หลักการท างานของคอมพิวเตอร์ ในยุคปัจจุบัน ดร.รวิสุดา เทศเมือง
การท างานของคอมพวิเตอร ์ จะเรมิ่จากผ ู ใ้ ชป้ ้ อนขอ ้ ม ู ลผ่านทางอ ุ ปกรณ ์ ของ หน่วยรับเข้า (Input device) เช่น คีย์บอร์ด เมาส์ ข้อมูลจะถูกเปลี่ยนให้เป็น สัญญาณดิจิทัล ประกอบด้วยเลข 0 และ 1 แล้วส่งต่อไปยังหน่วยประมวลผล กลาง เพื่อประมวลผลตามค าสั่ง ในระหว่างการประมวลผลข้อมูลจะถูกเก็บไว้ ที่ (Random Access Memory: RAM) ท าหน้าที่เก็บข้อมูลจากการประมวลผลเป็น การชั่วคราว ขณะเดียวกัน อาจมีค าสั่งให้น าผลลัพธ์จากการประมวลผลดังกล่าวไป แ ส ด ง ผ ล ผ่ า น ท า ง อุ ป ก ร ณ์ ผ่ า น ท า ง อุ ป ก ร ณ์ ข อ ง ห น่ ว ย ส่ ง อ อ ก เ ช่ น จอภาพ หรือ เครื่องพิมพ์ นอกจากนี้เราสามารถบันทึกข้อมูลที่อยู่ในอนาคต โดยการ อ่านข้อมูลที่บันทึกในสื่อดังกล่าวผ่านทางเครื่องขับหรือไดร์ฟ (drive) การส่งผ่าน ข้อ มูล ไ ป ยัง ห น่ ว ย ต่ า ง ๆ ภ า ย ใ น ร ะ บ บ ค อ ม พิว เ ต อ ร์จ ะ ผ่า น ท า ง ร ะ บ บ บัส (bus) อุปกรณ์ของหน่วยรับเข้าและส่งออก จะเชื่อมต่อกับตัวเครื่องที่เรียกว่า ซิส เต็มยูนิต (System unit) มี เคส (case) เป็นโครงยืดให้อุปกรณ์ต่างๆประกอบ กัน ภายในเคสจะมีเมนบอร์ด (Mainboard) เป็นแผนวงจรหลัก โดย ซีพียู หน่วยความจ า การ์ด รวมถึงอุปกรณ์ต่างๆ จะถูกต่อกับเมนบอร์ดนี้ทั้งสิ้น
หลก ั การทา งานของคอมพ ิ วเตอร ์ คอมพิวเตอร์เป็นอุปกรณ์ที่มนุษย์ประดิษฐ์มาเพื่ออ านวยความสะดวก ในด้านต่างๆ ไม่ว่าจะเป็นด้านการค านวนการเก็บข้อมูล การตัดสินใจ และอื่นๆในอดีตคอมพิวเตอร์ถูกน ามาใช้ในงานด้านวิทยาศาสตร์เป็น ส่วนใหญ่แต่ปจ ั จ ุ บน ั คอมพว ิ เตอร ์ ถ ู กพฒ ั นาขด ี ความสามารส ู งข ้ น ึ ม ี การน าไปประยุกต์ใช้ในหน่วยงานต่างๆมากมาย เช่น ราชการ ธุรกิจ การแพทย์ การทหาร เป็นต้น ซึ่งการเรียนรู้ขั้นตอนการท างานของ คอมพิวเตอร์ท าให้เราสามารถเลือกซื้อคอมพิวเตอร์ได้ตรงตามความ ต้องการ โดยหลักการท างานของคอมพิวเตอร์จะเป็นตามที่โปรแกรม ก าหนดไว้ โดยตัวเครื่อง หรือที่เรียกว่า ฮาร์ดแวร์(Hardware) จะมี ส่วนประกอบที่ส าคัญพื้นฐาน 5 หน่วย คือ
ส ่ วนประกอบท ี ่ สา คญ ั พ ื น ้ ฐาน 5 หน ่ วย ค ื อ 1. หน่วยรับข้อมูล (input unit) 2. หน่วยประมวลผลกลาง (central processing unit) 3. หน่วยความจ าหลัก (main memory unit) 4. หน่วยความจ ารอง (secondary storage) 5. หน่วยแสดงผล (output unit)
1. หน ่ วยรบ ั ข ้ อมล ู (input unit) เป็นหน่วยที่ท าหน้าที่รับข้อมูลจากผู้ใช้เข้าสู่คอมพิวเตอร์ เช่น ตัวอักษร ตัวเลข สัญลักษณ์ เป็นต้น โดยจะแปลงข้อมูลให้อยู่ในรูป ของสญ ั ญาณไฟฟ ้ าท ี คอมพ ิ วเตอร ์ สามารถเข ้ าใจได ้โดยน ามา จัดเก็บไว้ที่หน่วยความจ าหลัก และใช้ประมวลผลได้ อุปกรณ์ หน่วยรบ ั ขอ ้ มล ู ทน่ีิ ยมใชใ้ นปจ ั จ ุ บน ั
2. หน ่ วยประมวลผลกลาง (central processing unit) ซีพียู (CPU) หรือ Central Processing Unit หมายถึง “หน่วยประมวลผล กลาง” หรือเรียกอีกชื่อหนึ่งว่า “ไมโครโพรเซสเซอร์ (Microprocessor)” เป็น อุปกรณ์อิเล็คทรอนิคส์ที่ใช้ในการประมวลผลข้อมูล ตามชุดค าสั่งที่มาจาก ซอฟต์แวร์ ตัวของซีพียูนั้น มีลักษณะเป็นชิป (Chip) ตัวเล็กๆ ซึ่งภายในบรรจุ ทรานซิสเตอร์จ านวนหลายล้านตัว ต่อเข้าเป็นวงจรอิเล็คทรอนิคส์จ านวน มหาศาล มห ี น ้ าทค่ี านวณตว ั เลขจากช ุ ดค าสง ั่ทผ่ี ู ใ้ ชป้ ้ อนโปรแกรมเขา ้ไป โดย ซีพียูจะท าการอ่านชุดค าสั่งมาแปลความหมาย และท าการค านวณ เมื่อได้ ผลลัพธ์ก็จะส่งผลลัพธ์ออกไปแสดงผลทางหน้าจอ ซีพียู จึงเปรียบได้กับ “สมอง”ของคอมพิวเตอร์ ท าหน้าที่ควบคุมการปฏิบัติงานหลักของเครื่อง ท า หน้าที่ในการค านวณ ประมวลผล และควบคุมอุปกรณ์อื่นๆ ในระบบ ประกอบด้วย หน่วยคณิตศาสตร์และตรรกะหรือหน่วยค านวณท าหน้าที่ ประมวลผลข้อมูลทางคณิตศาสตร์และทางตรรกะ และหน่วยควบคุม ท าหน้าที่ ควบคุมการท างานของอุปกรณ์ต่างๆ ในระบบทั้งหมด ให้ท างานอย่างถูกต้อง อีกทั้งยังควบคุมการท างานของอุปกรณ์อื่นๆ ในระบบอีกด้วย
3. หน ่ วยความจา หลก ั (main memory unit) หน่วยความจ าหลัก เป็นอุแกรร์ที่ใช้ในการเก็บข้อมูลและค าสั่งที่อยู่ ระหว่างการประมวลผลของคอมพิวเตอร์หรือในขณะที่เปิดเครื่อง คอมพิวเตอร์ บางครั้งอาจเรียกว่าหน่วยเก็บข้อมูลหลัก (primary storage) หน่วยความจ าจะท างานควบคู่ไปกับ CPU และช่วยให้ การท างานของ CPU มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น โดยวงรอบการ ท างานของซีพียูนั้นเร็วมาก หากไม่มีที่เก็บข้อมูลหรือที่พักข้อมูล และความเร็วในการเข้าถึงข้อมูลที่ไม่มีขนาดเพียงพอจะท าให้การ ประมวลผลช้าลง
หน ่ วยความจา หลก ั แบง ่ ออกเป็ น 4 ประเภท คือ 1. หน ่ วยความจา แรม (RAM : Random Access Memory) แรม เป็นหน่วยความจ าหลักที่จ าเป็น สามารถเก็บข้อมูลได้เฉพาะ เวลาท่ม ี ก ี ระแสไฟฟ ้ าหล่อเล ้ ี ยงเท่าน ั น ้ หากไม่มก ี ระแสไฟฟ ้ ามา เลี้ยงข้อมูลที่เก็บไว้จะหายไปทันทีหน่วยความจ าแรม ท าหน้าที่ เก็บชุดค าสั่งและข้อมูลที่ระบบคอมพิวเตอร์ท างานอยู่ แรมหลาย ชน ิ ดขอ ้ มล ู จะหายไปหากปิ ดเคร่อ ื ง แต่ปจ ั จ ุ บน ั มก ั เกบ ็ ขอ ้ ม ู ลบต ิใน รป ู ของประจ ุ ไฟฟ ้ าในตว ั เกบ ็ ประจ ุ
2. หน ่ วยความจา รอม (ROM : Read-only Memory) ROM ย่อมาจาก Read-only Memory คือหน่วยความจ าถาวร ที่ เราสามารถเขียนหรือลบโปรแกรมต่างๆได้ แต่ก็มี ROM บางชนิด ไม่สามารถที่จะลบข้อมูลในรอมได้เหมือนกัน ซึ่งROM เป็น หน่วยความจ าที่ไม่ต้องการไฟเลี้ยง แม้ไม่มีไฟเลี้ยงข้อมูลที่อยู่ใน รอมก็จะไม่หายหรือถูกลบออกจากหน่วยความจ าถาวร
3. หน ่ วยความจา รอง (secondary storage) หน่วยความจ ารอง เป็นหน่วยความจ าที่ใช้เก็บข้อมูล และ โปรแกรมที่ต้องการใช้งานในคราวต่อไปได้ ซึ่งสามารถบรรจุข้อมูล และโปรแกรมได้เป็นจ านวนมาก เป็นหน่วยเก็บข้อมูลถาวรที่ผู้ใช้ สามารถย้ายข้อมูลและค าสั่งที่อยู่ในหน่วยความจ าแรม ขณะที่ เครื่องคอมพิวเตอร์ท างานมาจัดเก็บไว้ได้ด้วยค าสั่งบันทึกของ โปรแกรมประยุกต์ ท าให้ผู้ใช้สามารถเรียกข้อมูลและค าสั่งมาใช้ใน ภายหลัง ซึ่งหน่ วยความจ ารองมีความจุข้อมูลมากกว่า หน่วยความจ าหลักและมีราคาถูกกว่า แต่เข้าถึงข้อมูลได้ช้ากว่า หน่วยความจ าแรม
4. หน ่ วยแสดงผล (output unit) เป็นหน่วยที่ท าหน้าที่แสดงผลที่ได้จากการประมวลผล ข้อมูลที่เตรียมไว้ในหน่วยความจ าหลัก เพื่อส่งข้อมูลหรือสื่อสาร กับผู้รับโดยมีฮาร์ดแวร์ท าหน้าที่เป็นส่วนแสดงผลหรือส่งข้อมูลที่ ได้จากการประมวลผลจากซีพียูมายังผู้รับ ทั้งในรูปแบบภาพ เสียง และสิ่งพิมพ์ ฮาร์ดแวร์ทีท าหน้าที่ในหน่วยนี้มีหลายประเภท ด ้ วยก ั น ต ั วอย่างเช่น จอภาพหร ื อมอน ิ เตอร ์ ล าโพง ห ู ฟ ั ง เครื่องพิมพ์ และเครื่องแอลซีดีโพรเจคเตอร์แต่ละประเภทจะมี ลักษณะและการน าเสนอข้อมูลที่แตกต่างกัน
การทา งานพ ื น ้ ฐานของคอมพ ิ วเตอร ์ ม ี4 ขั้นตอน ดังนี้ 1. รับข้อมูล (Input) คอมพิวเตอร์จะท าหน้าที่รับข้อมูลไปประมวลผล อ ุ ปกรณ ์ ทท่ี า หน ้ าทร่ี บ ั ขอ ้ มล ู ไดแ ้ ก่แป ้ นพม ิ พ ์ เมาส ์ เครอ่ื งสแกน เป็ น ต้น 2. ประมวลผลข้อมูล (Process) เมื่อคอมพิวเตอร์รับข้อมูลเข้าสู่ระบบ แล้วจะท าการประมวลผลตามค าสั่ง หรือโปรแกรมที่ก าหนด อุปกรณ์ที ท าหน้าที่ประมวลไผลได้แก่ CPU 3. แสดงผลข้อมูล (Output) เมื่อท าการประมวลผลแล้ว คอมพิวเตอร์จะ แสดงผลลัพธ์ อุปกรณ์ที่ท าหน้าที่ในการแสดงผลข้อมูลคือ จอภาพและ เครื่องพิมพ์ เป็นต้น 4. จัดเก็บข้อมูล คอมพิวเตอร์จะท าการจัดเก็บข้อมูลลงในอุปกรณ์ที่ เก็บข้อมูล เช่น ฮาร์ดดิสก์ แผ่นซีดี แฟลชไดรว์
อ ้ างอ ิ งแหล ่ งท ี ่ มา http://phungwit.ac.th/krootim/?page=unit03.1 https://sites.google.com/a/kts.ac.th/it-m1/hlak-kar-thangankhxng-khxmphiwtexr http://www.sathukit.ac.th/datacom1/b2.html
ทำ ควำมร ้ ู จ ั กAI, Machine learning, Deep learning
ทุกวันนี้ปฎิเสธไม่ได้ว่าหันไปทางไหนก็ได้ยินคนพูดเรื่อง ปญ ั ญาประดษ ิ ฐ ์(AI) หลายคนต่างกังวลว่ามันจะเข้ามาแย่งงานใน อนาคตไหม ท าไมบางองค์กรถึงประสบความส าเร็จในการน า เทคโนโลยีนี้มาใช้ แต่ท าไมบางองค์กรแม้พยายามยังไงก็อยู่ที่เดิม? ว่ากันว่าอุปสรรคของการพัฒนาเทคโนโลยีนั้นไม่ใช่เพราะตัว เทคโนโลยี แต่คือ 'การสื่อสาร' ยิ่งองค์กรไหนต้องการเป็นผู้น าด้าน เทคโนโลยีด้วยแล้ว จึงมีความจ าเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องน าเรื่อง AI อีก ทั้ง Machine Learning และ Deep Learning มาใช้ในการปฏิบัติงาน อีกทั้งต้องท าให้เป็นค าศัพท์ทางธุรกิจทั่วไปที่ทุกคนสามารถเข้าใจได้ ก่อนที่เราจะกังวลว่าเทคโนโลยีจะเข้ามาแย่งงานไหม มาท าความ เข้าใจและท าความรู้จักกับเทคโนโลยีทั้งหลายนี้กันก่อน เพื่อที่ใน อนาคตอันใกล้เราจะสามารถท างานร่วมกันกับมันได้ ไม่ใช่ยอมให้มัน มาแย่งงานเรา
Artificial Intelligence (AI) : ปัญญำประดิษฐ์ ปญัญาประดษิฐหรือ ์ (AI) การรวมความฉลาดของมนุษย์สู่เครื่องจักร (Machine) คือ ชุดของโค้ด, เทคนิค, หรืออัลกอริทึม ที่ท าให้ระบบคอมพิวเตอร์สามารถเลียนแบบ พัฒนาและ แสดงพฤติกรรมของมนุษย์ได้ เมื่อใดก็ตามที่ Machine สามารถเแก้ปญัหาหรอ ื แก้อลักอรทิม ึ ตามช ุ ดของค าสงั่ท่ี สร้างไว้ได้ส าเร็จ การท างานเช่นนั้นเรียกว่า 'ปญัญาประดษิฐ'์ Machine ทข่ี บัเคล่อ ื นดว้ยปญัญาประดษิฐแ ์ บ่งเป็นสองกล ุ่มคอ ื แบบทวั่ ไป (General AI) และแบบแคบ (Narrow AI) ปญัญาประดษิฐแ ์ บบทวั่ ไปสามารถแกป้ญัญาไดอ้ย่างชาญฉลาด เหมอ ื นกบัทก่ี ลา่วไปขา้งตน้สว่นปญัญาประดษิฐแ ์ บบแคบนัน้สามารถทา งานบางดา้นไดด้ ี หรอ ื บางครั้งท าได้ดีกว่ามนุษย์เสียอีก แม้ว่าจะมีข้อจ ากัดบางด้านอยู่ก็ตาม อย่าง ระบบการจ าแนก รูปภาพของ Pinterest ก็ถือเป็น Narrow AI เช่นกัน ว่ากันด้วยเรื่องวิทยาการของ AI ในปจัจ ุ บนั ในตอนนี้เราอยู่ในยุคที่หลายๆ คนเรียกว่าเป็นยุค Weak AI หรอ ืในย ุ คท่ปี ญัญาประดษิฐ ์ ม ี ความสามารถเฉพาะทางหรือเก่งในเรื่องบางเรื่องเท่านั้น ยังไม่สามารถท าได้หลายๆ ด้าน เหมือนกับมนุษย์ ในตอนนี้เทคโนโลยปี ญัญาประดิษญ์ยังอยู่ในช่วงเริ่มต้นของการพัฒนา และมีการ คาดว่าจะมันจะมีความสามารถเหนือมนุษย์ในช่วง Strong AI โดยการที่จะเปลี่ยนผ่านไปสู่ช่วง นั้น Machine จ าเป็นต้องเรียนรู้วิธีการคิดของมนุษย์ทั้งในด้านเทคนิคและกระบวนการจัดเก็บ ข้อมูลในสมอง
Machine Learning (ML) : การสอนให ้ ระบบคอมพ ิ วเตอรท ์ า การเรียนรู้ได้ด้วยตนเองโดยการใช้ 'ข้อมูล' อาจจะท าความเข้าใจง่าย ๆ ตามชื่อเลยก็คือ การสอนอัลกอริทึมให้ เรียนรู้ท าความเข้าใจและตัดสินใจได้ด้วยตัวเองจาก 'ข้อมูล' ทป่ี ้ อนให ้ การเรียนรู้ของ Machine นั้นเป็นไปในสองรูปแบบคือ การเรียนรู้โดยมี ผู้บังคับบัญชา (Supervised) หรือการเรียนรู้โดยไม่มีผู้บังคับบัญชา (Unsupervised) การเรียนรู้โดยมีผู้บังคับบัญชา (Supervised) นั้นเครื่องจะเรียนรู้และ ท านายผลลัพธ์ได้จากการช่วยเหลือของนักวิทยาศาสตร์ข้อมูล (Data Scientist) ส่วนการเรียนรู้โดยไม่มีผู้บังคับบัญชา (Unsupervised) นั้นเครื่องจะ เรียนรู้และท านายผลได้จากการจ าแนกและสร้างแพทเทิร์นของมันจากข้อมูลที่ ได้รับ เมื่อเครื่องสามารถท านายผลลัพธ์จากชุดข้อมูลจ านวนมากได้มาก เท่าไร ก็จะยิ่งแสดงความสามารถในการเรียนรู้เชิงลึก (Deep Learning) มาก เท่านั้น
Deep Learning (DL) : การเร ี ยนร ้ เ ู ช ิ งล ึ ก อัลกอริทึมแบบระบบเรียนรู้เชิงลึก (Deep learning) ต้องใช้ ‘ โครงข่ายใยประสาทเสมือน’ (Artificial Neural Networks (ANN)) ซึ่งก็ เหมือนวิธีการท างานของระบบประสาทในสมองมนุษย์โครงข่าย เหล่านี้มี 'เซลล์ประสาท' ที่เชื่อมต่อกันเป็น 'ระบบประสาท' และสื่อสาร กัน โดยใช้วิธีประมวลผลแบบขนาน (parallel processing) เพื่อท าให้ มันสามารถเข้าใจและเรียนรู้จากข้อมูลจ านวนมากที่ได้รับอย่าง ต่อเนื่อง สมองคนเรามักจะพยายามถอดรหัสข้อมูลที่ได้รับ อีกทั้งมักจะ ตด ิป ้ ายและการก าหนดสง ิ่ต่างๆ แบ่งแยกเป็ นหมวดหมู่ เมื่อใดก็ตามที่ เราได้รับข้อมูลใหม่สมองจะพยายามเปรียบเทียบกับสิ่งที่เราได้รู้ก่อน หน้า ก่อนที่จะท าความเข้าใจกับมัน เช่นเดียวกัน DL ก็สามารถถูก สอนให้ท างานในลักษณะเดียวกันให้ส าเร็จได้
ลองมาดูการเปรียบเทียบ Machine Learning vs Deep Learning ตัวอย่างเช่น ในขณะที่ DL สามารถค้นพบคุณสมบัติที่จะ ใช้ในการแบ่งแยกหมวดหมู่โดยอัตโนมัติ แต่ ML จ าเป็นต้อง ได้รับข้อมูลเหล่านี้จากผู้ให้ข้อมูลโดยตรง นอกจากนี้ DL ยังต้องการเครื่องจักรระดับสูงและชุดข้อมูล จ านวนมาก เพื่อการท านายผลที่แม่นย ามากขึ้น ทั้ง 3 เ ท ค โ น โ ล ยีนี้ จ ะ ช่ ว ย ใ น ก า ร ท า ง า น ข อ ง นักวิทยาศาสตร์และนักวิเคราะห์ในการตีความข้อมูลได้อย่าง มหาศาล อีกทั้งยังมีความส าคัญอย่างยิ่งต่อสาขาวิทยาศาสตร์ ข้อมูล (Data Science)
ยกตว ั อย ่ างการว ิ วฒ ั นาการ การท างานของ Machine ในปีแรกโดยขั้นพื้นฐานมันอาจท าความเข้าใจระบบ คมนาคม อ ี กท ั ง ้ ระบ ุ ได ้ ว่าเส ้ นทางไหนน่าจะประสบก ั บปญ ั หา จราจรติดขัดมากที่สุด ในปีถัดมา มันจะสามารถท านายการจราจร ที่ติดขัดในชั่วโมงเร่งด่วน และสามารถแจ้งให้ผู้เดินทางรู้ล่วงหน้า ได้ว่าควรเปลี่ยนไปใช้เส้นทางไหนแทน ในปีต่อมา มันจะสามารถ พัฒนาแผนในอนาคตได้เอง อย่างประเมินการเติบโตของจ านวน ประชากร สภาพการจราจร ระบบโครงสรา ้ งพ ้ น ื ฐาน และปจ ั จย ั ต่าง ๆ ที่จะเข้ามากระทบ อย่างการเปลี่ยนแปลงทางสภาพ ภูมิอากาศ
เข้าใจความหมายของโลกใหม ่ มากข ึ น ้ เพ ื ่ อเตร ี ยม รบ ั ม ื อกบ ั มน ั อย ่ าง 'ม ีสต ิ' ไม ่ใช ่ ต ื ่ นตม ู การที่เราสามารถท าการแยกแยะได้ว่าทั้ง AI, ML และ DL ต่างกัน อย่างไรนั้น จะช่วยให้การบริหารงานเป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพ ทั้งการเพิ่ม ขีดความสามารถของ AI ไปจนถึงการเพิ่มขีดความสามารถของการวิเคราะห์ หาข้อมูลเชิงลึก การสามารถแยกความแตกต่างของ AI ในแต่ละรูปแบบ และน ามาปรับใช้ และต่อยอดในแผนกลยุทธ์องค์กร และการท าโร้ดแมปด้านไอที จะช่วยให้ องค์กรสามารถท าการวัดผลทั้งในด้านไอทีและทางธุรกิจได้อย่างเป็นรูปธรรม มากขึ้น การทา ความเขา ้ใจวา่ ปญัญาประดษิฐค ์ อ ื อะไร และจะใชม ้ นัเพอ่ืเป็น ประโยชนต์ต่อองค์กรได้อย่างไร ควรจะเป็นอะไรที่ทุกคนสามารถความเข้าใจ ความหมายของมันจริงๆ มากกว่าการสร้างค าสวยหรูประดับองค์กร อีกทั้งการ ท าให้เป็นหนึ่งในแผนกลยุทธ์ที่เชื่อมโยงกับงบประมาณ แผนการดึงดูดคนที่มี ความสามารถ การวัดความคุ้มค่าในการลงทุน (ROI) รวมทั้งผลลัพธ์อื่นๆ ที่จะ ได้จากการลงทุนด้านเทคโนโลยี
อ้างอิงขอ ้ ม ู ลจาก: Knowledge @ Wharton: The Difference Between Machine Learning, Deep Learning and Science Fiction TechRepublic: How to differentiate between AI, machine learning, and deep learning Acadgild: AI Vs Machine Learning Vs Deep Learning