บ้าน
เกี่ยวกับบริษัท Fuji Electric
เรื่องราว
การลดเวลาและต้นทุนในการพัฒนาผ่านพลังของวิทยาการคอมพิวเตอร์

การลดเวลาและต้นทุนในการพัฒนาผ่านพลังของวิทยาการคอมพิวเตอร์

จากรางวัลโนเบลสามรางวัลในสาขาวิทยาศาสตร์ธรรมชาติที่ประกาศเมื่อเดือนตุลาคม 2024 รางวัลฟิสิกส์และรางวัลเคมีนั้นมอบให้กับนักวิจัยที่เกี่ยวข้องกับการวางรากฐานของการเรียนรู้ของเครื่องจักรในสาขา AI

AI ซึ่งกำลังเปลี่ยนแปลงชีวิตของเราโดยพื้นฐานนั้น จะทำการวิเคราะห์ข้อมูลจำนวนมหาศาลจากโลกแห่งความเป็นจริงเพื่อทำนายและตัดสินใจ อย่างไรก็ตาม โซลูชันที่ AI สร้างขึ้นจะต้องได้รับการทดสอบโดยมนุษย์ เนื่องจาก AI ยังคงห่างไกลจากความสมบูรณ์แบบ

ในทางกลับกัน มีสาขาการศึกษาที่มีแนวทางในการเข้าถึงวิทยาศาสตร์แตกต่างจาก AI มาก

วิทยาการคอมพิวเตอร์เกี่ยวข้องกับการจำลองโลกในระดับจุลภาคโดยใช้ข้อมูลและการคำนวณที่อิงตามกฎของวิทยาศาสตร์ เราได้สัมภาษณ์สมาชิก 3 คนในทีมวิทยาการคอมพิวเตอร์ของ Fuji Electric ซึ่งพยายามทำความเข้าใจกลไกในระดับโมเลกุล

วิทยาการคอมพิวเตอร์ไขข้อข้องใจกว่า 70 ปี

บริษัท Fuji Electric ส่งมอบคุณค่าด้วยการช่วยนำพลังงานสะอาดเข้าสู่กระแสหลัก โดยเป็นส่วนหนึ่งของความพยายามนี้ เราได้มีส่วนร่วมในการผลิตพลังงานความร้อนใต้พิภพ ซึ่งเป็นพลังงานหมุนเวียนประเภทหนึ่งมาตั้งแต่ทศวรรษ 1960 บริษัทเป็นผู้นำระดับโลกในการผลิตกังหันไอน้ำสำหรับพลังงานความร้อนใต้พิภพ โดยมีส่วนแบ่งการตลาดประมาณ 40% ตั้งแต่ปี 2000 นอกจากจะส่งมอบกังหันไอน้ำความร้อนใต้พิภพเกือบ 90 เครื่องในญี่ปุ่นและต่างประเทศแล้ว เรายังรับหน้าที่ออกแบบโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนใต้พิภพทั้งหมดอีกด้วย

การผลิตพลังงานความร้อนใต้พิภพได้รับผลกระทบจากปัญหาซิลิกาที่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องมาตั้งแต่ทศวรรษ 1950

ตะกรันซิลิกาประกอบด้วยซิลิกอนไดออกไซด์ในน้ำเป็นหลัก ซึ่งเป็นแร่ธาตุชนิดหนึ่งที่สะสมตัวเมื่อน้ำระเหยจนเหลือเพียงแร่ธาตุเท่านั้น ตะกรันซิลิกาเป็นคราบขาวที่เกาะตามหน้าต่างและกระจกอ่างล้างหน้าซึ่งสามารถชะล้างออกไปได้ด้วยน้ำ และจะปรากฏขึ้นอีกครั้งเมื่อน้ำแห้ง

โรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนใต้พิภพผลิตไฟฟ้าโดยการสกัดน้ำและไอน้ำจากความร้อนใต้พิภพที่มีอุณหภูมิสูงและแรงดันสูงจากใต้ดิน อย่างไรก็ตาม การอุดตันจะเกิดขึ้นอันเป็นผลจากการสะสมของตะกรันซิลิกาภายในท่อ จนถึงขณะนี้ ยังไม่มีใครเสนอวิธีแก้ปัญหาที่รุนแรงได้ ในทางกลับกัน นักวิจัยมักมุ่งเน้นไปที่วิธีการลดปริมาณตะกรันซิลิกาที่สะสมอยู่

ในปี 2023 ทีมวิทยาศาสตร์เชิงคำนวณของบริษัท Fuji Electric ได้ค้นพบปรากฏการณ์เบื้องหลังปัญหานี้ซึ่งคงอยู่มานานกว่า 70 ปี

ห้องปฏิบัติการภายในคอมพิวเตอร์

ต่างจากการวิเคราะห์ซึ่งเกี่ยวข้องกับการใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนเพื่อสังเกตโมเลกุลโดยตรง และการทดลองซึ่งผลลัพธ์จะได้รับการทดสอบโดยการรวมวัสดุเข้าด้วยกัน วิทยาศาสตร์เชิงคำนวณเกี่ยวข้องกับการทำการจำลองระดับโมเลกุลในพื้นที่เสมือนจริง 3 มิติภายในคอมพิวเตอร์ การคำนวณจะได้รับการประมวลผลโดยคอมพิวเตอร์ตามกฎของวิทยาศาสตร์

ตัวอย่างหน้าจอจำลองการเกิดตะกรันซิลิก้าในน้ำ

นางสาวโอกาดะจากทีมวิทยาการคอมพิวเตอร์ของบริษัทฟูจิอิเล็คทริค

คุณโอกาดะ หนึ่งในทีมงานวิทยาการคอมพิวเตอร์ที่เข้าร่วมงานกับบริษัทฟูจิ อิเล็คทริคในปี 2011 อธิบายว่า “เราสนับสนุนการพัฒนาผลิตภัณฑ์ด้วยการสร้างสมมติฐานของเราเอง การจำลองสถานการณ์บนคอมพิวเตอร์ และเสนอผลการตรวจสอบและมาตรการปรับปรุงให้กับฝ่ายธุรกิจ หากเราทราบคุณสมบัติของวัสดุบางชนิดล่วงหน้า เช่น วัสดุนั้นไวต่อความร้อน เราจะลดจำนวนการทดลองที่ฝ่ายธุรกิจต้องทำหรือจำนวนต้นแบบที่ต้องสร้างได้อย่างมาก”

วิทยาการคอมพิวเตอร์ช่วยลดระยะเวลาในการพัฒนาและลดต้นทุนการพัฒนา นอกจากนี้ยังช่วยคาดการณ์ปฏิกิริยาเคมีที่อาจก่อให้เกิดอันตรายได้ รวมถึงปรากฏการณ์ที่ส่งผลให้วัสดุเสื่อมสภาพหรือเกิดสิ่งเจือปน ซึ่งส่งผลให้ผลิตภัณฑ์มีคุณภาพดีขึ้นและคงทนยาวนานขึ้น

การก้าวข้ามขีดจำกัดของการทดลองผ่านวิทยาการคอมพิวเตอร์

ดร. เจียง จากทีมวิทยาการคำนวณของฟูจิ อิเล็คทริค

แผนกวิจัยเทคโนโลยีการวิเคราะห์ ซึ่งมีทีมงานด้านวิทยาศาสตร์การคำนวณ มีบทบาทในการเร่งการวิจัยและพัฒนาโดยวิเคราะห์วัสดุทั้งหมดที่ใช้ทั่วทั้งบริษัท Fuji Electric และเสนอการปรับปรุงผลิตภัณฑ์เป็นส่วนหนึ่งของความพยายามที่จะสร้างสังคมที่ปลอดคาร์บอนและเน้นการรีไซเคิล

ในส่วนของระดับซิลิกาที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้ ทีมวิทยาการคอมพิวเตอร์ได้ระบุกลไกเบื้องหลังการก่อตัวของระดับซิลิกาตามคำขอของแผนกที่รับผิดชอบการผลิตพลังงานความร้อนใต้พิภพ ซึ่งนี่เองที่จุดประกายความคิดที่จะหาทางแก้ไข

ดร.เจียง ซึ่งเข้าร่วมบริษัทในปี 2021 หลังจากทำงานเป็นอาจารย์มหาวิทยาลัยในสาขาเคมี เล่าว่า “การทำงานที่เกี่ยวข้องกับการแก้ไขปัญหาสังคมโดยตรงทำให้ทุกวันน่าตื่นเต้น”

“การทดลองและวิทยาการคอมพิวเตอร์ต่างก็มีจุดแข็งและจุดอ่อนของตัวเอง สำหรับปัญหาระดับซิลิกา เราได้ทำทุกวิถีทางเท่าที่จะทำได้ผ่านการทดลอง ซึ่งนำเราไปสู่ทางตัน ณ จุดนี้เองที่เราเปลี่ยนมาใช้มุมมองของวิทยาการคอมพิวเตอร์ ทำให้เราสามารถสร้าง 'สมการการทำนาย' สำหรับกระบวนการที่นำไปสู่การก่อตัวของระดับซิลิกาได้ วิทยาการคอมพิวเตอร์คือศาสตร์แห่งการทำให้สิ่งที่มองไม่เห็นให้มองเห็นได้”

การมีส่วนสนับสนุนในการลดคาร์บอนด้วยวิทยาการคอมพิวเตอร์ที่อยู่แนวหน้า

คุณซาเอกิจากทีมวิทยาการคำนวณของบริษัทฟูจิ อิเล็คทริค

แม้ว่าวิทยาศาสตร์เชิงคำนวณจะมีพื้นฐานมาจากกฎแห่งวิทยาศาสตร์ แต่ก็ยังสามารถให้ผลลัพธ์ที่เหนือความคาดหวังของมนุษย์ได้
คุณซาเอกิ ซึ่งลาออกจากผู้ผลิตยานยนต์ในปี 2021 เพื่อมาทำงานกับคุณโอกาดะและดร.เจียงในด้านวิทยาการคอมพิวเตอร์ อธิบาย

“บางครั้งคุณก็ต้องเจอกับผลลัพธ์ที่ทำให้คุณคิดว่า ‘ปฏิกิริยาเคมีนี้ไม่ควรเกิดขึ้น’ เมื่อฉันมีปัญหาในการตีความข้อมูล ฉันจะพยายามทำความเข้าใจโดยการอ่านเอกสารวิจัยเพื่อรวบรวมข้อมูล หรือหารือกับศาสตราจารย์ในสถาบันวิจัยพันธมิตรของเรา”

ดร.เจียงพยักหน้าเห็นด้วยกับนายซาเอกิ และเสริมว่า “เมื่อฝ่ายธุรกิจปรึกษากับเราเกี่ยวกับข้อบกพร่องของผลิตภัณฑ์ที่พวกเขาไม่สามารถระบุสาเหตุได้ เราจะเสนอวิธีแก้ปัญหาจากมุมมองของวิทยาการคอมพิวเตอร์ โดยปกติแล้วพวกเขาจะตอบกลับโดยถามว่า 'คุณแน่ใจหรือว่าจะได้ผล?' เราให้คำมั่นกับพวกเขาว่าไม่ต้องกังวล แต่ทุกครั้ง ฉันมักจะกังวลอยู่เสมอจนกว่าผลลัพธ์จะออกมาจริงๆ”

วิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์สามารถเข้าถึงได้แม้กระทั่งผู้ที่ไม่มีประสบการณ์

นางสาวโอกาดะศึกษาด้านการสังเคราะห์อินทรีย์ในระดับปริญญาตรีและการศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาด้านการถ่ายภาพโมเลกุล หลังจากเข้าร่วมบริษัท เธอได้มีส่วนร่วมในการพัฒนาเซ็นเซอร์ ในปี 2019 เธอถูกย้ายไปยังแผนกปัจจุบัน ซึ่งเธอได้ทำความรู้จักกับวิทยาการคอมพิวเตอร์เป็นครั้งแรก

“วิทยาการคอมพิวเตอร์เป็นสาขาการวิจัยใหม่ มีผู้เชี่ยวชาญเพียงไม่กี่คนในบริษัท ฉันจึงศึกษาค้นคว้าอย่างหนักด้วยการอ่านหนังสือ เข้าร่วมสัมมนาภายนอก และเข้ารับการฝึกอบรมของบริษัท วิทยาการคอมพิวเตอร์สามารถเข้าถึงได้แม้กระทั่งผู้ที่ไม่มีประสบการณ์ ตราบใดที่พวกเขาทุ่มเทความพยายาม ตอนนี้ ฉันสามารถขอให้อดีตอาจารย์มหาวิทยาลัย (ดร.เจียง) สอนฉันได้” นางสาวโอกาดะกล่าว

ด้วยการเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ของบริษัทจากที่บ้าน คุณโอกาดะสามารถเข้าถึงระบบคอมพิวเตอร์จากระยะไกลได้ ในฐานะแม่ลูกสอง เธอสามารถทำงานจากที่บ้านได้ในขณะที่เธอค้นพบสิ่งใหม่ๆ เกี่ยวกับโลกจุลภาค

ปัจจุบันทีมวิทยาการคอมพิวเตอร์มีสมาชิก 6 คน หนึ่งในนั้นกำลังศึกษาอยู่ที่มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีเวียนนาในออสเตรีย ซึ่งกำลังก้าวหน้าในการวิจัยวิทยาการคอมพิวเตอร์

เราขอให้พนักงานทั้งสามคนเขียนข้อความถึงนักเรียน
ดร.เจียง (ซ้าย) เขียนสำนวนที่หมายถึง “ความเรียบง่ายและความแข็งแกร่ง” เขาอธิบายว่า “นี่เป็นวลีที่อาจารย์ที่ให้คำแนะนำผมมาตั้งแต่สมัยเรียนมหาวิทยาลัยได้แบ่งปันให้ผมฟัง ความก้าวหน้าที่ขยันขันแข็งและมั่นคงเป็นสิ่งสำคัญสำหรับวิทยาการคอมพิวเตอร์” นางสาวโอกาดะ (กลาง) เขียนว่า “พัฒนาความสนใจในหัวข้อต่างๆ” เธอเล่าว่า “การทำเช่นนี้จะนำไปสู่การตระหนักรู้ที่ไม่คาดคิดและการค้นพบที่น่าสนใจเกินกว่าที่คุณจินตนาการได้” นายซาเอกิ (ขวา) เขียนคำว่า “ผ่อนคลาย” และเสริมว่า “การคิดไอเดียดีๆ ขึ้นมาเป็นเรื่องยากเมื่อคุณรู้สึกประหม่า ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งที่ต้องจำไว้เมื่อคุณต้องรับมือกับสาขาที่ท้าทาย”

การใช้ประโยชน์จากพลังของวิทยาการคอมพิวเตอร์

กล่าวกันว่าวิทยาศาสตร์เชิงคำนวณซึ่งมีพื้นฐานอยู่บนกฎแห่งวิทยาศาสตร์จะทำให้ทุกสิ่งทุกอย่างในโลกกลายเป็นเรื่องที่คาดเดาได้ในที่สุด

“วิทยาการคอมพิวเตอร์มีความน่าสนใจเพราะสามารถใช้จำลองปฏิกิริยาเคมีได้ รวมถึงการเคลื่อนที่ของอะตอม ซึ่งไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน เราตั้งเป้าที่จะค้นพบสิ่งใหม่ๆ เกี่ยวกับโลกของกล้องจุลทรรศน์ต่อไป” คุณซาเอกิอธิบาย ดร.เจียงกล่าวเสริมว่า “เราต้องการส่งเสริมวิทยาการคอมพิวเตอร์ให้เป็น 'ชุดผลิตภัณฑ์' ที่จะช่วยพัฒนาสสารและยืดอายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์”

นอกจากนี้ ยังมีการวิจัยเพื่อขยายขอบเขตของวิทยาการคอมพิวเตอร์โดยผสมผสานเข้ากับปัญญาประดิษฐ์ (AI) อีกด้วย "ฉันอยากเห็นผู้คนจากหลากหลายสาขาวิชาก้าวเข้าสู่โลกของวิทยาการคอมพิวเตอร์" นางสาวโอกาดะกล่าว

ไม่ใช่แค่เรื่องของ AI เท่านั้น พลังของวิทยาศาสตร์เชิงคำนวณยังนำไปสู่การค้นพบใหม่ๆ อีกด้วย