ถึงจะไม่ได้มีตาทิพย์ แต่นักวิจัยก็อ่านเนื้อความในหนังสือได้แบบไม่ต้องเปิดมันออกมา

ถึงแม้จะไม่ได้มีญาณวิเศษหยั่งรู้ ไม่ได้มีตาทิพย์ และพลังพิเศษแบบมนุษย์กลายพันธุ์หรือยอดมนุษย์จากดาวอันไกลโพ้น แต่นักวิจัย MIT และ Georgia Tech ก็อ่านข้อความในหนังสือได้โดยไม่ต้องเปิดมันออกมา เบื้องหลังของความน่าทึ่งนี้คือการทำงานด้านรังสีและเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ด้านการวิเคราะห์ภาพอักขระ

การใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเพื่อการ "ส่องผ่าน" วัตถุนั้นเป็นเรื่องที่มีการค้นพบและประยุกต์ใช้งานกันมานานเกินกว่าศตวรรษแล้ว คลื่นที่ใช้เพื่อการนี้อันเป็นที่รู้จักกันดีที่สุดคงหนีไม่พ้นรังสี X ซึ่งถูกค้นพบเมื่อปี 1895 โดย Wilhelm Röntgen ซึ่งจนทุกวันนี้รังสี X ก็ยังถูกนำมาใช้เพื่อส่องดูสิ่งที่มองไม่เห็นด้วยตาเปล่าเพราะถูกบางสิ่งบดบังอยู่ ทั้งที่ใช้เพื่อการแพทย์, งานด้านความมั่นคง, งานตรวจสอบซ่อมบำรุงสิ่งต่างๆ ตลอดจนงานค้นคว้าวิจัย

แต่ใช่ว่ารังสี X จะช่วยให้มองเห็นได้ทุกสิ่งทุกอย่าง และหนึ่งในสิ่งที่รังสี X มองไม่ได้ ก็คือข้อความจากหมึกพิมพ์บนกระดาษที่ถูกปิดซ่อนเอาไว้ เพราะพลังงานของมันที่สูงเกินไปทำให้รังสีส่องทะลุผ่านเนื้อกระดาษและหมึกพิมพ์ข้อความได้หมดจนไม่อาจมองแยกแยะได้ และนี่คือที่มาที่ไปของการใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในอีกช่วงความถี่ที่เรียกว่ารังสีเทราเฮิรตซ์มาทำหน้าที่นี้แทน

"รังสีเทราเฮิรตซ์" คืออะไร?

รังสีเทราเฮิรตซ์ คือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นในช่วง 100 ไมโครเมตร จนถึง 1 มิลลิเมตร (ความถี่ตั้งแต่ 300 GHz ถึง 3 THz) ซึ่งเป็นช่วงความถี่รอยต่อระหว่างช่วงคลื่นอินฟราเรดและคลื่นไมโครเวฟ

พลังงานของคลื่นรังสีเทราเฮิรตซ์ในช่วงความถี่ 550 GHz ถึง 1 THz นั้นสามารถส่องผ่านเนื้อกระดาษได้ แต่ทว่าจะถูกลดทอนในระดับที่สังเกตได้เมื่อรังสีตกผ่านกระดาษในบริเวณที่มีหมึกพิมพ์เอาไว้ ซึ่งนั่นคือเหตุผลที่ว่าทำไมการใช้รังสีเทราเฮิรตซ์จึงสามารถตอบโจทย์การอ่านข้อความบนกระดาษที่ถูกปกปิดไว้ได้ในขณะที่รังสี X ทำไม่สำเร็จ

Barmak Heshmet นักวิจัยผู้นำทีมของ MIT Media Lab ซึ่งเป็นทีมงานวิจัยด้านเทคโนโลยีสื่อ ได้อธิบายถึงโจทย์สำคัญงานวิจัยที่ต้องการท้าทายอ่านหนังสือโดยไม่ต้องเปิดมันขึ้นมา ซึ่งแม้โจทย์ข้อแรกในการหาคลื่นที่เหมาะสมที่สามารถส่องผ่านกระดาษและแยกแยะบริเวณที่มีหมึกพิมพ์จะถูกแก้ได้ด้วยรังสีเทราเฮิรตซ์แล้ว แต่การที่จะ "อ่านหนังสือ" ได้นั้นย่อมหมายถึงผู้อ่านต้องไล่เรียงเนื้อความได้ ผู้อ่านต้องสามารถรับรู้ได้ว่าข้อความแต่ละประโยคที่เห็นนั้นอยู่บนกระดาษแผ่นไหน หน้าใดกันแน่ และนี่คือโจทย์ข้อถัดมาที่สำคัญ

หนทางในการพิชิตอุปสรรคเรื่องการแยกแยะและลำดับแผ่นกระดาษนี้คือการวิเคราะห์คลื่นสะท้อนจากหนังสือโดยอาศัยผลพวงความก้าวหน้าของงานวิจัยด้านการถ่ายภาพความถี่สูง (สูงระดับล้านล้านเฟรมต่อวินาที สูงเสียจนจับภาพการเคลื่อนที่ของอนุภาคแสงให้เห็นกันได้แบบจะๆ) ทำให้ MIT มีระบบเซ็นเซอร์และระบบวิเคราะห์ที่ไวต่อคลื่นสัญญาณอันแสนละเอียดอ่อนได้ ซึ่งเทคนิคที่ทีมวิจัยใช้คือในการส่องรังสีเทราเฮิรตซ์เพื่อดูเนื้อความในหนังสือ ก็จะทำการส่งคลื่นแบบเป็น pulse เพื่อใช้แยกแยะหน้ากระดาษควบคู่ไปด้วย คลื่นแบบที่ว่านี้จะถูกสะท้อนกลับมาบางส่วนโดยชั้นของอากาศที่คั่นกลางอยู่ระหว่างแผ่นกระดาษ ซึ่งเมื่อวิเคราะห์คลื่นสะท้อนเหล่านี้ได้แล้วก็จะทำให้ทีมวิจัยสามารถรับรู้ได้ว่าข้อความที่ระบบคอมพิวเตอร์มองเห็นนั้น เป็นข้อความที่ปรากฏอยู่บนกระดาษแผ่นไหน

โจทย์ข้อสุดท้ายของงานวิจัยอ่านข้อความจากหนังสือที่ปิดอยู่นี้ คือการทำให้คอมพิวเตอร์มีความความเข้าใจตัวอักษรที่มองเห็นด้วยรังสีเทราเฮิรตซ์ ซึ่งจุดนี้เป็นหน้าที่ของอัลกอริทึมที่ถูกพัฒนาขึ้นมาโดย Georgia Tech ให้รู้จักวิเคราะห์ตัวอักษรที่ปรากฏในภาพถ่ายรังสีได้ โดยแม้ว่าในการทดลองจะมีภาพตัวอักษรจากกระดาษหลายแผ่นปรากฏเป็นเงาซ้อนกันหลายชั้น แต่คอมพิวเตอร์สามารถแยกแยะองค์ประกอบส่วนโค้งเว้าและแนวเส้นต่างๆ ของตัวอักษรที่มีความเลือนรางหลายระดับแตกต่างกันได้ ทำให้คอมพิวเตอร์สามารถอ่านข้อความได้อย่างแท้จริงในท้ายที่สุด

งานวิจัยของ Heshmet นี้สามารถช่วยให้อ่านข้อความจากกระดาษที่ซ้อนกัน 9 แผ่นได้ การจะทำให้ตัวเลขผลลัพธ์เพิ่มมากขึ้นยิ่งกว่านี้จำเป็นต้องอาศัยพลังงานรังสีเทราเฮิรตซ์ที่สูงขึ้น ควบคู่ไปกับเทคนิคการวิเคราะห์คลื่นที่จะต้องดียิ่งกว่านี้ เพราะคลื่นสะท้อนจากชั้นอากาศระหว่างแผ่นกระดาษที่อยู่ลึกลงไปเกินกว่าแผ่นที่ 9 จะยิ่งมีกำลังอ่อนลง ทำให้ไม่อาจกรองมันแยกออกจากสัญญาณรบกวนได้ ส่งผลให้นักวิจัยไม่อาจทำการวิเคราะห์คลื่นได้สำเร็จ

บางคนอาจนึกประหลาดใจว่างานวิจัยนี้ จะนำไปปรับใช้ให้เกิดประโยชน์อะไรได้บ้าง เพราะดูเหมือนว่าการเปิดหนังสือพลิกหน้ากระดาษไปเรื่อยเพื่ออ่านข้อความนั้นจะไม่ใช่เรื่องใหญ่สำหรับมนุษยชาติ แต่แท้จริงแล้วงานวิจัยนี้ก็มีงานที่เหมาะกับมันอยู่ ตัวอย่างเช่นการใช้เพื่อการศึกษาวัตถุหรือบันทึกโบราณ ซึ่งอย่างน้อยในตอนนี้ก็มีพิพิธภัณฑ์ The Metropolitan ได้ติดต่อมายังทีมวิจัยเพื่อจะขอนำมันไปใช้สำหรับงานศึกษาหนังสือเก่าแก่อันแสนบอบบาง ที่แม้แต่ภัณฑารักษ์ก็ยังไม่อยากจะแตะมันมากนักด้วยซ้ำ

อันที่จริงงานวิจัยนี้ไม่ใช่งานใหม่ที่เพิ่งประสบความสำเร็จ นักวิจัยสามารถใช้เทคนิคที่ว่านี้เพื่ออ่านข้อความจากกระดาษที่อยู่ในซองปิดผนึกได้สำเร็จเมื่อ 10 ปีก่อนแล้ว แต่ความก้าวหน้าในวันนี้ที่สามารถอ่านข้อความบนหน้ากระดาษที่ซ้อนกัน 9 หน้า คือผลลัพธ์ที่เพิ่มพูนรุดหน้ากว่าทศวรรษที่แล้วมาก และวันหนึ่งอาจนำไปสู่การมองเห็นสิ่งใหม่ที่เปิดปูมประวัติศาสตร์จากบันทึกในอดีตซึ่งไม่เคยมีใครล่วงรู้มาก่อนได้สำเร็จ

ที่มา - MIT News