Flere steder i verden foregår nå forsøk med roboter som lærere.
De mest optimistiske ser for seg at roboter skal kunne demokratisere mye av dagens undervisning.
Robotene vil kunne gi alle elever topp undervisning som alltid er oppdatert med den siste kunnskapen. Og kanskje enda viktigere, maskiner som er lærere vil være utrustet med uendelig mye tålmodighet og vil trolig bedre enn dagens lærere kunne tilpasse undervisningen til hver enkelt elev.
Overtar om ti år?
Kanskje står vi allerede i løpet av de nærmeste ti årene overfor en utdanningsrevolusjon med roboter som lærere.
Robotene kan bli programmert til å vite akkurat hva som inspirerer elevene til å lære.
Undervisningen roboten gir kan hele tiden samordnes med instruksjoner og bilder vist på en elektronisk tavle.
Roboter kan også undervise en enkelt elev om gangen. Slik blir ikke undervisningen verken for enkel eller for vanskelig. Spesielt elever med lærevansker kan nyte godt av dette.
Kamera og programvare som setter roboten i stand til å lese elevens reaksjoner, sørger for at kommunikasjonen flyter mellom menneske og maskin.
Må være menneskelige
At roboter jobber gratis og ikke krever mye annet enn elektrisitet, kan også bidra til å gjøre dem attraktive som lærere. Robotene kan bli oppdatert med det siste av aktuell kunnskap og pedagogiske arbeidsmetoder.
Samtidig ser forskere på området at robotene må ligne på mennesker, om de skulle kunne brukes i skolen. Iallfall om roboter skal undervise de minste barna.
Allerede fra de er helt små, er barn nemlig svært opptatt av sosial interaksjon med andre mennesker. Skal roboter fungere som lærere for barn, må de altså kunne opptre sosialt. Her ligger kanskje den største utfordringen med robot-lærerne akkurat nå.
Her hjelper roboten Nao en smårolling å lære engelsk, i et forsøk utført av forskere ved Tilburg-universitetet i Tyskland. Mye forskning på bruk av roboter ser på muligheter i språkundervisningen. (Foto: Tilburg-universitetet)
Barn vil ha robot som venn
Et studie utført av det amerikanske programvareselskapet Latitude Research og den danske leketøysprodusenten Lego og deres forskningsinstitutt konkluderer med at barn stort sett ikke har problemer med å se for seg en robot som venn, enten det er på skolen eller i livet ellers.
Studien Robots @ School hadde med 350 barn i alderen 8–12 bosatt i seks land.
Barna ble bedt om selv å forestille seg hvordan de kunne samarbeide med en robot. Gjennom ord og tegninger fortalte de forskerne om det .
De fleste av barna så for seg robotene som menneskelignende skapninger.
Barna tenker også på robotene som hjelpere, som ikke straffer dem verken på den ene eller den andre måten om de gjør feil eller noe voksne ikke liker.
Muligens ikke helt uventet, konkluderer den Lego-finansierte studien med at det ligger store pedagogiske muligheter i å la roboter hjelpe til med å bryte ned skillet mellom lek og læring.
Barn med for eksempel autisme har svært ofte behov for en-til-en samarbeid med en lærer, spesielt i språkundervisningen. Men lærere er en begrenset ressurs og slik undervisning koster mye.
Mange barn som sliter med å kommunisere med andre, får dermed ikke den undervisningen de har behov for. I Storbritannia gjelder dette spesielt de barna som ikke har engelsk som morsmål.
Mange av de samme barna sliter med fedme og er lite fysisk aktive. Dette ser også forskerne for seg at robotene skal kunne hjelpe barna med.
Ved Gøteborg Universitet har roboten Nao fått prøve seg som pedagog. Her sammen med forskeren Sofia Serholt. (Foto: Gøteborg Universitet)
Forsøk i Sverige
I Gøteborg har Sofia Serholt i en nytt doktorgradsarbeid undersøkt hvordan barneskoleelever reagerer på å få en menneskelignende robot med kropp, hode og armer bak kateteret i klasserommet.
Samme Nao spiller en viktig rolle i det EU-finansierte forskningsprosjektet Emote, som du kan lese mer her. I Emote handler nå mye om å sette roboten i stand til å lese brukerens reaksjoner, gjennom ansiktsgjenkjennelse.
– Jeg testet ut hvordan barna reagerte på å motta instruksjoner fra enten en robot eller en lærer, når de skulle bygge en Lego-figur, forteller Serholt til Gøteborg Universitet sine nettsider.
– Resultatet viser at barna er villige til å lytte til instruksjoner fra roboten. Men til forskjell fra samspillet med læreren, ber de ikke om hjelp fra roboten til det de ikke forstår.
Studien viste også at barna besvarer robotens sosiale kommunikasjon, at de er mottagelige for ros fra roboten og at de svarer på spørsmål stilt av roboten.
Barna behandlet roboten som en viktig aktør i klasserommet.
Men i situasjoner hvor roboten ikke var i stand til å forstå og tolke barnas intensjoner, så Serholt at mye av samspillet i klasserommet forsvant.
Referanse:
Sofia Serholt: «Child–Robot Interaction in Education», doktorgradsarbeid ved Gøteborg Universitet, 25. august 2017. Lenke til delstudier.
Eksplosiver er et av de vanligste våpnene i terrorangrep. For drøyt seks år siden fikk Norge et grusomt eksempel på dette – en bombe plassert i en bil utenfor regjeringskvartalet. Forskere ved NTNU jobber med å finne løsninger som kan begrense bygningsskader når det verste inntreffer.
En eksplosjon skaper en kraftig trykkbølge. Vanlige vindusglass sprenges lett i småbiter og kan gi alvorlige skader i flere hundre meters omkrets.
Laminert glass begrenser skadene
En tryggere løsning er laminert glass. Det kan redusere skadeomfanget fordi laminert glass består av to eller flere glassplater med et plastlag mellom. Om det smeller, holder plasten fast på de farlige glassbitene.
Laminert glass i et bygg sørger for at trykket fra eksplosjonen ikke slår inn i bygningen. Dette begrenser skadeomfanget.
Se hva som skjer med glassplater når forskeren simulerer en eksplosjon:
Karoline Osnes sprenger vanlig glass og laminert glass i forskningens tjeneste. Så langt har hun utført 80 kontrollerte sprenginger i en såkalt shocktube på Institutt for konstruksjonsteknikk ved NTNU. Hun er også en av universitetets kandidater i Forsker grand prix.
I shocktuben kan Osnes produsere et trykk som er akkurat så voldsomt som trykket som oppstår i eksplosjoner. (Foto: Julie G. Solem / NTNU)
(Foto: Julie G. Solem / NTNU)
Hvorfor må du gjøre så mange forsøk?
– Det høres kanskje rart ut, men glass oppfører seg ulikt hver gang det knuser. Årsaken er at det er bitte små sprekker på overflaten til glass. Og det er alltid i disse sprekkene bruddene skjer, forklarer Osnes.
– Så selv om to glass ser helt like ut, vil de små overflatesprekkene aldri være like. Styrken på glasset vil derfor være forskjellig hver gang.
Ikke lett å simulere glass-sprenging
I forskningen forsøker hun å gjenskape eksplosjonene med datasimuleringer. Men fordi glass har denne spesielle egenskapen med små sprekker her og der, er det ganske så vanskelig å finne ut hvordan glasset knuser.
Så hvordan skal forskningen gå fram for å simulere glassets oppførsel i alle tenkelige situasjoner?
– Veien å gå er å simulere forskjellige utfall – og regne ut sannsynligheten for hva som kan komme til å skje.
Osnes skal også finne minste og største styrke et vindu kan ha og simulere oppførselen til hver av disse.
– Da har vi dekket spekteret og kan være sikker på at en eksplosjon alltid vil havne en plass imellom.
Akkurat nå jobber Osnes med en metode for å regne ut disse ytterpunktene. Men hun trenger fortsatt laboratorietestene hun har gjort, for å dobbeltsjekke om hun har regnet riktig.
Det er ikke lett å simulere laminerte glass. Det har derfor blitt Osnes oppgave å finne ut hvordan det skal gjøres. Og hun er på sporet av en løsning.
Målet hennes er å utvikle en metode som kan forutsi utfallet fra en test – uten å måtte teste det først. Er metoden på plass, kan vindusløsninger designes billigere og enklere, og det kan faktisk redde liv.
Osnes jobber i forskningsgruppen Structural Impact Laboratory (SIMLab) som blant annet studerer hvordan forskjellige materialer oppfører seg ved brutale belastninger.
Samtidig som vi blir avhengige av digitale systemer i energiforsyningen er det derfor betimelig å stille spørsmål om sikkerhet og pålitelighet i disse systemene.
Digitalisering treffer energiforsyningen på mange måter. Digitale sensorer i infrastrukturen gjør det mulig for nettselskapene å overvåke og vedlikeholde systemene sine på en mer effektiv måte. Automatiske digitale strømmålere gir også nettselskapene bedre utgangspunkt for effektiv drift, og strømkundene mulighet for å selge overskuddsstrøm produsert ved for eksempel solceller på eget hustak.
Digitaliseringen gir mulighet for å utvikle løsninger for smarte energiøkonomiske hus. Men, digitalisering og tilknytning av stadig flere komponenter til internett eksponerer oss også for en rekke trusler. Mange av disse har vi liten eller ingen erfaring med.
Næringslivets sikkerhetsråd rapporterte i sin Mørketallsundersøkelse 2016 at 20 prosent av norske virksomheter ble utsatt for virus eller skadevareangrep. For dem som ble angrepet var skadevare blant de uønskede hendelser som var verst for virksomhetene.
Med økt digitalisering av energi-infrastrukturen til automatisk strømmåling, til driftskontroll, vedlikeholds-styring og til sensorer og overvåkning, har bekymringen for at virusangrep og skadevare skal treffe energisektorens systemer økt.
Bekymringen er knyttet til konsekvensene for leveranser av strøm dersom for eksempel cyber-fysiske angrep skulle ramme Norge. Denne typen angrep har funnet sted andre steder i verden.
Strømnettet er allerede blitt angrepet
Skadevaren Stuxnet som ble brukt for å forstyrre og til slutt skade Irans anlegg for anrikning av uran, gjorde verden oppmerksom på at helt vanlige industrikontrollsystemer kan involveres i slike angrep. I 2015 og 2016 ble energiselskaper i Ukraina gjenstand for angrep som hadde betydelige konsekvenser for energiforsyningen, i en politisk tilspisset kontekst.
Så langt er det få hendelser som rammer styringssystemene i norsk energiforsyning. I 2016 fikk Norges vassdrags- og energidirektorat rapportert totalt tre cyberhendelser mot driftskontrollsystemer fra to selskaper.
Ingen av disse hendelsene fikk innvirkning på strømforsyningen til kundene. Men risikoen anses fortsatt som stor, fordi de potensielle konsekvensene er så store, både for kraftsektoren selv og det samfunnet som er avhengig av den.
Vil finne de skjulte truslene
Prosjektet New Strains of Society som ledes av SINTEF fokuserer på framtidige utfordringer knyttet til blant annet cybersikkerhet. Prosjektet setter søkelyset på skjulte, dynamiske og nye typer trusler. Her forsøker vi blant annet å finne gode måter for hvordan virksomheter kan motstå og håndtere cybertrusler.
Dette er trusler som inngår i mer sammensatte trussel-landskap som overskrider etablerte grenser for ansvar og kontroll, i et omfang som utfordrer samfunnets erfaringer, kapasiteter og evner. Prosjektet setter også fokus på motstandsdyktighet og tilpasningsevne i slike trussel-landskap.
Hva skjer hvis strømselskapet mister kontroll?
Ettersom teknologi og infrastruktur knyttes tettere sammen og ikke minst får tilknytningspunkter til internett, vil også nye typer trusler kunne dukke opp. Det vil aktualisere behovet for å adressere andre utfordringer enn vi er vant til å håndtere.
Utpressingsskadevare, også kjent som “ransomware”, treffer allerede samfunnet – hva skjer dersom slik skadevare infiserer energisektorens kritiske styringssystemer?
Nektelsesangrep der tjenester blokkeres av uønsket aktivitet er en annen trussel. Hva om komponentene i bygninger blir kompromittert – og går til angrep på andre systemer i infrastrukturen?
Sist, men ikke minst – hvordan kan avanserte trussel-aktører true norsk energiforsyning, og hvordan kan energiforsyningen motstå slike angrep og påkjenninger? New Strains of Society-prosjektet ser ikke bare på disse truslene, som for så vidt er kjent i dag, men på ulike kombinasjoner av trusler og påkjenninger, og hvordan de kan forplante seg på nye måter.
SINTEF med samarbeidspartnere skal i prosjektet utvikle et rammeverk for å forstå, identifisere og håndtere slike nye påkjenninger innenfor større bilder enn de vi foretrekker å betrakte i dag.
Forskningen, myndighetene og industrien jobber på lag
Vi har allerede starter arbeidet. I juni var Norges vassdrags og energidirektorat vert for en sikkerhetsworkshop, hvor myndighetene, industrien og amerikanske samarbeidspartnere delte innsikt i kjente og relevante cyberangrep.
De ble også orientert om de konkrete trusselbilder mot aktuelle deler av kraftforsyningen, som vindkraft og automatiske strømmålere.
Workshopen ga også innsikt i hvordan cyberøvelser på nasjonalt nivå kan gjennomføres, og hvordan man kan bruke disse erfaringene til å adressere store trussel-landskap og «stress»-teste dem. I tillegg fikk vi verdifulle innspill til hvordan et sammensatt scenario som involverer oljevirksomheten offshore med strømforsyning fra land kan inngå i et trussel-landskap. Forskningsrådet var også bredt representert, og fikk med dette innspill til relevante vinklinger på cyber-sikkerhet, energi-infrastruktur-sikkerhet og samfunnssikkerhet.
Slik sikrer vi strømnettet mot angrep
Mye kan gjøres og blir allerede gjort for å gjøre energisektoren både motstandsdyktig og tilpasningsdyktig til trusselbildet. Angripere kan prøve å få fotfeste i administrative systemer i energiforsyningen gjennom bruk av ulike virkemidler.
Her kan de operere en tid og kartlegge systemene og arkitekturen før de beveger seg videre til driftskontrollsystemer, som igjen gir en kopling til fysiske komponenter som brytere, programmerbare logiske kontrollere, brukergrensesnitt og servere.
Dersom datanettet ikke er segmentert, det er mangelfull tilgangsstyring og systemene ikke er oppdatert, kan angripere fort få tilganger de ikke skulle hatt, og dermed klare å stenge ned anlegg og slå av vern.
Redusert risiko kan oppnås gjennom å systematisk reparere, eller patche, sårbarheter i det administrative systemet, og å seksjonere nettet og ha sterk tilgangsstyring. Dagens beredskapsforskrift har krav som dekker opp for denne type sikkerhetsbehov.
Vanskelig å sikre seg mot alt
Det som derimot er vanskeligere å beskytte seg mot er trusler som oppstår når noen kompromitterer forsyningskjeden. Det kan bety at noen legger til avlyttingsutstyr eller modifisert maskinvare på leverandørens komponenter, før de havner i Norge.
For å kunne oppdage denne type trusler må virksomhetene fysisk åpne opp komponenter og skaffe seg inngående kunnskap om hva som er på innsiden av boksene. Dette krever at vi forstår teknologien i dybden. Vi må forstå funksjonaliteten til elektronikken, programvaren, og fysisk sårbarhet koplet til fysisk utforming og lokalisering. Det finnes i dag ikke noen godkjenningsordning som gjør denne type analyse, eller «reverse engineering», av utstyr i energiforsyningen.
Det finnes heller ikke et norsk forskningsmiljø som spesielt ser på dette problemområdet for ikke-graderte systemer av vital betydning for samfunnssikkerheten. Dette representerer en slags restrisiko sammen med potensielt utro tjenere når det kommer til cyberfysisk systemsikkerhet. Restrisikoen må håndteres gjennom beredskap der menneskelige ressurser, samhandling under krevende omstendigheter, kunnskap og reservedeler inngår.
Energisektoren må være klar over ansvaret
I tillegg til dette bør energisektoren forstå sin sentrale rolle i større risikobilder og trussel-landskap. Sektoren bør ikke minst forberede seg på å være en sentral aktør i et større landskap av samhandlende aktører som er motstandsdyktige på ulike premisser og med ulike prioriteringer.
New Strains prosjektet bidrar til dette med metodikk for å beskrive slike landskap. Prosjektet skal forberede deltakerne til å takle en strøm av “«hva hvis»-spørsmål, som utfordrer deres forestillings- og yteevne.
Du er godt i gang med å lese en litt komplisert artikkel på mobilen, men så plutselig dukker det opp en notifikasjon. Naboen har nettopp blitt far, og du må selvsagt gratulere ham med den gledelige nyheten på Facebook – med en eneste gang.
Det er én åpenbar grunn til at det er vanskeligere å lese på skjerm enn på papir: Alle fristelsene som ligger og lokker. Før vi vet ordet av det er vi inne og sjekker bruktbiler på finn.no, sveiper innom de store nettavisene og sjekker e-post mens vi leverer i barnehagen.
Men det finnes også andre grunner til at det er vanskeligere å lese på skjerm. I et nytt prosjekt skal professor Anne Mangen ved Lesesenteret ved Universitetet i Stavanger finne ut av hva som skiller lesing på skjerm fra lesing på papir. Det skal hun gjøre sammen med forskere fra 33 andre land.
For selv om vi leser mer på skjerm enn noen gang, forstår vi kanskje ikke de digitale ordene like godt som vi liker å tro.
Flere av forskerne som er involvert i prosjektet, har allerede gjennomført studier som sammenligner lesing av ulike typer tekster på skjerm og på papir.
En av dem viser blant annet at vi forstår den samme teksten på forskjellige måter når vi leser den på papir sammenlignet med på en dataskjerm. I denne studien deltok 72 norske tiendeklassinger der elevene ble delt i to grupper. Den ene gruppen leste to tekster på papir, den andre gruppen leste de samme tekstene som PDF-filer på dataskjermen. Etterpå svarte begge grupper på spørsmål om teksten.
– Leseforståelsen var lavere for de som hadde lest på skjerm. I tillegg fant vi at de svakeste leserne slet mest med skjermlesingen, sier Mangen.
Annen mental innstilling
Å lese på skjerm gjør altså noe med lesingen vår. Forskning tyder på at vi har en annen mental innstilling til det vi leser på skjerm.
– Noen studier viser at vi har en tendens til å overvurdere vår egen lesing når vi leser på skjerm sammenlignet med på papir, sier Mangen.
– Dette har veldig viktige implikasjoner, blant annet i undervisningssammenheng, sier hun og legger til at dette ennå er et ferskt forskningstema som trengs å undersøkes nærmere for å kunne si noe med større sikkerhet.
Det som ser ut til å spille aller størst rolle, er lengden på teksten. Er teksten for lang, foretrekker fortsatt mange å lese papirboka. Det gjelder også for unge folk, for eksempel studenter som kanskje har behov for å lese nøye og gjerne notere. Dette til tross for at teksten er tilgjengelig både som e-bok og i elektronisk format, med mange muligheter til å notere, søke og utheve digitalt.
Dette er ikke tilfelle når det er snakk om kortere tekster.
Forskning viser altså at ved lesing av lange, lineære og sammenhengende tekster som krever vedvarende fokus og konsentrasjon, er det mye som tyder på at man har en dypere forståelse og en bedre oversikt dersom lesingen foregår i et trykt medium sammenlignet med digitalt.
– Når vi leser på skjerm, har vi kun et utsnitt tilgjengelig av gangen, og leseflaten er begrenset. Om man leser i et trykt medium som en bok, har man flere tekststeder tilgjengelig på samme tid og det virker enklere å danne seg et overblikk og notere i margene, forklarer Mangen.
Ennå er forskningen i nettverket i startfasen, men interessen for resultatene har tatt av, forklarer hun:
– Det er flere målgrupper som trenger å vite mer om effektene av digitalisering for lesing, fra forlags- og bokbransjen til lesere, biblioteker, utdanningsfeltet og utdanningspolitikere. Også digitaliseringen av leseprøver, både nasjonalt og internasjonalt, har gjort tematikken enormt aktuell i løpet av kort tid.
Så hva skyldes egentlig forskjellene i leseforståelsen?
Anne Mangen er opptatt av det sansemotoriske og haptiske, det vil si berøring, og hvordan vi bruker hender og fingre. Når vi leser en papirbok, bruker vi faktisk fingrene aktivt. Vi blar fra side til side på en annen måte enn med en skjerm og vi kan kjenne tyngden av boken og rent fysisk få en fornemmelse av hvor langt vi er kommet.
– En bok har flere fysiske egenskaper som sier noe om innholdet enn en skjerm. Mens en iPad eller Kindle ser lik ut, enten man leser en roman eller en tegneserie, har en bok ulike fysiske egenskaper som kan sette deg i et spesifikt lesemodus og kan virke inn på lesingen, sier Mangen.
– En tjukk lærebok i fysikk er, også fysisk, veldig forskjellig fra en krim-pocketbok, både når det gjelder størrelse, tyngde og forma. Men slike materielle forskjeller har du ikke når når leser på en iPad eller en Kindle.
Forskning på skriving støtter teorien om at flere sanser spiller inn når det kommer til hvordan hjernen behandler tekst. Anne Mangen samarbeider med nevrofysiologer ved Universitetet i Marseille, som har funnet ut at det er andre områder i hjernen som aktiveres når vi ser bokstaver vi har lært å skrive for hånd, enn når vi ser bokstaver vi har lært å skrive på tastatur.
I tillegg viser en ny amerikansk studie fra 2014 fra Princeton University og University of California at det er mindre effektivt å ta notater på en laptop enn for hånd, selv når PC-en kun brukes til å notere.
– De fleste av oss skriver fortere på et tastatur og ofte noterer vi ordrett. Dermed prosesserer vi ikke nødvendigvis like grundig når vi skriver. Kanskje bearbeider vi informasjonen bedre for hånd, nettopp fordi det tar lengre tid og «koster» mer, sier Mangen.
I dag finnes det ingen medisin som kan kurere slitasjegikt. Leddsykdommen gjør at brusken, som er leddets støtdemper, smuldrer opp.
Dette fører til sterke smerter og belastningen på beinstrukturen blir for stor, noe som fører til både betennelser og ørsmå sprekker i knoklene.
Rundt halvparten av oss vil få artrose en gang i løpet av livet.
Så hvordan kan tang og tare hjelpe de som rammes av slitasjegikt?
Lager et stillas
Sintef-forsker Øystein Arlov som til daglig jobber med bioteknologi og nanomedisin er med i teamet står bak resultatene. Han har skreved en doktorgradsavhandling om alginater; det gelédannende materialet som finnes i tang og tare.
– Da jeg tok doktorgrad, var målet å kunne manipulere og styre strukturen i alginat, som består av en kjede med sukkermolekyler, til å gi det nye biologiske egenskaper, forteller forskeren.
Nå har Arlov og hans kolleger ved Sintef og NTNU klart å modifisere alginatet til å fungere som et slags stillas som cellene kan vokse på. Cellenes naturlige stillas består av kollagen og spesielle karbohydrater. Det er dette som brytes ned hos pasienter med artrose, forklarer han.
Med FIFA som startsponsor
For snart fire år siden ble forskeren kontaktet av et team ved det sveitsiske universitetet ETH Zürich. De hadde kommet over doktorgradsarbeidet til Arlov fordi de jobbet med et liknende prosjekt for FIFA: Fotballorganisasjonen er nemlig svært interessert i mulighetene for å reparere brusken i skadde fotballknær.
Nå er FIFA ute av prosjektet, men Sintef og det sveitsiske teamet startet et samarbeid.
– Det vi har gjort her i våre laboratorier er å bruke bruntare som råstoff. Årsaken til det er at alginatet fra taren kan danne en gelé som egner seg til celledyrking fordi det likner på cellenes naturlige miljø, forklarer Arlov.
Gir cellene beskjed om å dele seg
Men alginatet i seg selv stimulerer ikke til vekst av celler. Derfor sørget forskerne for å gjøre noen kjemiske tilpasninger. Det gjorde de ved å koble på sulfat, som er karakteristisk for karbohydratene som finnes i naturlig brusk. Det gjør at alginatene kan fungere som mottakere for flere viktige signalmolekyler som cellene skiller ut for å snakke med hverandre.
Cellenes ytre miljø er nemlig en viktig forutsetning for vekst og normal funksjon. Litt forenklet kan vi si at disse nye alginatene etterlikner naturen og gir cellene beskjed om å overleve, dele seg, og i det hele tatt oppføre seg slik bruskceller skal.
– Med denne metoden har vi klart å få bruskcellene til å overleve og dele seg in vitro – altså i glasskåler på laboratoriet, sier Arlov.
Mens Sintef i Norge framstiller materialet cellene vokser på, er det forskningsteamet i Zürich som studerer cellekulturene:
– Vi frysetørker materialet vi produserer og så sender vi dem rett og slett i pulverform i posten til Sveits, sier forskeren.
Vel framme i Sveits blir det sulfaterte alginatet løst i vann og blandet med celler. Ved tilsats av kalsium dannes en gelé som holder cellene på plass.
Mikroskopbildene viser bruskceller som vokser i alginat. I bildet til høyre har sulfat blitt koblet til alginatet, noe som gjør at bruskdannelsen øker. Dette demper også betennelsesreaksjoner (Foto: Sintef)
Også betennelsesdempende
Resultatene fra i Sveits har vært svært vellykkede, ikke minst fordi cellene som produseres også har vist seg å ha en dempende effekt på betennelser.
– Tilsynelatende undertrykker det sulfatholdige alginatet immunreaksjoner i artrose-brusk – altså selve årsaken til at brusken går i oppløsning. Dette er også demonstrert i immunologiske in vitro-modeller ved NTNU, sier forskeren.
Det reduserte også effekten av såkalt oksidativt stress, som er med på å akselerere degenereringen av brusk. Denne positive effekten økte med større sulfateringsgrad i alginatet.
– Håpet er at vi en dag kan bruke denne teknologien til å stoppe utviklingen av artrose og regenerere tapt brusk, sier Arlov.
Neste steg er å teste de nye materialene og laboratorieskapt brusk i mus.
Referanser:
Kerschenmeyer, A. m.fl: Anti-oxidant and immune-modulatory properties of sulfated alginate derivatives on human chondrocytes and macrophages. Biomater. Sci., 2017; 5 (9): 1756 DOI: 10.1039/c7bm00341b (Sammendrag)
Arlov, Ø. m.fl: Sulfated alginate microspheres associate with factor H and dampen the inflammatory cytokine response. Acta Biomaterialia. (2016) (Sammendrag)
Arlovs doktorgradsarbeid ble veiledet av professor Gudmund Skjåk-Bræk.
Nitrogenoksider (NOx) er en samlebetegnelse for gassmolekyler som består av nitrogen og oksygen. For eksempel nitrogenmonoksid (NO), nitrogenoksid (NO2) og lystgass (N2O).
NOx er giftig for mennesker når vi puster det inn, selv i lave konsentrasjoner, ifølge Sintef-forsker Mario Ditaranto.
Gassene dannes ved at nitrogen og oksygen reagerer med hverandre under forbrenning ved høye temperaturer, som for eksempel i en bilmotor.
– Dieselbiler genererer mer NOx enn bensinbiler på grunn av høyere trykk og temperatur i motoren, sier Ditaranto i en artikkel Sintef har publisert her på forskning.no.
Dieselgate
Mer enn 100 millioner dieselbiller triller på veiene i Europa. For et par år siden ble det skandale da det ble avslørt at Volkswagens dieselbiler var fikset på slik at de slapp ut mye mindre i laboratorie-testene enn de gjorde på veien.
De faktiske utslippene på veien var fire til sju ganger større enn under testene som ble gjennomført når bilene ble godkjent.
Volkswagen fikk en bot på 2,8 milliarder dollar i USA fordi de juksa under myndighetenes utslippstester.
– Det var kjent en god stund at dieselbiler ikke klarte kravene for NOx-utslipp under normal bruk, men Volkswagen satte det på dagsordenen, sier forsker Jan Eiof Jonson ved Meteorologisk institutt.
Hva betyr det for helsa?
– Det er store variasjoner mellom de forskjellige bilmerkene, men det er ingen biler jeg har sett som har bestått uavhengige undersøkelser, sier forsker Jonson til forskning.no.
Han og kollegaene har sett nærmere på hva dette avviket har å si for helsa vår, nærmere bestemt hvor mange som får livet forkortet på grunn av NO2-utslippene.
Beregningene viser at utslipp fra lette dieselbiler, altså sett bort fra lastebiler og vogntog, fører til 10 000 for tidlige dødsfall i løpet av et år. Dette regnestykket forutsetter at disse bilene rett og slett ikke var der.
Men det er de jo, så det er kanskje mer interessant å se hvordan det ville vært hvis disse bilene faktisk hadde så lave utslipp som det de ble godkjent for.
– Dersom dieselbilene hadde hatt samme utslipp på veien som under godkjenningen, kunne vi unngått 5000 for tidlige dødsfall, sier Jonson til forskning.no.
Minst i Norge
Verst er det i Italia, Tyskland og Frankrike, ifølge en pressemelding fra International Institute for Applied Systems Analysis, som har samarbeidet med Meteorologisk institutt.
Risikoen er lavest i Norge, Finland og Kypros. I disse landene er risikoen minst 14 ganger lavere enn EU-gjennomsnittet.
Jonson innrømmer at det finnes usikkerhetsmomenter i beregningene. Men tidligere i år kom en annen forskergruppe fram til et lignende resultat.
– De har beregnet at rundt 7000 mennesker i Europa døde tidligere enn de ellers ville gjort på grunn av utslippene fra dieselbiler, mens vi har 5000. De tar også med tunge kjøretøy og kommer da til 10 000 totalt, sier Jonson.
Strengere i USA
Utslippstallene forskerne ved Meteorologisk institutt har brukt, stammer fra 2013, og ting har forbedret seg siden da.
– Utslippene har gått ned, sier Jonson.
– Det kommer nye krav til bedre testmetoder, men dette skal innføres gradvis.
Det betyr at dieselbiler fortsatt får lov til å slippe ut mer enn det som er tillatt for bensinbiler.
I motsetning til Europa stiller USA like strenge krav til dieselbiler som til bensinbiler.
– Med de samme kravene til dieselbiler som i USA, kunne Europa vært spart for kanskje 7500 for tidlige dødsfall. Hvis kravene overholdes, vel å merke, Jonson.
Ifølge forskeren har testene vært altfor dårlige, og EU og andre myndigheter har vært lite villig til å ta tak i problemet.
– Reglene har nok heller ikke blitt fulgt. Derfor har det fått utvikle seg på denne måten, sier Jonson.
Referanser:
Jonson, Borken-Kleefeld mfl: Impact of excess NOx emissions from diesel cars on air quality, public health and eutrophication in Europe. Environmental Research Letters, september 2017, doi: 10.1088/1748-9326/aa8850.
Susan C. Anenberg mfl: Impacts and mitigation of excess diesel-related NOx emissions in 11 major vehicle markets. Nature, mai 2017, doi: 10.1038/nature22086. Sammendrag
Den pågående nærpolitireformen har skapt misnøye blant mange politifolk. En spørreundersøkelse i politiet i desember 2016 viste stor skepsis. Blant annet var seks av ti bestemt uenige i at reformen vil bidra til et mer synlig og tilgjengelig politi, selv om dette har vært et av reformens mål.
Nettopp synlighet og tilgjengelighet er viktige faktorer dersom politiet skal ha tillit i befolkningen, ifølge Gunnar Thomassen, statsviter og forsker ved Politihøgskolen. Hvis resultatene i hans nye studie stemmer, skal man slett ikke undervurdere et politi som tar seg tid til å rusle gatelangs og samtidig behandle folk rettferdig og respektfullt.
– I mange vestlige land, også Norge, har politiet en høy tillit i folket. Politiet har lenge snakket om dette som en ressurs, uten at de nødvendigvis helt har forstått hvor tilliten kommer fra. Særlig etter 22. juli har den offentlige debatten handlet mest om effektivitet. Men det ser ikke ut til at effektivitet er det mest tillitsskapende, sier han.
1001 telefonintervjuer
Gunnar Thomassen er forsker ved Politihøgskolen. (Foto: Politihøgskolen)
Thomassen har lagt en spørreundersøkelse med 1001 respondenter til grunn. Her ble folk blant annet spurt om de hadde hatt kontakt med politiet de siste to årene, og om det var de selv eller politiet som hadde tatt initiativ til kontakten.
De ble også spurt hvordan de hadde opplevd kontakten og i hvilken grad de har tillit til politiet, demokratiet og folk flest.
I tillegg ble opplevelsen av effektivitet i politiet ble målt, samt folks oppfatning av om politiet opptrer respektfullt, rettferdig og upartisk, såkalt prosessuell rettferdighet.
– Ganske mange forteller at de har vært i kontakt med politiet. De fleste er fornøyde med den kontakten, sier Thomassen.
Ifølge tallene hans er folks erfaringer med politikontakt langt viktigere for tilliten enn det inntrykket de har av politiets effektivitet. Hvis folk selv har erfart at politiet har opptrådt respektfullt, rettferdig og upartisk, øker tilliten. Har de dårlige erfaringer, skjer det motsatte.
Men sammenhengen er litt asymmetrisk, forklarer Thomassen.
– Det er litt enklere å miste tillit enn å vinne den. Negative opplevelser slår hardere ut enn positive. Dette ser vi i studien, og forskere har også sett det i andre land.
80 prosent av de spurte i Thomassens studie var ganske eller svært fornøyde med behandlingen de fikk av politiet. Dette var i de tilfellene politiet hadde tatt kontakt. Når folk selv hadde kontaktet politiet, oppga 76 prosent å være ganske eller svært fornøyde.
Thomassen mener at politiet i Norge generelt er flinke til å være synlige, rettferdige, høflige og opptre respektfullt. Han tror dette er mye av forklaringen på den høye tilliten som man finner både i Norge og flere andre vestlige land.
Samtidig er det også flere faktorer som påvirker tilliten, blant annet et velfungerende politisk system, legger han til.
I studien diskuterer Thomassen årsak-virkning-sammenhengen. Altså: har vi en positiv opplevelse av kontakten med politiet fordi vi har tillit til dem – eller gir den positive kontakten oss større tillit til politiet?
Tidligere forskning tyder på at påvirkningen går begge veier: Amerikanske forskere fant i 2005 at forutgående tillit til politiet påvirker måten innbyggerne fortolker kontakten med politiet på.
Samtidig finner flere studier, både panelstudier og eksperimentelle undersøkelser, at kontakten påvirker tilliten direkte. Thomassen viser blant annet til en studie av Ben Bradford ved University of Oxford og kollegaer i 2014.
Fornøyde borgere er mer lovlydige
Hvorfor finnes det så en sammenheng mellom tillit og opplevelsen av å bli sett og rettferdig behandlet? Tom Tyler, psykologiprofessor ved Yale Law School, har tilbudt en forklaring på dette gjennom det han har kalt «prosessuell rettferdighetsteori».
Ved å opptre rettferdig og upartisk signaliserer politiet gode intensjoner overfor borgerne, mener Tyler.
– Hvis de i tillegg opptrer høflig og respektfullt, og forklarer det de gjør, signaliserer politiet et sett av felles verdier og en felles sosial identitet med andre i samfunnet. Dette gir tillit, og borgerne blir mer lovlydige og mer villige til å samarbeide, sier Thomassen.
Må ikke nedprioritere folkelig kontakt
Men i en tid der det skjæres ned på ressurser, ser han en fare for at effektiv saksbehandling blir prioritert mens den folkelige kontakten nedprioriteres. Det er i så fall ingen god utvikling, for begge deler er helt nødvendig, mener han.
– Politiet må jobbe for å opprettholde en god relasjon til publikum. De må ikke bare dra på utrykning, de må også oppsøke nærmiljøet de jobber i, selv om det ikke har skjedd noe. Jeg tror gjerne at politiet ønsker dette, men det er det letteste å skjære ned på når andre ting brenner.
Mindre utekontakt kan ramme tilliten til politiet hardt, tror han.
– Hvis tilliten synker, vil det være et tap for politiet. Det vil koste, og på sikt vil det også kunne ramme effektiviteten og gjøre det vanskeligere å bekjempe kriminaliteten i samfunnet, sier Gunnar Thomassen.
Referanser:
Thomassen, G.: Når politiet møter publikum: En analyse av kontakterfaring og tillit til politiet. Nordisk politiforskning 4 (1). (2017)
Rosenbaum, D.P. m.fl: Attitudes Toward the Police: The Effects of Direct and Vicarious Experience. Police Quarterly (2005) (Sammendrag)
Bradford, B. og Quinton, P.: Self-legitimacy, Police Culture and Support for Democratic Policing in an English Constabulary. The British Journal of Criminology. (2014) (Sammendrag)2
Appen blir utviklet som en del av et masterprogram ved Universitetet i Oslo
– Vi fyller appen med innhold fra Eilert Sundts liv og virke rundt om i hovedstaden, forteller studentene ved kulturhistorie- og museologistudiet ved universitetet.
Appen «Kulturpunkt» er en kartapp som lar brukerne følge Sundts fotspor rundt i det som på hans tid het Christiania. Selve appen er utviklet av firmaet KulturIT som eies av en rekke museer.
– Vi har et eget kartpunkt om arbeiderklassens forhold i Christiania på 1800-tallet som Sundt skrev mye om. Han er en veldig tidsnær kilde som viser oss hvordan det var å være arbeider på 1800-tallet. Han beskriver for eksempel arbeiderboligene som slette, ringe og slitte, forteller masterstudent Kristian Valen.
Opptatt av fantene
Sundt var også svært opptatt av fantene, eller romanifolkets, kår i samfunnet.
– Et av punktene på kartappen er derfor Christiania tukthus der mange av fantefolket satt. Sundt tilbrakte mye tid der for å beskrive husets funksjon og hvem de innsatte var. Sundt lærte seg til og med fantespråket, altså romani, forteller Sofie Scheen Jahnsen.
Ansvarlige for Sundt-kurset ved universitetet er førsteamanuensis Bjørn Sverre Hol Haugen og postdoktor Kristina Skåden.
– Sundt regnes som far til mange av universitetsfagene og ett av dem er kulturhistorie. For oss kulturhistorikere har han vært sentral fordi han også tok for seg de materielle sidene ved tilværelsen i sine undersøkelse, forteller Hol Haugen.
Oppfyller politikervisjon
Det er et utdanningspolitisk ønske at humaniorafagene skal bli mer digitale. Sundt-appen er med å oppfylle denne ambisjonen.
– Vi forsøker å forene Sundts empiri og perspektiver inn i feltet digital humaniora. Vi lærer studenten å være gode innholdsprodusenter til digitale medier, sier Skåden.
– Hva tror dere Sundt hadde tenkt om å få en egen app?
– Jeg er overbevist om at Sundt ville vært interessert i ny teknologi og sett med glede på at arbeidet hans fortsatt er aktuelt så lenge etter. Men ettersom Sundt aldri nøyde seg med enkle løsninger, ville han sikkert også møtt digital teknologi med en sunn skepsis. Kanskje hadde han svart som han skreiv i boka om sedelighetstilstanden: «Dog, vi skulle ikke bygge os fast i Domme paa Forhaand, men gaa lidt omkring i Bygderne og se paa selve Tingene.»
Sogndal lufthavn Haukåsen, en tidlig morgen i 2032. Vi stimler sammen foran gaten – en liten gruppe på ti–femten reiseklare folk.
Utenfor står det elektriske flyet. Smale vinger glimter i skarp høstsol. Batteriene fylles opp fra tykke strømkabler. Det er snart klart for ombordstigning.
Denne framtidsfortellinga er ikke fri fantasi. Så langt mulig bygger den på utvikling som skjer i dag.
Denne utviklinga går fort. Flyprodusentene Airbus og Boeing satser på elfly. Det samme gjør mange mindre firmaer, for ikke å glemme NASA – der den første A´en står for aeronautic – luftfart.
I stedet for bare å skildre framtida sett fra nåtida, skal vi først se dagens utvikling i bakspeilet fra en høyst mulig framtid. Og nå åpnes gaten til El Air flight 101 fra Sogndal til Voss.
Ja – du leste riktig – Voss. Da elflyene kom, ble plutselig småflyplasser som Bømoen på Voss atter lønnsomme. Gamle brakker ble revet og nye terminalbygninger skjøt opp. Hvorfor?
Ett kort svar i første omgang – elflyene løfter seg høyt over gamle økonomiske bunnlinjer. Elflyene er mye billigere i drift enn gårsdagens fossilfly.
Chartret med mobilen
Vi går mot det elektriske flyet. Vindkast fra vest rusker i håret. Flyverten står smilende i døråpningen og ønsker velkommen om bord.
Men dette er ikke et rutefly. Det er et charterfly. Vi og andre reisende bestilte det kvelden før med mobilappen. Nå tar vi plass i de to enkle stolrekkene. Her får alle vindusplass.
I framtida kan kontrolltårn bli ubemannede – eller ansvaret overlatt til den samme kunstige intelligensen som styrer flyene, overvåket av store kontrollsentraler. Her fra kontrolltårnet på Sogndal flyplass Haukåsen, 2012, med et elektrisk fly innmontert for å gi vinger til fantasien. (Foto: Arnfinn Christensen, forskning.no, med grafikk fra NASA Langley/Advanced Concepts Lab, AMA, Inc.)
Innelåst autopilot
Flyverten tar en rask runde gjennom kabinen for å sjekke at alle har spent seg fast. Så entrer han flykabinen i front.
Flykabinen er åpen. Låsen som hindrer flykapring er ikke fysisk. Den sitter i den kunstige intelligensen som styrer hele turen vår. Den lar seg ikke true.
Flyverten kan heller ikke gripe inn, annet enn ved å be autopiloten om å avbryte turen. Da vil flyet selv gå ned på nærmeste landingsplass. Og der venter nok politi og brannvesen.
26 propeller
Propellene begynner å snurre – alle 26 av dem. Én ytterst på hver ving og 12 små langs vingens forkant. De små propellene skal gi oss ekstra fart og ekstra løft ved avgang.
Det er fortsatt ganske stille inne i kabinen. Bare en svak syngende lyd i det flyet takser ut mot rullebanen.
Ingen flygeleder i tårnet
Vi kaster et blikk mot kontrolltårnet. Der står en flykikker med telelinse.
Flygelederne er for lengst borte. Isteden snakker autopiloten i vårt fly med andre fly i området med datameldinger over radio. Alle vet hvem som er hvor.
Syngingen stiger til et hvin. Propellene spinner opp til fullt turtall. Så slippes bremsene.
For oss – som kommer fra fortida – kjennes akselerasjonen voldsom. De andre passasjerene døser alt i setene. De er vant til at elmotorer kan sparke fra på en helt annen måte enn gammeldagse jetmotorer.
Vi har bare rullet en tredjedel av banen før vi letter. Sogndal lufthavn har unødvendig lang flystripe for en maskin som vår.
Men her lander også større langdistanse hybridfly. Hadde de vært rene fossilfly, hadde banen vært for kort. Men elmotorene i hybridflyene kan også sparke fra.
Nå er kortbanen på Sogndal lang nok til å gi lokalfolket direkte tilgang til den store verden.
Farvel, turbulens
Terrenget faller mot Sognefjorden under oss. Der går skumskavlene. Vi husker vindkastene da vi gikk ut til flyet, men flyet duver bare svakt. Hvor har det blitt av turbulensen?
Autopiloten kompenserer for vindkastene mye raskere og mer presist enn noen menneskelig pilot kunne ha klart – med rorflater og de små propellene i forkant av vingene.
Propellene justerer hvert sitt turtall fra sekund til sekund. Slik vris flyet inn på stø kurs og slik jevnes luftstrømmen ut over vingene, der løftet dannes.
Første generasjon elektriske fly vil trolig fly lavere og over kortere strekk enn dagens jetfly. Til gjengjeld blir utsikten desto bedre. (Fotomontasje: forgrunn – www.colourbox.no, mot bakgrunn – Arnfinn Christensen, forskning.no)
Motorstopp – ingen fare
Flyet flater ut med kurs mot sørvest. De små propellene stanser og felles inn i forkant av vingen. Bare de to store propellene ytterst på hver vingetupp drar oss videre framover. Vi er i marsjhøyde.
Utafor vinduet stuper en foss langs fjellsida mot Nærøyfjorden. Vi som kommer fra fortida er ikke vant til at flyene går så lavt. Men her gjelder det å spare energi – spare strøm.
Fjellene er uvant nær. Vi kjenner suget i magen. Hva om noe gikk galt, og vi styrtet mot skrentene?
Sikkerhetsbrosjyren beroliger oss. Da kan de 26 små propellene felles ut igjen. Skulle en eller to eller tre svikte, ville vi knapt merke det.
Flyverten ser også rolig ut. Autopiloten er årvåken og rask hvis noe skulle skje.
Vi passerer fjordbunnen. Gudvangen glir akterut. Europavei 16 slynger seg langs dalbunnen. Det glimter i lakk fra tette kolonner av elbiler.
De kjører nesten støtfanger i støtfanger, styrt av kunstige intelligens – som nå også styrer flyet vårt inn i en slak sving mot Stalheimskleiva.
Trang innflygning
Terrenget blir lavere, og vi starter nedstigningen mot Voss. Innflygningen er trang mot vest, med en bratt åsside tett ved flyplassen. Vi griper fatt i seteryggen og tviholder da landskapet hiver seg sidelengs opp på skrå i en krapp høyresving.
Så retter autopiloten opp, og bakken kommer mot oss. Der får vi sannelig et glimt av Bergensbanen også.
Ennå går det tog med turister, men når snøen kommer, er det slutt for i år. Å holde banen åpen om vinteren koster mer enn det smaker, nå som flåtestyrte elbiler har tatt over som det grønneste alternativet på bakken.
Hjulene treffer rullebanen på terskelen, presis på meteren og nesten uten at vi merker det. Propellene spinner ned, syngingen fra motorene synker til en svak nynning og vi glir opp foran terminalbygningen – et kvarter etter at vi tok av fra Sogndal.
I dag blir Voss flyplass Bømoen brukt av småfly og til annen luftsport, fallskjermhopping og seilflyging. I framtida kan flyplasser som denne bli gull verd for lokalsamfunn som får rask og bynær forbindelse med andre småflyplasser med elektriske fly. Åsen i bakgrunnen er den samme som er nevnt i beskrivelsen av den trange innflygningen fra øst. (Foto: Arnfinn Christensen, forskning.no)
Dette var framtida. Tilbake til nåtida. Hvor trolig er det at vi får oppleve en slik flytur om 15 år? Mer trolig enn for få år siden. Gamle sannheter blir utfordret.
Avinor mot elektrisk framtid
– Boeing og andre flyprodusenter ser med skrekk og interesse på hvordan Tesla har snudd opp-ned på bilindustrien, sier Olav Mosvold Larsen til forskning.no.
Mosvold Larsen er seniorrådgiver i strategiavdelingen til Avinor. Han leder nå et prosjekt som skal forberede Avinor på en tilsvarende elektrisk omveltning i luftfarten.
– De store flyprodusentene følger veldig godt med på hva som skjer og kjøper seg inn i mindre oppstartselskaper, forteller han.
Fra hybrid til helelektrisk
Ett slikt selskap er Zunum Aero i staten Washington, et par mil unna flygiganten Boeing. Boeing har sammen med flyselskapet JetBlue kjøpt seg opp i Zunum.
Zunum utvikler elektromotorer, i første omgang for et flyskrog som alt finnes – en mellomdistanse turbopropmaskin som skal brukes til den første utprøvingen.
Et hybridelektriske passasjerfly for maksimalt 19 passasjerer skal være godkjent for drift allerede tidlig på 2020-tallet, ifølge tidsskriftet Aviation Week.
Zunum Aero planlegger å produsere et elektrisk kortdistansefly i samarbeid med Boeing og flyselskapet JetBlue. (Illustrasjon: Zunum Aero)
Flyet vil ta av og lande med batterier, men underveis leveres strømmen av en generator som går på jetdrivstoff.
Likevel vil forbruket av fossilt drivstoff gå ned med 80 prosent, ifølge en artikkel i Teknisk Ukeblad.
Seinere skal generatoren erstattes med bedre batterier, slik at driften blir helelektrisk. Flyene vil bli oppgradert med endringer i motor, skrog og vinger, omtrent som programvare på PC-er.
Airbus skalerer oppover
– Gründeren av Zunum, Ashish Kumar, har vært i Norge og kommer gjerne igjen. Han mener at flyene de utvikler passer veldig bra for det norske kortbanenettet, sier Mosvold Larsen i Avinor.
Avinor holder god kontakt med Zunum, men også med europeiske Airbus. Deres toseters E-Fan krysset den engelske kanalen sommeren 2015 på litium-ionebatterier.
– Airbus har sagt til oss at de starter med et lite fly for å lære, og så vil de skalere oppover, sier Mosvold Larsen.
I 2018 åpner Airbus et utviklingssenter for elfly utenfor München – E-Aircraft System House. Senteret drives i samarbeid med elmotorprodusenten Siemens og skal sysselsette 200 mennesker, ifølge Airbus.
Video fra Airbus viser deres elektriske toseters fly E-Fan fra idé til jomfrutur.
Ikke om, men når
– Ingen stiller lenger spørsmål ved om det kommer elektriske fly, bare når, sier Jan Otto Reimers til forskning.no. Han er sivilingeniør og faglig tilknyttet prosjektet i Avinor.
– Det er ikke så viktig om de kommer om fem eller 20 år. Det viktige er at samfunnet forbereder seg på at de kommer. Det er et voldsomt moment i utviklingen nå, fortsetter han.
Lading eller batteribytte
Tilbake til framtida igjen – og den tenkte flyturen fra Sogndal til Voss. Batteriene til elflyet ble ladet på oppstillingsplassen.
Kanskje vil flyene bruke en raskere løsning – batteribytte. Ut med de gamle, inn med nye oppladede.
Oppstartselskapet Wright Electric planlegger en slik løsning for sitt passasjerfly, ifølge en artikkel fra BBC. Wright planlegger å ha et elfly for 150 passasjerer klart om ti år med standardiserte batteripakker i bagasjerommet.
Uansett – vil batteriene være gode nok til å gi motorkraft for en hel flytur?
Energi per kilo
Ser du på en Tesla, kan du tenke at – ja. Rekkevidde er ikke lenger noe problem. Men Teslaer er tunge. I lufta teller hver kilo. Hvor mye energi – hvor mange kilowattimer – kan du få ut av en kilo batteri?
Dagens elbiler ligger på rundt 150 kilowattimer per kilo. Det amerikanske energidepartementet samarbeider med universiteter om et prosjekt de kaller Battery 500.
Battery 500 satser på å utvikle en ny type litium-metallbatterier som lagrer 500 kilowattimer per kilo – om fem år. Sony arbeider for å lage 400 wattimer per kilo innen 2020.
Flyprodusenten Airbus har anslått at batterikapasiteten vil øke med fem til seks prosent hvert år. En artikkel i tidsskriftet Wired anslår økningen til 2-3 prosent.
En rapport fra den finansielle rådgiveren Goldman Sachs anslo i 2016 at batteriproduksjonen ville seksdobles og batterikapasiteten dobles fram til 2025. Urealistisk?
Batteribrann
– Vi skal være forsiktige med å si at det er umulig. En fordobling av kapasiteten er ikke utenkelig, men det er ikke gitt at det er sannsynlig, sier Martin Kirkengen til forskning.no.
Kirkengen er avdelingssjef for Batteriteknologisenteret på Institutt for energiteknikk. Han er kritisk til bruk av litium-metallbatterier i fly.
– En del batterilaboratorier har hatt branner på grunn av litium-metallbatterier. Batteriene må ikke bare være teknisk mulige. De må også være trygge, sier han.
Flere batterityper er under utvikling. Kirkengen har vært med på å utvikle batterier med silisium. Andre forsøker med svovel. Slike batterier veier mindre, men her er også batteribrann et problem.
– Svovelgasser i en brann vil være ganske utrivelige. De gir giftige svoveloksider, påpeker Kirkengen.
Restene av et batteri i en Japan Air Lines Boeing 787 Dreamliner som tok fyr på Boston Logan Airport 7. januar 2013. Elektriske fly må ha sikker innkapsling av batterier, eller aller helst nye batterityper som ikke kan brenne. Amerikanske forskere har utviklet en prototyp på et slikt batteri. (Foto: National Transportation Safety Board, USA)
Brannsikre skott
I fly er batteribrann mye farligere enn i bil. En helt fersk nyhetsmelding forteller at amerikanske forskere har klart å lage et effektivt batteri der elektrolytten er vannbasert – og brannfaren borte.
Fram til slike batterier er vanlige, kan brannfaren reduseres med brannsikre skott rundt batteriene. Her kan lærdom trekkes av batteribrannene i 2013 på de første Boeing Dreamliner-flyene. De ble blant annet utstyrt med bedre skjerming.
– Elektriske fly må utformes ut fra det verst tenkelige scenariet, sier Reimers. Uansett – batterifly vil være mer brannsikre enn dagens fly.
– Jetdrivstoff er ikke helt ufarlig, det heller, poengterer Reimers.
Batteriet må varmes og avkjøles
Et annet problem er temperaturen. Det blir kaldt i høyden. Som alle elbileiere vet – da synker rekkevidden. Hvordan hindre at himmelturen ender i uren – i steinrøysa?
En del av løsningen har du sikkert selv kjent i lomma når mobilen strever med dårlig dekning og må ha mye strøm for å holde kontakten med basestasjonen – den blir varm.
Batterier har energitap i form av varme. Mye mindre enn fossilt brensel, riktignok. En bensinbil omsetter bare rundt en tredjedel i bevegelse. To tredjedeler er tap – unyttig varme fra radiatoren.
For batteriene i en elbil – eller et elfly – er tapet bare rundt en tiendedel. Men selv denne tiendedelen kan brukes til å varme opp batteriene, gitt at de er godt varmeisolert. Og det er mer varme å ta av.
– Også motoren og elektronikken som kontrollerer strømforsyningen utvikler varme, sier Jan Otto Reimers.
Varmen kan også brukes til nedkjøling hvis det trengs. Batterier må ha god temperaturkontroll, både i elbiler og elfly.
Et elektrisk fly må tåle både vinter i Finnmark, ising i høye luftlag og stekende hete i Arizona.
– Det er ikke noen teknisk stor utfordring å få til dette, sier Reimers.
Det israelske selskapet Eviation utvikler et kortdistanse passasjerfly for ni passasjerer, kalt Alice.
Kortere rullebane – økt sikkerhet
Tilbake til flyturen vår. El Air flight 101 skjøt fart bortover rullebanen på Sogndal Haukåsen. Elflyet trengte færre meter asfalt før hjulene slapp bakken – sammenlignet med et fossilfly. Hvorfor?
For det første – en elektromotor er som en sprek hingst sammenlignet med gamle fola fossilmotor. Den kan sparke fra i en heftig, kort spurt.
– Den gir full skyvkraft fra første omdreining. Kort avgangsdistanse er veldig viktig for oss i Norge med mange rullebaner under 1000 meters lengde, sier Mosvold Larsen.
Stor skyvkraft gir ikke bare kortere avgangsdistanse. Økt skyvkraft gir også økt trygghet.
I likhet med en bil kan også fly trenge å akselerere seg ut av farlige situasjoner – for eksempel hvis brå nedvinder truer med å slå flyet i bakken under landing eller hvis flyet må avbryte landingen og stige raskt opp igjen.
Et vrient kompromiss
Den andre forklaringen på kort avgangsdistanse finner vi i forkant av vingene – de små propellene. De blåser lufta over vingen. Hva skal det være godt for? Kort svar: mer blåst – mer løft.
Lengre svar: På en vanlig ving uten propeller er det stort sett bare farten til flyet som blåser luft over vingen. Når flyet tar av fra rullebanen, har ikke flyet full fart ennå. Hvordan gjøre løftet stort nok likevel? Øk bredden på vingen – vingeflaten.
Når det vanlige flyet er oppe i marsjfart, er de brede vingene unødvendig brede. For stor vingeflate gir unødvendig luftmotstand. Men hadde de vært smalere, ville flyet aldri kommet i lufta ved avgang. Et kompromiss er nødvendig. Eller …?
I pose og sekk – med elmotorer
Neida, kan flykonstruktøren si. Her er løsningen: Gjør vingen passe smal for marsjfart! Så setter du mange små propeller på vingen. De blåser ekstra luft over vingen og gir ekstra løft ved avgang og landing.
Genialt, ikke sant? Vi får i pose og sekk. Men vent! Hvordan fikser du tolv små jetmotorer på en ving? En slik løsning er bare praktisk mulig med elektromotorer.
NASAs elektriske forsøksfly X-57 Maxwell henter skroget fra et italiensk tomotors turbopropfly, men vingene er mye smalere og tilpasset minst mulig luftmotstand ved marsjhastighet. Under avgang og landing blir disse vingene for smale til å gi nok løft ved den lave farten. Da hjelper de mange små propellene til ved å gi ekstra framdrift og blåse ekstra luft over vingen. Dette gir økt løft. Prinsippet kalles distribuert framdrift. (Illustrasjon: NASA Graphic / NASA Langley/Advanced Concepts Lab)
Distribuert framdrift
Løsningen kalles distribuert framdrift. Flere produsenter utvikler elfly med denne løsningen. En av dem er franske Onera – med sitt fire til seks seters Ampére.
Også NASA utvikler et slikt fly – X-57. Skroget er hentet fra et tomotors turbopropfly, men vingene er smalere og får øket løft fra 18 propeller på hver ving.
Denne distribuerte framdriften kan øke løftet opptil fem ganger ved lave hastigheter. De små vingepropellene kan også erstatte sideroret til flyet.
Vil du vri flyet sidelengs, lar du propellene gå fortere på den ene vingen enn på den andre.
Du kan også styre farten på propellene enkeltvis for å gjøre raske justeringer og motvirke turbulens.
I marsjhøyde felles de små propellene inn. Da vil den smale vingen være mindre følsom for turbulens.
Den vil også ha mindre luftmotstand. Energiforbruket kan trolig reduseres fem ganger i forhold til en tradisjonell bredere ving, alt ifølge NASA.
Mindre tap ved vingetuppene
Ved marsjhastighet vil bare to propeller ytterst på hver ving drive flyet framover. Disse propellene motvirker også vingetuppvirvler – at luft virvler fra undersiden av vingen til oversiden og reduserer løftet.
På dagens fly blir vingetippvirvler motvirket ved små loddrette vingetupper som stanser virvlene – winglets.
Airbus E-Fan bruker ducted fans – propeller i kanaler. Det øker effektiviteten ved propelltuppene og demper støy. Flyet er fotografert i juli 2014 på flyutstillingen Farnbourough i England. (Foto: wiltshirespotter, CC BY-NC 2.0)
Propeller i kanaler
Distribuert framdrift med mange små propeller har også en ulempe. De er kompliserte i konstruksjonen.
Derfor satser andre produsenter på færre propeller. En av dem er Zunum. Deres prototype har to motorer bak på skroget med propeller i et slags hylstre eller kanaler – ducted fans.
Hylsteret gjør det samme for propelltuppen som winglets for vingen – de hindrer virvler rundt tuppen som reduserer løftet. Et propellblad virker jo i prinsippet på samme måte som en ving, bare at løftet ikke er rettet oppover, men framover – for framdrift.
Også E-Fan fra Airbus, det lille tomotors elflyet som krysset den engelske kanalen i 2015, bruker ducted fans.
Lettere motorer
Det er ikke bare batteriene som må være lette i et fly. Motorene må også veie minst mulig. I 2015 klarte produsenten Siemens å utvikle en motor som utvikler 260 kilowatt og bare veier 50 kilo.
Det er fem ganger så mye som sammenlignbare motorer, ifølge Siemens selv. Slike motorkonstruksjoner tar Siemens med seg inn i samarbeidet med Airbus.
Video fra Siemens viser deres 260 kW/50 kg-motor i et Extra 330LE fly. Opptaket er fra juli 2016.
Mindre motorer
Elmotorer kan også redusere luftmotstanden – på flere måter.
Frontarealet mot luftstrømmen er mindre. Motorene kan også plasseres friere, der de bremser flyet minst. Den raske reaksjonstiden kan utnyttes til å erstatte ror, som også gir luftmotstand.
– Elektriske fly kan utformes slik at luftmotstanden reduseres med en femtedel, sier Reimers.
Flyet bygges rundt elmotorene
Den samlede effekten av lavere luftmotstand, lettere motorer og bedre batterier er nødvendig for at vår elektriske flytur til Voss skal bli mer enn en drøm. Flykonstruktørene må tenke nytt på flere måter.
– Framtidas elektriske fly vil ikke se ut som dagens fly. (…) Vi vil gi flyene ny utforming rundt elektriske motorer, sier batteriforskeren Venkat Viswanathan i artikkelen i Wired.
Selvstyrte fly enklere enn bil
I vår framtidsferd til Voss var det ikke flygere om bord, bare en flyvert. Denne flyverten kunne ikke ta direkte styring over flyet. Autopiloten hadde full kontroll. Er dette realistisk?
Kunstig intelligens utvikler seg i stort tempo. De første selvkjørende bilene er alt på markedet – selv om produsenten Tesla insisterer på at sjåføren må være klar til å ta over på kort varsel og heller kaller dem førerassisterte.
Å gjøre et fly selvstyrt er i prinsippet mye enklere enn å lage en selvstyrt bil. Det er ingen svimete fotgjengere og stressede syklister eller farlige veikryss der oppe i det blå.
Selvstyrte fly er da også gammelt nytt. Den første flyturen med autopilot fra start til landing gikk i 1947 med et amerikansk C-54 transportfly over Atlanteren.
Siden har vi fått GPS og datamaskiner, men fortsatt kan flygere ta over hvis automatikken svikter. Trenger vi flygerne på lang sikt?
NASAs eksperimentfly X-57 Maxwell prøves ut i simulator av prosjektleder Sean Clarke. Når elektriske fly er ferdig utviklede, kan styringen overlates til kunstig intelligens. (Foto: NASA Photo / Lauren Hughes)
Sikrere uten flyger?
Langsomtgående selvkjørende busser uten ratt og pedaler er alt satt i trafikk på Forus Næringspark i Stavanger. Snart skal de også rulle i Oslos gater.
Noen forskere mener at full selvstyring er det sikreste. Det er i overgangen mellom automatisk styring og manuell inngripen at feil kan oppstå.
– Hvis bilen er i en situasjon som den ikke kan håndtere, er det nesten ingen sannsynlighet for at du virkelig kan ta over, sa Martin Steinert ved NTNU til forskning.no i august 2016.
– Bare tenk på det! Hvor hardt skal du bremse? Du trenger et par sekunder, sa Steinert, leder for TrollLabs, som forsker på selvstyrte skip og biler.
Yngre minst skeptiske
– Å gå om bord i et førerløst fly kan høres skremmende ut, men flyfabrikantene utvikler dette for å øke sikkerheten. Reaksjonstiden til et menneske er lang, sier Reimers.
Fortsatt er over halvparten av de spurte skeptiske til å sette seg i et førerløst fly, viser en markedsanalyse fra selskapet UBS Aerospace.
Likevel – over dobbelt så mange i aldersgruppa 18 til 34 var positive som blant de eldre, ifølge tidsskriftet Aviation Week.
Norge langt framme med jussen
Den viktigste drivkraften for førerløse fly er økonomien. Rapporten fra UBS viser at selskapet American Airlines kan doble bruttoinntekten ved å erstatte pilotene med kunstig intelligens.
Likevel – både førerløse biler og fly må vente på at jussen innhenter den teknologiske utviklingen. Hvem har ansvaret hvis autopiloten gjør en feil?
Lovgiverne er underveis for å møte utviklingen – først på veien. Norge er langt framme, ifølge en artikkel i Teknisk Ukeblad.
Uten lovgivning for luftfarten vil heller ikke vårt framtidsfly El Air kunne gå inn for landing på Voss i 2032. Vi må derfor skrive inn at regelverket er på plass – slik den nye flyplassen på Bømoen er det.
Denne gamle militære ekserserplassen er i dag bare en småflyplass. Den var i ferd med å bli lagt ned som flyplass i 2013. Grunneieren hadde andre planer for området, men kommunen fikk feste flyplassen videre.
Det finnes flere slike rødlistede flyplasser rundt om i landet som kan bli gull verdt når elektriske fly kommer på rullebanen.
Flyplassene i Hamar, Skien, Notodden, Jarlsberg utenfor Tønsberg og Kjeller ved Lillestrøm kan bli bynære, som togstasjonene. Reisetiden og energiforbruket kan reduseres når passasjerene slipper å reise til nærmeste storflyplass.
– Jeg skjønner ikke hvorfor de hele tiden vil bygge kjøpesenter på disse plassene. De vil kunne konkurrere med jernbanen. Elfly kan gi en helt annen flyplasstruktur, sier Jan Otto Reimers.
Hamar flyplass Stafsberg hadde tidligere en flyrute til Fornebu, Oslo. Nå trafikkerer småfly plassen, og asfalten sprekker opp. Sterke krefter lokalt ønsker å legge ned flyplassen både på grunn av støy og for å legge ut arealet til boligtomter. Elektriske fly kan gjøre slike bynære flyplasser lønnsomme igjen og korte reisetiden. (Foto: Arnfinn Christensen, forskning.no)
