ใช้ราเมือกเป็นต้นแบบโครงข่ายจักรวาล

ราเมือก

ตอนที่ท่านผูู้ชมทุกท่านยังเด็ก คุณเคยเล่นเกมลากเส้นต่อจุดกันบ้างมั้ยคะ ในตอนนั้นเราไม่จำเป็นต้องรู้ว่าภาพโดยรวมของมันหน้าตาเป็นยังไงก็ได้ เราเพียงแค่ต้องลากเส้นไปตามจุดต่างๆ ตามลำดับตัวเลขที่ระบุไว้ เท่านี้เราก็ได้ภาพวาดที่เสร็จสมบูรณ์ออกมาแล้ว แต่ในทางกลับกัน ถ้าเกิดจุดเหล่านั้นไม่มีตัวเลขกำกับเอาไว้ล่ะ แล้วเราจะรู้ได้อย่างไรว่าเราต้องเริ่มจากจุดไหนและลากไปยังจุดใดต่อ ยิ่งถ้าหากจุดเหล่านั้นมีมากมายเหมือนกับดวงดาวบนท้องฟ้าด้วยล่ะก็ คุณจะสามารถลากเส้นเชื่อมโยงพวกมันอย่างไรดี

ภาพเกมต่อจุด – ขอขอบคุณภาพประกอบจากเว็บไซต์ sustainablejersey.com

การที่เราจะลากเส้นต่อจุดดวงดาวทั้งหมด เพื่อให้เข้าใจโครงข่ายของจักรวาลได้นั้น เราอาจจำเป็นต้องมี “ภาพตัวอย่าง” เหมือนที่พวกเรา eduHUB เคยนำเสนอเรื่องโครงสร้างของจักรวาลไปก่อนหน้านี้ ว่าจักรวาลของเรามีโครงข่ายที่เชื่อมโยงกันซับซ้อนคล้ายกับเส้นประสาทในสมองของมนุษย์ แต่เนื่องจากจักรวาลของเรายังขยายตัวออกไปไม่สิ้นสุดเหมือนกับเด็กแรกเกิดที่สมองยังไม่พัฒนาเต็มที่ การเปรียบเทียบโครงข่ายของจักรวาลกับเส้นประสาทในสมองของมนุษย์ที่โตเต็มที่แล้วย่อมทำได้ยาก ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จึงได้หาภาพตัวอย่างอื่น ซึ่งมันก็ไม่ใช่สิ่งของหายากอะไร แต่เป็น “เชื้อรา” ที่เราพบเห็นได้ทั่วไปนี้เอง

เอกภพนี้ประกอบไปด้วยฝุ่น ก๊าซ ดาวฤกษ์ และดาวเคราะห์มากมายหลายร้อยล้านดวง ซึ่งสิ่งเหล่านี้จะถูกยึดเอาไว้ด้วยกันโดยสสารมืด (dark matter) เหมือนกับใยแมงมุมที่ดึงสิ่งต่างๆ ไว้ไม่หลุดลอยกระจัดกระจายไปในห้วงอวกาศ และก่อกำเนิดเป็นกาแล็กซีขึ้น โดยเราจะเรียกโครงสร้างที่คล้ายใยแมงมุมนี้ว่า “เส้นใยจักรวาล” (cosmic web) ซึ่งถือเป็นรูปแบบขั้นพื้นฐานที่สุดในเอกภพ

เส้นใยจักรวาล
ภาพจำลองเส้นใยจักรวาล – ขอขอบคุณภาพประกอบจากเว็บไซต์ bbc.com

และอย่างที่รูู้กันว่าสสารมืดนั้นเป็นสสารที่เรามองไม่เห็นได้โดยตรง แต่เรารู้ว่ามันมีอยู่ได้จากการหาแรงโน้มถ่วงของวัตถุบนท้องฟ้า หรือหลักฐานทางฟิสิกส์ดาราศาสตร์อย่างอื่น เช่น ร่องรอยของการแผ่รังสีไมโครเวฟพื้นหลังของเอกภพ (Cosmic Microwave Background – CMB) ซึ่งเป็นรูปแบบของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่แพร่กระจายอยู่ในเอกภพ สามารถมองเห็นได้ผ่านกล้องโทรทรรศน์วิทยุ โดยรังสีเหล่านี้คือสิ่งหลงเหลือจากเอกภพในยุคแรกเริ่ม ทำให้เราพอจะรู้ว่ามีบางสิ่งยึดโยงวัตถุบนท้องฟ้าเอาไว้ด้วยกัน

ดังนั้นเพื่อให้สามารถวาดเส้นใยจักรวาลและเข้าใจภาพรวมของดวงดาวทั้งหมดได้ ดร. โจ บูร์เช็ตต์ (Joe Burchett) นักวิจัย ด้านดาราศาสตร์และฟิสิกส์ดาราศาสตร์ จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ในซานตาครูซ (University of California Santa Cruz – UCSC) ประเทศสหรัฐอเมริกา ได้พยายามหาวิธีเชื่อมโยงดวงดาวเหล่านั้นอยู่นาน จนกระทั่งเพื่อนนักวิจัยด้านสื่อการคำนวณชื่อ ออสการ์ เอเล็ค (Oskar Elek) ได้แนะนำให้เขาลองใช้กระบวนการแก้ปัญหาที่ใช้เชื้อราเป็นฐานดู

เปรียบเทียบจักรวาลกับราเหมือก
ภาพเปรียบเทียบจักรวาลกับราเหมือก – ขอขอบคุณภาพประกอบจากเว็บไซต์ bbc.com

“มันเป็นช่วงเวลายูเรก้าเลย และผมก็มั่นใจว่าแบบจำลองราเมือกนี้จะเป็นหนทางแห่งความก้าวหน้าสำหรับพวกเรา” ดร.บูร์เช็ตต์ กล่าว “บังเอิญว่ามันใช้ได้ แต่ก็ไม่ใช่ทั้งหมด ราเมือกพวกนี้จะสร้างเครือข่ายที่ดีที่สุดในการค้นหาเส้นทางที่มีประสิทธิภาพที่สุดในการเชื่อมต่อแหล่งอาหาร สำหรับเส้นใยจักรวาล มันจึงเป็นการเติบโตของโครงสร้างสร้างเครือข่ายที่เหมาะสมที่สุดเช่นกัน โดยรวมแล้วกระบวนการพื้นฐานของทั้งสองอย่างนั้นแตกต่างกัน แต่พวกมันมีโครงสร้างทางคณิตศาสตร์ที่คล้ายคลึงกัน”

ราเมือก (slime mold) ที่นำมาใช้เป็นตัวอย่างโครงข่ายนี้เป็นสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวที่เติบโตด้วยการแตกแขนงไปตามเส้นทางที่มีอาหาร โดยพวกมันมีความมไวต่อสารประกอบในอากาศ ทำให้สามารถตรวจจับแหล่งอาหารได้อย่างรวดเร็ว นอกจากนี้ราเมือกยังสามารถเปลี่ยนรูปร่างและการทำงานในแต่ละส่วนได้ง่าย ทำให้มีความยืดหยุ่นในการเข้าถึงแหล่งอาหาร 

ราเหมือก
ภาพราเหมือก – ขอขอบคุณภาพประกอบจากเว็บไซต์ phys.org

หลังจากนี้นักวิทยาศาสตร์จะใช้มันมาเป็นต้นแบบในการทำแผนที่เส้นใยจักรวาลแบบสามมิติ โดยเริ่มจากภาพรวมของจักรวาลภายในรัศมี 500 ล้านปีแสงจากโลก ซึ่งทีมนักวิจัยได้ป้อนข้อมูลตำแหน่งของกาแล็กซีลงไปในคอมพิวเตอร์จำนวน 37,000 แห่ง ก่อนจะให้คอมพิวเตอร์เรียนรูู้กระบวนการเติบโตของเชื้อรา และนำไปประยุกต์ใช้กับการสร้างเครือข่ายของกาแล็กซี

“มันน่าอัศจรรย์มากที่สิ่งมีชีวิตเล็กๆ ที่ธรรมดาที่สุด จะสามารถให้ความกระจ่างต่อเรื่องโครงสร้างที่ใหญ่ที่สุดในจักรวาลได้” ดร.บูร์เช็ตต์ กล่าว 

ราเหมือก
ภาพราเหมือก – ขอขอบคุณภาพประกอบจากเว็บไซต์ bbc.com

งานวิจัยนี้กำลังจะได้รับการตีพิมพ์ลงในวารสาร The Astrophysical Journal Letters วารสารวิชาการด้านดาราศาสตร์ฟิสิกส์ ซึ่งอันที่จริงแล้วพฤติกรรมของราเมือกยังเคยถูกนำไปใช้เป็นต้นแบบในการแก้ปัญหาต่างๆ มาแล้วนับครั้งไม่ถ้วน ไม่ว่าจะเป็นการแก้ปัญหาจราจรในเมืองใหญ่ การหาทางออกจากเขาวงกต และการค้นหาเส้นทางอพยพ ดังนั้นเราจึงดูถูกเชื้อราเหล่านี้ไม่ได้เลย เพราะบางทีพวกมันอาจจะมีกระบวนการคิดที่มีประสิทธิภาพมากกว่ามนุษย์หรือปัญญาประดิษฐ์ที่พวกเราสร้างก็ได้

ต่อจากนี้ เหล่านักวิจัยอาจต้องใช้เวลากันพักใหญ่กว่าจะประมวลผลเส้นใยจักรวาลทั้งหมดเสร็จ ถ้าหากโปรเจค นี้มีความคืบหน้าอะไรเพิ่มเติม พวกเรา eduHUB จะนำมาอัพเดทให้ทุกท่านฟังอีกครั้งนะคะ และถ้าหากใครชื่นชอบคลิปสาระดีดีอย่างนี้ ก็อย่าลืมกดติดตามและกดกระดิ่งช่อง eduHUB กันด้วยนะคะ