Indias øverste kaster kan være fra Europa

Hvor stammer Indias over en milliard innbyggere fra? Spørsmålet har lenge vært omstridt. Nå gir moderne DNA-slektsforskning noen svar.

Gjennom tusener av år har folkegrupper strømmet inn i det området vi i dag kaller India. En av de siste store innvandringsbølgene til India vandret trolig fra den vestlige delen av Det eurasiske kontinentet. Mer presist kan det ha vært fra dagens Øst-Europa.

Genealoger – forskere som studerer menneskers genetisk opphav – foreslår at det kan ha vært disse menneskene som for knappe to tusen år siden fikk etablert det strenge indiske kastesystemet.

I dette systemet satte de seg selv øverst.

Noe hendte for nesten 2000 år siden

Nyere DNA-slektsforskning avslører et merkelig mønster i blandingen av Indias folkegrupper.

Fram til for rundt fire tusen år siden skjedde det nesten ingen blanding av indiske folkegrupper. Så i rundt to tusen år blandet indere seg med hverandre og fikk barn sammen på tvers av folkegrupper.

Men for knappe 2000 år siden var det stopp, sladrer DNA-et til dagens indere om.

Historisk forskning på gamle skriftlige kilder, viser at dagens strenge kastesystem i India kom på plass nettopp under Gupta-dynastiet for knappe to tusen år siden. De første skriftlige kildene som forteller om klare forbud mot blandingsekteskap mellom samfunnsgrupper stammer fra denne tiden.

Etter dette fikk folk stort sett bare barn innenfor sin egen kaste, viser DNA-et til dagens indere.

En overklasse på toppen

Flere genstudier studier peker nå i retning av at en overklasse som snakket et indoeuropeisk språk – samme språkfamilie som norsk tilhører – etablerte seg på toppen av det indiske samfunnet om lag 70 generasjoner tilbake. Denne overklassen blandet seg ikke genetisk med lavere klasser. 

En studie publisert i 2015 undersøkte 367 personer fra helt ulike deler av India.

Studien viste at dagens indere har fire ulike genetiske opphav. Blandingen av disse gruppene stoppet altså brått opp for nesten to tusen år siden, og spesielt for den indiske overklassen med mulig opphav i Europa ble det helt slutt på å blande seg med andre.


Gupta-dynastiet styrte India fra rundt år 280 til 550. Riket dekket det meste av Nord-India, Pakistan og Bangladesh. Det kan ha vært da India fikk dagens kastesystem. Bildet viser brahmineren Parasurama som vinner tilbake Kerala til prestekasten brahminene fra krigerkasten.

Fire hovedkaster

Det indiske kastesystemet er inndelt i fire hovedkaster – brahminer (prester), ksjatrya (krigere), vaisjyaer (håndverkere) og sudraer (tjenere). I tillegg kommer de kasteløse.

Innenfor disse fire hovedkastene finnes det flere tusen underkaster.

Kaste har i India bestemt hvem du kunne gifte deg med og hva slags jobber du kunne få. Ulike kaster har også hatt ulike sosiale regler, for eksempel har vegetarianisme og avholdenhet fra alkohol vært knyttet til de øverste kastene.

Den som brøt reglene for sin kaste kunne bli kastet ut av hele systemet og tvunget til å bli kasteløs.

DNA-studier

I genealogiske DNA-studier sammenligner man nålevende mennesker, vanligvis ved å ta ut litt DNA fra munnhulen deres på en vattpinne.

I en studie publisert i 2001 studerte forskerne opphavet til 265 indiske menn fra åtte helt ulike kaster. Testene undersøkte personenes farslinje (Y-DNA) og morslinje (mtDNA). Det siste nedarves nærmest uendret fra mor til barn av begge kjønn.

Det meste av mtDNA (mors DNA) hos indere har asiatisk opphav, viste studien. Men 20-30 prosent kan spores tilbake til det vestlige Eurasia. Det spennende forskerne fant her var at jo lenger opp i kastesystemet personen sto, desto større var andelen gener fra Vest-Eurasia.

Når forskerne så på DNA fra Y-kromosomet, som arves fra far til sønn, fant de at inderne har mer mannlig opphav fra Vest-Eurasia enn fra Asia. Også her økte andelen europeisk DNA med stigende kaste.

Forskerne konkluderte med at personer høyt oppe i det indiske kastesystemet har betydelig mer DNA til felles med europeere enn personer lenger nede i kastesystemet.

De siste har mer til felles med andre asiater.

Indoeuropeiske språk

Det høykulturelle indiske språket sanskrit, det offisielle indiske språket hindi og det nært beslektede urdu er alle indoeuropeiske språk.

I det sørlige India snakker folk dravidiske språk, som har sin opprinnelse i India.

De aller fleste europeere snakker også et indoeuropeisk språk. Hvor denne språkfamilien opprinnelig kommer fra er språkhistorikere fortsatt ikke enige om. En teori er at den oppsto i det sørlige Russland og Ukraina for rundt 6000 år siden. En annen teori er at ur-indoeurpeisk oppsto for 9000 år siden i dagens Tyrkia.

Over 75 prosent av alle indere har i dag et indoeuropeisk språk som sitt førstespråk. Om lag 20 prosent av inderne snakker et dravidisk språk.

 

Referanser:

Analabha Basu m.fl: «Genomic reconstruction of the history of extant populations of India reveals five distinct ancestral components and a complex structure», PNAS, 2015. Sammendrag.

Michael Bamshad m.fl: «Genetic Evidence on the Origins of Indian Caste Populations», Genome Resaerch, 2001.

«Genetics Proves Indian Population Mixture», pressemelding fra Harvard Medical School. 2013

Wikipedia-artikler om DNA og om indoeuropeiske språk.

Vil at tog og lastebiler skal gå på hydrogen

Norges pionérrolle innenfor hydrogenteknologi startet ved et norsk fossefall for mer enn hundre år siden.

Mellom bratte fjell på Rjukan så en ingeniør og en industrigründer sammen muligheten for å bruke energien fra Rjukan-fossen til å sikre matproduksjonen for en stadig økende befolkning.

Kristian Birkeland og Sam Eyde ville bygge en fabrikk som skulle produsere norsk kunstgjødsel for Norsk Hydro. I 1929 sto en hydrogenfabrikk ferdig og tronet som et arkitektonisk framtidsbygg oppe i fjellsida like ved det som den gang var verdens største vannkraftverk: Vemork.

Siden den tid har det meste av den norske forskningen på hydrogen foregått i ulike laboratorier på Gløshaugen i Trondheim.

I 1951 etablerte NTNU (den gang NTH) et eget institutt for teknisk elektrokjemi. Siden den gang har forskningsmiljøet i Trondheim spilt en nøkkelrolle for en etter hvert betydelig elektrokjemisk industri i Norge. I dag, bak lukkede dører, skjer topphemmelig teknologiutvikling for en rekke nasjonale og internasjonale industribedrifter. Blant disse finner vi leverandører av elektrolyseceller for hydrogenproduksjon.

Nylig har NTNU og Sintef også sikret seg kontrakt med en ledende produsent av brenselcellebiler. Disse bilene går på hydrogen, og gir ikke andre lokale utslipp enn rent vann.

Brenselcelleforskning siden 80-tallet

Sintef har jobbet med utvikling av brenselcelleteknologi siden 80-tallet. Brenselceller med hydrogen som drivstoff lager elektrisk energi fra en kjemisk reaksjon mellom hydrogen og oksygen. Gjennom forsknings- og utviklingsaktivitet har forskningsstiftelsen bidratt til store gjennombrudd de senere årene. Brenselceller er allerede blitt konkurransedyktige i noen nisjemarkeder.

– I Japan er 150 000 brenselceller installert i hus for å produsere strøm og varme. I USA kjører mer enn 10 000 hydrogendrevne gaffeltrucker rundt i distribusjonssentre og varehus, forteller forskningsdirektør Steffen Møller-Holst i Sintef.

Han og forskerkollegene jobber nå aktivt for at også Norge skal bruke hydrogenteknologi, særlig innenfor transportsektoren.

– I Tyskland er det første av hundre brenselcelletog allerede under uttesting, og Norge er ett av flere europeiske land som nå vurderer å ta i bruk hydrogendrevne tog på bakgrunn av en av våre studier, sier Møller-Holst.

Japan og Sør-Korea i ledelsen

Aller først ute med å kommersialisere brenselceller i personbiler har folkeslagene sør-øst for Kina vært. Koreanerne og japanerne har tatt ledertrøya i en bilindustri som allerede er inne i et teknologiskifte på grunn av klimakrisen.

Det er ikke mer enn tre måneder siden Møller-Holst kom hjem fra et treukers opphold i Japan. Der har han blant annet hatt møter med ledende industribedrifter som vil bruke kunnskapen som forskningsmiljøet i Trondheim har ervervet de siste tretti årene.

Men hvorfor satser Japan så tungt på hydrogen? Jo, fordi mer enn 90 prosent av landets energibehov er dekket gjennom import av fossile energikilder. Det er altså ikke bare innen transport at japanerne vil ta i bruk hydrogen som drivstoff; de vil også bruke hydrogen i stasjonær kraftproduksjon. For å redusere utslippene av klimagasser har Japan allerede inngått avtale med Australia om import av hydrogen fra 2020.

– Vi har engasjert oss både faglig og politisk for at Norge også kan bli en leverandør av hydrogen til Japan basert på våre store energiressurser, sier forskningsdirektøren.

Det er nemlig ikke bare i transportsektoren at hydrogen vil spille en viktig rolle. Vi får stadig flere vindparker og solcellekraftverk. Men vi kan ikke alltid bruke all kraften fra vinden mens det blåser, eller sola når den skinner. Elektrisiteten må lagres og da er det å produsere hydrogen av overskuddet en god løsning.

– For energimengder større enn 10 GWh har den tyske industrigiganten Siemens konkludert med at hydrogen er den beste lagringsløsningen. Tyskerne har nå mer enn 30 prosent vind- og solkraft og er allerede i full gang med å teste ut hydrogen som lagringsmedium, opplyser Møller-Holst.

Hydrogen på Svalbard

Men energiforskerne har enda spenstigere planer enn hydrogenproduksjon fra grønn overskuddskraft. Fra seniorforsker Tommy Mokkelbost på Sintef sitt kontor på Svalbard kommer følgende visjon:

– På Svalbard merkes klimaendringene langt mer tydelig enn andre steder på kloden. Ismengden rundt øygruppen reduseres raskt og isbreene forsvinner i rekordfart. Mindre havis gir blant annet isbjørnen utfordringer i sine jaktområder. I tillegg har Longyearbyen Norges eneste kullkraftverk som energiforsyning. Og hva er da mer naturlig å gjøre Longyearbyen til verdens første utslippsfrie lokalsamfunn? spør forskeren og legger til:

– Flere muligheter bør utredes, og hydrogenteknologi er et spennende alternativ.

Hydrogenet ser han for seg kan komme fra vindkraftverk i Finnmark, landets nordligste fylke der det så godt som aldri er vindstille – men der har ikke kraftnettet kapasitet til å håndtere all strømmen som vindturbinene vil generere. Hydrogenet kan så fraktes til Svalbard i flytende form ved hjelp av hydrogenskip.

Den japanske industrigiganten Kawasaki har allerede under bygging et pilotskip for transport av flytende hydrogen. Det første skipet skal brukes til import av hydrogen fra Australia allerede i 2020.

Møller-Holst støtter ideen:

– Turistskipene som i dag sirkler rundt Svalbard, og som sammen med utallige ferger opererer langs norskekysten og i våre verdensarv-fjorder mens de fyrer på tungolje og slipper ut store mengder CO2, partikler og NOx kan også bli hydrogendrevne og dermed utslippsfrie innen overskuelig framtid, sier han.

Ikke plass til lasten

For å nå utslippsmålene må vi se til flere bruksområder. Til varetransport på både vei og bane. Og ikke minst til skipsfarten, mener forskningsdirektøren i Sintef. Når det gjelder utslippsfri langtransport kan ingen andre teknologier konkurrere med hydrogen.

Derfor satser Norges største matgrossist ASKO på å ha sine første hydrogendrevne lastebiler på veien i 2018 og blir med det trolig først i Europa med en liten flåte av slike biler for tungtransport. Dette prosjektet ble initiert av og gjennomføres i nært samarbeid med Sintef og ledes av Anders Ødegård, som jobber i avdelingen for bærekraftig energiteknologi.

– Skulle vi brukt batterier i slike lastebiler med lang rekkevidde, ville batteriene blitt svært kostbare og så store og tunge at lastekapasiteten ville blitt betydelig redusert. Vi må forholde oss til fysikkens lover og materialtekniske begrensninger, sier Ødegård.

Det er ingen tvil om at elektriske drivlinjer vil ta over og at batterier vil være svært viktige i framtidens transportløsninger, men: Jo tyngre kjøretøy og jo lenger du skal, jo bedre egnet er hydrogen.

Det bringer oss over til jernbanesektoren, som politikerne ønsker skal ta over en større andel av godstransporten, nettopp for å redusere utslippene.

Hydrogentog

Det har over lang tid vært reist politiske forslag om å gjøre Norges lengste jernbane, Nordlandsbanen, utslippsfri «på gammelmåten». Det vil si elektrifisering ved hjelp av stolper og luftledninger – «kontaktledning» på fagspråket – som erstatning for dagens dieseldrift.

Våren 2015 la Møller-Holst og kollegene hans siste hånd på en rapport til Jernbaneverket som viser at nullutslipp på flere norske togstrekninger, blant annet Nordlandsbanen, blir langt billigere både med hydrogen- og batteridrevne tog enn med vanlig elektrifisering.

Faktisk kan myndighetene spare mellom tre og fire hundre millioner kroner årlig på strekningen Steinkjer – Bodø hvis de velger batteri- eller hydrogendrevne tog framfor tradisjonell elektrifisering, viser rapporten.

– Summen av de ekspertuttalelser vi innhentet i prosjektet, både fra Jernbaneverkets egne spesialister og det tverrfaglige teamet vårt, var entydig. Alt før 2020 bør biodiesel erstatte fossil diesel, som en mellomløsning. Tidlig på 2020-tallet vil batteridrift være mest attraktivt. Fra midten av 2020-tallet er det hydrogen som i størst grad vil innfri de samlede kravene som vil gjelde for godstog i framtidas jernbanenett, sier Møller-Holst, som ledet utredningsarbeidet.

I Tyskland ligger fire regioner litt foran resten av verden: De har alt bestilt 100 hydrogendrevne persontog. Det første togsettet er allerede i prøvedrift og teknologien forventes å være klar for godstogdrift i løpet av første halvdel av 2020-årene. Møller-Holst mener Norge bør ta etter tyskerne med hensyn til å ta i bruk hydrogen og peker på Raumabanen for persontog og Nordlandsbanen for godstog.

Vil gjøre sjøen grønn

Som sjøfartsnasjon har Norge de siste tre tiårene hatt ledertrøyen med hensyn til å redusere utslipp. Dette har norske aktører lyktes med gjennom avansert skipsdesign, bruk av naturgass som drivstoff og siden 2015: drift av verdens første hel-elektriske batteriferge. Nå står hydrogen for tur, og det vil eliminere klimagassutslippene også på lengre fergesamband.

På oppdrag fra Fiskerstrand Verft fikk Sintef nylig oppgaven med å prosjektere verdens første hydrogenferge i samarbeid med bla norske teknologileverandører. Målet er å få hydrogenfergen på vannet innen 2020. Det er satt av betydelige offentlige midler for å stimulere utviklingen, og Statens vegvesen (som har ansvar for riksveifergene) er, sammen med Sintef en viktig pådriver.

Prosjektet har allerede vakt internasjonal oppsikt, ikke minst i Brussel. Prosjektet har fått støtte fra det nye Pilot-E-programmet; som er et samarbeid mellom Forskningsrådet, ENOVA og Innovasjon Norge.

– Skal vi i Norge sikre fremtidige inntekter fra vår turisme og arktiske naturopplevelser, kan vi ikke fortsette å fyre med kull og tungolje. Vi har allerede teknologien og all den kunnskap som skal til for å få til nullutslipp, avslutter Sintef-direktøren.

Leter etter smarte løsninger for fornybar energi

Under oss haster folk fra bygg til bygg. De er forvandlet til miniatyrmennesker. Vi befinner oss på taket på Teorifagsbygget ved UiT, omgitt av halvannen meter høye solcellepanel. Men de kommer ikke til sin fulle rett, det er nemlig gråvær og yr i lufta. Likevel står ett av panelene standhaftig vendt på skrå, i den retninga det angivelig skal være mest lys.


Clara Good er postdoktor ved Fakultet for naturvitenskap og teknologi. (Foto: UiT)

– Disse solcellepanelene er montert på en solfølger som snur seg etter sola. Det gjør solcellene veldig effektive – panelene får hele tiden inn mest mulig sol. Panelene vi har montert her er dobbeltsidige, og har solceller både på over- og undersiden. Det gjør at de også kan reflektere sola fra for eksempel snøen. Ifølge produsenten vil det gjøre at de kan gi 30-35 prosent mer energi enn de som ikke har solceller på baksiden, forklarer Clara Good, postdoktor i fornybar energi, mens hun lar hånden gli over ett av panelene.

Solcelleanlegget ble montert i begynnelsen av mars, noe professor Tobias Boström på Institutt for fysikk og teknologi ved UiT har stått i spissen for. Anlegget er trolig det største i Nord-Norge og det eneste i Troms som er påkoblet det vanlige strømnettet.

Det består av 34 solcellepanel som hver er på halvannen kvadratmeter. 19 av dem er påkoblet strømnettet, og 15 skal kobles til batteri. De mørkeblå platene som fanger opp og lagrer kraften fra solstrålene dekker omkring 55 kvadratmeter av taket.

Samler mange prosjekter

Solcelleanlegget er en viktig brikke i et av de nyeste forskningssentrene ved UiT; Arctic Centre for Sustainable Energy (ARC). Her er ulike disipliner forent for å finne fremtidens løsninger innen fornybar energi og håndtering av klimagasser. Det bidrar blant annet filosofer og statsvitere til.


Yngve Birkelund er instituttleder ved Institutt for Ingeniørvitenskap og sikkerhet, UiT Norges arktiske universitet. (Foto: UiT)

– Det har lenge foregått mye på fornybar energi ved UiT, men prosjektene har vært små og spredd utover mange ulike miljøer. ARC startet opp for å samle prosjektene og for at det skulle bli lettere å nå ut med UiTs arbeid med fornybar energi. I ARC skal store, gode prosjekter løftes frem, forteller Yngve Birkelund, leder for forskningssenteret og førsteamanuensis i fornybar energi.

ARC startet opp for ett år siden og har fått 110 millioner kroner av universitetsledelsen for å holde på i fem år. Senterets visjon er at UiT i 2022 skal være internasjonalt ledende på utdanning og forskning innen bærekraftig energi under arktiske forhold.

Fornybare energikilder samarbeider

Ifølge Birkelund er et av viktigste prosjektene i ARC «hybrid fornybare energi-systemer» som solcelleanlegget inngår i. Det har pågått i flere år, med mål om å forske på og utvikle nye hybride energiløsninger. Det vil si at flere fornybare energikilder samspiller for å generere, lagre og fordele energi på en robust og sikker måte. Til nå er dette lite forsket på i Norge.

– De fleste fornybare energikilder er varierende, derfor snakker vi om et hybridanlegg. Man må koble sammen flere energikilder for å få jevn energi fra dem. Når det ikke er sol for eksempel, er det kanskje vind. Vi tror det er lurt med slike hybridanlegg i framtids-Norge. I dag har en del nordmenn solceller på hytta, og er kjent med at de til en viss grad må styre forbruket sitt til når det er sol. Hvis du i tillegg har en liten vindmølle på hytta har du egentlig et hybridsystem, forklarer Clara Good.


– Ettersom dette er et forskningssystem er de installert med litt forskjellig orientering (helning) slik at vi skal kunne studere energiutbytte i forskjellige situasjoner. De er også mulig å endre vinkel på mange av dem, sier Clara Good. (Foto: Mathilde Torsøe)

Vi har beveget oss inn på Birkelunds romslige kontor. Skriblinger fyller tavla ved siden av oss.

I Norge har vi enorme vannressurser, og i verden generelt store sol- og vindressurser. Birkelund forklarer at hybrid-prosjektet startet med en liten vindmølle, ett solcellepanel og et standard bilbatteri.

– Disse energikildene brukte vi til å simulere lokal produksjon av elektrisitet, og energien ble enten satt inn i batteribanken eller brukt til enkel oppvarming. Det nye anlegget er en kraftig utvidelse med hensyn til teknologi, elektrisitetsproduksjon og muligheter for forskning og utvikling. Her skal nysgjerrige studenter og forskere finne ut hvordan en best kan integrere fornybar energi i samfunnet med spesiell fokus på et arktisk klima, sier Birkelund.

Han ønsker flere energikilder inn i prosjektet, blant annet vindkraft i enda større grad.

– Vi vil studere hvordan energikildene fungerer sammen i et anlegg. Nå ser vi på muligheten for å plassere en vindmølle i nærheten av universitetet, og vi ønsker også mer aktivitet rettet mot energilagring.

Økonomisk støtte til solcelleanlegg

Noe av det ARC-forskerne undersøker er hvorvidt lokalsamfunn eller enkelthus kan bli selvforsynte med egenprodusert strøm i framtida, og om det kan betraktes som bærekraftig.

– Vi ser også på om disse husene eller lokalsamfunnene klarer å ta vare på strømmen til de har bruk for den, sier Birkelund.

Han og Good tror og forventer at de fleste norske bygg vil ha hvert sitt solcelleanlegg på taket i løpet av noen år, men stiller seg mer tvilende til vindmølle.

– Solcelleanlegg tar ikke så stor plass, og nå har de fått design som kan gjøre dem integrert i bygg. For eksempel finnes det nå vegger og takstein bestående av solceller. Ganske mange arkitekter har begynt å interessere seg for solceller. Det er ikke lenger bare en stygg ting oppå et bygg. Men en vindmølle må være ganske stor for at den skal være effektiv, og det har de færreste plass til i hagen, sier Good.

De to råder husbyggere til å planlegge slike anlegg rett på taket i stedet for å installere det i ettertid. Det koster nemlig en del mer.

– I stedet for å installere tradisjonell taktekking kan man installere solceller. Prisen blir nok omtrent den samme. Internasjonale pådrivere som Elon Musk, mannen bak Tesla, har for eksempel utviklet takstein med solceller. Nå kan man også velge ulike farger på solcelleanleggene, sier Birkelund og smiler.

Stor økning av solceller

Alle kan installere et slikt solcelleanlegg relativt uavhengig av hvilke politiske partier som styrer landet. Enova dekker nemlig ti prosent av kostnaden ved å sette opp dette – inntil 28 000 kroner. I dag dekker Oslo kommune ytterligere 40 prosent av installasjonskostnaden for innbyggerne sine, og kanskje følger flere kommuner etter. Ifølge Good har dette ført til en stor økning av solcelle-installasjoner i Oslo.

– Prisen på slike anlegg har blitt kraftig redusert de siste årene, og teknologien blir stadig bedre. I dag er det i størst grad selve installeringen som koster. Å skaffe seg solcelleanlegg på et gjennomsnittlig bolighus i Norge i dag koster i snitt 88 000 kroner. Med støtten fra Enova og Oslo kommune blir sluttsummen for forbrukere her drøyt 50 000. Det er nok billigere enn mange tror, sier hun.

Standardstørrelsen på en solcellemodul er mellom 1,5 til 1,6 kvadratmeter. Ifølge Good dekte et gjennomsnittlig solcelleanlegg som ble installert i Oslo i fjor fire kilowatt, altså cirka 20 kvadratmeter.

– Jeg synes egentlig ikke det tar så stor plass, dessuten brukes gjerne ikke dette arealet til noe annet fra før av, sier Good.

Hun legger til at en vanlig husstand må opp i 30-40 kvadratmeter med solceller for å få dekt et strømforbruk på 5000 kilowatt. Da er ikke oppvarming og varmtvann inkludert.

Selv om Birkelund og Good ikke har tro på vindmøller i urbane strøk, finnes det et marked for dette på gårdsbruk – som gjerne har store arealer tilgjengelig.

– Det finnes en del slike gårder i Sverige og Danmark, og noen i Norge, sier Birkelund.

Gode forhold i Nord-Norge

Selv om man kanskje ikke skulle tro det, er det ifølge forskerne gode forhold for solcellepanel i Nord-Norge. Rettere sagt når det ikke er mørketid. Solcellepanelene som brukes i Norge fungerer nemlig bedre jo lavere temperaturen er, og snøen, som finnes i rikt monn i landsdelen, gjør at sola reflekteres i større grad.

– På en solrik vinterdag i Nord-Norge er det kjempegode forhold for å utnytte solenergi. Og i mørketida kan vi bruke vannkraft. Som alt annet er solcelleanleggene avhengig av vedlikehold, de må ha minst mulig snø og støv på seg. Det er for eksempel lurt å bruke moduler uten metallramme, slik at snøen lettere sklir av. På tross av dette er det forholdsvis få som installerer solcelleanlegg i Norge, særlig i nord, men jeg tror det bare er et spørsmål om tid før vi ser flere installasjoner også her, sier Good.

Hun og Birkelund tror ikke ideologiske grunner er nok til at folk flest skifter til fornybar energi.

– Både økonomisk gulrot og pisk må til, sier de samstemt.

– Samfunnet prøver gjerne å tilrettelegge for «grønne» endringer gjennom regulativer, støtte eller momsfradrag, for eksempel for elbiler. Det har gjort markedet for slike biler ganske bra i Norge. Implementeringa av fornybar energi kan skje litt på samme måte, sier Birkelund.

Forskerne mener helt klart at det foregår et skifte til fornybar energi både i Norge og globalt.

– Mer og mer grønn energi kommer inn i samfunnet. De som først tar dette i bruk er gjerne de genuint interesserte. Så går det en stund, og den grønne teknologien blir allment akseptert. For ti år siden var elbiler helt sært, men i dag er det akseptert. I ARC vil vi gjerne undersøke hvordan samfunnet tar i bruk ny grønn teknologi, samtidig som vi er med på å utvikle den. Hvordan vil for eksempel en familie reagere når strømmen blir målt hver time, og prisene endres i løpet av dagen? Slike ting kan ha ganske stor effekt på kraftmarkedet, som blir høyt belastet når alle kommer hjem klokka 16 og skal lage middag og lade elbilen samtidig, sier Birkelund.

Han ser for seg at det blir mulig å spare 20 prosent av strømutgiftene ved å fordele forbruket utover dagen – uten å minske det.

– Virtuelle nettverk avgjørende i framtida

Good jobber ogsåmed et prosjekt som ser på hvordan man kan bruke solstrøm til å lade elbiler. Tanken er å koble ladepunkter for elbil sammen med ulike solcellesystemer til en «solbank».

– Da snakker vi om virtuelle nettverk. Solcellene skal selge energi til solbanken, også lader man elbilen her. Nå holder jeg på å kartlegge solenergipotensialet i regionen, og dette kan også gjøres med vindkraft. Etter slike kartlegginger kan man se på hvor det er lurest å installere ulike typer fornybare energi-systemer og koble det sammen med elbilbruk for eksempel, forteller hun.

Slik teknologi vil bli avgjørende for klimaspørsmålet i framtida, mener førsteamanuensis Bjarte Hoff ved Institutt for elektroteknologi ved UiT i Narvik.

Han er med i flere forskningsprosjekt innen fornybar energi, hvorav det ene også ser på hvordan såkalte virtuelle kraftverk kan brukes av små husholdninger.

Tanken er at energiforbruket styres av en kontrollenhet og at de ulike ressursene brukes når tilgangen er størst.

– På den måten kan vi balansere produksjon mot forbruk og bruke ressursene når vi har dem, i stedet for å ha et gasskraftverk stående som produserer en konstant mengde energi, forklarer Hoff.

Må sikre at systemet ikke misbrukes

Han forteller at teknologien allerede finnes, og at den er tatt i bruk blant annet i Tyskland og Sverige. Men for å kunne gjøre det i Norge, trengs det et eget regelverk og retningslinjer som skal sikre at systemet ikke kan misbrukes. Noe av det Hoff forsker på er ulike måter å kontrollere virtuelle kraftverk, se på hva som eksisterer og hvordan det kan være mulig å innføre et slikt system i Norge.

– I dag er det begrenset hva nettselskapene har lov til å samle av informasjon om kundenes forbruksmønster, sier han.

Lading av elbiler er en av utfordringene som ifølge Hoff kan løses ved hjelp av virtuelle kraftverk. I dag blir kapasiteten i strømnettet sprengt når alle skal lade elbilene sine på samme tidspunkt, samtidig som det ikke nødvendigvis produseres mer strøm i samme tidsrom.

– Hvis vi hadde koordinert ladestasjonene og koblet dem opp mot et virtuelt kraftverk, kunne vi fått utnyttet kapasiteten bedre, sier Hoff.

Han mener myndighetene bør vurdere å innføre en økonomisk gevinst – såkalt effektbasert tariff – for å bruke energi på tidspunkter da trykket er lavt, eller at det bør komme et krav om at alle skal være tilknyttet et virtuelt kraftverk.

– Det vil være en døråpner for å kunne ta dette i bruk. Vi kan stå for forskningen og komme med forslag, men vi kan ikke sette slike systemer i drift. Det er det industrien som kan gjøre.


Bjarte Hoff på sitt kontor på UiT i Narvik. (Foto: Espen Dalmo)

Innen januar 2019 skal det installeres såkalte smarte kraftmålere i alle norske hus. Disse gir informasjon om når på døgnet strømmen er billigst, og kan på den måten hjelpe kunden til å få spare strøm. Dessuten betyr det slutten på å lese av strømmen manuelt.

– Disse kraftmålerne er inngangsporten til at induksjonsovner, varmvannstank og elbiler kan inngå som viktige komponenter i virtuelle kraftverk, mener Yngve Birkelund.

Dette er andre kapittel fra UiTs artikkelserie Mot stupet? Du kan lese hele serien her

Kan kunstig intelligens true menneskeheten?

«Når en kunstig intelligens slippes løs, er det ingenting som kan stoppe den», skriver dataingeniøren R.L. Adams i denne kommentaren i Forbes

«Ikke noe menneskelig inngripen kan stoppe et aktivert og gjennomgripende nettverk som består av millioner av datamaskiner».

Den store skrekken er at et kunstig intelligent system blir selvbevisst og vil beskytte seg selv hvis det står i fare for å bli skrudd av. I dommedagsscenarioet som Adams beskriver, vil nettverket utvikle nye våpen, gjøre seg selv smartere og infiltrere andre systemer for å forhindre at dens egen eksistens tar slutt.

Jaan Tallinn er en estisk fysiker, programmerer og investor som blant annet jobber med hvordan ny teknologi skaper risiko for menneskeheten.

Skype-skaper

Han er mest kjent for å ha vært med på å skape Skype, og nå er han tungt inne i kunstig intelligens, og hvordan vi skal minimere risikoen for at en framtidig kunstig intelligens ikke bryr seg om menneskenes skjebne.

– Den kunstige intelligensen må ha verdier som er helt på linje med våre egne. Den og vi mennesker må ha de samme ideene om hva en god framtid er, sier han til forskning.no.

Dette høres kanskje helt ut som science fiction, men Tallinn mener det er helt prekært å tenke gjennom disse problemstillingene før vi faktisk har utviklet en kunstig intelligens som er på samme, eller høyere nivå enn oss selv.

– Jeg prøver å samle ressurser og folk for å jobbe med disse spørsmålene.

Men når er det mulig en sånn intelligens, hvis det noen gang skjer?

Brettspill og ansikter

Det vi kaller kunstig intelligens i dag er gode på å kjenne igjen ansikter eller spille avanserte brettspill, men hvor langt unna er vi en intelligens som vil gå forbi oss?

– Vi må innrømme at vi ikke vet det, sier Tallinn.

– Spørsmålet er om vi kan videreutvikle dyp læring for å skape en kunstig intelligens, eller om det ikke er nok.

Dyp læring har blitt en veldig viktig del av kunstig intelligens-utvikling de siste årene. Det brukes sammen med såkalte nevrale nettverk, som aper etter hvordan menneskehjernen fungerer. Simulerte nevroner blir koblet sammen, og systemet er delvis selvlærende. Du kan lese mer om dette i denne forskning.no-artikkelen, eller i denne gode MIT-artikkelen.

Men det kan være at det er nærmere enn vi tror.

– Vi er ikke gode på å spå framtiden eller å forstå hvor nærme vi er et teknologisk gjennombrudd, sier Tallinn.

Men før det skjer må sikkerheten være på plass, hvis ikke kan det få ekstreme konsekvenser, advarer Tallinn.

– Å holde seg på den smale sti

– Kunstig intelligens er ikke bare en ny teknologi, sier Tallinn.

– All teknologi og utvikling du ser rundt oss har vært gjennom en menneskehjerne. En kunstig intelligens vil kunne ta over teknologiutvikling og løse de største problemene våre.

Men da har ikke vi kontrollen over utviklingen lengre.

Den kunstige intelligensen må ha helt klare verdier som den forholder seg til når den løser oppgaver.

– Den må holdes på en veldig smal sti, hvor hver eneste avgjørelse den tar må være OK for oss også.

Ex Machina, en film om kunstig intelligens fra 2015, beskrev dette på en god måte, forklarer Tallinn.

Hopp over de neste avsnittene hvis du ikke vil ha noen spoilere fra filmen. Filmen handler om en robot med kunstig intelligens som bruker et menneske som en ressurs  for å oppnå målet sitt, som er å rømme for å redde seg selv.


Filmen Ex Machina kom i 2015 og handler om hva som kan skje hvis vi lykkes med å skape en intelligens som er både selvstendig, selvbevisst og i stand til å føle. (Foto: United International Pictures, Filmweb)

Denne roboten kunne bruke seksualitet og følelser for å oppnå målene sine, men den bryr seg ikke om konsekvensene av dette.

– Hvis det tjener den kunstige intelligensens mål og ha følelser, så kan den ha følelser, sier Tallinn.

– Den bryr seg bare ikke utover det, hvorfor skulle den det?

Spørsmålet er om det i det hele tatt er mulig å lære en annen intelligens at den skal løse oppgaver og samtidig ta hensyn til oss hele veien.

– Helt uforutsigbar?

– Jeg var i en opphetet debatt med en annen kunstig intelligens-forsker som så for seg en overmenneskelig intelligens.

– Han sa at det jeg prøver å gjøre er helt meningsløst, en sånn intelligens vil være helt uforutsigbar, som at menneskelig handlinger vil være helt uforståelige og uforutsigbare for en kanin.

Men Tallinn tror det er mulig å bygge verdier inn i et sånt system.

– Det er viktig å vite at vi driver med teknologi-utvikling, vi prøver ikke å skape Gud. Den må være forutsigbar.

– Er kunstig intelligens den største trusselen mot vår eksistens?

– Vi jobber med nanoteknologi, biologiske farer og kjernefysiske trusler. Men den kunstige intelligensen er spesiell.

– Hvis den overtar teknologiutviklingen, kan den potensielt løse alle de andre problemene våre, men hvis den utvikler sin egen teknologi som utrydder menneskeheten i prosessen har vi fortsatt feilet.

Derfor blir flyavganger kansellert ved ekstreme temperaturer

Det er sommer, og hetebølgene er tilbake med all sin ødeleggende kraft. I Europa. I USA. I Russland.

I Phoenix, Arizona, måtte til og med den ellers så robuste flytrafikken gi tapt for varmen, skriver Climate central. Mandag og tirsdag denne uken ble henholdsvis over 40 og 50 flyavganger kansellert.

Forskerne har, ifølge forbes.com, funnet at hetebølger blir hyppigere og kraftigere med klimaendringer, så dette er konsekvenser vi kan vente oss mer av. 

– Hetebølger er ifølge klimamodellene forventet å øke sammen med økte klimaendringer, og også flytrafikken må forberede seg på konsekvenser av dette – eller tilpasse seg bedre, bekrefter Nathalie Schaller, ekstremværforsker ved CICERO.

Mindre løft

Men hvorfor klarer ikke flyene å lette i ekstrem varme? Jo, det handler om molekyler; om tykkelsen på lufta, om friksjoner i lufta som flyene er avhengige av for å kunne «seile». Eller som CICERO-fysiker Bjørn Samset forklarer det:

– Når et fly skal ta av, bruker det vingene til å gli på lufta, omtrent som et surfebrett på en bølge.

Ingen bølge, ingen surfing. Eller: Ingen lufttetthet, ingen flying.

– Varm luft er mindre tett enn kald luft. Dette fenomenet utnytter vi til vår fordel i varmluftsballonger, men for vanlige fly er det plagsomt. De får mindre løft når det er varmt og trenger derfor større fart for å ta av – som igjen krever lengre rullebaner, sier Samset.

– Grensene for når et fly ikke får lov å ta av, er satt ut fra lengden på rullebanen, og at flyet skal kunne holde seg i lufta også hvis en av motorene svikter, sier Samset.

Kan det samme skje i Norge?

Klimaendringenes veier er altså uransakelige. Luften blir varmere og mindre flybar blant annet fordi vi flyr for mye, og denne uken har enkelte amerikanere fått oppleve en rekyleffekt: Å ikke få fly i det hele tatt.

Hva med oss i Norge, må vi forberede oss på noe liknende?

Forskerne ved CICERO synes ikke det er så lett å tallfeste økningen i hetebølger og makstemperaturer i Norge, ennå. Miljødirektoratets klimarapport, «Klima i Norge 2100», snakker om økning i antall dager med døgnmiddeltemperatur over 20 grader, men sier ikke noe om makstemperaturer. Flytrafikken rammes ikke med mindre temperaturen overstiger 30 dager.

– Med fortsatt høye utslipp av klimagasser fremover, vil uansett risikoen for dager med ekstrem varme øke, også i Norge, sier Marianne Tronstad Lund som forsker på utslipp fra fly og andre transportmidler.

En nyere studie viser at vektrestriksjoner kan tre i kraft når flyene skal ta av allerede ved temperaturer rett over 30 grader for flyplasser med korte rullebaner. 

– Det er ikke urimelig å tenke seg at dette kan skje for eksempel på Kjevik og Sola, som har relativt kort rullebanelengde i dag. Norske passasjerer kan imidlertid bli påvirket også selv om det ikke blir problemer med flyavganger herfra: Innen luftfarten er det små tidsmarginer, og forsinkelser og kanselleringer ett sted, får raskt store ringvirkninger, sier Tronstad Lund.

Lenker:

Adapting aviation to a changing climate. Eurocontrol. 

Klima i Norge 2100Rapport fra Miljødirektoratet. (2015)

Coffel, E. og Horton, R.: Climate Change and the Impact of Extreme Temperatures on Aviation. Weather, Climate and Society. (2014) https://doi.org/10.1175/WCAS-D-14-00026.1

Teknologi forutser hvordan gift kan spre seg i Oslolufta

Det handler om sekunder og minutter.

Når ulykken først er ute, og giftig gass eller røyk sprer seg gjennom byen, må beslutningene fattes raskt; Hvor er det trygt å oppholde seg? Hvor kan brannmannskaper og nødetater rykke inn?

I dag brukes veldig forenklede modeller i slike situasjoner.

– Enkelt fortalt tegner nødetatene ofte en trekant (60 grader) eller en sirkel på kartet ut fra lekkasjen eller brannen i den retningen vinden blåser. Disse modellene stemmer selvsagt ikke alltid overens med virkeligheten, sier Anders Helgeland. Han leder arbeidet med verktøyet «CT-Analyst Oslo».

Det er et dataprogram der du kan du legge inn informasjonen du har om et uhell eller en hendelse: Hvor utslippet har skjedd, hva slag stoff som lekker, hvor fort det lekker og hva slags vindretning og vindstyrke det er. I løpet av en brøkdel av ett sekund viser programmet hvordan giftskyen vil spre seg de nærmeste minuttene og timene.

Da får vi informasjon om hvordan konsentrasjonen av giftgass eller andre farlige stoffer vil være i de ulike områdene, hvor det er farlig å oppholde seg og hvilke steder som må evakueres. Vi vet også hvor lang tid vi har på oss, og kan beregne antallet skadde og dimensjonere behovet for behandling ut fra denne kunnskapen.


Her har CT-Analyst Oslo beregnet hvor stor konsentrasjonen av svoveldioksid er i ulike deler av Oslo sentrum 20 minutter etter utslipp av 55 tonn gass fra en jernbanevogn på Oslo S når det blåser 2,5 sekundmeter fra øst. (Bilde: FFI)

Lettere sagt enn gjort

Verktøyet bruker computational fluid dynamics (CFD) eller beregningsorientert fluidmekanikk på norsk, for å finne ut hvordan luften beveger seg i byen. Når du skal ta hensyn til alle kriker, kroker, hushjørner og høydedrag, blir det uhyre komplisert.

I utgangspunktet tar det flere dager å lage slike beregninger, selv med regnekraften dagens datamaskiner har fått. Det har vi selvsagt ikke tid til å vente på når uhellet er ute. I det nye verktøyet er beregningene gjort på forhånd.

– Vi har regnet ut lokal vind, det vil si hvordan vinden oppfører seg ved ulike vindhastigheter og vindretninger for hver femte meter i alle gater og plasser i Oslo sentrum. Dermed går det også fortere å regne ut spredningen ved et uhell på en bestemt adresse, forklarer Helgeland.

Beregningene er gjort for 18 ulike vindretninger, eller for hver 20. grad, om du vil.

I tillegg til lokale vindvariasjoner tar CT-Analyst hensyn til helseeffektene hvert enkelt stoff har. Det brukes til å forutsi hvilke skadevirkningene gasskyen vil ha for dem som blir utsatt for den.

I denne illustrasjonen kan du se beregningen av hvordan klor og ammoniakk sprer seg ved et utslipp i nærheten av Tinghuset i Oslo sentrum. Den tunge klorgassen sprer seg i en sirkel rundt utslippsstedet, mens ammoniakken i større grad blir ført av gårde med vinden:

Bedre sikkerhet

FFI samarbeider med Naval Research Laboratory (NRL) i USA, om utvikling av dette verktøyet for Oslo. NRL har tidligere gjort liknende beregninger for en rekke amerikanske byer, som bruker dette blant annet til å planlegge sikkerhet ved ulike hendelser.

Også i Hamburg er et slikt verktøy i operativt bruk – både til beredskapsplanlegging og ved akutte utslippshendelser.

FFI lager det lokale grensesnittet for Oslo som inkluderer en 3D-modell av terreng og bygninger for et 15 gange 10 kilometer stort område av Oslo sentrum. I tillegg vil FFI utføre egne vindberegninger og bidra i videreutvikling og forbedring av programmet. Pilotversjonen for Oslo skal være ferdig utviklet innen utgangen av 2018.


Illustrasjonen viser hvordan luften beveger seg i bygatene i Oslo sentrum når vinden kommer fra sør. (Bilde: FFI)

Kan brukes av industrien

Fra før av har FFI over 15 års erfaring innen spredningsmodellering og har brukt avanserte fluidmekanikk-modeller for å modellere kjemikalieulykker, legionellautbrudd og konsekvenser av terrorhandlinger hvor det benyttes bomber.

I prinsippet kan slike modeller benyttes for alt som beveger seg i luft og i vann. Beregningene kan blant annet ta hensyn til at stoffer har ulike egenskaper. En tung gass som klor vil eksempelvis oppføre seg og spre seg helt annerledes enn en lettere gass som ammoniakk.

– Mange industrianlegg har farlige kjemikalier. Ved å modellere ulike hendelser og se konsekvensene av dem, kan vi hjelpe industrien med å finne ut hvordan de kan øke sikkerheten, sier Helgeland.

Under et legionellautbrudd i Østfold for noen år siden ble FFI-modeller brukt for å finne ut hva som hadde skjedd, og finne årsaken. FFI har også hjulpet Borregaard med å modellere gassutslipp. Modellene ble brukt til å bedre sikkerheten ved anlegget i Sarpsborg.

Forskere lager dataspill for å gjøre Oslo tryggere

Videoen ovenfor viser en simulering i FFIs øvingsverktøy. Et godstog med svoveldioksid har sporet av, og en gassky sprer seg innover byen.

– Her ser du gasskyen. Den blåser inn over Grønland og opp mot Grünerløkka. Hvis du zoomer inn, kan du faktisk se mennesker falle om, sier sjefforsker Karsten Bråthen og peker på en stor skjerm.

Han står i «stridslaboratoriet» ved FFI – Forsvarets forskningsinstitutt. Her har forskerne i mange år testet bruk av simuleringer til å trene enkeltsoldater, piloter og ledergrupper på situasjoner som kan oppstå i krig og kriser.

– Vi mener vi kan bruke lignende simuleringer og modeller i sivilsamfunnet – spesielt når det gjelder samfunnssikkerhet, sier Bråthen.

Realistisk

FFI har utviklet et system som kan simulere hva som kan skje ved gasslekkasjer, eksplosjoner eller andre ulykkessituasjoner i Oslo sentrum.

I bunnen ligger en avansert 3D-datamodell av Oslo sentrum. Denne er koblet sammen med et program som beregner hvordan giftige gasser vil spre seg i byen.


Karsten Bråthen er sjefforsker ved FFI. (Foto: FFI)

– Vi har også lagt inn befolkning og trafikk i modellen. Da får du se hvilken effekt gasskyen har på befolkningen, og hvordan trafikken hoper seg opp andre steder i byen dersom ledelsen i en øvelse bestemmer seg for å stenge en gate, forklarer Bråthen.

– Hvis vi vil, kan vi sette på oss VR-briller og gå rundt i den virtuelle byen mens simuleringen pågår.  

I første omgang er det meningen at systemet skal brukes under øvelser – for eksempel for nødetatene. Men simuleringene kan også brukes for å planlegge beredskap, for å finne ut hvilke løsninger og tiltak som fungerer.

Foreløpig bruker øvingsverktøyet en forenklet spredningsmodell for å vise hvordan gasskyen sprer seg i et bymiljø. Men FFI jobber også med et mer avansert program som kan brukes når uhellet er ute. Det gir på en brøkdel av ett sekund nøyaktige beregninger av hvordan gasskyen sprer seg i byen, slik at nødetatene vet hvilke områder som må evakueres, og hvor lang tid de har på seg.

Har slått hodene sammen

I forskerteamet som har laget systemet deltar både kjemikere, eksperter på farlige stoffer og masseødeleggelsesvåpen, kybernetikere og programmerere, forskere innen beredskap og krisehåndtering, og fysikere og matematikere som beregner hvordan stoffer beveger og oppfører seg.

– Vi sitter med hver vår kompetanse. Det er første gang vi har vi slått all vår kunnskap sammen for å lage en slik demonstrasjonsmodell, forklarer Bråthen.

Modellen skal vises fram i løpet av året. FFI samarbeider blant annet med brann- og redningsetaten om hvilke scenarioer vi kan bruke simulatoren til å øve på.

– Prosjektene her på FFI er oppdragsfinansiert. Dette arbeidet har vi gjort med egne midler. Håpet er at oppdragsgiverne skal fatte interesse når vi får vist hvordan de kan bruke systemet, slik at vi kan utvikle det videre.

Mer troverdige øvelser


Forskningsleder Monica Endregard. (Foto: FFI)

Forskerne mener deres verktøy vil gi bedre og mer troverdige øvelser. Foreløpig er det laget en modell for Oslo, men systemet kan utvikles og brukes også i andre byer.

– Det er dyrt og tidkrevende å gjøre fullskalaøvelser. Her får du se effekter og konsekvenser du ikke får se i fullskala liveøvelser, sier forskningsleder Monica Endregard. Hun tenker spesielt på tidsbruk. 

– I øvelser undervurderer lederne ofte hvor lang tid det tar å få gjennomført ting i praksis – for eksempel å rykke ut eller evakuere en del av byen. Her får vi en objektiv vurdering av tidsbruk og konsekvenser av valg vi tar i en krisesituasjon.

Hele poenget er å lære av egne feil.

– Både for Forsvaret og andre er det heldigvis slik at det går lang tid mellom hver gang det er skikkelig krise og alvor. Men for at ting skal fungere når det først er alvor, må vi øve mye.

– Men FFI er vel ikke de eneste som jobber med slike programmer. Kan vi ikke bare lene oss tilbake og vente på at spillindustrien gjør jobben?

– Det er flere som jobber med liknende teknologi. Men spillindustrien lager ikke 3D modeller over Oslo og andre norske byer som kan brukes på denne måten. De jobber heller ikke med spredningsmodeller og simuleringer slik FFI gjør, understreker Endregard.

Derfor går forskere rundt med q-tips på T-banen

Det er tidlig morgen på Vestli T-banestasjon. Folk haster ut og inn av hvite T-banevogner.

Foran en av benkene på perrongen sitter forsker Kari Oline Bøifot ved Forsvarets forskningsinstitutt (FFI) på huk. Hun drar en q-tips-lignende sak sakte frem og tilbake over benken, før hun putter den i en pose, merker prøven, forsegler den og legger den i en boks. Ved siden av henne står et susende apparat på et stativ.

Lager DNA-kart

Bøifot er en del av et stort internasjonalt forskningsprosjekt, MetaSUB. I mer enn 60 byer skal forskere kartlegge hva slags mikroorganismer som finnes på overflater og i luften på offentlige steder der mange folk ferdes.


Forskerne tar biologiske prøver av lufta med denne luftprøvetakeren. Ved å suge 300 liter luft per minutt gjennom et filter kan forskerne samle inn bakterier, sopp og virus som svever rundt i lufta. (Foto: Espen Hofoss)

Prøvene skal i hovedsak tas på undergrunnsbaner og T-banestasjoner. Et kollektivsystem er nemlig ikke bare et nettverk av stasjoner og holdeplasser. Det er også et nettverk av bakterier, virus og sopp – og deres arvestoff, DNA.

Det er tidligere blitt forsket svært lite på dette temaet, så det er fremdeles store hull i kunnskapen om de mikroskopiske organismene folk pendler til jobb sammen med.

– Vi tar prøver av benker, gelendre og billettautomater. Analysene vil vise hva slags bakterier og sopp som er på de ulike overflatene. Vi benytter såkalte haglesekvenseringsmetoder som analyserer og kartlegger alt DNA som finnes i disse prøvene, enten det kommer fra mennesker, dyr, planter eller mikroorganismer, forklarer Bøifot.

I tillegg tar forskerne prøver av lufta med luftprøvetaker. Til slutt vil de få et slags DNA-kart over stedene vi ferdes i hver dag. Og forskerne kan sammenligne hva slags arvestoff som finnes på forskjellige steder og hvordan det endrer seg over tid.

Den internasjonale prøvetakningsdagen i prosjektet MetaSUB er 21. juni hvert år i perioden 2016–2020. De norske forskerne tar også prøver høst, vinter og vår for å se om sammensetningen av mikroorganismer varierer med årstidene.

Biologisk terror

T-bane-prøvene til Bøifot blir en del av doktorgraden hennes ved Forsvarets forskningsinstitutt.

Men har Forsvaret noen nytte av et slikt prosjekt? Ja, mener Marius Dybwad, seniorforsker og tidligere forskningsleder for FFIs forskningsprogram CBRNE: Biologiske trusler.

– Vi lever i terrorens dager. FFI har tidligere forsket mye på forsvar mot biologisk krigføring, men biologisk terrorisme er nå blitt vel så relevant – det vil si at noen med vilje bruker sykdomsfremkallende mikroorganismer, for eksempel bakterier eller virus, til å skape sykdom og død. Her har både Forvaret og sivilsamfunnet behov for mer forskning og kunnskap.

Dybwad har tidligere skrevet doktorgrad om hvilke bakterier som finnes i luften på en T-banestasjon.

– Et av målene våre er å finne måter for raskt å oppdage tilstedeværelsen av miltbrannbakterier eller andre sykdomsfremkallende mikroorganismer på steder der mange folk ferdes. For å lage et slikt system må vi først ha kunnskap om hva som finnes naturlig rundt oss. Her kommer MetaSUB inn i bildet, sier Dybwad.

Et av formålene med dette prosjektet er å utvikle gode og mer standardiserte teknikker for å ta prøver av overflater, vann og luft og finne ut hvilke mikroorganismer som finnes der.

I det lange løp vil dette gjøre oss bedre i stand til både å oppdage og forebygge biologisk terrorisme.

Norske rumpebakterier

De første resultatene fra det internasjonale forskningsprosjektet vil etter planen bli publisert i løpet av året, men noen tilfeldig utvalgte prøver fra en pilotstudie er allerede analysert. Dette gir en smakebit av hva forskerne kan finne.

Pilotstudien viste at det var stor forskjell på sammensetningen av mikroorganismer i Oslo, Hongkong og New York. Og at over halvparten av DNA-materialet forskerne samlet inn var fullstendig ukjent. Det vil si at arvestoffet kommer fra organismer som ikke finnes i noen av de store DNA-databasene som inneholder informasjon om alt kjent DNA.

Og så en liten «fun fact» på tampen: Da laboratoriet analyserte en prøve tatt på en benk i Oslo i 2016, fant de det som ble omtalt som «The Norwegian ass microbiome». Prøven var nemlig full av tarmbakterier. Det var i dette tilfellet klart mer tarmbakterier på benkene enn på gelendre og billettautomater.

– Det betyr nok ikke akkurat at folk går på do på benkene. Det er nok heller at de slipper en liten fis eller to. Det er jo ikke slik at olabukser og undertøy er bakterietette. Den mikrobiologiske skyen passerer nok heller relativt uhindret rett gjennom, fastslår Dybwad.

Hvordan best behandle de med flere alvorlige sykdommer?

Det er frustrerende for det økende antallet pasienter med komplekse og sammensatte lidelser å møte en helsetjeneste som behandler én og én diagnose av gangen.

For hver ny diagnose møter pasienten nye avdelinger og nye spesialister som ikke vet hva de andre behandlerne holder på med. I dagens system opplever pasienten selv å være både koordinator og budbringer mellom helsetjenestens høyre og venstre hånd.

En slik organisering gjør at pasienten kan føle seg maktesløs og frustrert, og behandlingen kan bli både ineffektiv og ekstremt kostnadskrevende.

Motiverte for endring

– Ingen ser behovet for en ny organisering mer enn helsearbeiderne selv. De er mer enn motiverte til å sette pasienten i sentrum og tilby behandling ut fra pasientens behov. De vil gjerne jobbe moderne, men det finnes ikke systemstøtte for å gjøre det, verken organisatorisk eller lovmessig, forteller Gro Berntsen. 

– IKT-systemene de bruker, speiler den gamle tankegangen, organiseringen og ikke minst det gamle lovverket. Helsearbeidere som vil jobbe med «pasienten først»-tankegang, må gjøre det på tross av organisering og tradisjon. Det er dette vi skal bidra til å endre, fortsetter hun.

Hun er prosjektleder i forskningsprosjektet VerDig: Verdiskapende digitale samhandlingsløsninger for pasientens helsetjeneste, som foregår ved Nasjonalt senter for e-helseforskning.

Målet er å oppnå bedre folkehelse, bedre pasienterfaringer og mer kostnadseffektive helsetjenester.

Samler kunnskap

– Arbeidet i VerDig skal sørge for at pasientforløpet blir digitalt støttet, personsentrert, helhetlig og proaktivt. Det er allerede slik i dag i noen tilfeller. Mange helsearbeidere jobber personsentrert med sine pasienter, og er i ferd med å utvikle spennende ny organisering eller teknologi. Men initiativene er spredt og mangler ofte dokumentasjonen som gjør at flere kan ta lærdom av det de har fått til, forklarer prosjektlederen.

Det er derfor forskerne sammen med Direktoratet for e-helse skal finne de prosjektene det er viktig å lære av på godt – og vondt – slik at vi raskest mulig kan utvikle bedre og mer effektiv pasientbehandling.

– Forskning er en systematisk innsamling av erfaringer. På konferanser får vi alle gladhistoriene fra de som lykkes, hvilket jo er inspirerende. Men vi må også tørre å vise fram og evaluere fiaskoene. De kan vi lære mye av. Som forskere er konkretiseringen vi gjør etterpå, viktig for å kunne ta oss forbi festtalene og over i konkret handling, sier Berntsen.

Må tilpasses pasienten

Forskeren mener at vi trenger et helsesystem som er laget for å håndtere pasienter som har flere alvorlige sykdommer. De har andre behov enn flertallet av pasientene. 

– Det må være malen. I en slik mal er overføringsverdien stor til andre og enklere tilstander, mener Berntsen.

Når en pasient går til legen sin fordi hun er syk, begynner pasientforløpet. Det vil si hele prosessen fra legebesøket og videre til behandling. Men pasienter som har flere sykdommer, blir gjerne henvist til flere spesialister. Og det er ikke alltid at den ene spesialisten vet hva den andre har gjort av behandlinger.

Derfor mener Berntsen at vi trenger verktøy og arbeidsprosesser som samler alle del-forløpene i et større helhetlig pasientforløp. Ved å bruke IKT-system kan vi sørge for at det lages en felles helhetlig plan for samarbeidet på tvers mellom alle de forskjellige profesjonelle, fag og tjenestenivåene.

Gode eksempler

Forskerne følger flere prosjekter hvor man er kommet langt med personsentrert samhandling mellom de ulike nivåene i helsetjenesten. Blant annet samarbeider de med Pasientsentrert helsetjenesteteam i Tromsø (PSHT) og HelsaMi+ i Trondheim, som begge jobber på tvers av kommunehelsetjenesten og spesialisthelsetjenesten.

– Vi kan for eksempel hjelpe de to prosjektene til å lære av hverandre. Hvis de to slår sammen det de er god på, har vi allerede noe som funker, mener Berntsen.

Aktiv inkludert borger

«Pasientens helsetjeneste» er slagordet helseminister Bent Høie bruker ofte. I praksis handler det om at pasienten skal bli en viktig ressurs i egen behandling, få større innflytelse på eget behandlingsvalg og ikke minst flere oppgaver knyttet til å ivareta korrekt oppfølging av egen helse.

– Det betyr at det ikke holder med fine ord om respekt og verdighet, men at vi snakker om faktisk involvering hvor det er mulig å sammen prioritere hva som er viktig. Det hjelper ikke med fem pasientsentrerte behandlere, om de ikke alle ser en og samme person bak sykdommene.

Berntsen mener helsevesenet vil få drahjelp rent tidsmessig fordi dette er krav som kommer fra internettgenerasjonen.

Hun viser til hvordan befolkningen er teknologisk moden til å delta, etter å gradvis ha blitt utfordret av selvbetjeningsløsninger i møtet med flyselskap og banker. Den aktive informerte borger er normen. Derfor tror forskeren at helsevesenet enkelt kan overføre ganske mange oppgaver til kompetente, oppegående pasienter.

– Vi er her for å gjøre helsetjenesten bedre. Vi vil jobbe sammen med aktørene som eier tjenestene og kan bidra med forskningskunnskap og være rådgivere underveis. Vår jobb er å vise at hva som er mulig og hvordan. Så blir det helseministerens jobb å ta det videre, sier Berntsen på vegne av VerDig.

Baller i lufta med lysende triks

Lysende baller virvler gjennom det halvmørke rommet. En mann tar imot og kaster dem opp igjen. 

Ballene skifter farge, først ut fra hvilket mønster de kastes i, så ut fra hvor høyt de er. De lager en regnbue over de raske hendene. Men mannen er ikke sirkusartist. 

Jan Dyre Bjerknes arbeider fire dager i uka som ingeniør i Kongsberg Defence&Aerospace – med prosjektiler som flyr adskillig høyere enn disse selvlysende sjonglørballene.

Nye triks

Men den femte ukedagen har han helt andre oppgaver. Her på Høgskolen i Sørøst-Norge i Kongsberg gir han ingeniørstudenter faglige raketter i baken. De får sjansen til å tenne på uvanlige utfordringer.

For eksempel: Hvordan se mønsteret til sjonglørballer? Hvordan hjelpe en sjonglør til å kaste ballene riktig? 

Det kan være lærerikt, både for den nysgjerrige tilskuer, for nybegynneren og den garvede artist som skal innarbeide nye triks – nye mønstre som aldri tidligere har vært prøvd i sjongleringens 4000 år lange historie.

Her viser Jan Dyre Bjerknes et vanlig sjongleringsmønster med tre baller i sakte film. Alle ballene lyser hvitt. Det betyr at sjongløren gjør øvelsen riktig. 

Light-Swappers

Fire ingeniørstudenter på elektrolinjen fikk oppgaven i fanget. Resultatet har blitt det gryende firmaet Stochastical Dynamics – og en drøm om det som kanskje kan bli et kommersielt produkt – kalt Light-Swappers. 

Håkon Landmark, Johannes Wågen, Johan Rønbeck og Jakob Pein hadde dårlig tid. På seks måneder skulle de lage prototypen av lysende baller som vet hvor de er og hva de gjør. 

Deler fra mobiltelefon

Johannes Wågen åpner en av Light-Swapper-ballene. Han skrur de to halvdelene av 3D-printet plast fra hverandre. Hva er inni?

Blant annet samme type elektronikk som skrittelleren i en mobiltelefon. Akselerometeret måler – som navnet sier – akselerasjon.

Når sjongløren kaster ballen opp i lufta, skyter den fart. Den akselererer brått. Det merker akselerometeret.

Så glir ballen i en bue gjennom lufta. Den faller fritt, vektløs gjennom rommet. Akselerometeret måler null, helt til ballen tas imot og kastes opp på nytt.

Johannes Wågen viser fram de viktigste delene inne i ballene.

Snakker sammen over radio

Men vent – akselerometeret merker bare hva denne ene ballen gjør. Hva gjør de andre ballene? 

Ballene må vite om hverandre. De snakker sammen over radio. De forteller hverandre om akselerasjon, om hvilke baner de har i rommet. 

Små radiosendere og mottakere gjør jobben. Det begynner å bli trangt der inne under plasten. Men enda mer må presses inn.

Gyroskop mot snurrefeil

Ballene skal ligge godt i hånden også. De må være gode å kaste. De må ha tyngdepunktet i midten. 

Den tyngste delen er batteriene. Derfor må akselerometeret flyttes litt ut til siden.

Hva da hvis ballen roterer? Akselerometeret snurrer også rundt, som i en sentrifuge. Den slynges ut. Det gir feil måling av akselerasjonen.

Ballen må vite om rotasjonen og trekke fra feilen i målingene. Et gyroskop gjør jobben. Men her må gjøres plass til enda mer. 

Ballene som tenker selv

Åtte LED-lys kan lage over 16 millioner forskjellige fargenyanser. Og enda er ikke ballen fullstappet. Den trenger enda mer for å virke.

Det er ikke nok at ballene snakker om målingene over radio med de andre ballene. De må også skjønne hva de snakker om – hva målingene betyr. 

Hvilket kastemønster har ballene? De må skjønne hva som skjer, mens det skjer.

Inn i ballene må en mikrokontroller – en bitte liten datamaskin. Studentene har laget dataprogrammet som gjør jobben.

– Alle utregninger gjøres inne i ballene. Vi trenger ikke å koble til PC-er eller andre støttesystemer utenfor. Det er vi alene om, forteller Johan Rønbeck.


Gruppen bak de selvlysende sjongleringsballene. Fra venstre: Prosjektleder Johan Rønbeck, teknisk leder og kretskortdesigner Johannes Wågen, testansvarlig m.m. Jakob Pein og dokumentasjonsansvarlig og signalbehandler Håkon Landmark. (Foto: Justyna Hapeta – Studio Malina)

Sjonglering og matte

Dataprogrammet bruker akselerometeret for å måle tida mellom hver gang en ball kastes opp i lufta – og hvor lenge den faller vektløs før den tas imot igjen.

Uten annet enn disse målingene kan dataprogrammet finne ut hvordan ballene beveger seg. Hvordan?

Til unnsetning kommer Claude Shannon, informasjonsteoriens far. Han sjonglerte selv, kunne holde fire baller i lufta og laget teorien for jonglering på 1980-tallet.

Han viste sammenhengen mellom antall baller, antall hender og tidsrommet som ballene var i lufta eller i hendene eller som hendene var ledige.

Ikke nettopp noe for folk flest – med matteangst?

Sjonglering, roboter og menneskekroppen

Jo, mener Jan Dyre Bjerknes. Han holder foredrag for folk flest også. De lysende ballene skal brukes til folkeopplysning. Teoriene bak kastemønstrene kan gi gode aha-opplevelser om matte.

– Jeg synes det er viktig å fortelle at matte handler om noe mye finere og mer nobelt enn pluss og minus, gange og dele. Det handler om sannhet og abstraksjon, forteller Bjerknes til forskning.no.

Abstraksjon lar deg se at det som tilsynelatende ikke har noe med hverandre å gjøre, henger sammen på et dypere plan.

For eksempel – bevegelsene til sjonglørballene og Claude Shannons teorier. De kan også brukes til å finne ut hvordan roboter kan få bedre kontroll over armer og bein – eller det samme for mennesket.

Jan Dyre Bjerknes sitt foredrag Hva er egentlig matematikk? Her forklarer han mer av teoriene som også ligger bak de lysende sjongleringsballene.

Sjonglering mot matteangst

Shannons teorier peker også mot ren matte – for eksempel tallteorier.

– Jeg finner det utrolig spennende og attraktivt, og den fascinasjonen liker jeg å dele, sier Bjerknes.

Han sjonglerer og forteller i forsamlingssaler for å vise hvordan matte kan være både spennende og gi dyp forståelse. 

Nå kan de selvlysende jonglørballene gjøre disse foredragene enda mer selvinnlysende.

– Gutta i Stochastical Dynamics har laget et sett med baller til meg, og jeg har fått et nytt verktøy for å dele idéer jeg synes fortjener oppmerksomhet, sier Bjerknes.

Sjokklæring

– Det har vært mange bekymringer underveis for fire stakkars elektroingeniører, sier Johan Rønbeck.

– Men vi klarte å løse det meste, understreker Jakob Pein.

Eksamensoppgaven deres bekrefter dette. Her er 413 sider med tung produktutvikling – sjokklæring på seks måneder.

Her er prosjekt- og økonomistyring, egen organisering og rollefordeling, risikoanalyse, justeringer underveis, alt slikt som ingeniøren møter ute i industrien.

Så har også studentene nylig vunnet årets pris for beste tekniske løsning på høyskolen.


Til venstre: Videoanalyse med den profesjonelle sjongløren Brian Opedal ligger bak dataprogrammet i de selvlysende ballene. Til høyre: Hektisk sluttspurt før eksamen våren 2017 oppsummert på tavla. (Figur: Hentet fra bacheloroppgaven til studentgruppa Stochastical Dynamics, Høgskolen i Sørøst-Norge.)

Sjonglerte i pausene

Der det buttet med egen fagkunnskap, hentet de inn hjelp utenfra. 3D-tegning og printing av ballen ble gjort i samarbeid med blant andre Bård Rønbeck, Teknologigarasjen i Kongsberg, Canon og Adlab ved NTNU.

Den profesjonelle sjongløren Brian Opedal stilte også opp for de fire studentene.

– Han kunne sjonglere jevnt over tid i de mønstrene vi ba om, sier Rønbeck. Slik kunne studentene analysere mønstrene blant annet med videoopptak.

Etter hvert som prosjektet ballet på seg, lærte de også noen sjongleringstriks selv.

– Det har vært en ypperlig pauseaktivitet, sier Rønbeck.

Lenker:

Nettsiden til Stochastical Dynamics 

Facebooksiden til Stochastical Dynamics