ่งหนึ่งผ่านทะลุไปได้ และจะดูดซับแสงอีกครึ่งหนึ่งที่เหลือซึ่งนักวิจัยได้เพิ่ม Layer อีกชั้นหนึ่งเพื่อใช้ในการสร้างเซลล์แสงอาทิตย์ และรวมถึง Charge Collector เพื่อที่จะปล่อยกระแสไฟฟ้าออกจากอุปกรณ์ในอนาคต นักวิจัยหวังว่าจะสามารถพัฒนาวัสดุที่สามารถเพิ่มประสิทธิภาพของ Photvoltaic Filer ได้ และในขณะนี้ นักวิจัยพยายามที่จะผลิตวัสดุดังกล่าวเพื่อจำหน่ายในเชิงพาณิชย์อีกด้วย

 

กรดไขมันช่วยให้สุขภาพของหัวใจดีขึ้น

“นักวิจัยค้นพบโมเลกุลที่ช่วยให้หัวใจมีสุขภาพดี และช่วยให้มีอัตราการเผาผลาญพลังงานสูงขึ้น”
สารผสมที่มีความจำเพาะของกรดไขมันที่ไหลเวียนอยู่ในเลือดของงูเหลือม ช่วยทำให้หัวใจของสัตว์ทดลองมีขนาดใหญ่ขึ้นหลังจากที่ได้รับสารดังกล่าวเข้าไปในร่างกาย ผลจากโมเลกุลดังกล่าวนอกจากจะช่วยในการเจริญของหัวใจแล้ว ยังส่งผลต่อกระบวนการเผาผลาญอาหาร (Metabolism) ในงูเหลือม ทำให้สามารถย่อยอาหารจำนวนมากได้โดยง่าย ซึ่งผลการวิจัยดังกล่าว อาจนำไปสู่หนทางการรักษาโรคหัวใจของมนุษย์ในอนาคต อย่างไรก็ตาม มีบางครั้งที่งูเหลือมสามารถกินอาหารที่ใช้ระยะเวลายาวนานในการย่อยได้ เช่น งูเหลือมพม่าที่สามารถกินเหยื่อที่มีขนาดใหญ่ เช่น กวาง ร่างกายของงูเหลือมดังกล่าวจะมีอัตรา Metabolism เพิ่มมากขึ้น และขนาดของหัวใจจะขยายตัวเพิ่มมากขึ้นจากเดิมร้อยละ 40 ภายในระยะเวลา 2-3 วัน หลังจากกินอาหารไปแล้ว นักวิจัยได้ทำการเปรียบเทียบส่วนประกอบในพลาสมาในเลือดของงูเหลือมก่อนและหลังจากได้รับอาหาร เพื่อทำความเข้าใจเกี่ยวกับกระบวนการทางกายภาพที่เกิดขึ้น จากผลการวิเคราะห์พบว่า ปริมาณของไตรกลีเซอไรด์ (Triglycerides) และกรดไขมัน (Fatty Acids) หลังจากได้รับอาหารมีปริมาณสูงขึ้น จนทำให้เลือดของงูเหลือมมีปริมาณสารแขวนลอยคล้ายนม ทั้งนี้ นักวิจัยได้ใช้อุปกรณ์ Gas Chromatography (GC) เพื่อวิเคราะห์หาสารประกอบที่มีผลทำให้หัวใจของงูเหลือมมีขนาดโตขึ้น ได้แก่ Myristic Palmitic และ Palmitoleic Acid เมื่อใส่สารดังข้างต้นในจานเพาะเซลล์หัวใจหนูทดลอง หรือฉีดสารดังกล่าวเข้าไปในหนูทดลอง ทำให้ได้ผลเช่นเดียวกับการที่หัวใจมีขนาดใหญ่ขึ้นในงูเหลือม อย่างไรก็ตาม การที่หัวใจมีขนาดใหญ่ขึ้นในมนุษย์นั้นมีข้อดีและข้อเสีย เช่น สำหรับนักกีฬา จะมีผนังกล้ามเนื้อหัวใจและห้องหัวใจที่มีขนาดใหญ่ โดยมีสัดส่วนที่เหมาะสมกับอัตราการเผาผลาญที่มีปริมาณสูง และผลจากการวิจัยดังกล่าว อาจช่วยผู้ป่วยโรคหัวใจที่มีผนังกล้ามเนื้อหัวใจที่หนาและ มีห้องหัวใจขนาดเล็กได้
ผลจากการวิจัย แสดงให้เห็นถึงประโยชน์ของไขมันอิ่มตัว (Saturated Fatty Acid) และกรดไขมันไม่อิ่มตัวเชิงเดี่ยว (Monounsaturated Fatty Acid) ที่คนส่วนใหญ่มักมองเป็นสิ่งที่เป็นอันตรายต่อร่างกาย กลับกลายเป็นสิ่งที่มีประโยชน์ในการสร้างสารที่มีผลต่อระบบการส่งสัญญาณในเซลล์ ทำให้หัวใจมีสุขภาพที่ดีได้

ดูเพิ่มเติมฉบับเต็มได้ที่ http://www.nstda.or.th/nstda-doc-archives/doc_download/979----122554

 

บทความนี้มีประโยชน์มากน้อยเพียงใด: / 5
น้อยมากที่สุด