Forskning handler om å bygge stein på stein. Steinene er små, bitte små. Det går langsomt, veldig langsomt.

Men av og til gjør vitenskapen små hopp framover. Hvilke sprang som blir stående fra 2016, vet vi kanskje ikke før om noen tiår. Likevel har vi dristet oss til å plukke ut noen høydepunkter fra vitenskapsåret.

Fanget gravitasjonsbølger

I 2016 ble en av fysikkens gamle teorier endelig bekreftet: Laboratoriet LIGO i California klarte å måle gravitasjonsbølger.

Albert Einstein forutså disse bølgene for 100 år siden. De skapes når store, tunge objekter som stjerner strekker og bøyer tyngdefeltene. I januar i 2016 begynte det å gå rykter om at bølgene hadde blitt observert, og den 11. februar var det offisielt.

Dette ble en av de aller største vitenskapsnyhetene i starten av 2016, og tidsskriftene Nature og Science har satt det på sine lister over årets viktigste gjennombrudd.

Foreløpig er det bare oppdaget gravitasjonsbølger fra helt vanvittige voldsomme hendelser. De første bølgene som noen gang er målt kommer fra to sorte hull som smeltet sammen for halvannen milliard år siden. Her kan du lese mer om hvordan bølgene ble oppdaget.

Maskin vant over menneske

2016 ble også et strålende år for spillende dataprogrammer. Den kunstige intelligensen AlphaGo ble det første dataprogrammet som slo en av de beste Go-spillerne i verden, koreaneren Lee Sedol.

Go er et av verdens eldste og mest kompliserte brettspill. Spillet foregår på et brett med 19×19 ruter, og to spillere bruker annenhver tur til å sette ut en stein der linjene krysser hverandre i rutenettet. Poenget er å fange den andre spillerens brikker ved å omringe den.

Dette tilsynelatende enkle spillet kan skape milliarder på milliarder med forskjellige kombinasjoner.

AlphaGos bragd skjedde i midten av mars, etter at AlphaGo vant fire av fem kamper mot Sedol, noe mange ikke trodde var mulig. AlphaGo er nå rangert som verdens nest beste Go-spiller.

Dataprogrammet bruker såkalte nevrale nettverk for å lære seg spillet. Programmet bruker metoder som etteraper hvordan hjernene våre fungerer, og du kan lese mer om dette her.

Nature og Science er også enige om at dette er en av de største vitenskapsbragdene i 2016.

CRISPR igjen

Genredigeringsteknikken CRISPR har vært en gjenganger på de siste årenes oppsummeringer av hva som skjer på forskningsfronten. Senest i fjor kåret tidsskriftet Science genterapien kåret til årets gjennombrudd. Metoden gjør det mulig å gjøre målrettede endringer i cellenes arvestoff, og vi slipper ikke unna i år heller.

I juni ga det amerikanske National Institutes of Health (NIH) for første gang grønt lys for bruk av CRISPR på mennesker.

I november kunne vi lese at første menneske er gen-redigert. Det var kinesiske forskere som tok ut hvite blodceller fra en pasient med aggressiv lungekreft, endret genene og sprøytet dem inn igjen i pasientens kropp. Håpet er at endringen skal få cellene til å angripe kreften.

Håkjerring – verdens eldste virveldyr

Den er en av verdens største haier, men håkjerringa har likevel vært et mysterium for forskerne. De har visst at den kan bli gammel, men ikke hvor gammel. I august kunne en gruppe forskere, blant annet med deltakere fra UiT Norges arktiske universitet, fortelle at håkjerringa kan bli så mye som 500 år.

Svaret fant de utrolig nok i øyet til den enorme haien. Sentrum av øyelinsen består nemlig av en spesiell type vev som ikke forandrer seg etter fødselen. Ved hjelp av karbon-14-datering klarte forskerne å se at levealderen er mellom 270 og 510 år. Ingen andre virveldyr kan bli så gamle, og avisa The Guardian mener at dette er en av de 12 viktigste vitenskapsbegivenhetene i 2016.

Du kan lese mer om funnet og om håkjerringa i denne artikkelen fra forskning.no-eier UiT: Håkjerringer lever i flere hundre år

Nytt kjempelager av heliumgass

Helium kan brukes til mer enn å lage Donald-stemme i festlige anledninger. Grunnstoffet, som er nummer to i det periodiske system, er også viktig i blant annet romfart og medisin. Særlig til å kjøle ned MR-maskiner. Derfor har mange forskere vært bekymret for at verden har vært i ferd med å tømme heliumgasslagrene.

Dette er nok grunnen til at både The Guardian og Wired trekker fram et enormt heliumfunn i Tanzania som en av årets viktigste begivenheter. Det underjordiske lageret rommer 1,5 milliarder kubikkmeter, like mye som hele verden bruker i løpet av sju år.

• Les mer hos NRK: Enormt helium-funn i Tanzania

Kloning ingen helserisiko på lang sikt

Da sauen Dolly ble født i 1996, var hun det første klonede dyret som ble laget ved hjelp av en celle fra et annet voksent dyr. Hun ble avlivet i 2003 etter å ha pådratt seg kraftig leddgikt og lungekreft.

Forskere har undersøkt 13 forskjellige klonede sauer, fire av dem identiske med Dolly, for å se hvordan de har taklet alderdommen. Etter grundige helsesjekker, der de tok blodprøver, målte blodtrykk, sjekket stoffskiftet og undersøkte ledd og skjelett for sykdommer, konkluderte forskerne tidligere i år med at sauene i det store og det hele var friske og sammenlignbare med vanlige sauer på samme alder.

Her kan du lese mer om studien: Slik gikk det med Dolly og de andre klonene

Kan aper forstå andres feiloppfatninger?

Når er det vi mennesker forstår hva som foregår i hodet på andre? Forskere har lenge vært enige om at vi i hvert fall fra fireårsalderen kan skjønne at andre har feil oppfatning av virkeligheten. Dette finnes det eksperimenter for. Men disse forutsetter at barna må peke og har ikke vært brukbare på mindre barn. Aper har heller ikke klart disse testene, og mange har tolket dette som at mennesker er alene om en slik innsikt i andres tanker.

Med ny teknologi kan forskerne følge øyebevegelser, og barn er kanskje tidligere ute med å se andres feiloppfatninger enn det de tidligere har trodd. Nå har forskere satt opp eksperimenter også for aper, og mye tyder på at vi har undervurdert våre nære slektninger.

I videoen under kan du se et av eksperimentene. Og du kan lese mer om dem her: Hva slags apestreker er det forskerne driver med her?

Museegg i laboratoriet

Kappløpet har pågått lenge. I oktober slapp japanske forskere nyheten som tyder på at de var de første til å lage befruktningsdyktige egg i et laboratorium.

Elisabeth Larsen i Bioteknologirådet skriver om studien på GEN-etikk-bloggen her på forskning.no: Forskerne har tatt en liten bit fra halen til en mus og omprogrammert cellene til å bli såkalt pluripotente stamceller. De har potensial til å bli til alle typer celler i kroppen, unntatt morkake.

Larsen forteller at noen forskere tror dette kan føre til ny behandling for ufrivillig barnløshet, mens andre mener slik behandling er så risikabel og etisk problematisk at den aldri vil bli tillatt for mennesker.

Ny primtallrekord

Vi her i forskning.no-redaksjonen er over gjennomsnittet begeistret for primtall. Du vet de tallene som bare kan deles på seg selv og på 1. Det begynner så forsiktig med 2, 3, 5, 7, 11 og 13, men fortsetter i det uendelige. Enorme datamaskiner samarbeider om én eneste oppgave: å finne nye og større primtall.

De kan aldri finne verdens største, siden det finnes uendelig mange, så de må nøye seg med tittelen «verdens hittil største kjente primtall». I år knuste 2^74.207.281−1 den tre år gamle rekorden til 2^57.885.161–1.

Det nye største (foreløpig, altså) primtallet begynner med 300376… og slutter med …436351. Det består av over 22 millioner siffer, og hvis hvert siffer var bare én millimeter stort, ville hele tallrekken strekke seg mer enn 22,3 kilometer. Flere detaljer får du her: Så langt er det største primtallet

Kilder:

• Science: Ripples in spacetime: Science’s 2016 Breakthrough of the Year og From AI to protein folding: Our Breakthrough runners-up
• Nature: 2016 in news: The science events that shaped the year
• The Guardian: The 12 key science moments of 2016
• Wired: The 16 best scientific breakthroughs of 2016
• National Geographic: 6 Science Discoveries Worth Celebrating in 2016

Se for deg at det er november; det er mørketid og iskaldt i Arktis. Frakteskipet «Oleum» fra Hamburg er på vei mot Karahavet ved Novaja Semlja.

Om bord i skipet er kjemikalier, en leveranse til en oljeplattform i Sibir. Midt i den iskalde polarnatta blåser det opp; bølgene blir mektige, og Oleum ruller faretruende.

Plutselig stopper motoren opp. Skipperen oppdager fortvilet at de ikke kan ankre opp på grunn av et tykt islag over ankervinsjen. Skipet driver hjelpeløst mot land og forliser.

Hva skjer med mannskapet? Og hva med den giftige lasten og drivstoffet som snart er på vei mot havets bunn? 

• Les også: Jorda i Arktis kan være en tikkende klimabombe 

Smeltet polis skaper ny trafikk

Dette fiktive scenariet var utgangspunktet for et stort tverrfaglig forskningsprosjekt der forskerne tar for seg de politiske, juridiske, miljømessige og teknologiske utfordringene relatert til en helt ny skipsfart i Arktis.

Bakgrunnen for prosjektet er at isen de siste årene har smeltet så mye at Nordøstpassasjen nå er åpen for skipstrafikk. Man kan i dag, i deler av året, seile mellom Asia og Europa, via Arktis. 

Forskningsprosjektet heter A-lex og er et samarbeidsprosjekt mellom UiT Norges arktiske universitet, Framsenteret, Marintek og Akvaplan-niva. Etter fire år er prosjektet nå offisielt avsluttet.

Store sjanser for at menneskeliv går tapt

Forskerne har blant annet konkludert med at det er store sjanser for at menneskeliv går tapt dersom skip forliser i Arktis. 

Det er for langt til redningstjeneste og infrastruktur, og skiftende, kaldt været gjør de fysiske omgivelser svært krevende.

Hvordan ville for eksempel tusenvis av eldre mennesker om bord i et cruiseskip takle en slik situasjon?

Forskerne har også avdekket mange juridiske problemstillinger rundt internasjonal regulering av skipsfart, ansvar og erstatning ved ulykker og sikkerheten både for skipsmannskap og et eventuelt redningsmannskap.

• Les også: Økonomi trumfar økologi i reiselivet

Måtte tilbakevise antakelse

Hva så med miljøet? Det er mange ukjente faktorer rundt økosystemet i Arktis. Det er kun tre til fire år siden forskere fra UiT begynte å dra på vintertokt på havet i Arktis.

Tidligere har forskere antatt at siden sollyset er grunnlaget for all biologisk produksjon på landjorden og i havet, og sola er borte fra Arktis om vinteren, er det ikke noe biologisk aktivitet der om vinteren. De fleste sjøfugler og hvaler har jo også dratt sørover.

– Denne etablerte antakelsen har nå blitt utfordret, og på mange måter tilbakevist, forteller marinbiolog Lars-Henrik Larsen, fra Akvaplan-niva.

– Fisk spiser og formerer seg i mørket, dyreplankton forekommer i rike mengder og trives under måne- og nordlys, konstaterer forskeren.

Det at mange arter trives også under måne- og nordlys, gjør naturen sårbar hele året.

Kjemikalier i torskens gyteområde

Da det fiktive skipet Oleum forliste, forsvant det også kjemikalier ned i det mørke havdypet. Utslippet får sannsynligvis alvorlige konsekvenser for økosystemet. Området der det skipet sank, er nemlig gytested for polartorsk.

Polartorsken er ikke til stede når skipets giftige last synker, men svømmer inn for å gyte noen måneder senere, i februar.

– Da har utslippet av både diesel og kjemikalier skjedd, og vi vet lite om hvordan det kan påvirke gytesuksessen til polartorsken, sier Larsen.

– Vi ser at selv om ressursene, altså fisken i havet, ikke er til stede når en ulykke skjer, kan et utslipp av kjemikalier eller olje være skadelig for dem på et senere tidspunkt. 

• Les også: - Må samarbeide om å verne Arktis

Håper på videre forskning

Tore Henriksen, leder av K. G. Jebsen-senter for havrett ved Det juridiske fakultet på UiT, håper forskerne kan fortsette forskningen på området.

– Det er utfordrende, men også svært nyttig med tverrfaglige forskningssamarbeid. Man må kommunisere slik at folk utenfor eget fagområde forstår hverandre. Men når vi nå har tilegnet oss så mye kunnskap innen de forskjellige fagområdene, så vil vi gjerne fortsette, og det skal vi jobbe for å få til, avslutter Henriksen.

Referanse:

Lars-Henrik Larsen m.fl: Technological and environmental challenges of Arctic shipping – A case study of a fictional voyage in the Arctic. Polar Research, 2016. DOI: http://dx.doi.org/10.3402/polar.v35.27977. Sammendrag.

Alder gjør at vi virker dårligere. Ettersom tida går, mister cellene våre gradvis evnen til å reparere seg selv. Til slutt blir det så mange feil og skader at organene begynner å svikte. Aldringen i seg selv er faktisk en av de viktigste risikofaktorene for mange sykdommer.

Hittil har forskerne sett på aldring som en enveisprosess. Den kan kanskje sakkes av livsstil og andre miljøfaktorer, men ikke snus.

• Les også: – Teorien om aldring må endres

Men i forrige uke kom en studie som hinter om at dette er feil.

Et team av forskere fra USA og Spania har klart å reversere aldring hos mus. Behandlingen så ut til å reparere aldersrelaterte skader på dyras organer. Musene levde også vesentlig lenger enn normalt.

– Denne studien er banebrytende. Den endrer synet på aldring som noe ensrettet man ikke kan reversere, kommenterer Kaja Kristine Selmer ved Avdeling for medisinsk genetikk ved Universitetet i Oslo.

Foryngelsesprosess

Ideen bak den nye studien er for så vidt ikke ny.

Et visst håp om at aldring kan snus ble nok vekket i 2006, da Shinya Yamanaka og kollegaene hans klarte å reprogrammere voksne hudceller slik at de forvandlet seg tilbake til embryonale stamceller – en slags universalceller som finnes i tidlige foster.

• Les også: Ungt blod snur ikke aldring

Det viste seg at denne foryngelsesprosessen kunne settes i gang ved å aktivere bare fire gener – de såkalte Yamanaka-faktorene.

Arbeidet var en sensasjon, og brakte stamcelleforskningen et stormskritt forover. Det viste også at det er mulig å reversere aldring i enkeltceller.

Men teknikken egnet seg ikke like godt til å få en hel kropp til å bli yngre. Dyr som har fått en slik behandling har enten dødd eller raskt utviklet kreftsvulster.

Levde lenger

Nå har imidlertid Alejandro Ocampo fra Salk Institute for Biological Studies og kollegaene hans klart det umulige:

De har brukt Yamanaka-faktorene til å lage en delvis reprogrammering av cellene i levende mus med en sykdom som gir for tidlig aldring.

I stedet for å framkalle en konstant aktivering av de fire Yamanaka-genene, sørget forskerne for at de var aktive i flere korte perioder.

• Les også: Eldre kvinner har bedre sex

Dette førte til at musenes kropper ble forynget. Flere organer fikk en større evne til å reparere skader og holde seg friske, og musene levde lenger enn ubehandlede mus. Og dette uten at de utviklet kreft.

– Forskerne har funnet balansen hvor musa ikke utvikler kreft og hvor cellen beholder sine karakteristika, men hvor cellens alderdomstegn likevel reverseres, sier Selmer.

Hun tror dette er første skritt mot en helt ny forståelse av aldring.

Miljøet endrer genene

De siste åras forskning har vist at aldringsprosessen i stor grad styres av epigenetikk. Epigenetikk er mekanismer som slår genene i DNAet av eller på.

Etter hvert som vi eldes, forandres mønsteret av gener som er aktive og inaktive. Det er dette som gir de karakteristiske tegnene på aldring.

Miljøet vi lever i og livsstilen vår er med på å styre disse epigenetiske endringene i genaktivitet, slik at vi kan eldes raskere eller saktere.

Men få hadde sett for seg at slike aldersrelaterte endringer skulle være reversible, sier Selmer.

– Vi har tenkt at vi ikke kan gjøre noe med det. Men det som skjer med musene i den nye studien snur det inntrykket. Det er overraskende.

Om vi er heldige, er dette begynnelsen på en utvikling av metoder for å stoppe eller reversere aldring også hos mennesker.

Mange år til behandling av aldring

– Det å hindre aldring er nok en våt drøm for mange forskere. Men veien fram er veldig lang, advarer Selmer.  

– Det er stor forskjell på mus og mennesker, og disse musene var i tillegg spesialdesignet for at man skulle kunne stimulere Yamanaka-genene.

Det ligger mange hinder i veien før forskere eventuelt kan teste konseptet på mennesker. Og selv hvis vi kommer så langt, vil det fortsatt ta flere tiår å utvikle brukbare behandlingsformer.

Men likevel: Plutselig står døra på gløtt.

Vi øyner en mulighet som ikke var der før.

Noe som gjenspeiler seg i optimismen i siste setning i Ocampos artikkel, godt skjult under forskersk nøkternhet:

«Med tid og stunder kan dette til og med lede til utvikling av terapeutiske strategier som sikter mot å bedre aldersrelaterte sykdommer og dermed fremme helse og øke levealderen.»

Referanse:

Alejandro Ocampo m. fl., In Vivo Amelioration of Age-Associated Hallmarks by Partial Reprogramming, Cell, desember 2016.

– Svært få tenker over hvordan søkemotoren velger og prioriterer sine treff, sier professor Krisztian Balog ved Universitetet i Stavanger.

Google for eksempel, bestemmer hvilke tilbud som kommer øverst, og hvilke som havner lenger nede.

Balog forsker på data-gjenfinning, som i stor grad dreier seg om utviklingen av søkemotorene.

Søkemotorene henter ut informasjon fra store mengder ustrukturerte data. De kombinerer resultatene fra flere søkekilder til et forståelig og nyttig format ved bruk av såkalt maskinlæring. Det betyr at maskinen på egen hånd kan forbedre sin evne til problemløsning, som i dette tilfellet gir mer relevante og presise søk.

Balog er tilknyttet Institutt for data- og elektroteknikk ved Det teknisk-naturvitenskapelige fakultet, Universitetet i Stavanger.

Lærer av seg selv

– Lagring og deling av store datamengder er ikke interessant i seg selv hverken for leverandøren eller kunden, men det enorme volumet med tilgjengelig informasjon gjør det nødvendig for den enkelte av oss å stole på verktøyene og på teknologien, sier Balog.

Søkemotorene bruker en såkalt edderkopp, også kalt crawler, for å samle inn informasjon.

Den besøker nettsider flere ganger. På denne måten oppdager den kontinuerlig ny informasjon og den tilegner seg på minutter det vi ellers ville trengt uker på å lære oss.

Google tilpasser søkene sine til steder du allerede er pålogget og opererer dermed innenfor brukerens egen informasjonsboble.

Det du liker på Facebook vil påvirke hvilket innhold du får presentert i neste omgang.

– Søkemotorene er det nærmeste vi i dag kommer kunstig intelligens, samtidig som den beste måten å gjøre dem mer intelligente på er å bruke dem enda mer, sier professoren.

• Les også: Dyslektikere sliter med søkesystemene på bibliotekene

Søkemotorene har vokst kraftig

– AltaVista, en av de aller første søkemotorene, ble bygget i 1995. I år 2000 ga den tilgang til 500 millioner sider. I dag kunne disse vært lagret på én maskin og Google alene laster nå ned over 20 milliarder sider daglig.

– Hva ellers skiller dagens søkemotorer fra sine 10 år gamle forgjengere?

– Google opererer i dag mer enn et dusin kjempestore datasentre over hele kloden for å dekke behovet, og i stedet for ti blå lenker med dokumenter får vi i dag en mengde treff med fyldige og direkte svar. I tillegg er relevante utdrag markert i ingressen.

På toppen av dette mottar vi mye tilleggsinformasjon, faktabokser med lenker, gjerne sortert etter relevante parametre, som for eksempel tilberedningstid for matretter og reisetid.

Hjelper uten at du ber om det

En søkemotor fyller også inn informasjon som mangler, og som er nødvendig for å kunne gi deg et svar. På samme måte som iPhones hjelpsomme venninne Siri kjenner søkemotorene deg bedre for hver gang du spør om noe.

Alt handler om å tilby korrekt informasjon til rett person til avtalt tid, på samme måte som Google Now presenterer informasjon som er relevant for det du holder på med – uten at du aktivt ber om det. Dette kan være flyavganger, viktige arrangement eller attraksjoner i nærheten, fødselsdager, avtaler du har gjort og som nærmer seg i tid.

– Datavitenskapen kan gjennom å etablere brukervennlige grensesnitt bidra til at organisasjoner og enkeltbrukere forstår og kan nyttiggjøre seg store datamengder på en bedre måte enn i dag, mener Balog.

Han spår en videre sterk vekst de nærmeste årene innen proaktiv søking, der maskinen søker for deg på egen hånd, basert på din søkehistorie og dine preferanser. 

• Les også: Kan Facebook gi deg et lengre liv?

Gjør våre digitale fotspor evige

Balog peker også på de mange utfordringene som er knyttet til jus og personvern i forhold til avansert bruk av søkemotorer.

– På den ene siden hjelper de oss til raskt å få tilgang til relevant informasjon. På den andre siden inneholder søkehistorien opplysninger av privat karakter, som søkeordene i seg selv, for eksempel informasjonssøk om sykdommer.

I tillegg lever opplysninger om politisk engasjement, økonomiske forhold, dommer, bøter og annen sensitiv informasjon i tilnærmet evig tid på nettet.

På dette området gjenstår det mye arbeid med personvern, ulik lovgivning og rettspraksis landene imellom og for eksempel mellom EU og landene utenfor.

– De sponsede lenkene som kommer opp i søkene er også basert på din personlige søkehistorie, legger Balog til.

Han forteller at EU har under arbeid et lovframlegg om innsyn i hvorfor en algoritme anbefaler deg det ene framfor det andre når du søker på internett. Det kunne også gjelde søkeresultatene, men dette utløser en mengde spørsmål.

– Vi kan anta at Google ikke vil dele informasjon med konkurrentene om hvordan systemene deres arbeider, da denne kunnskapen vil gjøre det mulig for nettsteder å rykke frem i køen gjennom å lure søkemotoren, sier Balog.

• Les også: Metoder som skal sikre kjøleskapet ditt fra hacking

Referanse:

J. Rybak m.fl.: Anticipating Information Needs Based on Check-in Activity, Tenth ACM International Conference on Web Search and Data Mining (WSDM ’17). Blir publisert i februar 2017. 

Kvantedatamaskinene kommer. Før eller siden vil forskerne klare å konstruere en kvantedatamaskin som kan brukes til et vell av ulike beregninger, som den vil kunne utføre mye raskere enn vanlige datamaskiner.

Men til å begynne med vil de være ekstremt vanskelige å bygge. Dermed blir de svinedyre og forbeholdt de få.

For de fleste blir det bare mulig å foreta slike beregninger ved å kjøpe seg adgang til en kvantedatamaskin for en kort  periode.

Via det fremtidige kvanteinternettet blir det mulig å sende regnestykkene sine til en kvantedatamaskin i skyen, som det så poetisk heter. Kvantedatamaskinen kan for eksempel stå hos Google, Microsoft eller IBM – for nå å nevne noen firmaer som allerede tilbyr cloud computing og arbeider for å utvikle kvantedatamaskiner. Når «skyen» er klar med resultatet, blir det sendt i retur til brukeren.

Hemmelige beregninger på en fremmed maskin

Selv om det fortsatt ikke finnes verken kvanteinternett eller fullt utbygde kvantedatamaskiner, bør vi begynne å forberede oss.

Det mener i hvert fall Christian Scheffmann Jacobsen, som er postdoktor ved Institut for Fysik ved Danmarks Tekniske Universitet (DTU). Sammen med kolleger fra instituttet og fra University of Toronto i Canada har han vist hvordan man det er mulig å la en kvantedatamaskin regne på hemmelige, krypterte data.

– Når en helt ny teknologi er på vei, bør vi sørge for at sikkerheten er på plass, sier han.

– I begynnelsen vil kvantedatamaskinene være sentralisert. Da trenger vi metoder for å sikre private data. Men det vil selvfølgelig også være nyttig senere, etter hvert som kvantedatamaskiner blir mer utbredte. Da vil det fortsatt være fint å ha noen metoder som sikrer informasjonen.

• Les også: Dataspillere hjelper kvantefysikere

Datamaskinen får ikke kikke

Hvis vi bare skal lagre data, er det ikke noe stort problem. Da er det bare å kryptere dataene før du sender dem opp i skyen.

Men det er vanskeligere hvis datamaskinen i skyen skal utføre beregninger på dataene – uten å vite hva den regner på. Det er som å utføre et Google-søk uten at Google får vite hva vi skriver i søkefeltet.

– Det er mulig på vanlige datamaskiner, selv om det er vanskelig og ressurskrevde, forteller Jacobsen.

– Spørsmålet var om vi kunne gjøre noe lignende med kvantedatamaskiner, som fungerer på en helt annen måte, altså å sende krypterte data til en fremmed kvantedatamaskin, som utfører beregningene og sender resultatet kryptert tilbake.

Det har fysikerne nå klart, ifølge en artikkel i tidsskriftet Nature Communications.

• Les også: Kvanteroboter kan lære av det ukjente

Halvferdig kvantedatamaskin ble tatt i bruk

På DTU forsøker fysikerne å utvikle en kvantedatamaskin som er basert på laserlys. Ved å manipulere styrken på og fasen til laserlyset kan de produsere kvanteeffekter som kan danne utgangspunktet for beregninger.

Fysikerne i Canada har vist at metoden med å holde data hemmelige for fungerte i teorien, men spørsmålet var fortsatt om det ville fungere i praksis, sier Jacobsen:

– Det kunne ha vært eksperimentelle begrensninger for metoden. Det kunne vi teste ved DTU. Vi har selvfølgelig ikke noen ferdig kvantedatamaskin, men vi har en del av den teknologien som er nødvendig. Og forsøket viste at metoden fungerte.

• Les også: Ny og enklere vei til kvantedatamaskinen

Kan utvikle fremtidens medisiner

Men hva kan det brukes til? Det kommer an på hvilke programmer – kvantealgoritmer – forskerne klarer å utvikle. Men det er for eksempel store forhåpninger til at kvantedatamaskiner kan bidra til å utvikle nye medisiner.

– Et firma har kanskje et molekyl de vil bruke i nye medisiner. De vil simulere hvordan molekylet oppfører seg når det påvirkes på en bestemt måte, ved hjelp av en kvantedatamaskin i skyen, forteller Jacobsen.

– I dette eksempelet vil inputen være det spesifikke molekylet. Kvantealgoritmen vil simulere påvirkningen, og outputen vil være resultatet av påvirkningen. Med metoden vår kan firmaet holde selve molekylet hemmelig.

Dermed er forskerne med på å sikre at vi fortsatt kan holde på hemmelighetene våre i en fremtid der den utrolige regnekraften til kvantedatamaskiner blir noe vi leier på nettet.

Referanse:

Marshall, K. (et al.) Continuous-variable quantum computing on encrypted data. Nature Communications (2016), DOI: 10.1038/ncomms13795

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

En gjennomgang som Transportøkonomisk institutt (TØI) har foretatt av over 1.800 dødsulykker i trafikken i perioden 2005 til 2014, viser at mer enn hver tiende dødsulykke i trafikken skjer med en sjåfør uten førerkort eller som kjører et stjålet kjøretøy.

I alt ble det registrert 185 dødsulykker der føreren som var skyld i ulykken manglet førerett. Blant de utløsende kjøretøyene var det 122 biler og 49 motorsykler, mens de øvrige var mopeder, ATVer, beltemotorsykler og en traktor. I tillegg var det seks ulykker hvor føreren hadde førerett, men hvor kjøretøyet var stjålet.

– Dette er alvorlig. Det er klart at det er et stort problem når så mange ulykker utløses av førere som ikke har lov til å kjøre bil, sier forsker Fridulv Sagberg i TØI til NRK.

I mer enn 80 prosent av dødsulykkene med førere uten førerett er høy fart eller ruspåvirkning medvirkende årsak.

– En veldig høy andel av disse er ruset, og mange har også hatt høy fart. Unge førere er overrepresentert når det gjelder dødsulykker med motorsykler, sier Sagberg.

TØI mener at flesteparten av disse dødsulykkene kunne vært forhindret med alkolås eller fartsgrensestyrt fartssperre i alle kjøretøy. Elektronisk førerautentisering som gjør at kun førere med lovlig adgang til kjøretøyet får kjøre, er ytterligere et tiltak som kan redusere ulykkesfrekvensen.

Den nye skolen skal være for ungdom mellom 16 og 19 år som viser eksepsjonelle ferdigheter innen problemløsning og logikk. Studieløpet, som tilsvarer norsk videregående nivå, vil ha fokus på IKT-sikkerhet, men også tilby fordypning i relaterte fag som matte, fysikk og informatikk.  

Skolen, som har fått navnet The College of National Security, er planlagt å åpne høsten 2018, og skal i første omgang ha plass til rundt 500 elever.

Det er QUFARO som står bak prosjektet, en relativt nyopprettet ideell organisasjon, som har som formål å bidra til å bedre kompetansen innen IKT-sikkerhet.

– Cyber-trusselen er den virkelige trusselen mot Storbritannia, og problemene den medfører for både regjeringen og bedrifter, er i kraftig vekst, sa Alastair MacWillson, leder av QUFARO, til The Guardian.

Beskytte mot angrep

Når Bletchley Park nå igjen skal huse kodeknekkere, vil det være som kostskole, og hele utdanningsløpet vil være gratis. Ifølge en pressemelding fra QUFARO er dette for å sikre at skolen skal være åpen for elever med alle slags bakgrunner.

Under andre verdenskrig var Bletchley Park også tilholdssted for en rekke ulike mennesker. Matematikere, fysikere, logikere, lingvister og andre kloke hoder jobbet alle for å knekke kodene som aksemaktene brukte. Mest kjent av dem er nok matematikeren Alan Turing, som ble udødeliggjort i filmen The Imitation Game.

I etterkant har det blitt anslått at arbeidet til disse kodeknekkerne kan ha forkortet krigen med et sted mellom to og fire år.

Les mer om kryptografi og kodeknekking her.

QUFARO ønsker nå at stedet igjen skal bli en viktig brikke i arbeidet med å sikre britene fra angrep utenfra. Denne gangen blir det riktignok mot litt mindre håndfaste angrep.

For få velger realfag

Noe av bakgrunnen for å opprette tilbudet er, ifølge QUFARO selv, å fylle kunnskapshullet mellom ulike tilbud for de som er interessert i datasikkerhet. Selv om det i England finnes mange forskjellige tilbud, er det liten eller ingen overlapping mellom disse.

I Norge har vi, ifølge professor Kristian Gjøsteen, noe av det samme problemet.

– Vi sliter med at altfor få ungdommer velger fordypning i realfag, og det er for få som tar matte og fysikk til topps. Hvis man ikke har fordypning i disse fagene, er det mange områder innen IKT som man reelt sett ikke kan jobbe med, sier Gjøsteen, som er professor i matematikk ved NTNU.

I tillegg mener Gjøsteen at norske universiteter har vært for dårlige til å inkludere IKT-sikkerhet i pensum på de ulike IKT-utdanningene. Dette ser ut til å være i ferd med å endres, men det tar tid å lukke kunnskapsgapet.

– Det er altfor mange IKT-folk der ute som har for lite faglige kunnskaper om IKT-sikkerhet, mener Gjøsteen.

Han er ikke overbevist om at en slik skole vil være et godt tiltak i Norge, men utelukker ikke at det vil kunne bidra til å øke interessen for IKT-sikkerhet som felt.

– Det ene er kunnskapen til å gjøre noe, det andre er viljen; en forståelse av at det er viktig og vanskelig. Hvis man mangler en av disse, kommer man ingen vei. Men dette kan være med på å øke interessen for feltet, tror Gjøsteen.  

Trenger flinke folk

Sofie Nystrøm, direktør for Center for Cyber and Information Security (CCIS), synes derimot det høres ut som et spennende studietilbud, som hun tror kan bidra til å øke både interessen og forståelsen for IKT-sikkerhet.

– Jeg tror at her er det noen som har forstått hvordan man skal utvikle talenter innenfor cybersikkerhet, sier Nystrøm.

Center for Cyber and Information Security (CCIS) er et nasjonalt forskningssenter for cybersikkerhet, og finansieres av aktører fra både offentlig og privat sektor.

Blant annet jobber de tett med ulike politi-instanser for å finne nye metoder og effektive algoritmer som kan brukes i kampen mot en form for kriminalitet som blir stadig mer utbredt: cyber-kriminalitet.

– For å få enda flere flinke folk inn på dette fagfeltet, er det viktig å gi dem en forståelse av hvor spennende det er. Det er veldig mange talentfulle dataingeniører som kanskje ikke ser dybden i dette, tror Nystrøm.

I likhet med Gjøsteen tror hun at det er viktig med et tilbud som appellerer på mer enn én måte.

– Et slikt studieløp kan gjøre at flere velger dette fremfor andre IKT-utdanninger. Det blir enklere å tilby en karrierevei, fordi det både vil kunne stimulere den tekniske nysgjerrigheten, og fordi det vil gi samfunnet de menneskene det trenger for å fylle fremtidens arbeidsplasser.

Håper på ny nasjonal strategi

Nystrøm tror det snart vil komme en ny nasjonal strategi for IKT-sikkerhet og kunnskapsutvikling, og tror at en diskusjon om et lignende tilbud i så fall vil kunne bli aktuell i Norge også.

– De som satser på dette fagfeltet, vil få en stor gevinst av å se på en tilsvarende ordning i Norge, for å rekruttere flere, sier Nystrøm.

Hun trekker fram at det er stor etterspørsel etter kunnskapsrik arbeidskraft.

– Det er et skrikende behov fra nesten alle virksomheter og etater: Politiet, Forsvaret, etterretningstjeneste og bedrifter. Men det er ikke så enkelt å finne kvalifiserte studenter over natten. Det er noe man må jobbe med på sikt, og videregående er et viktig sted å se til, sier Nystrøm.  

Et stadig økende problem

Cyber-angrep er et stadig større problem. Ifølge Mørketallsundersøkelsen 2016, utarbeidet av Næringslivets sikkerhetsråd (NSR), har 27% av norske bedrifter opplevd uønskede sikkerhetshendelser det siste året.

Selv om de bedriftene det gjelder sier at det innebærer konsekvenser for produktiviteten, er det likevel få som oppgir at denne typen angrep har kostet dem noe. Ifølge rapporten er dette et tegn på at bedriftene ikke er klar over de faktiske kostnadene, eller at de undervurderer dem.

Dessuten er det bare ni prosent som anmelder saken til politiet.

– Det vi ser er at angrepene blir stadig mer sofistikerte. Straks noen utvikler nye angrepsverktøy, kan de brukes av hvem som helst. Hvis man ikke er blitt angrepet ennå, kan det være to årsaker til det: Ingen har giddet å gjøre det ennå, eller så har man ikke lagt merke til det, sier Kristian Gjøsteen ved NTNU.

Glem utviklingen av smarttelefoner og annen elektronikk. Kjedelige greier. De virkelig spennende teknologiene reproduserer seg selv.

Denne uken møtes over 190 land i Mexico for å diskutere tap av biologisk mangfold, men også hva vi gjør med GMO, genredigerte organismer og syntetisk biologi. Det som står på spill kan forandre fremtidens evolusjon og livet på Jorden.

Bioteknologien akselererer, hva er det som kommer? 

Det som skjer nå er at genteknologi plutselig blir enkelt, lett tilgjengelig og billig. Utsagnet om at «alle kan drive med bioteknologi» er nesten eller snart sant. 

Vi hører stadig at nye teknologier for genredigering, særlig CRISPR, er svært presist, og derfor har liten risiko. Genredigering har utvilsomt stort potensial. Disse metodene kan gjøre endringer i arvestoff (DNA) på et hvilket som helst sted. Målet er presist, men det store spørsmålet er i hvilken grad endringene også kan treffe andre, lignende DNA-sekvenser og føre til uønskede effekter.

Små genetiske endringer, store utslag

Industrien og innovatørene vil naturligvis ha full fart forover, de mener at kjepper i hjulene som tidkrevende og kostbar regulering må fjernes. En alternativ vei for utvikling er innovasjon som satser på testing, trygghet og tillit fra markedet. Jeg mener produkter som satser på trygghet vil få et vesentlig konkurransefortrinn.

Utsagn om at små endringer i DNA betyr små endringer i organismen, og dermed lite behov for testing og regulering, har viktige unntak. 

En enkelt genredigert mutasjon fikk griser til å vokse superraskt og produsere superbiffer, ifølge en artikkel publisert i Nature Biotechnology. Økningen i vek(s)t påvirket imidlertid det meste i disse grisene, inkludert dødelighet og dyrehelse. Moren hadde også problemer med å føde de store ungene. 

Vi kjenner også til alvorlige sykdommer hos mennesker som trigges av enkeltmutasjoner, som sigdcelleanemi. At små endringer gir store utslag gir også muligheter. Genredigering viser lovende egenskaper for å «korrigere» mutasjoner som gir sykdom, også i mennesker. 

Dødelige mygg – mot mygg

Bioteknologi kan også brukes til å utrydde arter. I såkalte ‘gene-drive’ organismer er målsettingen å spre et dødelig gen. Forskningen er kommet langt med genmodifiserte mygg laget for å utrydde artsfeller sprer malaria og andre ekstremt alvorlige sykdommer. 

Selv om malaria dreper et barn hvert minutt, er det viktig å studere om et slikt høyteknologisk løsningsforslag vil virke bedre enn alternativene. Vi må også se på hva som kan gå feil og anerkjenne grensene for vår egen kunnskap. 160 organisasjoner har nettopp foreslått at “gene-drive” organismer forbys globalt på grunn av trusler om irreversible tap av biodiversitet og økosystemfunksjoner som pollinering. Frukt og grønnsaker pollineres i stor grad av insekter, noe som har en verdi av 100 milliarder per år.

Syntetisk biologi

Det kommer også mye mer avansert bioteknologi, fra syntetisk biologi. Her kan det skapes helt nye, ukjente organismer som har skreddersydde egenskaper. De kan egne seg som små, effektive biologiske fabrikker for masseproduksjon av energi, medisiner og så videre. Men selvreproduserende organismer med kraftfulle egenskaper kan også komme på avveie og utvikle seg videre. Velkommen til evolusjonen!

Har vi oversikt og kontroll?

Mennesket har alltid forbedret egne liv gjennom å avle på nyttige egenskaper som økt vekst og avling i planter, eller temming av dyr. Ingen vil påstå at denne hovedsakelig positive utviklingen har vært en kontrollert øvelse, uten risiko. 
Vi har imidlertid relativt god kontroll og trygghet ved innesluttet bruk av bioteknologi, blant annet til produksjon av viktige medisinske stoffer, som for eksempel menneskelig insulin i laboratorium.

Slik er det ikke når vi setter ut endrede eller nye mikroorganismer, planter eller dyr i naturen. Nye organismer som lever utenfor laboratoriene, eller såkalt åpen bruk, kan føre til ukontrollert spredning og irreversible konsekvenser. 

Risiko ved forenkling

Genmodifisering så langt er bygget på en forenklet modell der gener er separate byggeklosser. Dette er greit som utgangspunkt siden forståelsen vår alltid gjør forenklinger. 

Men vi bør minne oss selv om at det totale arvestoffet, selve genomet, er et fleksibelt “økosystem”. Det er et nettverk av interagerende gener og prosesser, som samvirker med organismen som helhet, som igjen responderer på et miljø i forandring. Einstein uttrykte: «Gjør alt så enkelt som mulig, men ikke enklere». Ved å overforenkle risikerer vi å miste kontakten med naturens kompleksitet, med det resultatet at vi overvurderer vår egen evne til å forstå, kontrollere og forbedre.

Hele verden møtes nå i Mexico

På programmet står oppfølgingen av konvensjonen om biologisk mangfold og Cartagenaprotokollen (COPMOP). Verden må øke innsatsen for å ta vare på biodiversitet og økosystemer, som er grunnlaget for mat, helse og et godt liv. 

En viktig diskusjon på møtet er om ny bioteknologi. Er definisjonen vi bruker i dag om genmodifiserte organismer (GMO), og er rammeverket for regulering av GMO dekkende for nye metoder og organismer, som genredigering og syntetisk biologi? Målet er å bli enige om hvordan moderne bioteknologi, som er i enorm utvikling, skal risikovurderes og håndteres på en trygg måte.

Store brytninger i Europa om regulering av bioteknologi

I Sverige er det foreslått at genredigering uten å sette inn fremmed DNA ikke skal reguleres som GMO. Tyskland har gått andre vei og vil regulere genredigerte organismer som GMO. I EU jobber en ekspertkomite på overtid uten å ha kommet til enighet. 

Norge har sin unike genteknologilov som vektlegger kriteriene samfunnsnytte, etikk og bærekraft. Andre land følger til dels etter og EU har nylig gitt medlemsland stor frihet til å bruke «ikke-vitenskapelige grunner», altså nasjonale, politiske prioriteringer, som grunnlag for å si ja eller nei til GMO. 

Innovasjon og bioteknologiske metoder er ingen garantist for sosial og etisk verdi eller bærekraft. Derfor må videre forskning jobbe med hvordan bioteknologi vil påvirke disse kriteriene.

Bioteknologi trenger trygge rammer

Med moderne bioteknologi kan alt liv endres. Det kommer en tsunami av selvreproduserende muligheter, på godt og vondt. Forvirringen og usikkerheten er stor. Det er mer viktig enn noen gang å følge med på utviklingen, vi må bygge kunnskap og trygge rammer. 

Bioteknologisk innovasjon vil profitere på å samarbeide med forskere som fokuserer på risiko, som spør: Vil det fungere? Hva kan gå galt? Hva er usikkerhetene i dette? Slike spørsmål vil bidra til å sile ut uheldige produkter, fremme tillit i markedet og gi en tryggere bioteknologi. Sett i et større perspektiv er solid risikobasert forskning nødvendig for en bærekraftig utvikling. 

Leger på norske sykehus foretar en liten tidsreise hver dag. 

Den elektroniske pasientjournalen på sykehusene er i dag en samling dokumenter, som regel lagret i pdf-format i en felles datamappe.

Akkurat som med papirbunken, legges et nytt notat eller dokument øverst i journalen. Til tross for pålogget datamaskin, har ikke legen full oversikt. Og pasienten må gjenta sin sykehistorie i hvert møte med legen og annet helsepersonell. 

Frustrasjonen har gradvis økt etter at elektronisk pasientjournal (EPJ) ble innført på norske sykehus, ifølge Rune Pedersen, forsker ved Nasjonalt senter for e-helseforskning. 

Han har jobbet mye med nettopp elektronisk pasientjournal i sykehus.

Verden har stått stille på sykehuset

Smarttelefonene har tatt verden med storm og stadig mer avanserte apper og dataprogram har blitt allemannseie. Men på sykehusenes datamaskiner har verden stått mer eller mindre stille.

Dataverktøyet beskrives av noen leger og helsepersonell som en tidstyv istedenfor et arbeidsverktøy som gjør hverdagen enklere.

Dagene går med til registrering, dobbeltregistrering og ofte trippelregistrering av den samme informasjonen, fordi ulike instanser skal ha stadig mer opplysninger.

– Denne informasjonen må skaffes mer eller mindre manuelt, enten det er dokumentasjon til kvalitetsregistre eller data til forskning, forklarer Pedersen.

– Det er vanskelig å anslå hvor mye arbeidstid som forsvinner i det norske helsevesenet på grunn av utdaterte datasystemer, men det er en hel del, fortsetter han.

• Les også: Etterlyser flere alarmsentraler

På terskel til ny journal

Nå står endelig helsetjenesten på terskelen til en ny generasjon pasientjournal, ifølge Pedersen.

Den skal gi legene bedre støtte, men pasientene skal nå i tillegg til å lese sin egen journal på nettet og kunne oppdatere den.

– Veien hit har vært nærmest uendelig, mener Pedersen.

Forventningene til elektronisk pasientjournal var ikke mindre første gang den ble innført på starten av 2000-tallet.

Den gang opplevde de fleste at forskjellen kun lå i å få papiret over på strøm, men tilgjengeligheten var en revolusjon.

– De slapp å spore opp journalen fysisk på vakt- og medisinrom, forteller Pedersen.

Hverken nasjonalt eller internasjonalt har noen vært i stand til å trylle fram et nytt verktøy som sykehusene kan ta i bruk fra én dag til den neste, ifølge forskeren.

– Helsevesenet er så heterogent. Spørsmål som kommer opp om organisasjon og standardisering, er så komplekse. For å kunne utnytte et felles datasystem på en optimal måte må du få like prosedyrer og standarder på alt fra universitetssykehus til små lokalsykehus. Bare dét er en enorm utfordring, sier han.

• Les også: Legen får ofte det siste ord

Sykepleiere la grunnlaget

Veldig mye har måttet skje samtidig både i sykehusene og hos IT-industrien for å kunne utvikle en elektronisk pasientjournal som kan være søkbar.

Dette arbeidet har bestått i å strukturere dataene, det vil si arbeidsprosessene i behandlingen av pasientene. For eksempel å stjernemerke i journalene for blodprøver man bestiller ofte.

– Det har i liten grad eksistert faste og standardiserte begreper i pasientbehandlingen, forklarer forskeren.

Pedersen forteller hvordan sykepleiernes kommunikasjon, har lagt noe av grunnlaget for utviklingen av den nye generasjonen elektronisk postjournal.

– Sykepleierne var kommet langt fordi de brukte faste ord og begreper rundt sykepleiefaglige diagnoser og behandlingen. De hadde også en behandlingsplan som fulgte faste mønstre. Etter hvert kunne de velge aktuelle behandlinger for den enkelte pasient ut fra en liste, noe som lettet jobben med å skrive pleieplaner, sier han.

Informasjonen kunne brukes til kvalitetsarbeid, som å måle forskjeller på effekter og metoder.

– Dette la en del av grunnlaget for ønsket om å standardisere pasientjournalen. Det har vært viktig å høste kunnskap fra slike miljøer, med erfaringer fra systematisert informasjon. Slik kan vi jobbe videre med struktur i elektronisk journal, forteller han.

• Les også: Psykisk syke får bruke kunnskapen om seg selv

Bruker nå samme system

God samordning av systemer og prosesser for felles kliniske systemer er ujevnt framskreden fra helseregion til helseregion.

Rundt 80 prosent av norske sykehus bruker nå journalsystem fra den norske leverandøren DIPS. Men av flere årsaker, har de fleste sykehus, avdelinger og vaktrom utviklet sin egen metode for hvordan de bruker dataverktøyet.

– Noen er flinke og utnytter det godt. Andre bruker det langt mer tungvint. Helse Vest, Helse Nord og Helse Sør-Øst er i gang med, eller har de siste årene vært igjennom en omfattende standardiseringsprosess. Dette for å sikre seg at alle bruker journalsystemet likt, sier Pedersen.

Uten denne standardiseringen er det vanskelig å innføre ny teknologi fordi like arbeidsprosesser løses ulikt organisatorisk og datateknisk i den enkelte avdeling.

– Dette har ført til at journalen for en pasient nå kan sees på alle sykehusene. Helse Midt er i ferd med å bytte systemleverandør og gjør dermed en slags totalrenovering av hele sin dataløsning. Denne løsningen brukes som pilot der Direktoratet for e-helse er involvert, blant annet for å se om den kan gi felles løsninger for primær- og spesialisthelsetjenesten, sier han.

Referanse:

Pedersen, R mfl: Semantic Interoperable Electronic Patient Records: The Unfolding of Consensus based Archetypes. Studies in health technology and informatics 210:170-4. 2015. Doi 10.3233/978-1-61499-512-8-170 Sammendrag