Article by: Asst. Prof. Suwan Juntiwasarakij, Ph.D., Senior Editor

เมื่อมองไปรอบตัวจะพบว่าอัตราการเปลี่ยนแปลงทางเทคโนโลยีในศตวรรษที่ 21 เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วในแบบที่เราต่างไม่เคยประสบพบเห็นมาก่อน คงเป็นการยากที่คนที่อยู่ในปี 2000 ซึ่งเป็นยุคก่อนที่เทคโนโลยีอินเตอร์เน็ตและโทรศัพท์สมาร์ทโฟนจะเป็นที่แพร่หลาย จะจินตนาการว่าโลกในปี 2020 จะเป็นอย่างไร ยิ่งไปกว่านั้นองค์การสหประชาชาติได้คาดการณ์ว่าจำนวนประชากรโลกจะแตะตัวเลข 8.5 พันล้านภายในปี 2030 อันเนื่องมาจากภาวะการเติบโตของกลุ่มประเทศกำลังพัฒนาและชุมชนเมืองมหานคร อาหารและน้ำสะอาดจะเป็นที่ต้องการอย่างมากที่สุด บทความจึงเชิญชวนทางผู้อ่านร่วมสำรวจสองเทคโนโลยีที่จะเข้ามามีบทบาทกระทบต่อชีวิตพลเมืองโลกนับพันล้าน

THE SIXTH GENERATION (6G)

ในปี 2030 โลกจะได้พบกับอุบัติการณ์มาตรฐานเครือข่ายสื่อสารที่มีความเร็วที่มากกว่า 5G ก่อนหน้านี้ได้มีการค้นคว้าพัฒนาวิจัยมาตรฐานเครือข่ายสื่อสารรุ่นที่ 6 (6G) มานับตั้งแต่ทศวรรษที่ 2010s แล้วซึ่งมีประเทศอย่างเช่น จีน สหรัฐอเมริกา และบางประเทศอื่น ๆ ที่ได้ซุ่มพัฒนาการสื่อสารด้วยคลื่นความถี่สูง

ในขณะที่เครือข่ายสื่อสารเคลื่อนที่ใน 4 รุ่นแรกนั้นทำงานอยู่ในระหว่างคลื่นความถี่หลักร้อยถึงหลักพัน MHz แต่ 5G เพิ่มคลื่นความถี่ขึ้นไปถึงหลักหมื่น วิวัฒนาการของเทคโนโลยีดังกล่าวนี้ทำให้เกิดช่องการสื่อสารที่กว้างขึ้นในขณะเดียวกันก็ทำให้เกิดความหน่วงเวลาที่ลดลง ถึงกระนั้นก็ใช่ว่าปัญหาจะไม่เกิดเพราะความต้องการด้านการสื่อสารส่งข้อมูลไร้สายเติบโตสูงขึ้นพันร้อยพันทวีคูณ กลายเป็นทั้งปัญหาและแรงกดดันไปยังผู้ให้บริการซึ่งตอนนี้แม้แต่ค่าการหน่วงเวลาหรือความล่าช้าที่เกิดขึ้นในระหว่างการส่งสัญญาณแม้เพียงเล็กน้อยก็กลายมาเป็นเงื่อนที่สำคัญสำหรับการใช้งานบางกรณี

ช่องคลื่นความถี่อยู่ระหว่าง 100 GHz ถึง 1 THz และสูงขึ้นไป ความเร็วที่สูงขึ้นเมื่อเทียบกับรุ่น 5G เป็นสิบเท่าจะส่งผลต่อความเพลิดเพลินของผู้บริโภคขณะใช้งานด้วยอัตราการรับส่งข้อมูลในระดับ เทระบิตต่อวินาที (Tbit/s) ยิ่งไปกว่านั้นก็คือเสถียรภาพของเครือข่ายและความหน่วงที่ดีขึ้นอันเป็นผลมาจากเทคโนโลยีปัญญาประดิษฐ์อัลการิธึม ซึ่งจะเพิ่มขีดความสามารถในการครอบคลุมพื้นที่การรับส่งสัญญาณได้มากขึ้นกว่าเดิม ศักยภาพของเทคโนโลยี IoT ที่ได้รับการวางรากฐานเอาไว้อย่างนี้ดีในทศวรรษที่ 2020s จะนำไปสู่การต่อยอดเชื่อมต่ออุปกรณ์ต่าง ๆ เข้าสู่เครือข่ายไม่ใช่แค่จำนวนเพียงพันล้าน แต่เป็นล้านล้าน 

ปัจจัยดังที่กล่าวมานี้จึงนำมาสู่การพัฒนาเทคโนโลยีเครือข่ายการสื่อสาร 6G ซึ่งจากการวิจัยและการทดสอบก็กว่าทศวรรษ จะทำให้ 6G เป็นที่ยอมรับอย่างแพร่หลายในทศวรรษที่ 2030s อย่างไรก็ดี เทคโนโลยีสื่อสารไร้สายในขณะนี้ได้มาถึงทางตันเพราะการขยายขีดความสามารถในการสื่อสารให้สูงกว่าเทระเฮิร์ตนั้นยากมาก แต่ข้อจำกัดเหล่านี้จะหมดไปในที่สุด แต่จะต้องอาศัยแนวทางการคิดใหม่ และการค้นพบทางฟิสิกส์ระดับรากฐาน แม้แต่แนวคิด 7G เองก็เกรงว่าจะต้องอาศัยวิทยาการอันก้าวหน้าในอนาคต ไม่ได้เป็นเพียงการต่อยอดจากของเดิมที่มีมา

DESALINATION

พื้นที่แห้งแล้งอย่างรุนแรงที่กำลังแผ่ขยาย โครงสร้างสาธารณูปโภคที่เสื่อมโทรม และแหล่งน้ำใต้พื้นดินที่ถูกใช้จนหมดไป ภาวะเหล่านี้กำลังคุกคามชีวิตนับล้านรอบโลก จำนวนประชากรที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องยิ่งซ้ำเติมความรุนแรงของปัญหาแหล่งน้ำบริสุทธิ์ของโลกซึ่งในปัจจุบันก็ได้ถูกนำมาใช้เพื่อการอุปโภคบริโภคจนถึงขีดสุดแล้ว สิ่งนี้เองที่บังคับพลักดันให้เกิดการพัฒนาเทคโนโลยีผลิตน้ำจืดอย่างรวดเร็ว

แนวคิดการกำจัดเกลือออกจากน้ำทะเลมีมานานแล้วนับตั้งแต่ 320 ปีก่อนคริสตกาล ในช่วงปลายศตวรรษที่ 1700 กองทัพเรือสหรัฐอเมริกาใช้เทคโนโลยีทำน้ำจืดโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์ต้นน้ำสกัดเกลือ มาจนกระทั่งปลายศตวรรษที่ 20 อุตสาหกรรมการทำน้ำจืดถึงได้เริ่มต้นขึ้นอย่างจริงจัง โดยใช้วิธีการกลั่นแบบขั้นและวิธีกลั่นโดยใช้วัสดุเยื่อดูดซึมย้อนกลับ ส่วนของเสียที่เกิดขึ้นในกระบวนการสร้างความร้อนไม่ว่าจะเป็นด้วยน้ำมันหรือนิวเคลียร์นั้นยากที่จะกำจัดมีค่าใช้จ่ายสูง ไม่มีประสิทธิภาพ และยังสิ้นเปลืองพลังงานมากอีกด้วย

มีประชากรกว่า 80 ล้านคนเพิ่มขึ้นบนโลกในแต่ละปีซึ่งเทียบเท่ากับจำนวนประชากรในประเทศเยอรมนี และนับตั้งแต่ต้นศตวรรษที่ 21 โลกต้องการทรัพยากรเพิ่มขึ้นเป็นทวีคูณซึ่งองค์กรสหประชาชาติได้คาดการณ์ว่ามวลมนุษยชาติจะต้องการน้ำเพิ่มขึ้นถึง 30 เปอร์เซ็นต์ในช่วงปี 2012 ถึง 2030 จากประวัติศาสตร์ที่ผ่านมาได้พิสูจน์แล้วว่ากำลังการผลิตน้ำจืดนั้นตามไม่ทันกับการขยายตัวของประชากรโลก และสถานการณ์นี้ยิ่งแย่ลงอีกอันเนื่องมาจากผลกระทบของปรากฎการณ์ภาวะอุณภูมิภาวะอากาศที่เปลี่ยนไป

Article by: Asst. Prof. Suwan Juntiwasarakij, Ph.D., Senior Editor

Look around. The pace of technological change in the 21^st century is unprecedented. It would have been hard to imagine the early 2000’s what life would be like in 2020, prior to widespread internet access and smartphone technology. Moreover, UN project s world population to reach 8.5 billion by the year 2030 due to growth in developing countries and megacities; food and clean water will be in great demand. This issue, therefore, is to explore two technologies that affect lives in billions.

THE SIXTH GENERATION (6G)

By 2030, a new cellular network standard has emerged that offers even great speed than 5G. Early research on this sixth generation (6G) has started during the late 2010s when China, USA, and other countries investigated the potential for working at higher frequencies.

Whereas the first four mobile generations tended to operate at between several hundred or several thousand megahertz, 5G has expanded this range into the ten of thousands. A revolutionary technology at the time, it allowed vastly improved band width and lower latency. However, it was not without its problems, as exponentially growing demand for wireless data transfer put ever-increasing pressure on service providers, while even shorter latencies were required for certain specialist and emerging applications.

This led to development of 6G, based on frequencies ranging from 100 GHz to 1 THz and beyond. A ten-fold boost in data transfer rates would mean users enjoying terabits per second (Tbit/s). Furthermore, improved network stability and latency – achieved with AI and machine learning algorithms – could be combined with even greater geographical coverage. The Internet of Things, already well-established during the 2020s, now had the potential to grow by further orders of magnitude and connect not billions, but trillions of objects.

Following a decade of research and testing, widespread adoption of 6G occurs in the 2030s. However, wireless telecommunications are now reaching plateau in terms of progress, as it becomes extremely difficult to extend beyond the terahertz range. These limits are eventually overcome, but require wholly new approaches and fundamental breakthroughs in physics. The idea of seventh stand (7G) is also placed in doubt by making future advances iterative, rather than generational.

DESALINATION

A combination of increasing severe droughts, aging infrastructure and the depletion of underground aquifers is now endangering millions of people around the world. The on-going population growth is only exacerbating this, with global freshwater supplies continually stretched to their limits. This is forcing a rapid expansion of desalination technology

This idea o f removing salt from saline water had been described as early as 320 BC. In the late 1700s it was used by the US Navy, with solar still built into shipboard stoves. It was not until the 20^th century, however, that industrial-scale desalination began to emerge, with multi-flash distillation and reverse osmosis membranes. Waste heat from fossil fuel or nuclear power plants could be used, but even then, these processes remained prohibitively expensive, inefficient and highly energy-intensive.

The world was adding an extra 80 million people each year, equivalent to the entire population of Germany. By the early 21th century, the world’s demand for resources was growing exponentially. The UN estimated that humanity would require over 30 percent more water between 2012 and 2030. Historical improvements in freshwater production efficiency were no longer able to keep pace with a ballooning population, made worse by the effects of climate change.

Article by: Asst. Prof. Suwan Juntiwasarakij, Ph.D., Senior Editor

思えば21世紀の技術変化のペースは未曾有のものであった。インターネットアクセスとスマートフォン技術が広範囲に普及する前の2000年代初頭には今2020年の生活を想像する事は全く出来なかった。そして開発途上国の成長と都市の大都市化により国連は世界人口が2030年までには85億人に達すると予想している。食料と清潔な水には大きな需要が出てくる。従って、この問題は数十億人の生活に影響を与える2つのテクノロジーを探求する事が必要となってくる。

第六世代（6G）

2030年までには5Gよりもさらに高速な新しいセルラーネットワーク規格が登場する。この第6世代（6G）の初期の研究は、中国、米国、及びにその他の国がより高い周波数での利用の可能性の調査として2010年代後半に開始された。

最初の4世代のモバイルは数百から数千メガヘルツで動作する傾向が有ったが5Gはこの範囲を数万までに拡大した。当時としては革新的なテクノロジーであり帯域幅を大幅に改善し遅延時間を短縮する事ができた。但しワイヤレスデータ転送の需要が急激に増加していたためサービスプロバイダーに益々圧力が掛かかり、特定のスペシャリストや新しいアプリケーションではさらに短い遅延時間が必要となったために全く問題が無いとは言い難かった。

この事は100GHzから1THz以上の周波数に基づく6Gの開発に繋がった。データ転送速度が10倍になればユーザーは1秒あたりのテラビット（Tbit / s）を享受できる事になる。そしてAIと機械学習アルゴリズムで達成されたネットワークの安定性と遅延の改善は更に広い地理的範囲と組み合わせる事が可能となる。2020年代にすでに確立されていたモノのインターネットは、今ではさらに桁違いに成長し、数十億ではなく数兆の対象を接続する可能性があった。

10年間掛けての調査とテストを経て、2030年代に6Gが広く採用されるであろう。しかしテラヘルツ範囲を超えての拡張を実現する事は非常に困難なためワイヤーレスコミュニケーションは現在進歩の面で頭打ちとなっている。これらの制限は何れ克服されるであろうが物理学における全く新しいアプローチと根本的なブレークスルーが必要となろう。セブンススタンド（7G）のアイデアも、瞬間的に次世代が出現するのではなく二歩前進一歩後退での代段階的な進歩でしか実現しないであろう。

淡水化

増え行く深刻な干ばつ、インフラの老朽化、地下帯水層の枯渇の組み合わせにより現在世界中の何百万人もの人々が危険にさらされている。現在も進行中の人口増加はこれを更に悪化させるだけであり世界の淡水供給は日々限界まで達している。この現実は淡水化技術の急速な拡大を余儀なくしている。

塩水から塩を取り除くというこの考えは既に紀元前320年に行なわれていた。1700年代後半には、ソーラーがまだ船上ストーブに組み込まれてる状態では有ったが米国海軍によって採用されていた。そしてマルチフラッシュ蒸留と逆浸透膜を使用した工業規模の淡水化が出現し始めたのは20世紀になってからである。化石燃料や原子力発電所からの廃熱を使用することも出来るが、それでも、これらのプロセスは法外に高価で、非効率的で、エネルギーを大量に消費する。

世界では毎年8000万人の人口が増加しておりこの数はドイツの全人口に相当する。21世紀初頭までには世界の資源需要は飛躍的に増大した。国連は人類が2012年から2030年の間には更に30％以上の水を必要とすると推定。これまで活躍していた淡水の生産効率の歴史的な改善も現在の気候変動の影響によって悪化した状況と人口の急増には最早役に立たなくなってしまった。