Physics in a nutshell

Posts

ไมโครชิปที่ความละเอียด 7nm กับอนาคตของ processor เมื่อมาถึงจุดสุดท้ายของ Moore's law

ชิป A12 bionic ที่มีความละเอียดขนาด 7nm (https://www.cnet.com/news/iphone-xs-a12-bionic-chip-is-industry-first-7nm-cpu/) ถูกพูดถึงพร้อมกับการเปิดตัว iPhone รุ่นใหม่เมื่อวันพุธ(12 ก.ย. 61)ที่ผ่านมานี้ ในเชิงของการใช้งานนั้นผู้ใช้อาจจะไม่รู้สึกตื่นเต้นกับฟังก์ชั่นของโปรดักส์ที่เปิดตัวซักเท่าไหร่ แต่ในทางเทคนิคแล้วเจ้าตัวชิปดังกล่าวเป็นเทคโนโลยีทีทันสมัยที่สุดในตอนนี้สำหรับ smartphone และอาจถือได้ว่าเป็นหัวเลี้ยวหัวต่อของเทคโนโลยี processor หรือไมโครชิปเพื่อก้าวไปสู้รูปแบบชิปและการประมวลผลรูปแบบใหม่ๆ ก่อนอื่นบทความนี้จะมาขยายความให้ผู้อ่านได้เข้าใจถึงความหมายของขนาด 7nm ในตัวชิปก่อน แล้วเราจะมาตามรอยการพัฒนาของไมโครชิปตลอดระยะเวลากว่า 40 ปีที่ผ่านมาด้วย Moore’s law และสุดท้ายเราจะมาคาดการณ์กันว่าเทคโนโลยี processor จะก้าวไปทางไหนต่อไปเมื่อขณะนี้เราอยู่ที่จุดสุดท้ายของ Moore’s law สิ่งแรกที่เราต้องรู้สำหรับตัว processor นั้นก็คือองค์ประกอบพื้นฐาน processor นั้นประกอบไปด้วย transistor (ทรานซิสเตอร์)ที่ทำหน้าที่เป็นสวิซเปิดปิดวงจร และด้วยการเปิดปิดนี้นำไปสู้การประมวลผลแบบดิจิตอลในระ...

แผนที่ทางภูมิศาสตร์และการสำรวจถ้ำด้วยระบบ LIDAR (Laser Imaging Detection And Ranging)

จากกรณีถ้ำหลวงเขานางนอนที่เป็นที่ติดตามของสังคมในช่วงสัปดาห์ที่ผ่านมา ได้มีการนำแผนที่ทางภูมิศาสตร์ของถ้ำมาประกอบคำอธิบายแผนการช่วยเหลือเยาวชนที่ติดอยู่ภายใน แผนที่ดังกล่าวถูกทำขึ้นจากนักสำรวจซึ่งอาจไม่เพียงพอที่จะทำให้เข้าใจว่าทำไมน้ำถึงไหลมาขวางทางออกได้ ด้วยเหตุนี้จึงมีการทำแผนภาพประกอบอธิบายเพิ่มเติมเพื่อให้เกิดความเข้าใจมากขึ้น (อ่านเพิ่มเติมที่ [1]) ทั้งนี้เพราะแผนที่ภูมิศาสตร์ของถ้ำนั้นถูกวาดบนแนวราบซึ่งขาดรายละเอียดของมิติด้านความลึกรวมทั้งรายละเอียดซอกมุมต่างๆของถ้ำ ทำให้ผู้ที่ไม่มีความรู้ด้านแผนที่ยากที่จะเข้าใจ บทความนี้จะขอหยิบยกเทคนิคการสำรวจถ้ำด้วยการใช้เทคโนโลยี Lidar (Laser imaging detection and ranging) ที่สามารถนำมาใช้จัดทำแผนที่ 3 มิติ ของถ้ำเพื่อให้บุคคลทั่วไปสามารถเข้าใจลักษณะโดยรวมของถ้ำได้มากขึ้น Lidar คือการบันทึกข้อมูลการสะท้อน การหักเห ของแสง Laser ที่ใช้ต่อวัตถุที่ทำการศึกษาในระยะไกล โดยในกรณีนี้เราจะใช้การสะท้อนของแสง Laser เพื่อวัดระยะทางจากผู้สำรวจไปยังผนังถ้ำ คล้ายกับฉากการสำรวจถ้ำในภาพยนต์เรื่อง Prometheus (รูปภาพที่ 1) รูปภาพที่ 1 ฉากกา...

เมื่อ 1 กิโลกรัมของเราไม่เท่ากันกับการกำหนดมาตรฐานใหม่ของหน่วยวัดในระบบ SI

เคยสงสัยกันมั้ยครับว่าหน่วยกิโลกรัม (kilogram, kg) ที่เราใช้ชั่งน้ำหนักมากจากไหน? หน่วยkgเป็นหน่วยหนึ่งของมาตรฐานหน่วยวัดสากลหรือ International system of units (SI units) นอกจาก kg ที่เป็นหน่วยของน้ำหนักตามระบบหน่วย SI แล้ว หน่วย SI ยังประกอบไปด้วยหน่วยวินาที (Second, s) ที่ใช้บอกเวลา หน่วยเมตร (Meter, m) ที่เป็นหน่วยของระยะทาง หน่วยแอมแปร์ (Ampere, A)หน่วยบอกค่ากระแสไฟฟ้า หน่วยโมล (Mol) หน่วยบอกจำนวนของอนุภาค หน่วยเคลวิน (Kelvin, K) หน่วยบอกอุณหภูมิ และหน่วยแคนเดลล่า (Candela, cd) หน่วยบอกค่าความส่องสว่าง สำหรับมาตรฐานของหน่วย kg นั้นถูกกำหนดโดยก้อนโลหะที่ถูกเก็บไว้ในห้องนิรภัยใกล้กรุงปาริสประเทศฝรั่งเศสมาตั้งแต่คริศตวรรษที่ 18 โดยก้อนโลหะนี้ถูกทำซ้ำอีกเป็นจำนวนหนึ่งและได้แจกจ่ายไปไว้ตามประเทศต่างๆทั่วโลก แล้วก้อนโลหะนี้เชื้อถือได้มากน้อยเพียงใด? ในทางวิทยาศาสตร์แล้วมวลของโลหะสามารถเปลี่ยนแปลงได้ด้วยกระบวนการทางเคมีบนพื้นผิวของโลหะ ด้วยเหตุนี้น้ำหนักของก้อนโลหะเหล่านั้นจึงมีการเปลี่ยนแปลงแตกต่างกันตลอดหลายปีที่ผ่านมา การเปลี่ยนแปลงนี้ถึงแม้จะเกิดขึ้นเพียงเล็กน้อยซ...

รูปแบบการสื่อสารแห่งอนาคตที่มีความปลอดภัยและเป็นส่วนตัวสูงกับ Quantum communication

ความปลอดภัยและความเป็นส่วนตัวบนโลกออนไลน์และการติดต่อสื่อสารทางอินเตอร์เน็ตถูกพูดถึงเป็นวงกว้างในช่วงสัปดาห์ที่ผ่านมา ไม่ว่าจะในระดับนานาชาติจากกรณีการเข้าให้ปากคำของนาย Mark Zuckerberg ผู้ก่อตั้งและ CEO ของ facebook ต่อวุฒิสภาสหรัฐอเมริกาจากข่าวลือมีการนำข้อมูลผู้ใช้บริการเว็บไซต์ facebook ไปใช้ทางการเมืองโดยไม่ได้รับอนุญาต [1] หรือจากกรณีข้อมูลบัตรประชาชนรั่วไหลจากผู้ให้บริการอินเตอร์เน็ตอย่าง True ในประเทศไทย [2] ในปัจจุบันข้อมูลมากมายถูกส่งด้วยระบบอินเตอร์เน็ตถึงแม้จะมีการเข้ารหัสซับซ้อนด้วยสมการทางคณิตศาสตร์เพียงใดก็สามารถถูกถอดรหัสได้หากมีทรัพยากรที่เหมาะสม ในช่วงสิบปีที่ผ่านมานักวิทยาศาสตร์ได้นำเสนอการสื่อสารรูปแบบใหม่ที่ได้รับการขนานนามว่าเป็นระบบความปลอดภัยที่ปราศจากเงื่อนไขข้อจำกัดใดๆ (Unconditionally secure communication) ระบบดังกล่าวคือการสื่อสารทางควอนตั้ม (Quantum communication) หลักการของ Quantum communication อยู่บนพื้นฐานทางฟิสิกส์ควอนตัม ซึ่งจะใช้สถานะทางควอนตัมของอนุภาคเป็นสื่อกลางในการรับส่งข้อมูล ตัวอย่างเช่นคุณสมบัติทางโพราไรซ์(Polarization)ของอนุภาคแสง(P...

โรงไฟฟ้าเสมือน (Virtual power plant) เพื่อประสิทธิภาพสูงสุดของพลังงานทดแทน

เมื่อต้นเดือนกุมภาพันธ์ปี 2018 ที่ผ่านมา Tesla นำโดยนาย Elon Musk ผู้มีวัสัยทัศน์กว้างไกลทางด้านเทคโนโลยีเพื่ออนาคตที่ดีของมนุษยชาติได้ประกาศติดตั้งแผง Solar cell พร้อมทั้งแบตเตอรี่ให้แก่ 1,100 ครัวเรือน ในพื้นที่รัฐทางตอนใต้ของออสเตรเลีย การติดตั้งนี้จะขยายไปกว่า 25,000 ครัวเรือน ภายในปี 2019 เพื่อเป็นส่วนหนึ่งของโครงการโรงไฟฟ้าเสมือน(Virtual power plant) [1] โดยที่โรงไฟฟ้าเสมือนนี้สามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าได้เทียบเท่ากับโรงไฟฟ้าจากการเผาไหม้ก็าซธรรมชาติและถ่านหินในพื้นที่ดังกล่าว โดยทางการประเทศออสเตรเลียกล่าวว่าโครงการดังกล่าวจะสามารถสนับสนุนพลังงานได้สูงถึง 20% ต่อการใช้งานในแต่ละวัน หลักการทำงานของโรงไฟฟ้าเสมือนคือการรวบรวมการผลิตไฟฟ้าจากแหล่งต่างๆ จากทั้งพลังงานฟอซซิลและพลังงานทดแทนเข้าไว้ด้วยกัน เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพสูงสุดในการผลิตและแจกจ่ายไฟฟ้าให้แก่ผู้ใช้งาน [2,3] นอกจากแหล่งกำเนิดพลังงานที่กล่าวไปข้างต้นแล้ว สิ่งที่เป็นองค์ประกอบสำคัญของโรงไฟฟ้าเสมือน คือ หน่วยจัดเก็บพลังงานหรือแบตเตอรี่ และเทคโนโลยีการสื่อสารผ่านทางอินเตอร์เน็ตของอุปกรณ์อิเล็คโทรนิคต่างๆหร...

สมดุลอุปสงค์อุปทาน Solar cell ตามแบบจำลอง “กราฟเป็ด (Duck chart)”

จากการเติบโตอย่างต่อเนื่องของอุตสาหกรรมด้านพลังงานทดแทนเช่น พลังงานลม พลังงานความร้อนใต้พิภพ พลังงานน้ำ และพลังงานแสงอาทิตย์ ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา ส่วนหนึ่งเป็นผลมาจากการตระหนักถึงผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของโลกจากการผลิตไฟฟ้าด้วยการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล ก๊าซธรรมชาติ และถ่านหิน อีกทั้งการดำเนินการตามข้อตกลงร่วมปารีส [1] ของนานาประเทศที่มีจุดประสงค์ในการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ เพื่อลดอุณหภูมิของโลกให้ต่ำกว่า 2 องศาเซลเซียส เหนืออุณหภูมิของโลกก่อนยุคการปฏิวัติอุตสาหกรรม ในส่วนของพลังงานแสงอาทิตย์หรือ Solar cell มีอัตราการเติบโตที่สูงขึ้นเมื่อเทียบกับพลังงานทดแทนอื่นๆ [2,3] ส่วนหนึ่งเป็นผลของราคาอุปกรณ์แผง Solar cell ที่ถูกลงอย่างต่อเนื่องตลอดหลายปีที่ผ่านมา หรือการปรับเปลี่ยนนโยบายพลังงานของภาครัฐในประเทศต่างๆ การติดตั้งแผง Solar cell จึงเป็นที่แพร่หลายทั่วโลก หนึ่งในตัวอย่างการใช้งานพลังงานแสงอาทิตย์ที่เห็นได้ชัดเจนและมีการเก็บข้อมูลการใช้งานอย่างเป็นระบบคือที่รัฐแคลิฟอร์เนีย ประเทศสหรัฐอเมริกา โดยปีที่ผ่านมาการผลิตไฟฟ้าจาก Solar cell ในรัฐนี้ได้เพิ่มสูงข...