อาจารย์จิรวัตน์ กรุณา
คณบดีคณะวิศวกรรมศาสตร์และเทคโนโลยี วิทยาลัยเทคโนโลยีสยาม
เมื่อพลังงานเปลี่ยน รถยนต์ก็ต้องเปลี่ยนวิธีคิด
ในวันที่โลกกำลังเปลี่ยนผ่านจากการใช้พลังงานฟอสซิลไปสู่พลังงานสะอาด การพัฒนารถยนต์ไม่ได้มุ่ง
เพียงให้รถ “วิ่งได้” แต่ต้องตอบคำถามที่สำคัญกว่านั้นว่า เราจะทำให้รถใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพมาก
ขึ้นได้อย่างไร สำหรับรถยนต์ไฟฟ้าและโดยเฉพาะรถยนต์พลังงานแสงอาทิตย์ ทุกหน่วยพลังงานมีความหมาย
เพราะพลังงานที่ใช้ขับเคลื่อนรถมีอยู่อย่างจำกัด การเพิ่มขนาดแบตเตอรี่หรือเพิ่มกำลังมอเตอร์จึงไม่ใช่คำตอบ
เพียงด้านเดียว หากรถมีรูปทรงที่ต้องใช้พลังงานจำนวนมากในการฝ่าอากาศ พลังงานจากแบตเตอรี่ก็จะถูกใช้
ไปกับการเอาชนะแรงต้าน แทนที่จะนำไปใช้เพื่อเพิ่มระยะทางการเดินทาง แรงต้านอากาศจึงกลายเป็นหนึ่งใน
โจทย์สำคัญของการออกแบบตัวถังรถยนต์ โดยเฉพาะเมื่อรถเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูง ยิ่งความเร็วเพิ่มขึ้น
อิทธิพลของอากาศต่อการใช้พลังงานก็ยิ่งชัดเจนขึ้น คำถามที่น่าสนใจจึงไม่ได้อยู่ที ว่า จะเพิ่มพลังงานให้รถได้
อย่างไรเพียงอย่างเดียว แต่คือ จะออกแบบรถอย่างไรให้ใช้พลังงานเท่าเดิม แต่เดินทางได้ไกลขึ้น คำตอบหนึ่ง
อาจอยู่ใกล้ตัวกว่าที่เราคิด นั่นคือ “ธรรมชาติ”
ธรรมชาติออกแบบได้ดีกว่าที่เราคิด
สิ่งมีชีวิตจำนวนมากต้องเคลื่อนที่ผ่านอากาศหรือน้ำเพื่อดำรงชีวิต นกต้องบิน ปลาและสัตว์น้ำต้อง
ว่ายผ่านน้ำ ขณะที่สัตว์หลายชนิดต้องเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงเพื่อหาอาหารหรือหลบหลีกศัตรู รูปร่างของ
สิ่งมีชีวิตเหล่านี้ จึงไม่ได้เกิดขึ้นโดยบังเอิญ แต่เป็นผลจากการปรับตัวให้เหมาะสมกับสภาพแวดล้อมตลอด
ช่วงเวลาที่ยาวนาน แนวคิดการนำหลักการจากธรรมชาติมาประยุกต์ใช้กับวิศวกรรมเรียกว่า “ชีวเลียนแบบ”
หรือการออกแบบโดยเรียนรู้จากธรรมชาติ หลักคิดสำคัญไม่ได้หมายความว่าเราจะต้องนำรูปร่างของสัตว์มา
คัดลอกทั้งตัว แต่คือการค้นหาว่า ธรรมชาติแก้ปัญหาเดียวกับที่วิศวกรกำลังเผชิญอยู่อย่างไร หากโจทย์คือการ
เคลื ่อนที ่ผ่านตัวกลางอย่างมีประสิทธิภาพ รูปร่างของปลาและนกจึงเป็นสิ่งที่น่าสนใจอย่างยิ่ง เพราะธรรมชาติ
ได้พัฒนารูปทรงที่เหมาะสมกับการเคลื่อนที่ผ่านน้ำหรืออากาศ จากมุมมองของวิศวกร สิ่งที่น่าสนใจจึงไม่ใช่
เพียงความสวยงามของสัตว์ แต่คือ เส้นสาย รูปทรง ความต่อเนื่องของพื้นผิว และพฤติกรรมของการไหล
รอบตัววัตถุ
จากรูปร่างสัตว์สู่ตัวถังรถยนต์
ประสบการณ์จากการพัฒนารถยนต์พลังงานแสงอาทิตย์ทำให้เห็นชัดว่า การออกแบบตัวถังไม่ได้เป็น
เพียงเรื่องของรูปลักษณ์ แต่เป็นการประสานกันระหว่างวิศวกรรม อากาศพลศาสตร์ พลังงาน วัสดุ โครงสร้าง
และข้อจำกัดในการใช้งานจริง ในการออกแบบตัวถังรถยนต์โดยได้รับแรงบันดาลใจจากสัตว์ ขั้นตอนแรกจึง
ไม่ใช่การนำรูปสัตว์ไปวางบนตัวรถ แต่เป็นการแยกองค์ประกอบของรูปร่างออกมาเป็นหลักการทางวิศวกรรม
เช่น ส่วนหัวที่ค่อย ๆ รับการไหลของอากาศ ส่วนกลางที่มีพื้นที่เพียงพอสำหรับการใช้งาน และส่วนท้ายที่ช่วย
ให้การไหลของอากาศแยกตัวออกจากผิวรถอย่างเหมาะสม แนวคิดนี้นำไปสู่การออกแบบตัวถังรถยนต์พลังงาน
แสงอาทิตย์ที่ได้รับแรงบันดาลใจจาก “ปลากัดไทย” ซึ่งเป็นตัวอย่างของการนำอัตลักษณ์จากธรรมชาติของ
ไทยมาผสานกับเทคโนโลยีวิศวกรรมสมัยใหม่ สิ่งสำคัญคือไม่ได้เลียนแบบปลากัดทั้งตัว แต่เลือกศึกษา รูปทรง
ลำตัว เพื่อนำมาประยุกต์เป็นแนวคิดสำหรับออกแบบตัวถัง ขณะเดียวกันยังต้องคำนึงถึงพื้นที่สำหรับแผงเซลล์
แสงอาทิตย์ น้ำหนักรถ พื้นที่ผู้โดยสาร โครงสร้าง และข้อกำหนดของการแข่งขัน การออกแบบจึงเป็น
กระบวนการหาจุดสมดุลระหว่าง “สิ่งที่ธรรมชาติสอน” กับ “สิ่งที่วิศวกรรมต้องทำ”
ภาพที่ 1 แสดงขั้นตอนกระบวนการออกแบบตัวถังรถโดยการเลียนแบบธรรมชาติ
จากความคิดกลายเป็นแบบจำลองที่วัดผลได้
ในอดีตการออกแบบตัวถังรถยนต์ต้องอาศัยการสร้างต้นแบบและทดสอบจริง ซึ่งใช้ทั้งเวลาและ
งบประมาณสูง ปัจจุบันเทคโนโลยีดิจิทัลทำให้วิศวกรสามารถทดลองแนวคิดจำนวนมากได้ตั้งแต่ยังอยู่ใน
คอมพิวเตอร์ กระบวนการเริ่มจากการนำข้อมูลรูปร่างมาสร้างเป็นแบบจำลองสามมิติด้วยโปรแกรมออกแบบ
ทางวิศวกรรม เช่น SolidWorks จากนั้นจึงนำแบบจำลองไปวิเคราะห์ด้วยวิธีพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ
หรือ CFD เพื่อศึกษาพฤติกรรมของอากาศที่ไหลผ่านตัวถัง สิ่งที่มองไม่เห็นด้วยตาเปล่าสามารถถูกแสดงให้เห็น
ผ่านการจำลอง เช่น การเปลี่ยนแปลงของความเร็ว การกระจายความดัน การเกิดกระแสวน และบริเวณที่
กระแสอากาศแยกตัวออกจากผิวตัวถัง ข้อมูลเหล่านี้ช่วยให้วิศวกรตอบคำถามได้ว่า ส่วนใดของตัวถังกำลัง
สร้างแรงต้าน และส่วนใดควรได้รับการปรับปรุง นี่คือจุดที่เทคโนโลยีเข้ามาเปลี่ยนวิธีคิดของการออกแบบ
เพราะวิศวกรไม่จำเป็นต้องรอจนสร้างรถจริงแล้วจึงพบปัญหา แต่สามารถทดลอง เปรียบเทียบ และปรับปรุง
รูปทรงหลายรูปแบบก่อนการผลิตจริง กล่าวอีกอย่างหนึ่งคือ “คอมพิวเตอร์ไม่ได้ทำหน้าที่แทนวิศวกร แต่ทำให้
วิศวกรสามารถตั้งคำถาม และทดลองคำตอบได้มากขึ้น”
จากปลากัดไทยสู่รถยนต์พลังงานแสงอาทิตย์
ประสบการณ์จากการออกแบบรถยนต์พลังงานแสงอาทิตย์สำหรับการแข่งขัน Bridgestone World
Solar Challenge ทำให้เห็นว่า การนำแรงบันดาลใจจากธรรมชาติมาใช้ในงานวิศวกรรมไม่ใช่เรื่องของการ
สร้างรูปลักษณ์ที่แปลกใหม่เท่านั้น แต่เป็นการนำแนวคิดจากธรรมชาติมาแก้ปัญหาทางวิศวกรรมอย่างเป็น
ระบบ ความท้าทายสำคัญคือ รถต้องมีประสิทธิภาพด้านอากาศพลศาสตร์ ขณะเดียวกันก็ต้องตอบโจทย์ด้าน
พลังงาน โครงสร้าง ความปลอดภัย การผลิต และข้อกำหนดของการแข่งขัน ทุกองค์ประกอบจึงเชื่อมโยงกัน
การนำรูปทรงของปลากัดไทยมาเป็นแรงบันดาลใจจึงมีความหมายมากกว่าการนำ “ความเป็นไทย” มาตก
แต่งตัวรถ แต่เป็นความพยายามที่จะเปลี่ยนเอกลักษณ์ทางธรรมชาติให้กลายเป็น หลักคิดทางวิศวกรรม และ
นำหลักคิดนั้นไปผ่านกระบวนการออกแบบทางคอมพิวเตอร์ การจำลองการไหลของอากาศ และการปรับปรุง
รูปทรงจนสามารถนำไปสู่ต้นแบบที่มีความเป็นไปได้ในการใช้งานจริง ประสบการณ์ดังกล่าวยังสะท้อนบทบาท
ที่สำคัญของสถาบันการศึกษา เพราะห้องเรียนในปัจจุบันไม่ควรจำกัดอยู ่เพียงการถ่ายทอดสูตรหรือทฤษฎี แต่
ควรทำให้นักศึกษาได้เรียนรู ้จากปัญหาจริง ตั ้งคำถามจริง และใช้เครื ่องมือทางวิศวกรรมเพื ่อสร้างคำตอบของ
ตนเอง
จากการเลียนแบบธรรมชาติสู่การสร้างนวัตกรรมของไทย
สิ่งที่ธรรมชาติมอบให้วิศวกรอาจไม่ใช่ “คำตอบสำเร็จรูป” แต่เป็นวิธีคิด ธรรมชาติแสดงให้เห็นว่าการ
ออกแบบที่ดีไม่ได้เกิดจากการเพิ่มสิ่งต่าง ๆ เข้าไปเสมอไป แต่บางครั้งเกิดจากการทำความเข้าใจ
สภาพแวดล้อมและออกแบบให้เหมาะสมกับมัน ในอนาคตการออกแบบรถยนต์จะไม่ได้แข่งขันกันเฉพาะเรื่อง
กำลังของมอเตอร์หรือขนาดของแบตเตอรี่ แต่จะให้ความสำคัญกับการใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น
ตัวถังที่ลดแรงต้านอากาศ วัสดุน้ำหนักเบา ระบบขับเคลื่อนอัจฉริยะ และการออกแบบที่เชื่อมโยงกับพลังงาน
สะอาดจะกลายเป็นองค์ประกอบสำคัญของยานยนต์ยุคใหม่ สำหรับประเทศไทยการนำธรรมชาติมาเป็นแหล่ง
เรียนรู้ยังเปิดโอกาสให้เราสร้างนวัตกรรมที่มีเอกลักษณ์ของตนเองได้ เราไม่จำเป็นต้องเลือกเพียงระหว่าง
“เทคโนโลยีระดับโลก” กับ “อัตลักษณ์ไทย” เพราะทั้งสองสิ่งสามารถเกิดขึ้นพร้อมกันได้ ปลากัดไทยอาจเป็น
เพียงสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กในธรรมชาติ แต่เมื่อมองผ่านสายตาของวิศวกร รูปร่างของมันสามารถกลายเป็น
จุดเริ่มต้นของคำถามใหม่ และคำถามใหม่นั้นอาจนำไปสู่เทคโนโลยีใหม่ การออกแบบตัวถังรถยนต์ด้วยแรง
บันดาลใจจากสัตว์จึงไม่ได้หมายถึงการทำให้รถเหมือนสัตว์ แต่หมายถึงการเรียนรู้จากวิธีที่ธรรมชาติแก้ปัญหา
แล้วนำองค์ความรู้นั้นมาตีความใหม่ด้วยวิทยาศาสตร์ วิศวกรรม และเทคโนโลยี “เพราะนวัตกรรมที่ดี อาจ
ไม่ได้เริ่มต้นจากการคิดสิ่งที่ไม่เคยมีอยู่ แต่เริ่มต้นจากการมองสิ่งที่มีอยู่แล้วด้วยมุมมองใหม่”
