Kinesiske forskere har klart å bøye ark av grafénholdig materiale med lys og varme. Arkene krabbet av gårde som målerlarver, og kunne til og med svinge i en annen retning.

Et ark formet som en hånd krummet seg rundt en gjenstand og holdt tak i den, selv om gjenstanden veide fem ganger så mye som hånden.

Teknologien kan brukes til sansing, kunstige muskler og ørsmå roboter, foreslår forskerne i studien, som publiseres i tidsskriftet Science Advances.

Video fra Donghua University (satt sammen av forskning.no) som viser hvordan grafénark bøyer seg når det utsettes for lys og varme.

– Dette er banebrytende, i den forstand at de kan programmere grafénarket. Grafénark har blitt forsket på for sine mulige mekaniske fordeler, skriver Zhiliang Zhang i en e-post til forskning.no. 

Zhang er professor ved Institutt for konstruksjonsteknikk ved NTNU, og har ikke deltatt i studien.

Smarte materialer

Slike materialer som bøyer seg under fjernpåvirkning av lys, varme eller elektrisk strøm kalles smarte materialer.

• Les også: Tenkende, følende og selvformende materialer

Når påvirkningen forsvinner, går de tilbake til sin gamle form. Derfor kalles slike materialer også for hukommelsesmaterialer.

Fram til nå har smarte materialer ofte vært laget av polymerer. Det er plaststoffer som består av store molekyler der mindre, like molekyler er hektet sammen i kjeder.

Ark av grafittoksid

Nå har altså de kinesiske forskerne klart å bruke grafénark til det samme. Dette er papirlignende ark med noen av egenskapene til superstoffet grafén – blant annet styrken.

Grafénarkene er likevel ikke rent grafén. De er laget av små grafittflak. Grafitt er en form for kull eller karbon. Grafitt finnes i spissen på en blyant.

Grafitt består riktignok av riktignok grafén, men bare i ørsmå flak. Hvert av disse grafénflakene er karbonatomer i hønsenettingmønster.

Grafénark kalles også noen ganger for grafittoksid. Her er nemlig grafitten sammen med oksygen og hydrogen.

• Les også: Framtida i en blyantstrek

Sveller og strekkes av vann

Grafénark er heller ingen ny oppfinnelse. Allerede i 1859 laget den britiske kjemikeren Benjamin Brodie papirlignende flak av grafitt som ble behandlet kjemisk.

Det nye er at de kinesiske forskerne har klart å utnytte en egenskap ved grafénpapir – det sveller i vann.

To lag av forskjellige typer grafénoksid ble lagt oppå hverandre. Lagene ble utsatt for fuktigheten i lufta. Det ene laget svellet mer i denne fuktigheten enn det andre. Det ga spenninger i arkene, slik at de strakk seg.

Så ble lyset satt på. Lyset kom fra en laser med infrarøde stråler. Grafénarket ble varmet opp av strålene. Vannet fordampet. Dermed krøllet det seg tilbake til sin opprinnelige form.

Flere fordeler

Forskerne hevder at det er flere fordeler ved å bruke grafénark framfor polymerer. De er kort og godt mer praktiske i bruk, ifølge forskerne bak studien.

For det første bøyer de seg raskere og mer kontrollerbart. For det andre kan grafénark brukes ved romtemperatur under vanlige forhold. For det tredje er det et sterkt materiale. For det fjerde tåler arket mange hundre bøyinger.

Flere retninger

Og for det femte – bøyingen kan styres i flere retninger. Dette siste blir tydelig i forsøket med grafénarket som beveger seg som en målelarve og gjør en sving på underlaget. Bøyingen i vertikal retning og sideretning kan styres uavhengig av hverandre.

Sterkere enn muskler

Denne bøyningen har en kraft som er rundt hundre ganger sterkere enn hvor kraftig muskelen i et pattedyr kan spennes.

• Les også: Følsomme kunstige fingre

Dette er sammenlignbart med materialspenningen i den konkurrerende og eldre teknologien basert på polymerer, ifølge studien.

Referanse:

Jiuke Mu mfl.: Origami-inspired active graphene-based paper for programmable instant self-folding  walking devices, Science Advances 6. november 2015, sammendrag.

Angrepene på World Trade Center i New York 11. september 2001 gjorde enormt inntrykk på hele verden. Ikke i vår villeste fantasi hadde vi sett for oss bruken av fly som våpen for å utføre terrorhandlinger.

Terroristene gjorde det klart for alle at sikkerheten på flyplassene ikke var god nok.

Resultatet ble en drastisk endring av sikkerhetsrutinene. EU innførte et massivt og detaljert regelverk, og som EØS-medlem fulgte Norge etter.

Fra Båtsfjord til Heathrow

– Regelverket var konstruert for store internasjonale flyplasser, som Heathrow og Charles de Gaulle sier Elise Anonby Olsvik ved Senter for risikostyring og samfunnssikkerhet ved Universitetet i Stavanger.

– Utfordringene var store når samme regelverk ble innført på lufthavner som Båtsfjord og Berlevåg, sier Olsvik.

I sin ferske doktoravhandling har hun sett på hvilke konsekvenser det hadde for norsk luftfart å innføre det omfattende regelverket.

One-stop-security kalles systemet som sier at når man er sikkerhetsjekket, så trenger man ikke kontrolleres noe annet sted i Europa. Det betyr at hvis du går på et fly i Sandnessjøen, så kan du reise videre til London og Paris uten at du skal kontrolleres igjen.

Alle lufthavner er porter inn i systemet, og sikkerhetssjekken må være like god overalt, uavhengig av antall passasjerer, avganger og ansatte.

Ny hverdag

Som passasjerer merket vi de nye sikkerhetstiltakene over natten. Men hva med de ansatte på flyplassene?

Olsvik gjennomførte feltarbeid på tre norske lufthavner av ulik størrelse. Hun så hvordan innføringen av et rigid og detaljert regelverk som langt fra var tilpasset lokale forhold, snudde opp-ned på de ansattes arbeidsdag. Oppgavene var i større grad forhåndsbestemt og detaljert beskrevet, og de ansattes lokale ekspertise og erfaring ble satt til side.

– De skulle håndheve regler og rutiner som var lite tilpasset og til tider virket malplassert. Flere fortalte meg at jobben til tider oppleves meningsløs og den eneste måten å «overleve», er å slutte å tenke. Hva gjør det med sikkerheten i luftfarten?

– En av de viktigste sikkerhetsventilene vi har, er våkne operatører som ser meningen med jobben sin, sier Olsvik. 

Utfordringene var størst på de minste flyplassene. Gardermoen  var den eneste flyplassen som var konstruert, både med tanke på bygninger og antall ansatte, for å ta imot regelverket.

I 2009 var det 12 000 ansatte med spesialiserte arbeidsoppgaver på Gardermoen. Jo mindre flyplassen er, jo flere oppgaver faller på hver enkelt ansatt. Av 46 norske lufthavner er over halvparten av dem regnet som små. Det vil si tre–fire avganger om dagen og 20–30 ansatte.

Gammeldags regulering

Adresserer vi den type risiko som norsk luftfart er sårbar og utsatt for? Nei, ifølge Olsvik.

– Vi har ingen bevis på om de 1,2 milliardene kroner brukes riktig.

Det er mangel på studier som belyser temaet og få som stiller spørsmål ved effektiviteten og kostnadsbruken. Debatten er den samme nå som da Olsvik begynte arbeidet med doktorgraden i 2008.

Hun kritiserer en utdatert og retrospektiv måte å regulere sikkerhet i luftfarten på. Mens man i andre bransjer jobber mot mindre detaljstyring der tiltakenes effektivitet skal dokumenteres, går man bakover i tid når det gjelder terror. Nye regler blir innført etter hvert som det skjer en hendelse.

Olsvik karakteriserer regelverket som gammeldags og rigid, og det minner mer om norsk regulering på 1960-tallet. Symbolikken i terror er så sterk at terrorsikkerhet trumfer alt. Samfunnet krever håndtering og godtar tiltak som man ikke nødvendigvis kan dokumentere effektiviteten av.

– Vi må våge å ta diskusjonen om vi kan ha overdrevet sikkerhetsregimet og hvor effektivt det er i norsk sammenheng, sier Olsvik.

Herre i eget hus

Ikke alle EØS-land valgte samme løsning som Norge. Island valgte å dele mellom nasjonal og internasjonal luftfart med to lufthavner med flere mils avstand mellom. Olsvik har sammenliknet de ulike valgene Island og Norge tok.

– For Island var det viktig å tilpasse sikkerhetstiltakene til sine egne forhold. De søkte om fritak fra EU-regelverkene på sine nasjonale flyplasser – og fikk det, sier Olsvik.

Keflavík lufthavn i Reykjavik håndterer all internasjonal trafikk og har innført fullt EU-regelverk. De nasjonale flyplassene har mindre omfattende sikkerhetstiltak.

Det islandske politiet er ansvarlige for risikovurderinger og setter i gang tiltak når det er nødvendig. Islandske passasjerer må for eksempel ikke gjennom sikkerhetskontroll før de går om bord på fly.

– Islandske myndigheter mener at Island er et lite attraktivt terrormål og har vurdert EU-regelverket som for omfattende for deres innenriks flygninger, sier Olsvik.

Fritaket oppleves som så verdifullt at Island tar sjansen på å forbli herre i eget hus.

Økseangrep

På Island vurderes psykisk ustabile mennesker som en større trussel enn organiserte terrorhandlinger. Nettopp dette skjedde i Norge i 2004. En mann som hadde fått avslag på asylsøknaden, gikk til angrep på pilotene i Kato Air med øks og forårsaket nesten en styrt.

Olsvik sammenlikner med en hendelse på New Zealand, der en asylsøker angrep pilotene med kniv. Myndighetene tok kontakt med Norge for å få deres erfaringer etter Kato Air. Heller ikke New Zealand så nødvendigheten av å innføre et regelverk som samsvarer med EU-regelverket. De nøyde seg med sikkerhetstiltak rettet mot slike hendelser, som blant annet forsterkede cockpitdører.

Savner begrunnelse

Sikkerheten i norsk luftfart er blitt betydelig bedre siden 11. september 2001. Olsvik ser helt klart fordelen ved metalldetektorer, væskeforbud og bagasje som tas av flyet hvis ikke eieren dukker opp. Hun stiller likevel spørsmål ved hvorfor Norge valgte å innføre hele EUs modell, uten diskusjoner.

Olsvik har også intervjuet nøkkelpersoner i norsk luftfart fra Samferdselsdepartementet, Luftfartstilsynet, Avinor og fagforeninger for luftfartspersonell.

Hun synes ikke begrunnelsene for innføring av regelverket er gode nok. Norske myndigheter argumenterer med at det er fordelaktig å være en del av one-stop-security, og at alle passasjerer skal ha rett til den samme sikkerheten når de reiser.

– Jeg stiller spørsmål ved det som virker som en enten-eller-holdning: enten ikke noen sikkerhetstiltak eller full EU-pakke. Norske argumenter holder ikke når vi ser hvordan New Zealand og Island løser dette, sier Olsvik.

Referanse:

Elise Anonby Olsvik: Challenges of Aviation Security regulation in Norway post 9/11. Doktorgradsavhandling, Det samfunnsvitenskapelige fakultet ved Universitetet i Stavanger, 2015.

Appen har fått navnet Ducky, og med denne kan du loggføre en rekke aktiviteter: sykling, kjøring, matinnkjøp og så videre. Du kan også følge andre brukere som logger sine aktiviteter. Sammen kan dere konkurrere om hvem som sparer mest CO₂.

– Med Ducky kan du enkelt se miljøeffekten av handlinger du gjør i hverdagen og lære om hvorfor de er viktige, sier Silje Strøm Solberg, medgründer i selskapet Ducky AS, som ble startet høsten 2014.

Men hvordan kan denne appen fortelle deg om du er en klimaversting eller et klimaforbilde? Eller noe midt imellom? Svaret ligger i matematiske beregninger. 

Ut fra norsk forbruks- og vanemønster regner forskere ved Institutt for industriell økologi ved NTNU ut miljøpåvirkninger og tiltak. 

– Vanene du kan endre, er positive, effektive og enkle å sette i gang med. Samtidig gagner de helsen din, nærmiljøet og fellesskapet. Å etablere nye vaner vil redusere utslipp av CO₂, og det vil være ditt viktige bidrag i arbeidet med å motvirke klimaendringer, sier Solberg.

Appen er for tiden under utvikling og vil komme i løpet av 2016. Men så langt finnes det en utgave som skal fungere på alle nettlesere.

Vil motvirke apati

Ideen ble ifølge Solberg til som en reaksjon på all den negative vinklingen på klimaendringene.

– Det kunne oppleves som vanskelig å bidra til å motvirke endringene som enkeltperson. Vi var flere som kjente på en større klimafrustrasjon og hvor vanskelig det var å ta miljøvennlige valg i hverdagen, sier hun.

Hvilke produkter som har minst påvirkning på miljøet, og hvilke bedrifter som bryr seg om fremtiden, var svært vanskelig å finne, ifølge den tidligere NTNU-studenten.

– Det virket som politikere ventet på at velgerne skulle etterspørre endring, og velgerne ventet på at politikerne skulle gjøre noe. Vi ønsket å motvirke mekanismene som bidrar til apati – som er en stor utfordring i vår tid.

Solberg har tro på at folk ønsker å ta klimavennlige valg. 

– Mennesker er gjerne av natur laget slik at vi oppriktig ønsker å ta det beste valget. Forskning har vist at når vi tilrettelegger omgivelsene eller samfunnet slik at det er enkelt å ta et sunnere matvalg eller velge et mer bærekraftig transportmiddel, så gjør gjerne folk det.

– Men slik er det ikke i dag. Frem til det blir enkelt å ta hverdagsvalg basert på det beste for både sosiale, økonomiske og miljøhensyn, er det behov for tjenester som bevisstgjør og motiverer til endring av hverdagsvaner. Både for enkeltpersoner og bedrifter, sier Solberg.

Akselerasjon av «det grønne skiftet» i bedriftsmarkedet

Bedriften har i løpet av året testet ut appen, blant annet blant frivillige under Pstereofestivalen i Trondheim. Nå jobbes det videre med å kartlegge behov i bedrifter.

– Det er viktig å engasjere ansatte i spørsmål om miljøbesparelser, sier Solberg, som mener de har lært mye om folks klimavaner og uvaner. 

– Mange ønsker å gjøre mer, men vet ikke hva de skal bidra med og om det monner. Vi har også sett at veldig mange tar mange gode og miljøvennlige valg allerede. For eksempel i Trondheim har det samlet sett blitt flere som sykler til jobben. Miljøpakken har bidratt til dette gjennom å gjøre det enklere å velge sykkelen.

– Ved å ta sykkelen til jobben i stedet for bilen i to dager, sparer du i gjennomsnitt ti kilo CO₂-utslipp, noe som tilsvarer ett tre sitt opptak av CO₂ i ett år, sier Solberg.

Det er en god sjanse for at du først de siste par årene har begynt å bruke 4G-nettet på mobiltelefonene din. Det gjør at du kan laste ned apper på få sekunder og se på TV når du er på farten.

Men blant de som bygger mobilnettverk, er 4G allerede en gammel teknologi. De har for lengst begynte å jobbe med den femte generasjonen: 5G.

Målet er å legge til rette for det såkalte Internet of Things. «Tingenes internett» er allerede i gang: All verden gjenstander blir koblet på nettet.

• Les mer: Hva skjer når alle tingene dine kobles til internett?

– 5G handler om kommunikasjon mellom mennesker, akkurat som 2G, 3G og 4G. Dessuten handler det om kommunikasjon mellom apparater som gjør ting på vegne av mennesker. Det kan være alt fra små apparater som styrer elektrisitet eller varme i hjemmet, helt til ting så store som biler.

Det sier Rahim Tafazolli, som er professor og direktør for Institute of Communication Systems ved University of Surrey i England.

– Det gjør at hjem, fabrikker, biler, sykehus blir mer forbundet, og dermed samfunnet som helhet, sier han. 

Mer effektivt

Rahim Tafazolli mener at 5G kan gjøre oss mer effektive og produktive.

– Du kommer til å bruke tiden din bedre. Jeg bruker to timer om dagen i bilen. Den kommunikasjonen jeg har på kontoret eller hjemme, vil jeg også kunne ha i bilen. Hvis du arbeider på en fabrikk og gjør det samme dag ut og inn dag, vil roboter og maskiner kunne ta over arbeidet, fordi de blir forbundet trådløst. Så kan du bruke tiden på viktigere ting, sier Tafazolli.

Tafazolli var nylig ordstyrer for en paneldebatt ved konferansen 5G Huddle i Industriens Hus i København, hvor forskere, industrifolk og andre interesserte fra hele verden møttes for å diskutere hva 5G skal kunne gjøre når det blir tilgjengelig fra år 2020.

Paraplyen lyser når regnet er på vei

I takt med utbredelsen av Internet of Things vil en rekke nye muligheter oppstå. Den utviklingen vil bli styrket når 5G-nettverket blir lansert.

– Det vil bli utviklet smarte hjem og smarte byer. Du vil kunne bruke mobiltelefonen til å se når bussen kommer, hvilke interessante filmer det er på kino, og hvor det er åpent, sier Knud Erik Skouby, som er professor ved institutt for elektroniske systemer ved Aalborg Universitet.

I bygninger koblet til nettet er det allerede mulig å fjernstyre og automatisere en lang rekke funksjoner, slik at man blant annet sparer strøm og får et bedre inneklima.

Varmen kan for eksempel slås av når man er ute på reise, og når man er på vei hjem, kan man skru opp varmen via mobilen. Et annet eksempel er smarte vinduer. De kan lukkes og åpnes ved hjelp av mobiltelefonen.

Vi mennesker vil også bli mer og mer forbundet med sensorer i for eksempel klokker eller klær. De kan overvåke geografisk posisjon, aktivitet, puls, pust og søvnmønster. I Sverige har et telefonselskap testet en helsepakke som gjør det mulig å måle alt fra blodtrykk til lungekapasitet. Deretter kan man velge å sende informasjon til legen eller andre.

Dessuten vil et hav av vanlige gjenstander få nytt liv ved å bli forbundet til internett. Et klassisk eksempel er en paraply som selv sjekker værvarselet. Så kan håndtaket blinke hvis det blir regn, slik at du husker å ta den med på vei ut av døren.

Biler skal snakke sammen

Noen av de nye apparatene setter krav til at fremtidens 5G-nettverk kan levere informasjon med en forsinkelse på under et millisekund. Til sammenligning er svartiden på 4G-nettverket typisk over 100 millisekunder, og man skal være heldig for å oppleve svartider på ned til 25 millisekunder.

Den lille forsinkelsen vil bli viktig for augmented reality-briller, som kan legge inn et lag av informasjon over det man ser på. Hvis man for eksempel snur hodet mot en butikk, kan tekst om utvalg og åpningstidene dukke opp i brillen.

– Med slike briller kreves utrolig lave svartider for at det skal bli komfortablet, sier Preben Mogensen, som er professor ved institutt for elektroniske systemer ved Aalborg universitet og en del av Nokias forskningsavdeling.

Selvkjørende biler vil også kreve lave svartider, og forbindelsen må være ekstremt pålitelig. Bilene vil trenge å kunne kommunisere med hverandre, med trafikklys, skilt og selve veien – i tillegg til kameraer og radar.

– På en motorvei med seks spor, hvor noen vil passere og skifte fil, er det en utrolig stor kompleksitet i å holde avstand til hverandre, så den minste forsinkelsen i kommunikasjonen gjør at det blir et ustabilt system, forklarer Mogensen.

Når flere og flere biler blir koblet til nettet, vil det også bli mulig å lete etter ledige parkeringsplasser, finne stjålne biler, basere forsikringspremien på kjøremønster og tilkalle hjelp ved en ulykke.

100 ganger raskere 

Nedlastingfarten vil også bli markant bedre med 5G. Utviklerne snakker om hastighet på opp mot 20 Gbit per sekund, noe som svarer til å hente en hel film i HD-format på et par sekunder.

Siden brukerne må dele på båndbredden, vil de i praksis ikke oppleve den farten. Trolig vil brukeren oppleve 100–1000 Mbit per sekund, noe som er 10–100 ganger raskere enn med 4G.

Likevel er det ikke farten den mest merkbare forskjellen.

– Den store opplevelsen vil være at man brer ut tjenesteflaten til en hel masse nye ting, sier Knud Erik Skouby.

Hackere kan komme tett på

Mange av eksemplene på ting som blir koblet til nettet, finnes allerede, og med 5G blir de bare mer utbredt. Men det vil også bli skapt helt nye dingser som ingen tenker på.

– De viktigste applikasjonene er faktisk alt det vi ikke vet om ennå. Jeg tror vi er naive hvis vi tror at vi kan forutsi fremtidens applikasjoner. Da ville vi ha vært i gang med å starte opp en ny bedrift, sier Erik Dahlman, som er seniorekspert hos Ericsson Research.

Til gjengjeld kan utviklerne forutsi at sikkerheten i 5G-nettverket er avgjørende. Siden mange av de forbundne tingene går tett på folks privatliv, og noen av dem kan påvirke oss rent fysisk, kan det gjøre stor skade hvis de blir hacket.

– Jo mer som kommer ut, jo mer vanskelig blir det. Hvis dette skal fungere effektivt, må sikkerhet og privatliv være under kontroll. Det blir en stor utfordring, sier Skouby.

Må bli enige

I det hele tatt må utviklerne av nettverket håndtere en del utfordringer før 5G blir en realitet. Først skal de bli enige om standardene for hva 5G skal kunne gjøre, og så må selve teknikken og infrastrukturen utvikles.

Blant annet må prosessorkraften i hvert apparat økes for å kunne håndtere større datamengder. Strømforbruket må senkes, og mobilselskapenes kjernenettverk må flyttes nærmere brukerne for å gjøre responstiden lavere.

Dessuten må politikerne bestemme hvilke frekvenser 5G skal operere i. Siden det er rift om plassen i det lave frekvensområdet, som blant andre TV- og radiostasjoner bruker, skal 5G ligge i høye frekvensbånd. Det gjør de enklere å levere store mengder data på et lite område, men det gjør det vanskeligere å dekke et stort område og trenge gjennom vegger.

Kappløpet er i gang

Mens det blir forhandlet om spesifikasjoner og frekvenser, er firmaer som Nokia, Ericsson, Samsung og Huawei allerede i gang med et kappløp om å utvikle teknologien som blir ryggraden i 5G-nettverket.

Her i Danmark har Nokia slått seg sammen med Aalborg Universitet, hvor forskerne blant annet undersøker fordeler og ulemper ved å bruke de høye frekvensene, hvor godt signalet er innendørs, hvordan biler i høy fart kan bevare en stabil forbindelse, og hvordan Internet of Things kan håndteres smartere enn på 4G-nettverket.

Gradvis overgang

Nokia har som mål å tilby et 5G-nett i Europa til EM-sluttspillet i juni 2020. Det er noen få uker før sommer-OL i Tokyo, og da vil naturligvis japanerne kunne tilby det samme. Men Sør-Korea har som mål å vise frem teknologien allerede under vinter-OL i Pyeong Chang i 2018.

– Alle sier at 5G vil komme i 2020. Det er bare et spørsmål om hvem som kommer først, sier Skouby.

Det nåværende 4G-nettet bli oppgradert, så man vil ikke oppleve en revolusjon fra den ene dagen til den andre, mener forskerne fra Aalborg Universitet.

– Utviklingen skjer dag for dag og er allerede i gang. Når vi når til 2020, har vi noen nye ting. Men det er bare starten, og da fortsetter bare utviklingen. Se det som en eksponetiell utvikling, hvor du får 30 prosent mer i året, sier Preben Mogensen.

I videoen under kan du se hva deltakerne på konferansen peker på som det viktigste for at 5G-nettverket blir en suksess.

© Videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no.

All verdens ting blir koblet på internett, som en gang var forbeholdt store datamaskiner med mennesker bak tastaturet.

Alt fra klær til biler får innebygget elektronikk, programvare, sensorer og antenner som gjør dem i stand til å sanse verden omkring seg og kommunisere med hverandre.

Tendensen har blitt døpt Internet of Things (IoT). På norsk kan vi kalle det tingenes internett.

Gjenstander ser, hører og føler

Internet of Things er allerede omkring deg, og du vil merke langt mer til utviklingen i de kommende årene.

Du har kanskje allerede en smartklokke som kan måle posisjon eller puls og sende informasjon til mobiltelefonen. Klær vil snart kunne gjøre det samme. Smarte vinduer kan åpne og lukke seg selv, og du kan skru opp varmen i hjemmet via mobiltelefonen når du er på vei hjem fra en reise.

Bilen kan kommunisere med andre biler og selve veien, slik at den automatisk holder en passende avstand til andre biler, mottar advarsler om trafikkorker og kan finne ledige parkeringsplasser. Smarte byer innebærer også at strømforbruket, vannkvaliteten og luftforurensningen kan måles overalt.

Arbeidsplassen din vil også bli påvirket. Bønder vil kunne overvåke klimaet i drivhus, og de vil hele tiden kunne følge med på hvor kuene gresser. I fabrikker vil maskiner og roboter bli forbundet, slik at de kan arbeide mer effektivt sammen. Produktenes posisjon og omgivelser vil bli overvåket i transportleddet hele veien ut til butikkhyllene.

Enda flere ting, som vi ikke kan forestille oss ennå, vil bli forbundet til internett, i takt med at teknologien blir mer avansert.

– Internet of Things-systemer kommer til å ha stemmestyring, kunne behandle video og håndtere alle former for sensorinput. Med andre ord vil de kunne se, høre og føle. De vil forstå deg på et helt annet nivå enn vi er vant til i dag, sier Sven Karlsson, som er førsteamanuensis ved institutt for matematikk og informatikk ved Danmarks Tekniske Universitet (DTU).

Han er en av forskerne som i forrige uke møtte eksperter fra bedrifter for å diskutere fremtidens forbundne systemer på konferansen Embedded everywhere i Ingeniørhuset i København.

Et laboratorium i lommen

En av de andre forskerne, Jan Madsen fra DTU, holdt et foredrag om hvordan teknologien fra biokjemiske laboratorier kan bygges i så liten skala at alle kan ha sitt helt eget analyselaboratorium i lommen.

Sensorer kan overvåke kroppen eller naturen omkring oss og kobles til mobiltelefonen – prøver fra blod, spytt eller elver kan bli analysert raskt, uansett hvor man er.

– Det blir mulig å fange opp sykdommer veldig tidlig. Det vil gjøre behandlingen mye enklere, sier Madsen, som er professor og visedirektør ved institutt for matematikk og informatikk.

Han forestiller seg at helsen vil bli overvåket av et system han kaller en digital skytsengel. Systemet vil ikke bare levere data om puls og søvnmønster, som folk må analysere selv, slik vi kjenner det fra dagens smartklokker. «Skytsengelen» vil holde øye med helsen uten vi legger merke til det, og bare advare oss hvis vi viser tegn på sykdom, eller hvis det er noe i luften som kan skape en allergisk reaksjon.

Mange bransjer blir revolusjonert

Helse er bare ett av de områdene som vil utnytte at det blir mulig å samle inn data om nærmest hva som helst, hvor som helst, ifølge Rasmus Larsen. Han er professor og direktør på det samme instituttet.

– Vi har en eksponentiell utvikling i antallet ting som er forbundet til internett. Det resulterer også i en eksponentiell vekst i mengden digitale data. Mange av disse apparatene kan samle opp data og stille dem til rådighet for oss. Det innebærer at vi kan måle og reagere på data på en helt annen måte enn før, sier Larsen.

Utviklingen vil også påvirke undervisningsbransjen og dermed forskernes egen arbeidsplass. Hittil har e-læring ved universiteter bestått av å ta opp videoer av forelesninger og legge dem ut på en hjemmeside. Fremover blir det mye mer avansert.

– Vi kan samle opp data for hver eneste students tastetrykk. Når de løser en oppgave, kan se hvor de leser i læreboken. Hvis de gjør feil, kan vi gripe inn. Vi kan også overvåke hvor raskt de løser de enkelte oppgavene. Dermed kan vi se hvor det er usikkerhet, og det kan vi bruke til å tilrettelegge undervisningen, forteller Larsen.

En del av de elementene brukes allerede i kurs fra Coursera og ulike toppuniversiteter. Private firmaer som Google og Facebook har også begynt å tilby avanserte, interaktive kurs på hjemmesiden Udacity, hvor de konkurrerer direkte med universitetene.

– Digitaliseringen og adgangen til data vil revolusjonere mange bransjer og utfordre mange klassiske forretningsmodeller – også i undervisningsbransjen, sier Larsen.

Forsikringer er et annet forretningsområde som Internet of Things vil kunne snu opp-ned på. Når biler blir koblet til nettet, vil premien på forsikring være avhengig av kjørestil. En livsforsikring kan bli billigere eller dyrere hvis dingsene sladrer til selskapene forteller dem om du røyker eller trener.

Må være ekstremt pålitelig

Alle de forbundne dingsene stiller store krav til de systemene som skal håndtere dem.

Blant annet må nettverket kunne håndtere at det er så mange av dem. Derfor har forskere og mobilindustrien gått i gang med å utvikle neste generasjon av mobilnettverk, 5G.

5G skal kunne sende data frem og tilbake ekstremt raskt, og det skal være ekstremt pålitelig – slik at for eksempel biler skal kommunisere med hverandre mens de bremser eller passerer.

Det stiller også krav til programvaren på dingsene. De skal kommunisere med hverandre etter de samme reglene – kalt protokoller. Disse protokollene må være godt gjennomtenkt, slik at ikke dingsene forstyrrer hverandre.

I Nederland har store auksjonshaller, hvor det blir solgt tulipaner, forsøkt å skape overblikk over plasseringen av 150 handlevogner. Men protokollen var ikke god nok, og nettverket brøt sammen.

– Det er kanskje ikke så farlig med handlevogner, men det samme bør ikke skje med for eksempel bagasjesortering på flyplasser, forteller Kim Guldstrand Larsen, som er professor ved institutt for informatikk ved Aalborg Universitet.

Han forteller at det er en stor utfordring å få alle tingene til å snakke godt sammen. En av kollegene hans har installert sensorer på en fjellside i Sveits for å holde øye med stykker av fjellet som sto i fare for å rase ut. Det viste seg å være vanskelig å skape et alarmsystem som kunne advare beboerne raskt nok. Også i medisinsk utstyr har det vært problemer med protokollene.

– Faren er at ting ikke fungerer helt som de skal, og det har vi sett eksempler på. Når det gjelder sensorer som skal overvåke helsa, må vi ha kontroll på at det virker, sier Larsen.

Skal høste sin egen energi

Noen av apparatene som bruker videosystemer til å «se», vil også kreve kraftige prosessorer.

– Det går ikke å sende all data opp i skyen. Det koster for mye. Vi må forbehandler data i enhetene. Derfor blir de mye mer kraftigere. Det som ble betraktet som superdatamaskiner i går, blir normalen i Internet of Things i morgen, sier Sven Karlsson.

Mange av apparatene får energi fra batterier, og det blir et problem å skifte ut batteriene, som i dag er laget av giftige materialer. En løsning vil være å bygge inn bitte små energi-innhøstere i apparatene.

– Det kan baseres på lys, vibrasjoner, temperaturforskjeller, elektromagnetiske felter og så videre. De disse små apparatene kan bli selvforsynte, slik at vi ikke trenger å skifte dem, sier Jan Madsen.

Sikkerhet og privatliv

Når vi blir omgitt av så mange nye apparater som vil kunne overvåke oss og påvirke oss fysisk, vil vi bli sårbare hvis ondsinnede hackere klarer å skaffe seg adgang til dem. Det er en av de store utfordringene forskerne og industrifolkene diskuterte på konferansen.

– Alle de problemene vi har i dag med å beskytte data på internett, blir enda viktigere i Internet of Things. Hvis ikke man tenker på å få med all sikkerheten fra starten av, blir det veldig problematisk, sier Jan Madsen.

Noen apparater vil kreve større sikkerhet enn andre, og det vil være smart å senke kravene i noen av de mer harmløse tingene fordi kryptering av data krever strøm og tar tid.

Men det prinsippet har noen fallgruver, forklarer Madsen. For når ting er tett forbundet, vil hackere kanskje kunne komme inn via bakveier i de mindre sikre delene. Det prinsippet har hackere brukt ved å skaffe seg adgang til underholdningssystemet i en bil og derfra fått kontroll over bremser og styring.

Dessuten handler ikke sikkerhet bare om å kryptere, understreker han. Hackere kan nemlig gjøre skade ved å blokkere datastrømmen til og fra livsviktige ting. Forskere har for eksempel vist at det er mulig å hacke pacemakere.

Sven Karlsson forventer at det vil bli stilt mange spørsmål til beskyttelsen av privatlivet.

– Internet of Things-enhetene vil være koblet til skyen, og det blir nok ikke mulig å koble dem fra. Kommer vi til å akseptere at Google kan se oss gå rundt der hjemme? spør Karlsson.

© Videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no.

Zerokonferansen 2015 var stedet for å se og bli sett i det grønne Norge. Her minglet ungdommen –  miljøhipstere, byråkratbroilere og næringstopper i smarte antrekk. Det var langt mellom de pensjonerte hippiene.

Levende lys og protestviser var ute. Eggende jingler og storskjerm var in. En brunstig reklamestemme tordnet ut over salen: «Gi en varm applaus til Marius Holm!»

Grønne spydspisser

Og Zeros daglige leder Marius Holm åpnet showet som den reneste Steve Jobs. De grønne spydspissene skulle fram. Suksesshistoriene.

– Markedskrefter og teknologi og nye måter, sa han. – Optimisme og framtidstro.

Grønne powerpunkter vekslet med videosnutter der næringslivstopper gav sine vitnesbyrd. De hadde også sett det grønne lyset.

• Les også: Kan markedskreftene redde naturen?

Fra yoghurtbegre til strømlinjer

Grønt skyter fart som en Tesla. Grønt er gøy. Grønt er trendy. Grønt er lønnsomt. Og hvorfor ikke?

Den grønne investoren Øystein Stray Spetalen parkerte miljøsnerpene på denne måten: «For tre år siden så alle elbiler ut som yoghurtbegre. Nå ser de ut som normale biler. Det hjelper jo også.»

Folket hus AS

På konferansens andre dag økte kjendisfaktoren ytterligere. Da kunne du folde ut Macbooken ved samme bord som Rasmus Hansson. Eller stå i garderobekø med Trine Skei Grande. Eller ta selfie med Jonas Gahr Støre.

De – og partitopper fra de andre største partiene – avsluttet det grønne gildet i Folkets hus på Youngstorget.

Jonas Gahr Støre hadde grunn til å føle seg hjemme, selv om Folkets Hus nå symptomatisk heter Oslo Kongressenter Folkets Hus AS.

Fargeforvirring

Støre tok oppstilling temmelig midt i den håndplukkede forsamlingen på podiet, midt mellom blått til høyre med Ketil Solvik-Olsen fra Frp og rødt til venstre med Audun Lysbakken fra SV. Sett fra podiet.

Men snart tiltok fargeforvirringen. Trine Skei Grande stod riktignok til høyre for SV. Men grønne Grande var plassert til venstre for gule Kjell Ingolf Ropstad fra KrF. Og aller ytterst ulmet Rasmus Hansson fra MDG i purpur.

Snart ble det klart: Spektralsurret ble blendet av intenst grønnskjær. De var grønne alle sammen.

14 grønne milliarder

– Lavutslippsbiler skal bli billigere, sa Solvik-Olsen.
– Fossilmotorens tid er forbi, sa Lysbakken.
– Nye verdier og grønne arbeidsplasser, sa Nikolai Astrup fra Høyre.
– Biodrivstoff og elbiler, sa Marit Arnstad fra Senterpartiet.
– Bygge ut kollektivtrafikken, sa Støre.
– Det skal lønne seg å velge grønt, sa Ropstad.
– Øke fossilavgifter, sa Hansson.
Og Skei Grande toppet det hele.

– Jeg er partileder, så jeg kan lekke fra vårt alternative statsbudsjett uten å spørre noen, sa hun til lun latter fra salen.

– Vi legger opp til et grønt skatteskifte på 14 milliarder. Det monner, sa hun.

• Les også: Forskningsbudsjett uten grønt skifte

Penger snakker

Var det munnhell? Tomme løfter, grønne brikker i et svart spill om makt? Ulmet de mangefargede politiske glørne videre, under et grønt dekke av enighet?

Eller ser vi starten på en ny politisk retning, vinkelrett ut fra den gamle politiske aksen? Jeg tror begge deler.

Tomme ord? Nei. Penger snakker, som amerikaneren sier, og det med store bokstaver. Oljeindustrien skranter. Statoil flasser medarbeidere. Arbeidsløsheten stiger.

Og på den andre siden: Fornybar energi vokser eksplosivt. Stray Spetalen malte framtida med bred pensel på konferansens første dag: Om 10–15 år er alle hus dekket av solpaneler, og den eneste elkabelen du trenger, er den du får fra nettleverandøren.

Den perfekte politiske stormen

Jeg tror det blåser opp til den perfekte politiske stormen. Klimatrusselen, finanskrisen, fallende oljepriser og arbeidsledige ingeniører, voksende u-landsøkonomier som hungrer etter fornybar energi, smarte biler, smarte kollektivløsninger, smarte hus, smarte byer. Smarte folk.

Smarte, unge folk, som lengter etter mer enn å råne rundt i utkanten. De vil til kjernen av problemene og kjernen av løsningene. Og de har små barn. De vil at barna skal leve godt, nå og om femti år.

Elbuss eller elbil?

Samtidig: De politiske motsetningene er der fortsatt. Alle vil ut i det grønne, men venstresida vil kjøre elbuss, høyresida elbil.

Høyresida vil at bedriftene skal få kjøre sine egne grønne løp, uten sterke statlige føringer.

– Næringslivet ser muligheter til å skape grønne arbeidsplasser. Den tendensen må vi forsterke, uten å si at den teknologien er bedre enn den teknologien, sa Nikolai Astrup fra Høyre.

Venstresida vil være bussjåfør på den grønne veien. Myndighetene skal styre produksjonen i grønn retning med avgifter og offentlige innkjøp.

– Vi myndigheter må stille krav som innkjøpere. Vi har makt, sa Støre.
– Statsbudsjettet viser at det grønne skiftet er i det blå. Vi mangler avgiftsdreiningene, sa Lysbakken.

Men alle var enige om at infrastrukturen må bygges ut – les stål og sviller og asfalt i ulike blandingsforhold, samt hurtigladestasjoner.

• Les også: Bil mer miljøvennlig enn tog?

Mål eller målløs

Rasmus Hansson hadde – kanskje ikke uventet – sin egen vri på den smale grønne sti. Han ville ha klarere, konkrete mål å gå etter.

– Problemet med enkelttiltak er at de ikke er koblet til mål. Enkelttiltak virker ikke, sa han.

– Målene til Rasmus er helt meningsløse, kontret Astrup fra Høyre. Han brukte Tesla som eksempel på at det er teknologien og markedet som driver den grønne utviklingen framover, ikke politisk detaljstyring.

– Denne utviklingen kommer ikke til å være lineær. Den vil gå i rykk og napp. Vi står på terskelen til noe helt nytt, sa Astrup.

Grønnere by

Så var det slutt. På gata utenfor Folkets hus slo virkeligheten kaldt mot meg. Fossilbiler stanget støtfanger mot støtfanger i de trange gatene.

Skjønt – om få år skal disse gatene være tilnærmet biltomme, hvis Oslos nye byregjering får det som den vil.

– 70 prosent statlig bidrag til miljøtiltak i byene, sa Gahr Støre, og mente ikke bare Oslo, Bergen, Trondheim og Tromsø, men også Ålesund og andre mindre byer.

– Jeg tror på teknologiutviklingen i dette feltet, understreket han.

Og inn fra sidegata svingte en smekker Tesla og skjøt fart langs Ring 1.

Nå kan vi gjøre menneskets beste venn enda bedre – i hvert fall hvis vi kan kalle det en forbedring at bikkja blir en muskelbunt.

Kinesiske forskere har nå brukt genteknologi til å skape designerhunder. De ødela et gen som bremser muskelvekst i to hunder av rasen beagle – med bruk av teknologien CRISPR. Resultatet er at den ene utviklet dobbelt så stor muskelmasse.

Forskerne kan lage hunder som «har større muskler og forventes å være flinkere til å løpe, noe som er bra i forbindelse med jakt, politiarbeid og militære formål», forteller Liangxue Lai til MIT Technology Review. Lai er forsker ved Key Laboratory of Regenerative Biology ved Guangzhou Institutes of Biomedicine and Health.

Muterte minigriser til salgs

Nyheten kommer bare en måned etter at en annen kinesisk forskningsinstitusjon har begynt å selge genetisk modifiserte kjælegriser i miniatyrutgave for 10 700 kroner stykket.

Derfor kan det kanskje snart bli mulig å kjøpe mutanthunder med spesielle, skreddersydde egenskaper. Liangxue Lai og 28 kolleger har offentliggjort forskningen i tidsskriftet Journal of Molecular Cell Biology. De har ikke hatt som mål å avle fram kjæledyr.

– Målet med dette er å skape dyr til forskning på sykdommer. Hunder ligner på mennesker når det gjelder til metabolske, fysiologiske og anatomiske trekk, sier Liangxue Lai ifølge MIT Technology Review.

Dansk genforsker:– Uheldig utvikling

Det overrasker ikke den danske genforskeren Jacob Giehm Mikkelsen at CRISPR-teknologien kan brukes til å skape designerdyr, men han synes ikke at det kinesiske prosjektet er spesielt nyttig.

Han ergrer seg over at kinesernes forsøk med griser og hunder åpner for at teknologien kan bli brukt av firmaer som vil tjene penger på å endre dyrs muskelmasse, størrelse, hjerne eller annet.

– Det er mange gode argumenter for å utvikle dyr til forskning på sykdommer. Men jeg synes det er uheldig hvis vi utvikler hunder eller griser for å ha spesielt interessante kjæledyr, sier Mikkelsen. Han arbeider ved institutt for biomedisin ved Aarhus Universitet. Mikkelsen forsker selv på CRISPR-teknologi og har vært med på å klone griser med medisinske formål.

Han mistenker at kineserne har jobbet med nettopp muskuløse hunder fordi det skaper oppmerksomhet i media.

– Det skygger for hvordan vi kan bruke denne teknologien på en god måte. Teknologien store muligheter for i medisinsk forskning. Det er ergerlig at det faller i bakgrunnen når den blir brukt på denne måten, sier Mikkelsen, som likevel kan finne et par brukbare elementer ved forskningen:

– Noe får vi ut av studien, for eksempel informasjon om hvor effektivt dette fungerer i forskjellige celletyper, og vi får hva vi kan bruke teknologien til. Det åpner jo opp for at vi diskuterer om vi synes at det er denne veien vi skal gå.

Klippet opp gen

De kinesiske forskerne fortsetter på sitt vis menneskets lange tradisjon med å avle fram bestemte egenskaper hos hunder. Over flere tusen år har vi forvandlet ville ulver til nyttige jakthunder og koselige kjæledyr. Med CRISPR-teknologien er utviklingen raskere og mer presis.

Forskerne utnyttet kunnskapen om et gen som kalles MSTN, som koder et protein som bremser muskelvekst. Uten det genet vil musklene vokse uhemmet. Det kan vi se på hunderasen whippet og kvegrasen dansk blåkveg, og det er den mutasjonen CRISPR-teknologien kan fremtvinge.

Teknologien fungerer nemlig som en genetisk saks som forskerne brukte til å ødelegge genet mens hundene fortsatt var en enkelt befruktet eggcelle. Deretter satte forskerne de befruktede eggene inn i surrogatmødre som i alt fikk 27 valper. Det viste seg at de hadde klart å ødelegge genet i to av valpene, som ble oppkalt etter de mytiske figurene Hercules og Tiangou. Det siste navnet betyr himmelsk hund på kinesisk.

Analyser av hundenes vev viser at Hercules fortsatt har noe aktivitet i genet. Det er bare Tiangou som ikke produserer noe av det muskelhemmende proteinet. Derfor er det bare den som får ekstra store muskler. MRI-skanninger viser at Tiangous lårmuskler er dobbelt så store som hos andre beagler.

Kan ha ukjente funksjoner

Forskerne har tatt prøver av sæden til Hercules, og den inneholder ikke MSTN-genet. Det betyr at Hercules kan gi videre den muskeloppbyggende mutasjonen til valpene sine.

Derfor kan den brukes til å avle muskuløse hunder. Det bekymrer Jacob Giehm Mikkelsen, som er redd det blir vanskelig å styre utviklingen.

– Vi vet ikke alltid hvilke endringer vi skaper. Endringen ligger jo i alle cellene – ikke bare i musklene. Det er antagelig ikke tilfellet her, men dette genet kan også ha en ukjent funksjon et annet sted. For eksempel kan vi ende opp med hunder som er mer aggressive, sier Mikkelsen.

Tidligere i år viste andre kinesiske forskere at CRISPR-teknologien også kan brukes i menneskefostre. Det åpner for at man kan utvikle generasjoner av supersterke idrettsutøvere eller soldater.

Slike forsøk er Mikkelsen seg veldig kritisk til. Ingen vet om mutasjonene vil påføre barna andre genetiske feil.

– Det er et stort ansvar å legge på foreldre at de skal handle på kommende generasjoners vegne. Det er jo en stor nok utfordring å oppdra tenåringer, men i dette scenarioet må foreldrene også kunne ta ansvar for genene.

– Vi vet ikke hva de genetiske endringene fører med seg. Det er riktig at de kanskje får større muskler, men det kan være hundre andre ting som genet også er involvert i. Det kan kanskje føre til risiko for andre sykdommer, sier Mikkelsen.

© Videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no.

En gruppe forskere fra Storbritannia, Kina og Israel har laget et litium-luftbatteri som skal kunne løse flere av problemene disse batteriene har slitt med.

Like mye energi som i bensin

Hvis disse batteriene blir klare for markedet, kan de gi elbiler en skikkelig dytt framover. Litium-luftbatterier vil bli mye lettere enn de litium-ionebatteriene som sitter i dagens elbiler.

• Les også: Batteri for landeveien

Dermed kan de konkurrere i rekkevidde med bensin- og dieselbiler, målt ut fra energimengde og vekt på batteriet.

– Dette kan være ett av de gjennombrudd som litium-luftbatterier venter på, skriver Poul Norby i en e-post til forskning.no.

Norby er seniorforsker på Institut for Energikonvertering og lagring på Danmarks Tekniske Universitet. Sammen med kolleger har han forsket på denne batteritypen.

– Alt i alt kan dette godt være en av de meget viktige artikler som betyr et nytt intensivt fokus på litium-luft-batteriteknologien, skriver han om studien i tidsskriftet Science.

Norby tar likevel forbehold om flere studier må til for å forklare alle reaksjonsmekanismene, og for å studere blant annet hvordan batteriet oppfører seg over lang tid.

Bruker oksygen fra lufta

Hvorfor er litium-luftbatterier så lette? Årsaken ligger i lufta – bokstavelig talt. Det er oksygen fra lufta som brukes til de kjemiske reaksjonene i den ene – positivt ladede – elektroden.

Dermed slipper batteriet å dra med seg for eksempel metalloksid, slik som i et litium-ionebatteri.

Til gjengjeld blir litium-ionebatteriet tyngre og tyngre etterhvert som oksygenet bindes i reaksjonene og samler seg i batteriet under bruk.

Store porer

Men selv om litium-luftbatteriene er forholdsvis lette, har tunge tekniske problemer stått i kø. Forskerteamet kan nå ha løst noen av de viktigste.

Ett problem har vært at reaksjonen må foregå over store flater. Først da blir det mange nok litiumatomer og oksygenatomer som reagerer. Først da gir batteriene nok elektrisk strøm.

Det finnes en måte for å lage mye overflate på liten plass: Du kan lage et porøst stoff. Der kan oksygenet fra lufta sirkulere og reagere i alle krinkelkroker av porene.

Porene i de nye batteriene er også ekstra store. Dermed blir det også god plass i pluss-elektroden. Den klarer å ta imot krystallene som dannes når litium reagerer med oksygen.

• Les også: Batteriet bremser elbilen

Annen kjemisk reaksjon

Et annet problem er produktene fra de kjemiske reaksjonene under utlading. De kan stoppe igjen porene. Siden de ikke leder elektrisk strøm, kan de stanse reaksjonene og strømflyten. Det samme kan uønskede biprodukter.

Forskerne har løst dette problemet ved å bruke en annen type reaksjon og tilføye et stoff som fungerer litt som en katalysator. Sluttproduktet er ikke en binding av litium og oksygen, som i andre slike batterier.

Isteden er sluttproduktet en binding av litium, hydrogen og oksygen – litiumhydroksid. Artikkelen i Science beskriver hvordan dette stoffet vokser nærmest som kronblader – tynne, porøse flak – ut fra porene i elektroden.

– Her dannes ikke sluttproduktet bare som et belegg. Det transporteres vekk fra elektroden, som et oppløst stoff, skriver Norby.

Dermed tettes ikke reaksjonsflaten igjen, og reaksjonene kan fortsette lenger. Kapasiteten øker. Når batteriet lades, går reaksjonen i revers. Litium frigjøres igjen, klar til ny bruk.

– Dannelsen og dekomponeringen av litiumhydroksid som et reaksjonsprodukt i en reversibel reaksjon uten mye energitap er spennende, kommenterer Norby.

Mindre energitap ved oppladning

Et tredje problem har vært oppladingen. Du måtte sende mye høyere spenning, og dermed mer energi inn i litium-luftbatteriet enn du fikk ut. Det førte til et stort energitap.

Hvorfor måtte høyere spenning til? Det vet faktisk ikke forskerne helt sikkert. Norby og kollegene hans har gjort beregninger som viser at det ikke er noen teoretisk grunn til at det trengs så høy spenning.

Sikkert er det likevel at det nye sluttstoffet litiumhydroksid reagerer mye raskere når det er oppløst, særlig når forskerne bruker noen spesielle tilsetningsstoffer.

Energitapet ved opplading er nesten helt borte, ifølge artikkelen i tidsskriftet Science.

• Les også: Det blir strøm nok til elbiler og elbusser

Tåler vann

Et fjerde problem har vært at batteriet ikke tåler vanndamp i lufta. Litium reagerer lett med vann. Dermed blir noe av litiumet borte. Reaksjonen lager også hydrogengass, som kan også skade elektroden. Det er også flere uønskede virkninger av denne reaksjonen.

Det nye litium-luftbatteriet tåler derimot vanndamp. Reaksjonene blir ikke påvirket, viste forsøk forskerne har gjort.

I artikkelen i Science beskriver forskerne alle endringene som et samspill. Dette samspillet forbedrer både kapasiteten til batteriet og oppladingen.

Referanse:

Tao Liu m.fl.: Cycling Li-O2 batteries via LiOH formation and decomposition, Science, 30. oktober 2015, vol. 350, issue 6260, doi:10.1126/science.aac7730, sammendrag.

Elbilene vil bli større, og rekkevidden øke. Rundt 2020 kan alle elbiler ha nådd opp på Tesla-nivå med rundt 300 kilometer. Innen 2025 kan rekkevidden ha kommet opp i 500 kilometer, sa Arne Sigbjørnsen, produktsjef for hurtiglading i ABB.

• Les også: Elbil i klimaspagat

Han er en av innlederne her på Zero-konferansen i Oslo som prøver å svare på spørsmålet: Hva vil den nye grønne bølgen av elbiler, elbusser og elferger kreve av strømnettet vårt?

Solid ryggrad

Disse store familiebilene med 500 kilometers rekkevidde vil kreve tilsvarende mer strøm. Utålmodige bilister på landeveien vil kreve kortere ladetid. Mer strøm på kortere tid – det er mer effekt. Kan framtidas hurtigladestasjoner levere?

– Vi mener at vi har et solid nett som gjør det mulig å elektrifisere transportsektoren, sa Bente Monica Haaland, konserndirektør i Statnett.

Statnett er ryggraden i elkraft-Norge. De skal levere strømmen, men ikke ladestasjonene. Det er en oppgave for private firmaer, støttet av statlige ENOVA.

Men til tross for en sterk ryggrad kan det bli små prolapser i systemet. Forsterkninger trengs, ifølge Haaland.

– Spesielt borettslag i byer kan få problemer, sa Johan Christian Hovland fra strømleverandøren Hafslund.

Big data i strømnettet

Tre viktige verktøy kan gjøre det lettere å få strømmen inn i batteriene: smarte strømnett, smart strømprising og – hydrogen.

Det første først: Strøm fra flere små leverandører, fra vind og sol, vil i framtida kreve avanserte dataløsninger for å holde styr på alt.

Dette vil påvirke det nordiske energisamarbeidet, som er veldig tett.

– Det nordiske strømnettet er synkront. Strømmen går på samme puls. Endringer i ett land påvirker hele systemet, sa Haaland.

– Det viktigste tror jeg blir digitaliseringen av neste generasjon kraftsystem. Når så mange ressurser spiller inn, må vi binde dem sammen, styre dem, håndtere dem som ”big data”, sa Haaland.

• Les også: Smartere strømnett med nytt materiale

Timetilbud på strøm

Smart strømprising vil si at du, som forbruker, vet fra time til time når strømprisen er lavest og kan lade da. 

Smart strømprising er også avhengig av avanserte dataløsninger. Og de kommer.

– De neste årene skal vi bruke 2,4 milliarder kroner på å kjøpe inn 7000 nye strømmålere, fortalte Hovland fra Hafslund.

Disse målerne gjør det mulig for strømleverandøren å se rett inn i sikringsskapet ditt, hvor mye du bruker fra time til time døgnet gjennom.

– Da kan vi lage priser som er basert på forbruket, time for time. Det blir gunstig for folk å lade bilen om natta istedenfor når du setter den inn om ettermiddagen i garasjen, sa Haaland.

Alt i alt var han lite bekymret for hva elbilene kunne lage av ugreie for strømnettet. Det norske strømnettet er godt dimensjonert. Det ble bygget for elektrisk oppvarming i hjemmene.

– Det er ikke sånn at folk trenger en egen hurtiglader hjemme. En elbil på hjemmelading bruker ikke mer strøm enn en varmtvannsbereder. Dette vil gå fint, sa Haaland.

Fra ferskvare til lagervare

En spennende joker i strømkabalen er hydrogen. Hydrogen kan løse et viktig problem: Behovet for strøm er ikke alltid i takt med produksjonen.

– Elektrisitet er ferskvare. Den må brukes når den produseres. Hydrogen kan brukes til strømlagring. Holdbarhetsdatoen for strømmen kan utvides. Strømmen kan brukes et annet sted, til et annet tidspunkt, sa Bjørn Simonsen fra NEL Hydrogen.

Hydrogenproduksjon fra strøm har lange tradisjoner i Norge. Allerede i 1927 bygget Norsk Hydro verdens største hydrogenfabrikk – faktisk to av dem – på Rjukan. De brukte strøm fra kraftverket og laget tre tonn hydrogengass i timen, fortalte Simonsen.

Det samme kan vi gjøre i dag. Fornybar energi fra sol og vind kan lagres som hydrogen for seinere bruk, for eksempel i brenselceller i hydrogenbiler.

• Les også: Slik virker en brenselcelle

Hydrogenbiler faller i pris

Hydrogenbiler er tilgjengelige nå. Hyundai og Toyota har allerede modeller ute. Honda kommer i 2016. Brenselceller faller kraftig i pris.

– Hydrogenbilen blir like billig som vanlige biler, sa Simonsen fra NEL.

Investor Øystein Stray Spetalen snakket også varmt for hydrogen på Zero-konferansens første dag. Han står bak selskapet NEL, og investerer tungt i hydrogen.

Ifølge nettavisen E24 har han kjøpt det danske hydrogendrivstoff-selskapet H2 Logic, som lager fyllestasjoner for hydrogenbiler.

Blid bunnlinje

– Det er et stort energioverskudd. Solparker i Tyskland blir ikke kvitt energien. Energien er nesten gratis, sa Spetalen.

Med nesten gratis overskuddsenergi blir bunnlinja blid for hydrogenlagring. Og ikke bare til hydrogenbiler. Hydrogen kan også brukes til å ta toppene på hurtigladestasjoner.

Hurtiglading + hydrogen = sant

– Drømmen er hydrogen og hurtigladestasjon samme sted, sa Simonsen.

Når det er ledig kapasitet på ladestasjonen, brukes overskuddsstrømmen til å lage hydrogen.

Dette hydrogenet kan fylles på hydrogenbiler, eller det kan lage strøm til hurtigladerne og ta strømtoppene når mange batteribiler skal hurtiglades samtidig.

– Å se elektrisitet for framtidas bilpark og hydrogen sammen, er raskeste vei til målet, og best for de store investeringene som skal gjøres i strømnettet, sa Simonsen.

Ein revolusjon har skjedd innan genetikken og molekylærbiologien sidan metoden CRISPR-Cas9 blei oppdaga i 2012 (sjå faktaboks). Omstendelege og kostbare prosessar har brått vorte rimelege og raske.

Forskarar har fått eit kraftig verktøy til å forstå korleis genane til organismane på kloden fungerer og til å klippe og lime i dei.

– Å gjere endringar i DNA er veldig mykje enklare enn det var. Våre eksperiment går på halve tida og har blitt mykje billegare, seier Eivind Valen, forskar og gruppeleiar ved Institutt for informatikk ved Universitetet i Bergen.

Han brukar CRISPR-Cas9 i grunn­forsking, til å undersøke korleis genar blir regulert (slått av og på) i ulike organismar. Gruppa var blant dei første til å bruke metoden på sebrafisk og har også jobba med menneskeceller.

– Det kjem til å skje

– Snakkar vi om garasjeteknologi?

– Med grunnleggande kunnskap om molekylærbiologi og laboratoriearbeid er det nok mogeleg å sette dette opp i garasjen, ja. Det er enkelt å lære metoden til ein bachelorstudent, men det kan vere meir krevjande å faktisk få han til å fungere slik du vil, seier Valen.

I Noreg og over 40 andre land er genterapi på menneskelege foster og befrukta egg forbydd.

– Det kjem til å skje likevel. Enten når ein blir einige om at teknologien er moden og inngrepa etisk forsvarlege, eller i eit land som ikkje bryr seg så mykje om den internasjonale semja og frårådinga frå forskingsmiljøet, seier Valen.

Ei gruppe kinesiske forskarar blei fordømt av mange etter ein forskingsartikkel publisert i mai i år. Artikkelen viste korleis dei hadde brukt CRISPR-Cas9 til å gjere genetiske endringar i menneskeembryo. Rett nok var det ikkje levedyktige embryo, for dei kom frå egg befrukta av to sædceller. Andre meiner denne typen forsking ikkje er så farleg. Det går rykte i forskarmiljøa om at liknande prosjekt er undervegs.

Ikkje presist nok

– Dersom vi ser moral og etikk over historisk tid, skjer det store endringar i kva vi oppfattar som normalt eller greitt. Vi veit ikkje kvar vi kjem til å gå, men det er viktig å ha ein debatt om kvar vi vil, seier Valen.

Er det mogeleg eller ønskeleg for det internasjonale miljøet å halde attende alle forsøk på til dømes å fjerne arvelege sjukdommar som cystisk fibrose, sigdcelleanemi eller Huntingtons frå ei slektslinje for godt?

Uansett viser forskinga at metoden ikkje er presis nok til å bli brukt på menneske enno. Av og til bommar den molekylære saksa og kuttar ein annan plass enn den skal. Det kan få alvorlege konsekvensar. Samtidig er det intens forskingsaktivitet på feltet, og metodar som bygger på CRISPR-Cas9, blir stadig meir presise og effektive.

Skal sjå over lovverket

– Vi er ved eit vegskilje. No kjem genterapien for fullt. Vi er i ferd med å få metodar som fungerer, og som blir tryggare. Vi ventar ein auke i genterapeutiske utprøvingar og tilbod, seier Sigrid Thoresen, seniorrådgjevar i Bioteknologirådet og tidlegare kreftforskar ved Oslo universitetssykehus.

I samsvar med dagens lov kan genterapi berre nyttast ved alvorleg sjukdom. Så langt er det berre eitt genterapiprodukt som er godkjent i Europa, men på verdsbasis er meir enn 2000 kliniske utprøvingar i gong – over halvparten mot kreft.

– Kvar går grensa for alvorleg sjukdom? Må det vere livstruande eller er det tilstrekkeleg med vesentleg svekking av livskvaliteten? Mange er redde for at vi skal gå for langt i å betre fysiske attributt. Kva for tilstandar skal vi kunne redigere vekk? spør Thoresen.

Ho fortel at medlemmene i rådet snakkar mykje om CRISPR-Cas9 for tida, fordi metoden vil få stor innverknad på bioteknologien og bruken av han. Utover hausten skal rådet evaluere kapittel seks i bioteknologilova, som tek for seg genterapi.

– Ein uttale vil kome – både om genterapi generelt og om genmodifisering i menneskeembryo, seier Thoresen.

ELSA

– Vi ynskjer å jobbe saman med naturvitarar for å ta denne teknologien fram på ein etisk og forsvarleg måte og gå inn i dei sosiale og filosofiske aspekta, seier forskar Dorothy Jane Dankel ved Senter for vitenskapsteori ved Universitetet i Bergen (UiB).

Senteret er involvert i den obligatoriske ELSA-delen i to store prosjekt i Forskningsrådet sitt program BIOTEK2021. ELSA står for etiske, rettslege og samfunnsmessige aspekt.

– Det ville vere for dumt for vitskapen om nokre forskarar som bevisst strekkjer det etiske regelverket for eiga æra, skulle øydelegge for heile verda. Det er slik eit ufrivillig moratorium på å bruke CRISPR-Cas9 kan bli utløyst, seier ho.

Ei framståande forskargruppe frå USA har allereie oppfordra til eit slikt opphald i forskingsaktivitet når det gjeld forsøk på å skape genetisk endra born. Ei anna gruppe har gått lenger og oppfordrar til å avstå frå å gjere genetiske endringar i menneskelege reproduktive celler.

Vil lage steriliseringsvaksine

Dankel samarbeider med Anna Wargelius ved Havforskningsinstituttet, som står i spissen for prosjektet SALMOSTERILE, finansiert gjennom BIOTEK2021. Her er målet å forstå funksjonen til ulike protein i laks, for å lage ein vaksine som kan gjere oppdrettsfisken steril. Det vil minske skaden på populasjonar av villaks ved rømming.

– Vi har arbeidd i mange år med funksjonelle studiar i laks, og det har vore veldig vanskeleg. Med CRISPR-Cas9 kan vi brått lage modelldyr som gjer at vi forstår korleis fisken fungerer, seier Wargelius.

Forskarane i prosjektet var først ute med å bruke teknikken på laks.

– Våre første fiskar som fekk enkelte genar slått av, er to år og to kilo no, fortel Wargelius.

Sjølv om denne laksen har fått genane endra på laboratoriet, har ikkje prosjektet noko mål i seg sjølv om å lage genmodi­fiserte fisk.

Ukjende signalvegar

– Det er stor skilnad på å bruke CRISPR-Cas9 til å studere biologien i laboratoriet, for å forstå korleis organismar fungerer genetisk – og å bruke metoden for å endre genane, seier Dankel.

Ho understrekar at genar fungerer på ekstremt samansette måtar. Enkelte genetiske system kjenner vi godt. Andre kjenner vi dårleg.

– Eitt gen kan vere involvert i mange ulike system. Ein må difor vere sikker på at endringane ein gjer, ikkje har utilsikta konsekvensar, seier Valen.

– Dersom folk knyttar CRISPR-Cas9 til designarbabyar og gen­manipulering på enklaste nivå, trur eg ikkje dei vil forstå kor stort dette framskrittet er for forskinga generelt, seier Dankel.

– Mogelegheita for genmodifiserte menneske er ubehageleg. Det håper eg ein klarer å setje ein stoppar for. For oss som arbeider med biologiske prosessar, er dette eit fantastisk verktøy, seier Wargelius.