How Can Machine Learning Benefit Our Society? KMIDS Students Seek to Help

Located adjacent to CMKL University, King Mongkut’s International Demonstration School (KMIDS) is Thailand’s first international demonstration STEM high school. KMIDS produces high quality students for KMITL and other leading universities in Thailand and abroad. With programs influenced by some of the top universities in the world, such as the ‘STEM with Robotics’ program from Carnegie Mellon Robotics Academy in the U.S., KMIDS is a leader in innovation. Under an internship program with CMKL, three KMIDS students assisted in ongoing research projects regarding Machine Learning. The students worked with researchers over the course of three months; each student choosing a specific topic and conducting research. Machine Learning is a form of Artificial Intelligence (AI) in which the program is designed to learn on its own. Through the study of algorithms and statistical models, patterns are detected. This information is then applied to computer systems and used to perform specific tasks without explicit instructions.

One KMIDS student, Bank, decided to innovate a method to increase the security at his school. Due to the lack of security precautions, he searched for a simple way to create a safer environment, while still allowing ease of access for students and faculty. Bank decided on facial recognition, a process that is conducted instantaneously without causing a delay. The objective of this system is to identify people entering the school’s gates, as well as search for specific people within the school. Bank’s system is currently a work in progress; however, he is optimistic that this can be an effective security system that can be implemented on a larger scale.

Interviewer: What are your thoughts on machine learning?
Bank: At first, I thought it was an interesting topic, but I was still skeptical about it. I didn’t completely understand it prior to working with CMKL, but I now feel that I have a base knowledge regarding the topic. Once I got a grasp of how machine learning can be applied, I see how useful it can be in our everyday lives. I think it can be revolutionary in the near future, maybe within a few years.‍‍

Interested in smart cities, Ping wanted to create a program that was able to recognize buildings from a satellite-view image. Using a Python package designed to collect information of buildings from OpenStreetMap, as well as a package designed to collect satellite image tiles from Bing Maps, Ping gathered training data for a neural network. He then used Mask R-CNN, a type of neural network designed to identify different objects in an image, to train the data that was gathered.

Interviewer: What specific skills did you develop or improve upon from working with experienced professionals at CMKL?
Ping: I believe my analytical skills made the greatest improvement. Programming requires a lot of critical thinking and alternative solutions in order to solve complex problems and I am now much more comfortable trying different approaches. I used programs such as Python which required great attention to deal. While other programs use notations, Python uses indentation, so you have to be careful when it comes to spacing.‍

Jew opted to design a system utilizing object recognition, focusing specifically on smart farming. Using picture to training data for a neural network, he was able to train a computer system to determine whether animals were pigs or piglets. Although much progress is needed until the project is complete, Jew is optimistic that this is a technology worth pursuing further. With the ability to adapt to a variety of fields from security to farming, he believes object recognition is one of the most applicable outputs of machine learning in our modern world.

Interviewer: Has this experience given you a better understanding of what career you wish to pursue or maybe which careers you’ll try to avoid?
Jew: For me, I think I’m still searching. This is just one area I can choose to pursue, and I think further exploration is needed. It’s a broad field that is rapidly expanding and this opportunity has given me an introduction to how research projects are actually conducted. Although now that I understand the potential applications of machine learning, it’s definitely something I will consider in the future.‍

This collaboration between KMIDS students and CMKL researchers provided invaluable experience for the students involved. While overseen by senior researchers, KMIDS students were given a substantial degree of freedom regarding their topic of study. Tutorial instructions were given, and the students were allowed to engage in a form of self-learning that CMKL believes is crucial to the development of analytical and critical thinking skills. As CMKL prides itself on providing experiential, hands-on learning, the students gained unique perspectives as both independent researchers and research assistants. This early introduction to physical learning in the lab will provide insights to how research projects are conducted and also help them determine which particular discipline they wish to pursue in higher education. This collaboration between CMKL and KMIDS was a success for all parties involved. While CMKL benefited from engaged students who made valuable contribution, KMIDS students were given a unique introduction to the world of research at an early stage in their academic careers. CMKL looks forward to future endeavors with KMIDS students and hopes to expand the program as the university expands and grows.

-

ทำไมต้องเป็นปลาดาว เซลล์ปลาดาวพิเศษยังไง


โดยทั่วไปแล้ว สเต็มเซลล์ หรือ “เซลล์ต้นกำเนิด” จะสามารถแปลงสภาพเป็นเซลล์ต่าง ๆ ที่จำเป็นต่อร่างกายได้ เช่น เซลล์เม็ดเลือด เซลล์กล้ามเนื้อ เซลล์ผิวหนัง และอื่น ๆ อีกมากมาย แต่เมื่อสเต็มเซลล์แปลงสภาพไปแล้ว มันจะไม่สามารถแปลงร่างกลับมาเป็นเซลล์ต้นกำเนิดดั่งเดิมได้  อย่างไรก็ตามเราได้ค้นพบว่ามันมีสิ่งมีชีวิตชนิดหนึ่งที่เซลล์ของมันไม่ได้มีลักษณะการทำงานเช่นนี้ นั่นคือ ปลาดาว!

ปลาดาวสามารถฟื้นสภาพและสร้างแขนของมันได้ทุกครั้งเมื่อมันขาดออกไป ซึ่งนี่ได้แสดงให้เห็นถึงลักษณะจำเพาะของเซลล์มัน ที่สามารถแปลงสภาพกลับจากเซลล์ผิวหนังและกล้ามเนื้อให้กลายเป็นเซลล์ต้นกำเนิดดั่งเดิมได้ 

ด้วยพลังแห่งการฟื้นสภาพของปลาดาวนี้ งานวิจัยของ Hinmanจะสามารถทำให้การรักษา ด้วยสเต็มเซลล์ก้าวหน้าไปอีกขั้น! 


Dahl กล่าวว่า “เมื่อยังเป็นตัวอ่อน ปลาดาวมีหัวที่มีลักษณะจำเพาะสำหรับบรรจุสมองเอาไว้ ถ้าหัวของมันถูกตัดขาดหรือทำลาย เซลล์ที่แปลงสภาพไปแล้ว (และไม่ใช่เซลล์ประสาท) จะแปลงร่างกลับ แล้วเคลื่อนที่ไปยังตำแน่งส่วนหัว และฟื้นสภาพกลายเป็นเซลล์ประสาท มันสามารถคืนสภาพได้แม้กระทั่งอวัยวะที่ซับซ้อน ดั่งเช่นสมอง ซึ่งนี่แหละคือสุดยอดพลังแห่งการฟื้นสภาพ” 

ด้วยการสนับสนุนเงินทุนของ DSF Charitable Foundation  งานวิจัยของ Hinman และ Dahl จึงสามารถทำการศึกษาเชิงลึก เพื่อหาว่าอะไรทำให้เซลล์ของปลาดาวทำงานเช่นนี้ 

Dahl ยังกล่าวอีกว่า “ถึงแม้ว่าเวชศาสตร์ฟื้นฟูจะมีประสิทธิภาพมาก แต่เรายังคงขาดความเข้าใจในวิธีการที่เซลล์ใช้จำแนกตัวเอง ดังนั้นเราหวังว่า ด้วยความรู้ที่ได้จากศึกษาแบบจำลองสิ่งมีชีวิตเช่นปลาดาว และความรู้ด้านสเต็มเซลล์ในร่างกายมนุษย์ เราจะสามารถเปรียบเทียบจีโนม เพื่อให้เข้าใจการแสดงออกของยีนส์ ที่ทำให้เซลล์ของปลาดาวสามารถแปลงสภาพกลับได้”


เราจะใช้พลังแห่งการฟื้นสภาพของปลาดาวได้ยังไง

ในขั้นตอนการทดลองนั้น Dahl ได้สร้างโมเดลจำลองระบบตัวอ่อนของปลาดาว เพื่อที่ Dahl และ ทีมวิจัยของเธอจะสามารถควบคุมจัดการปัจจัยด้านเคมีและด้านระบบเชิงกล ที่อยู่ในตัวอ่อนของปลาดาวได้  เมื่อไหร่ก็ตามที่เซลล์ของปลาดาวเคลื่อนที่ไปยังตำแหน่งใหม่  Dahl  จะปิดเส้นทางในช่วงเวลาหนึ่ง เพื่อศึกษาจนกระทั่งเธอเข้าใจในหลักการแปลงสภาพสู่เซลล์ต้นกำเนิด การเคลื่อนที่ไปยังสมอง และ การกลายร่างเป็นเซลล์เนื้อเยื่อประสาทของเซลล์ปลาดาว และถ้าหากหลักการนี้สามารถนำไปใช้ในทางการแพทย์ เซลล์ของผู้ป่วยอาจสามารถแปลงสภาพ และกลายเป็นเซลล์อะไรก็ตามที่ผู้ป่วยต้องการ

การทดลองนี้จะสามารถทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงครั้งยิ่งใหญ่ต่อวงการแพทย์ในปัจจุบัน เนื่องจากแพทย์ไม่จำเป็นต้องเก็บสเต็มเซลล์ของผู้ป่วย และนำมาเพาะเลี้ยงเพื่อใช้รักษาอีกต่อไป ด้วยวิธีการใหม่นี้ แพทย์จะสามารถเอาแสต็มเซลล์จากส่วนใดก็ได้ในร่างกายมนุษย์ และเซลล์เหล่านี้จะสามารถแปลงสภาพกลับสู่เซลล์ต้นกำเนิดได้ จนในที่สุดกลายเป็นเซลล์บำบัดให้แก่ผู้ป่วย เราสามารถพูดได้เลยว่าวิธีการใหม่นี้จะลดค่าใช้จ่ายสำหรับการรักษาด้วยสเต็มเซลล์ได้แน่นอน


“ถ้าเราสามารถลดค่าใช้จ่ายสำหรับการรักษาด้วยสเต็มเซลล์จาก 3 ล้านให้กลายเป็น 3 หมื่นได้ ทุกคนก็จะเข้าถึงมันได้อย่างแน่นอน” Dahl กล่าว 


ประสบการณ์แห่งการเรียนรู้

และการใช้ชีวิตในมุมมองที่แตกต่าง    

“หากเรามีจุดประสงค์ที่จะศึกษาหาความรู้ในชั้นเรียนและงานวิจัยเพียงอย่างเดียวนั้น เราคงไม่ได้ลิ้มรสชาติของการใช้ชีวิตจริง ๆ” ประโยคนี้เป็นหนึ่งเหตุผลที่ทำไมการศึกษาต่อต่างประเทศได้รับความสนใจเป็นอย่างมาก เพราะไม่เพียงแต่จะได้รับประสบการณ์ในมหาลัยระดับโลกแล้ว นักศึกษาต่างแดนยังได้เผชิญหน้ากับความท้าทายใหม่ ๆ ไม่ว่าจะเป็นการเรียนที่แตกต่าง อาจารย์ที่แตกต่าง เพื่อนที่หลากหลาย วัฒนธรรมที่แปลกใหม่ ซึ่งสิ่งเหล่านี้สามารถเปลี่ยนมุมมองการใช้ชีวิตของเรา เพื่อให้เราสามารถเติบโตขึ้นได้ มากกว่าเดิม

“หากต้องการเดินทางสู่จุดหมายปลายฝัน การศึกษาเป็นเพียงประตู การใช้ชีวิตและประสบการณ์นั่นคือหนทาง”  

สร้างเพื่อน สร้างประสบการณ์ชีวิต 

  Yang Qi:

“จากการให้คำปรึกษาด้วยวิสัยทัศน์ที่กว้างไกลของอาจารย์ ผมจึงสามารถเอาชนะปัญหาและอุปสรรคในการทำงานวิจัยได้ ผมได้เรียนรู้และพัฒนาทักษะตัวเองอย่างมากมายจากการพูดคุย และปรึกษากับคณาจารย์ ผมสามารถปรึกษาแบบตัวต่อตัวได้แทบทุกครั้งที่ผมต้องการ ท่านเอาใจใส่นักศึกษามาก ๆ”

“บุคลากรของมหาวิทยาลัยนั้นก็สุดยอดเช่นกัน พวกเขาเป็นมิตรมาก ๆ พวกเราทำงานและอยู่ด้วยกัน เปรียบดั่งเพื่อนกันเลย พวกเขา [บุคลากร] อยู่ข้าง ๆ เราเสมอเวลาเราเจอปัญหาที่เกิดขึ้นในชีวิตประจำวัน สายสัมพันธ์ของเราเปรียบเสมือนครอบครัวเล็ก ๆ ผมไม่เคยรู้สึกโดดเดี่ยวเลย”

“เพื่อน ๆ ในคลาสก็สุดยอด ผมรู้สึกยินดีมากที่เราสามารถเรียนรู้สิ่งต่าง ๆ ที่หลากหลายที่นี่ เราช่วยกันในเรื่องงานวิจัย โดยทุกคนต่างก็ใช้จุดแข็งและความเชียวชาญของตัวเองออกมา ผมเองก็ช่วย Yurun และ Prabh ในการทำงานวิจัยของพวกเขา” 

"และเมื่อผมรู้สึกตันกับงานวิจัยของผม ผมมักจะหมกตัวอยู่แต่ในคลาสและเอาแต่เครียด แต่เพื่อน ๆ ของผมก็ให้กำลังใจผมแทบทุกครั้ง เช่นการพูดว่า เราทุกคนต้องเผชิญหน้ากับมัน เราเข้าใจดี ซึ่งนั่นมันทำให้ผมรู้สึกดีขึ้นนะ" 


Yurun Tian:

“อาจารย์อรทัย สังข์เพ็ชร และ อาจารย์อักฤทธิ์ สังข์เพ็ชร ได้สอนและให้คำแนะนำกับฉัน ในด้านการดำเนินงานวิจัยให้มีประสิทธิภาพ ท่านเอาใจใส่เรามากและพร้อมที่จะให้คำแนะนำกับทุก ๆ คำถามที่เรามี” “หญิงและแพรเป็นคนที่อบอุ่นและน่ารักมากจริง ๆ และทำให้การใช้ชีวิตที่นี่มีสีสันและสบายมาก ทุก ๆ ครั้งที่เราติดต่อประสานงานกับหญิงและแพร เรารู้สึกเหมือนได้คุยกับครอบครัวที่บ้านเลย” 

“บางครั้งที่ฉันรู้สึกเหนื่อยและท้อกับการทำงาน พวกเขา [เพื่อน] ก็คอยช่วยเหลือเสมอ ซึ่งนั่นทำให้เรามีสายสัมพันธ์ที่ดีต่อกัน และฉันหวังว่าฉันจะสามารถช่วยเหลือพวกเขาได้เช่นกัน ฉันรู้สึกขอบคุณทุกครั้ง ไม่ว่าจะเป็นตอนที่ Prabh ให้คำปรึกษาในเรื่องการวางแผนวิจัย หรือตอนที่ Yang ช่วยพัฒนาทักษะด้านภาษาอังกฤษของฉัน พวกเราคอยช่วยเหลือกันเสมอ”


Prabh Simran Singh Baweja:

 “ทุก ๆ คนที่นี่ให้กำลังใจและปลอบโยนทุกครั้งเมื่อเราเจอปัญหาที่ยากลำบาก ซึ่งช่วงเวลานี้เองที่ทำให้คุณเข้าใจว่าคุณค่าของมหาวิทยาลัยที่แท้จริงคืออะไร”

“ช่วงเวลาที่ผมใช้ชีวิตในซีเอ็มเคแอลมันดีมาก ๆ แน่นอนว่ามันมีทั้งความเครียด ความสนุก และความหวัง ผมได้พูดคุยกับเพื่อน ๆ  คณาจารย์ และบุคลากรของมหาวิทยาลัย ผมจะจดจำช่วงเวลานี้ไว้ในใจ”

Xiaomeng Li:

“คนไทยน่ารักและเป็นมิตรมาก ๆ อีกทั้งอาจารย์เอาใจใส่นักศึกษามาก ๆ ท่านมักจะส่งเสริมและปราถนาให้เราได้เรียนรู้เพื่อที่เราจะได้ประสบความสำเร็จในอนาคต” 

“เหล่าบุคลากรที่นี้ก็เต็มใจที่จะช่วยเหลือเราทุกครั้ง ซึ่งทำให้เราแก้ปัญหาอะไรหลาย ๆ อย่างได้ง่ายขึ้น”






Written By: