Dataprogrammer som kan lære av erfaring, har klart å skille tidlige stadier av Alzheimer-demens fra andre svekkelser i hjernefunksjon.

• Les også: Ni risikofaktorer for Alzheimer

Forskere fra Nederland trente opp programmet ved å gi det 130 hjerneskanninger av pasienter der diagnosen ikke var kjent for dataprogrammet.

Så skulle programmet lære ved å sammenligne med fasiten – 130 andre hjerneskanninger der diagnosen var stilt på forhånd med andre metoder.

Dataprogrammet klarte med glans å skille tidlig Alzheimer fra andre mindre alderssvekkelser, blant annet det som kalles mild kognitiv svikt. Her var treffprosenten mellom 80 og 90 prosent.

Programmet klarte ikke så bra å skille de vanlige mildere svekkelsene fra hverandre. Dette kan skyldes stor variasjon i disse svekkelsene og for få forsøkspersoner, skriver forskerne i artikkelen i tidsskriftet Radiology.

Ser stoffskiftet i deler av hjernen

Hjerneskanningene i forsøket ble gjort med en spesiell variant av det som kalles funksjonell magnetresonans – fMRI.

Her måles hvor mye av blodet som tas opp i forskjellige deler av hjernen. Jo mer blod som tas opp, desto mer stoffskifte og aktivitet i hjernecellene.

Slike endringer i stoffskifte og hjerneaktivitet kan avsløre Alzheimer tidlig. Tidligere forsøk har nemlig vist at pasienter med Alzheimer får nedsatt blodopptak før selve hjernevevet forandres, ifølge studien i Radiology.

Forskerne lot dataprogrammet konsentrere seg spesielt om utvalgte deler av hjernen som de visste var påvirket ved Alzheimer – blant annet isselappene for språkforståelse og sansing og hippocampus  i tinninglappen for hukommelse og orientering i rommet.

• Se video om hjerneskann: Bildet av en tanke

Plasserer mønstre i kategorier

Dataprogrammet brukte en variant av maskinlæring som kalles støttevektor-maskiner. Her trenes dataprogrammet med mange eksempler, for eksempel bilder – i dette tilfellet hjerneskanninger.

Etter hvert klarer programmet å se felles mønstre i bildene. Det lager seg kategorier og klarer å plassere nye bilder i kategoriene.

Slike programmer kan brukes til å hjelpe leger å stille diagnoser. De nederlandske forskerne håper at deres program skal fange opp Alzheimer-pasienter tidlig i sykdommen.

Slik kan de raskere komme til behandling, også hvis de undersøkes på steder uten erfarne radiologer som kan tolke hjerneskanningene.

Ser sammenhenger, ikke årsaker

Støttevektormaskinen som Alzheimer-forskerne har brukt, kan ikke si noe om årsaken til sykdommen, ifølge forskeren Bjørn Magnus Mathisen.

Mathisen er stipendiat for datateknikk og informasjonsvitenskap ved NTNU og forsker på kunstig intelligens og maskinlæring.

Denne datametoden kan bare se statistiske sammenhenger.

– Du trenger leger for å se årsaker, sier Mathisen til forskning.no.

Nevrale nettverk og dyp læring

Andre og større datasystemer for læring kan gå dypere, men trenger også mye mer data enn forskerne hadde i denne Alzheimer-undersøkelsen.

Denne dype læringen trenger også maskiner som etterligner hjernens oppbygning – nevrale nettverk. Slik teknologi har gitt maskinlæring en ny vår, ifølge Mathisen.

– Store nevrale nettverk kan bli bedre på mønstergjenkjenning enn mennesker, sier han.

– Metodene bak dype nevrale nett ble oppfunnet framidten av 1990-tallet til tidlig 2000-tall, men først for fem-seks år siden fikk de et gjennombrudd på grunn av bedre datakraft og tilgang på større datamengder, fortsetter Mathisen.

– I lys av disse gjennombruddene ser vi forskere fra andre felt – som medisin – bli mer oppmerksomme på hva maskinlæring kan gjøre for deres forskning, sier han.

Menneske og maskin utfyller hverandre

Maskinlæring kan også brukes for å understøtte erfarne leger i deres diagnoser. Maskiner og mennesker utfyller hverandre.

Mennesker har intuisjon og erfaring. Maskiner klarer bedre å sammenligne enorme mengder data på kort tid.

• Hør podcast fra NTNU: – Roboter kan bli bedre til å sette diagnoser enn leger

Watson finner føflekkreft

Dette har firmaet IBM tatt konsekvensen av. De kjøper inn milliarder av bilder fra medisinske undersøkelser.

Så lar de den kunstige intelligensen Watson gå gjennom dem, ifølge en artikkel på nettsiden til MIT Techology Review fra august 2015.

Watson er bedre kjent som dataprogrammet som i 2011 vant en turnering av spørreleken Jeopardy mot to tidligere amerikanske vinnere.

Nå kan Watson trenes opp til å gjenkjenne kreft i blant annet føflekker ved å se etter ørsmå tegn i tusenvis av bilder.

Denne videoen fra et sykehus i Bangkok viser hvordan Watson brukes av kreftleger som et hjelpemiddel for å skaffe oversikt og gi behandling tilpasset den enkelte pasient.

Bedre enn radiografer

Et annet amerikansk firma, Enlitic, utvikler også dyp maskinlæring for å oppdage blant annet lungekreft.

Dataprogrammet er allerede nå bedre enn radiologer i stand til å identifisere viktige egenskaper til svulster i lungene, hevder lederen av firmaet i artikkelen til MIT Technology Review.

Personlig medisinsk rådgiving

Når også arvestoffet til pasientene etter hvert kan kartlegges rutinemessig og informasjon fra pulstellere og andre medisinske sensorer blir vanligere i daglig bruk, vil denne utviklingen fortsette.

Personlig tilrettelagt medisinsk rådgiving og behandling vil bli mulig i en helt annen skala. Derfor investerer nå firmaer som Google i slik teknologi, ifølge en artikkel i Financial Times fra mars 2015.

Teknologien utvikles blant annet av Googles britiske underselskap DeepMind. De stod bak den kunstige intelligensen som vant turneringen i spillet Go mot den koreanske stormesteren Lee Se-dol i mars 2016.

DeepMind ser mennesket inn i øyet

DeepMind skal nå bruke sine nevrale nettverk til å oppdage øyesykdommer. Programmet skal få tilgang til en million skanninger av netthinner, meldte nettstedet Ars Technika i juli 2016.

Skanningene kommer fra et sykehus som er tilsluttet Storbritannias offentlige helsevesen.

– Jeg tror det blir veldig spennende å se hva DeepMind kan få til nå som de får tilgang til store detaljerte datasett fra det engelske helsevesenet, sier Mathisen.

– Da tror jeg de kan bidra med diagnoser som fungerer bra selv når det er sparsomt med data fra pasienten, fortsetter han.

– Jeg tror også det vil bli vanlig med apper som gir personlige helseråd, råd man også kan ta med seg når man besøker legen, sier Mathisen.

Referanse og lenker:

Lyduine E. Collij m.fl: Application of Machine Learning to Arterial Spin Labeling in Mild Cognitive Impairment and Alzheimer Disease, Radiology 6.7.2016, DOI:10.1148/radiol.2016152703.

Why IBM Just Bought Billions of Medical Images for Watson to Look At, MIT Technology Review, 11. August 2015.

Nettsider fra IBM om Watson Health.

Nettsiden til firmaet Enlithic, som utvikler kunstig intelligens for å diagnostisere kreft.

Verily, ett av firmaene som utvikler medisinsk teknologi for Google

Calico, et annet Google-underselskap som utforsker årsakene til aldring

Google DeepMind Health, blogg på nettsidene til selskapet.

E-helseforskerne Undine Knarvik og Marianne Trondsen har kartlagt erfaringer fra hele Norden om hvordan unge med funksjonsnedsettelser bruker velferdsteknologi på fritiden. Dette kan være snakk om apper som varsler om gjøremål og andre sosiale kommunikasjonsverktøy.   

Arbeidet er gjort Helsedirektoratets Nasjonale Velferdsteknologiprogram har gitt dem i oppdrag å kartlegge hvilke utprøvinger som er gjort og se på hva som må til for at barn og unge med funksjonsnedsettelser enklere kan delta i og mestre fritidsaktiviteter med støtte fra velferdsteknologiske løsninger.

– Vi har fått et godt utgangspunkt for å kunne skrive våre anbefalinger, og vi har avdekket både nytte og utfordringer ved bruk av slik teknologi, sier Undine Knarvik.

Oppfølging vesentlig

Mye avhenger av forberedelser og ikke minst den digitale kompetansen hos menneskene rundt personen som skal bruke teknologien. Det nytter ikke bare å anskaffe den.

– Du må sette brukeren i sentrum og gjøre en kartlegging rundt akkurat den personen for å finne ut hva som er riktig teknologi. Så må du finne ut hva som trengs av opplæring, ikke bare for brukeren, men også i støtteapparatet rundt. Ofte er dette behovet undervurdert, forklarer Marianne Trondsen.

Kartleggingen er ifølge de to forskerne viktig fordi to mennesker med lik diagnose kan ha svært ulike utfordringer og svært ulike ressurser i nettverket rundt. Dette er også vesentlig for neste steg, nemlig oppfølgingen.

– Etter at teknologien er tilpasset bruker og bruksområde, og etter at opplæring er gitt, må det være tilgjengelig brukerstøtte både på selve teknologien og bruken av den. Hvis ikke er det lett å mislykkes, sier Trondsen. Forskerne påpeker i rapporten at det ofte mangler slik brukerstøtte. 

– På mange måter er denne gruppen ekstra sårbar for uforutsette problemstillinger knyttet til teknologien. Derfor er både kartleggingen på forhånd og den videre brukerstøtten så vesentlig, sier Knarvik.

Forskerne har sett at brukere får problemer på grunn av alt fra manglende kunnskap og motivasjon hos personene rundt, til at verktøyet de har rett og slett blir ødelagt fordi det ramler i gulvet eller ikke kan oppdateres på grunn av at komponenter kommer fra ulike leverandører.

Apper og smarttelefoner

Materialet som e-helseforskerne har kartlagt er noe begrenset. 

Forskerne er ikke overrasket over at det er få studier på området.

– Men det er et paradoks at vi tross uttalt satsing på denne gruppen ikke har kommet lenger. Vi har funnet betydelig mer dokumentasjon hva angår velferdsteknologi hos hjemmeboende eldre enn på denne gruppen, sier Knarvik.

Spennvidden både innen teknologi, diagnoser og alder er stort i de i alt 14 studiene forskerne har samlet kunnskap fra. De har funnet dokumentasjon på erfaringer med alt fra apper på en vanlig smarttelefon til avanserte roboter.

Teknologien er prøvd ut på relativt få brukere og det meste av utprøvingene er gjort med barn og unge med ADHD og/eller autismespekterforstyrrelser, Cerebral Parese, Downs syndrom og Aspbergers syndrom, opplyser forskerne. Studiene er til gjengjeld svært grundige.

I all hovedsak dreier mye seg om bruk av smarttelefoner og nettbrett med apper. Eksempler på slike er kalenderfunksjoner, varselsystem for gjøremål til navigasjonssystemer og sosiale kommunikasjonsverktøy.

Hensikten med teknologien har vært å gjøre den enkelte mer selvstendig og at hun eller han kan mestre aktiviteter i hverdagen gjennom struktur, rutiner og påminnelser. Hovedfokus ser ut til å være å gi støtte til sosial deltakelse og at brukeren kan gjennomføre daglige gjøremål. Mye av teknologien skal gi støtte til kommunikasjon mellom personene som har en relasjon til brukeren, for eksempel foreldre, fritidsledere og støttekontakt.

God tilpasning

– Felles for alle suksesshistoriene er at utstyret er godt tilpasset den enkelte brukeren og at det er gitt nok opplæring. Ikke bare av den som skal bruke utstyret, men også av personene rundt. Til slutt er det altså viktig med oppfølging, et sted med brukerstøtte som kan hjelpe når de står fast, sier Trondsen.

Dokumentasjonen viser ifølge forskerne hvilke muligheter velferdsteknologi gir akkurat denne gruppen.

Også barn og unge med funksjonsnedsettelser vokser opp i et digitalt samfunn. Mye hverdagsteknologi er allerede integrert i hjemmene deres. Motivasjonen for å ta i bruk velferdsteknologi, både hos brukere og apparatet rundt er som regel svært stor.

– Mye av teknologien ses på som relevant, nyttig og motiverende, både sett fra barnas og foreldrenes ståsted. Her er også eksempler på at velferdsteknologi kan gi foreldrene avbrekk, fordi den setter barna i stand til å i større grad aktivisere seg selv, sier Knarvik.

Følges opp i Horten og Drammen

Kunnskapsoppsummeringen som er gjort, er første del i et prosjekt som skal følges videre opp i kommunene Horten og Drammen.

Hensikten er å avdekke teknologiske muligheter og at kommunene kan lære av erfaringer som finnes. Basert på informasjonen som samles inn, vil kommunene velge ut velferdsteknologi for en gruppe barn og unge med familier, som det skal forskes videre på.

Mange eldre mennesker ofrer sin uavhengighet for å kjenne seg trygge. Å flytte på institusjon innebærer å innordne seg nye regler og omgivelser.

Det skal en del krefter til for å få hverdagen til å fungere på et nytt og ukjent sted og derfor blir mange mer passive. Når du bor på sykehjem, er det ikke lenger bruk for innarbeidede rutiner og vaner som medførte en viss fysisk aktivitet i hjemmet, og som hadde positiv effekt for helse og trivsel.

Norge tilbyr gode tilbud som hjemmetjenester og sykehjem når det er utrygt å klare seg på egen hånd. Men dette er kostbare løsninger både for kommune og bruker. Vi betaler en betydelig egenandel, for eksempel ved fast plass i sykehjem.

Gir vi egentlig den enkelte mulighet til å velge det tryggeste og minst inngripende tilbudet når de trenger større trygghet?

• Les også: Slik kan teknologien hjelpe demente

Tilkaller hjelp automatisk

Ved å ta i bruk tilgjengelig teknologi kan flere føle det trygt å fortsette å bo i eget hjem. Denne teknologien kalles for omsorgsteknologi. Den innebærer blant annet å bruke individuelt tilpassede sensorer som reagerer og tilkaller hjelp dersom det er avvik i brukerens vanlige aktivitetsmønster. 

Hvis jeg for eksempel trenger å stå opp om natten, vil sensorer varsle dersom jeg ikke er tilbake i sengen innen en avtalt tid som jeg selv har bestemt. Jeg trenger ikke aktivt å foreta meg noe, men blir kontaktet og får hjelp dersom jeg trenger det.

Dette skiller seg fra andre teknologiske løsninger som for eksempel trygghetsalarm. Trygghetsalarmen gir en viss sikkerhet, men krever at jeg aktivt må trykke på den for å tilkalle hjelp. Den må være tilgjengelig, og jeg må både huske å trykke og være i stand til å utføre handlingen. Jeg må også tørre å tilkalle hjelp.

Helsepersonell forteller at dette er vanskelige hindre som begrenser nytten av trygghetsalarm fordi mange legger den på et «trygt sted» slik at den er utenfor rekkevidde når uhellet er ute. Flere blir forvirret i en akuttsituasjon og husker ikke å trykke, mens andre er redd for å skape unødig bryderi. Noen er ikke i stand til å trykke på grunn av det som har inntruffet.

• Les også: – Syke eldre får ikke den hjelpen de trenger

Hjemmetjenestens vanskelige utfordringer

Å motta hjemmetjenester er å slippe fremmede inn i sin private sfære. Dette beskriver mange som en vanskelig terskel å krysse.

Det er i tillegg stor usikkerhet rundt hvem som kommer og når de kommer, selv om hjemmetjenesten legger mye arbeid i å planlegge og begrense antall hjelpere som skal møte til avtalte tider. Uforutsette hendelser gjør at avtaler må forskyves. Hjelpen kommer bare et par timer hver dag, ofte sjeldnere, og mellom besøkene er timene like usikre.

Brukere, pårørende og helsepersonell beskriver at utryggheten mellom besøkene kan være svært belastende.

• Les også: Slik kan måltidene ved norske sykehjem bli bedre

Ny teknologi gjør at flere bor hjemme

I vårt forskningsprosjekt i Lindås kommune i Hordaland bruker nesten 250 personer omsorgsteknologi som en del av kommunens helse- og omsorgstjenestetilbud. Erfaringene fra intervju med brukere, pårørende og helsepersonell, er at dette tilbudet gjør at mange kan fortsette å bo i eget hjem.

De fleste rapporterer om økt trygghet fordi de opplever større sikkerhet hele døgnet. De har erfart at omsorgsteknologi virker, og at rette vedkommende varsles dersom det vanlige aktivitetsmønsteret brytes. Mange klarer seg med bare omsorgsteknologi, mens noen får andre tjenester i tillegg.

Når teknologi brukes med omtanke og i samarbeid mellom instanser og pårørende, kan flere bo lenger hjemme.

Det gjelder blant annet eldre med demens. Risikoen for at de skal gå ut om natten kan for eksempel begrenses av en kombinasjon av bevegelsessensor og dørsensor slik at de raskt og trygt kan hjelpes tilbake. Tilleggstjenester som dagsenter, matombringing og hjemmetjeneste gjør at de kan bo hjemme og fungere bedre enn de ville gjort i ukjente omgivelser på sykehjem.

Teknologien må tilpasses

Når flere bor trygt hjemme med omsorgsteknologi, kan de opprettholde det livet de kjenner med dagliglivets små og store utfordringer og gleder. Samtidig reduseres presset på sykehjemmene. Slik oppfylles også helsepolitiske intensjoner. Men for at brukerne skal ha nytte av teknologien, må det tilpasses av kyndig personell i samarbeid med den enkelte og ofte pårørende.

Først når brukerne er fornøyd, vil omsorgsteknologi være nyttig og bidra til bedre fordeling av helseressurser og være samfunnsøkonomisk effektivt.

Bedre livskvalitet og store økonomiske besparelser

Omsorgsteknologi er relativt rimelig i innkjøp. Prisen for bruker er mye rimeligere enn mer inngripende tilbud. Både kommuner og private får langt lavere utgifter siden omsorgsteknologi er rundt 100 ganger rimeligere enn sykehjemsplass.

Omsorgsteknologi gir altså bedre livskvalitet for den enkelte og store økonomiske besparelser. Erfaringene fra Lindås viser at tilbudet må gis tidlig. Det gir de eldre tidlig visshet om at de fortsatt kan bo trygt hjemme, og de unngår at utrygghet tapper dem for krefter.

Forebygging er ressursbesparende for den enkelte og for samfunnet.

• Les også: Bedre for eldre som får bestemme selv

Bør finansieres av kommunen

I Storbritannia har de brukt omsorgsteknologi lenge. Erfaringer derfra viser en tydelig reduksjon i bruk av omsorgsteknologi når brukere må betale av egen lomme. Vi må ikke gå i samme fellen. De samfunnsøkonomiske fordelene er avhengig av at tilbudet blir brukt av flest mulig. Vi har sett at dersom brukere får utlegg på grunn av omsorgsteknologi, takker de nei.

Jeg mener kommunen må finansiere omsorgsteknologi slik at tilbudet blir tilgjengelig for alle.

De fleste kommuner har langt igjen før eldre kan velge det tryggeste og minst inngripende tilbudet når de trenger det. Norge står foran en storsatsing på teknologi fordi alle kommuner skal ha det integrert i helse- og omsorgstjenestene innen 2020. Men for å lykkes må sentrale og lokale politikere være forutseende og finansiere løsningene.

La omsorgsteknologi bli et lavterskeltilbud som kan velges fra et tidlig tidspunkt. Da vil politikerne oppdage at de får ledige sykehjemsplasser til tross for at en større andel av befolkningen blir eldre.

Forskere har sett på hvordan pasientens BMI (kroppsmasseindeks), som beregnes ut fra en persons høyde og vekt, påvirker bildekvaliteten ved en CT-undersøkelse, og de fant ut at det er en slik sammenheng. 

CT er et spesielt type røntgenapparat som gir detaljerte bilder av bløtdeler og skjelett som vanlig røntgen ikke fanger opp.  

Men sammenhengen forskerne fant, var ulik for to ulike CT-scannere. Undersøkelsen er et samarbeid mellom NTNU og Oslo universitetssykehus.

Om helsepersonell ikke er oppmerksom på dette, kan pasientens kroppsfasong dermed påvirke hvor gode bilder som tas, og i verste fall hvilken diagnose som settes.

Kan overse sykdom

På grunn av sammenhengen mellom stråling og kreft er det viktig å finne en balanse som gir gode bilder med minst mulig stråling. Vi ønsker å bruke lavest mulig stråledose, men samtidig sikre at vi får informasjonen vi trenger for å sette riktig diagnose. Med mye bildestøy øker faren for å overse små skader i vev og organer.

– For mye støy på bildene gjør at du ser færre detaljer og i verste fall overser tegn på sykdom, sier førsteamanuensis Marius Pedersen ved Fargelaboratoriet ved NTNU.

Det er viktig å vite mer om hvilke innstillinger og teknikker helsepersonellet som håndterer CT-apparatet bør bruke og hvilke variabler som har betydning for bildekvaliteten, som for eksempel egenskaper ved pasientene. Forskerne antok at det kunne være en sammenheng mellom pasientenes BMI og bildekvalitet og sammenlignet derfor to CT-maskiner fra ulike leverandører.

Bruker fantomer i testingen

På grunn av strålefaren er det vanskelig å gjøre denne typen studier på levende mennesker. I stedet har forskerne brukt et såkalt fantom.

Fantomet består av en boks som inneholder stoffer som akryl, teflon og luft. De gir ulik respons på strålingen og avbildes forskjellig, slik at resultatet blir sammenlignbart med CT-bilder av mennesker.

For å si noe om hvordan forskjellige kroppsstørrelser påvirket bildene brukte forskerne ringer av et geleaktig materiale, som skal simulere kroppsvev og fett. Disse tilleggsringene ble tredd utenpå fantomet og kjørt gjennom de to CT-maskinene.

– Vi så at det var store forskjeller mellom skannerne når det gjelder bildestøy. Da vi kjørte fantomet gjennom CT-maskinene uten tilleggsringer, viste en av maskinene mindre støy sammenlignet med den andre. Da vi la til tilleggsringer, fikk vi motsatt resultat. Da viste den andre maskinen mindre støy, forklarer Pedersen.

Store forskjeller mellom apparatene

Én maskin ga altså betraktelig bedre bilder for «personer» med lav BMI, mens en annen ga bedre bilderesultater for «personer» med høy BMI. Dermed viser det seg at det ikke er likegyldig hvilken CT-maskin som brukes når en pasient skal undersøkes.

– Siden disse testene ikke er utført på mennesker, kan ikke forskerne vite med sikkerhet om forskjellen i støy for de ulike maskinene får konsekvenser for diagnose. Vi vet imidlertid at bildestøy påvirker lavkontrastoppløsningen på bildene, påpeker førsteamanuensis Anne Catrine Trægde Martinsen ved Oslo universitetssykehus.

Referanse:

Mozejko, D., mfl. Image texture and radiation dose properties in CT. Journal Of Applied Clinical Medical Physics, 17(3), 2016. doi:10.1120/jacmp.v17i3.5900. Sammendrag.

Hydrogen er universets vanligste stoff. Vi kjenner det som en gass, men det kan også bli et metall.

Da ligger atomkjernene tett i tett, og elektronene beveger seg fritt rundt i stoffet. Dermed leder det elektrisk strøm, som andre metaller.

Speilblankt hydrogen

De siste i rekka til å lage metallisk hydrogen er forskere fra Harvard University. De presser sammen hydrogenet mellom diamanter, akkurat som britiske og kinesiske kolleger forskning.no rapporterte om tidligere i år.

Den gangen var forskerne usikre på om de hadde laget rent metallisk hydrogen. Nå er forskerne sikrere.

De varmet opp hydrogenet med en laserstråle og så hvordan laseren plutselig ble speilet tilbake – akkurat som fra et hvilket som helst annet blankt metall.

Kortvarig glede

Problemet er bare at det metalliske hydrogenet brøt sammen veldig raskt og ble vanlig hydrogen igjen, ifølge en nyhetsmelding fra universitetet.

– Ingen har ved statisk kompresjon klart å fremstille en stabil tilstand av metallisk hydrogen, kommenterte Asle Sudbø, professor i fysikk ved NTNU, da forskning.no skrev om det forrige forsøket.

– Som en spin-off har disse studiene derimot ledet til en revolusjon i kunstig framstilling av ultrarene – og dermed ultraharde – diamanter, fortsatte han.

• Les også: Hvor mye kan vann presses sammen?

Til månen i ett trinn

Det blinker altså til mellom diamantene, men den hellige gral er fortsatt et forlokkende mål der ute i framtida. Forskerne trenger å lage stabilt metallisk hydrogen. Hvorfor er fysikerne så ivrige etter å lage dette stoffet?

Metallisk hydrogen kan bli det første stoffet som er superledende ved romtemperatur. Superledende elektromagneter brukes i alt fra magnetiske svevetog til MRI-maskiner for medisinske undersøkelser og CERNs partikkelakseleratorer.

Stoffet kan bli framtidas superdrivstoff for romferder til andre planeter. Når metallisk hydrogen går tilbake til vanlig hydrogen, frigjøres tjue ganger så mye energi som når vanlig hydrogen brenner med oksygen i rakettmotorer.

Med andre ord – mye mer energi som tar mindre plass. En reise til månen kan gjøres unna med bare ett rakettrinn, ifølge en studie fra 2010.

I kjernen av Jupiter

Skal du finne metallisk hydrogen, må du da også ut til planetene i dag. Inni solsystemets kjempe, Jupiter, tror forskerne at det er metallisk hydrogen.

• Les også: Romsonde bremser opp for nærkontakt med Jupiter

Også her kan det superledende stoffet gi opphav til det enormt kraftige magnetfeltet rundt planeten. Romsonden Juno, som nettopp har ankommet Jupiter, skal blant annet måle magnetfeltene for å finne ut mer om hva som rører seg dypt under skylagene.

Se video fra NASA som forklarer hvordan Jupiters magnetfelt oppstår.

Lenke og referanse:

Nyhetsmelding fra Harvard University

Mohamed Zaghoo, Ashkan Salamat, and Isaac F. Silvera: Evidence of a first-order phase transition to metallic hydrogen, Physical Review B, 15.4.2016, DOI: 10.1103/PhysRevB.93.155128, sammendrag.

Et prosjekt av de sjeldne har sprunget ut fra forskningsmiljøet ved Institutt for mikro- og nanosystemteknologi (IMST) ved Høgskolen i Sørøst-Norge.

Den legendariske labyrinten fra 1980-tallsdataspillet Pacman er nemlig gjenskapt i mikroversjon – med en diameter på under én millimeter – og fylt med mikroskopiske bytte- og rovdyr som svømmer rundt i en næringsrik væske.

De encellede artene øyealge (euglena) og flimmerdyr (ciliater) spiller rollene som «Pacmen» mens flercellede hjuldyr (rotiferer) fungerer som «Ghosts», som jakter på disse.

Ved hjelp av mikroscenografi har filmskaper Adam Bartley lyslagt labyrinten i neonfargene vi kjenner fra Pacman og fanget det hele på film, som allerede er sett av nærmere 300 000 på YouTube:

Fra to- til tredimensjonalt miljø

– Det er klart, her har vi hatt det voldsomt artig underveis, og vi gjør dette delvis fordi vi ønsker å skape oppmerksomhet rundt fagfeltet, sier professor Erik Andrew Johannessen, som har styrt prosjektet fra høyskolens side.

– Men hovedformålet med prosjektet er likevel å vise hvordan forskere ved hjelp av mikro- og nanosystemteknologi kan lage et tredimensjonalt miljø som kan gi en mer naturlig oppførsel hos en- og flercellede dyr når vi skal studere dem under mikroskopet, forklarer han.

Han viser til at naturvitenskapen og legemiddelindustrien tradisjonelt har dyrket celler og mikroskopiske dyr i såkalte «petriskåler». Disse danner et kunstig todimensjonalt miljø der det ikke finnes noen barrierer utover overflaten som de ørsmå skapningene svømmer rundt i.

– I naturen finner vi disse dyrene blant annet i torv eller mose, der de må forholde seg til et sinnrikt system av kanaler og strukturer. Ved å introdusere en tredimensjonal labyrint i petriskåla tvinger vi dem til å vekselvirke med omgivelsene. Dermed får de en mer naturlig adferd, som forventelig vil gi forskerne mer verdifulle data, sier Johannessen.

Et formidlingsprosjekt

Filmskaper Adam Bartley har også tidligere jobbet med Johannessen for å skape engasjement for vitenskap.

– Høyteknologisk forskning er for det meste altfor fjernt fra hverdagen til folk flest og derfor er praktisk anvendelse av forskning svært viktig å formidle til allmennheten. I denne sammenhengen så vi at kunst og underholdning i form av film, kunne danne en slik bro for kommunikasjon, sier Bartley.

Legger igjen kjemiske spor

Mens de enkleste livsformene virker til å fyke rundt i tilsynelatende tilfeldige bevegelser, så forskerne en iøynefallende adferd hos de flercellede hjuldyrene:

– Når rotiferene først ble introdusert i labyrinten, var de veldig nølende og beveget seg sakte. Men etter om lag et døgns tid fikk pipen en annen lyd. Da fosset de fram i langt mer målrettede bevegelser. Formodentlig skjer dette fordi de legger igjen kjemiske spor, som gjør det lettere for dem å finne fram, sier Johannessen.

Digital sporing

I en videreføring av prosjektet ønsker han blant annet å ta i bruk digital sporing av banene til de forskjellige artene for å kunne avgjøre om det er et element av logikk til stede når disse skapningene orienterer seg.

– En labyrint gjør det også mulig å etablere soner som er mer fordelaktige enn andre å oppholde seg i for organismene eller dyrene vi studerer. Digital sporing vil kunne avsløre om de forandrer adferd når de gjentatte ganger utsettes for den samme miljøtilstanden, sier Johannessen.

Går alt som planlagt, skyter monsterbilen Bloodhound fart over sandsletta Hakskeen Pan i Sør-Afrika i oktober 2017.

Den skal bli den raskeste bilen i verden – med tre rakettmotorer fra den norske produsenten NAMMO på Raufoss.

• Les også: Rakettenes historie

Bilprosjektet er ikke ren fartsgalskap. Det ble offisielt startet av den britiske forskningsministeren Lord Drayson i Science Museum i London i oktober 2008.

Målet er å vekke unge menneskers interesse for teknologi og naturvitenskap. Skolebarn skal få være med på å lage egne små racerbiler, og kan følge prosjektet med skolebesøk.

Skal slå 20 år gammel fartsrekord

Men Lord Drayson la ikke skjul på at Bloodhound også vekket gutten i ham. Bloodhound skal også slå den gamle fartsrekorden fra 20 år tilbake.

I oktober 1997 skjedde det. Da ble lydmuren brutt for første gang av bilen ThrustSSC.

 ThrustSSC var ikke en bil for søndagsturer. På hver side av det svarte dråpeformede skroget bulte to jetmotorer av samme sort som i jagerflyet F-4 Phantom II.

Bak rattet satt da heller ikke en søndagsbilist. Det var jagerflygeren Andy Green som ga gass med 18 liter i drivstoff i sekundet og så sandflata svinne bakut med en fart på 1228 kilometer i timen.

Rakett fra NAMMO

Green er også med på teamet når Bloodhound neste høst skal slå den gamle rekorden, sammen med flere andre av de som laget ThrustSSC. Begge bilene er nemlig britiske, og begge skyves fram av jetmotorer fra jagerfly.

Men Bloodhound har ikke bare en jetmotor. Tre raketter fra NAMMO skal bidra med like stor skyvkraft.

1600 kilometer i timen

Det er nødvendig, for når farten dobles, blir luftmotstanden firedoblet. Og teamet bak Bloodhound har ikke tenkt å gi seg med å slå den gamle rekorden.

Det endelige målet er å komme opp i 1000 miles per time, altså rundt 1600 kilometer i timen. For å klare det må de ikke bare ha stor skyvkraft.

De må også ha et underlag fritt for stein og humper som strekker seg milevis av gårde i alle retninger.

Fra saltslette til mudderslette

Slike sletter finnes. De første fartsrekordene med jetbiler ble satt på saltsletta Bonneville i Utah i USA.

Her har britene lange fartstradisjoner. Sir Malcolm Campbell satte den første rekorden her i 1935. Han klarte å presse V12-motoren i bilen Blue Bird over 300 miles – 483 kilometer i timen.

På den samme saltsletta presset Craig Breedlove i 1963 den første jetbilen Spirit of America – i praksis nærmest et vingeløst jetfly på hjul – opp i 656 kilometer i timen.

Men saltsletta i Utah var ikke bra for metallhjulene til de nyeste fartsmonstrene. Da ThrustSSC brøt lydmuren, skjedde det på Black Rock Desert i Nevada, den uttørkede mudderbunnen av en gammel innsjø.

Nå er heller ikke denne sletta brukbar. Tidligere rekordforsøk og den årlige Burning Man-festivalen har satt sine spor. Langvarig tørke har også ført til at regnet ikke har visket ut disse sporene.

Sandslette i Sør-Afrika

Etter mye leting har Bloodhound-teamet funnet en annen uttørket innsjø som egner seg. Hakskeen Pan ligger i Northern Cape-provinsen i Sør-Afrika på grensa mot ørkenlandet Namibia i vest.

Her er hardpakket sand i alle retninger, med bare en forlatt landevei tvers over som kan jevnes ut.

Hakskeen Pan skal både brukes til det første rekordforsøket høsten 2017 og det neste forsøket på å presse Bloodhound over 1000 miles – 1609 kilometer i timen. Dette skal skje i 2018, håper teamet.

Video fra The Bloodhound Project presenterer rekordforsøket og bilen. Videoen ble laget før rakettmotoren til NAMMO ble valgt, og animasjonene gir derfor et litt feil inntrykk av akkurat denne teknologien.

Da kommer rakettmotoren til NAMMO virkelig til sin rett. I første omgang – høsten 2017 – skal den brukes med redusert effekt.

Vanndamp gir skyvkraft

Da vil det ikke skyte flammer ut av motoren. Den skal lage skyvkraft på en enklere måte – med bare ett drivstoff – hydrogenperoksid – og en katalysator som får den kjemiske reaksjonen til å gå raskere.

– Flytende hydrogenperoksid spaltes over katalysatoren til vanndamp og oksygen, forteller Onno Verberne til forskning.no.

Verberne er direktør for romfartsaktivitetene i NAMMO. Han har vært med på å tilpasse raketten helt siden avtalen med Bloodhound-teamet ble inngått i 2013.

Vanndampen som kommer ut av rakettmotoren, har blitt kraftig oppvarmet i reaksjonen. Varm gass utvider seg, presses ut av rakettdysen og gir skyvkraft.

Svidd gummi

– Denne drivmåten med bare ett drivstoff er enklere å gjennomføre, men gir noe lavere effekt. Men ved å bruke tre slike rakettmotorer i Bloodhound vil vi klare den første rekorden, sier Verberne.

Hvis bilen skal klare å komme opp i 1000 miles i timen i 2018, må raketten kjøres med full effekt. Da nytter det ikke med bare hydrogenperoksid.

– Da lar vi hydrogenperoksid forbrenne syntetisk gummi i tillegg, slik at vi får full motoreffekt, forklarer Verberne.

Rakettmotoren bruker da altså en blanding av et fast brennstoff – gummi – og lar det forbrenne med et flytende stoff – hydrogenperoksid. En slik blandingsmotor kalles også en hybrid rakettmotor.

• Les også: Om hybride rakettmotorer

Mer kontroll

Fordelen med slike rakettmotorer er at du kan skru dem av og på ved å regulere mengden av det flytende brennstoffet som pumpes inn.

En rakettmotor med bare fast brennstoff har du mindre kontroll på. Den brenner ut med fast skyvkraft når den først er tent.

North Star – ny norsk romrakett

Derfor skal den hybride motoren i Bloodhound også brukes i neste generasjon norske romraketter – North Star.

– Denne hybridmotoren kan erstatte det meste av rakettmotorer vi bruker i dag. Den er en teknologi vi ser fram til å ta i bruk, sier leder for Andøya rakettskytefelt, Odd Roger Enoksen, til forskning.no.

– Den første prøveoppskytningen med North Star skal skje i 2017, opplyser han.

Satellitter i bane rundt polene

I første omgang skal North Star brukes til å sende instrumenter opp i høyere lag av atmosfæren, blant annet for å utforske nordlyset.

• Les også: Stikker nåler i elektriske skyer

Seinere skal større versjoner sende små satellitter med instrumenter i bane rundt jorda fra pol til pol.

– Målet er å sende opp polare mikrosatellitter i 2020, sier Enoksen.

Lenker:

The Bloodhound Project – nettsiden for prosjektet.

Om raketten North Star på nettsidene til Andøya rakettskytefelt.

En slik endring vil kreve en politikk som støtter opp om nullvekst, kollektivt forbruk, deling og gjenbruk. Dette blir av mange oppfattet som radikalt og urealistisk.

Det finnes også en uvilje blant politikere, nasjonale styringsorganer og nasjonale forskningsråd mot å støtte opp under systemkritikk av vekstsamfunnet på grunn av antatte negative konsekvenser for konkurranseevne, arbeidsplasser og velstand.

Jeg forstår kritikken, men det er en annen virkelighet som er enda mer truende på lang sikt: En klode som er tre til fire grader varmere enn i dag vil ikke være positivt for hverken næringsliv, mennesker eller økosystem.

Teknisk effektivitet er ikke tilstrekkelig

I det kapitalistiske system er økt forbruk betraktet som positivt. Og det er ikke bare fordi det bidrar til økonomisk vekst, men også fordi velstand og trivsel assosieres med store og stadig voksende boliger, personlig transport og infrastruktur, matvaner som inkluderer mer kjøtt, varmere boliger og flere boliger med klimaanlegg.

Antall elektriske apparater i britiske hjem er tredoblet fra 1970 til 2002, og i 2012 var husholdningenes elektrisitetsbruk ansvarlig for 47 prosent av alle CO2-utslipp i Storbritannia.

Mange mener at større teknisk og økonomisk effektivitet skal kompensere for vekst. Dette er en illusjon som passer politikere som ikke tør å utfordre et økonomisk system som er avhengig av vekst.

• Les også: Brexit kan svekke EUs klimainnsats

Vi bor større og større

I min forskning har jeg sett på sammenhengene mellom kapitalisme som styringssystem og høyt energiforbruk. Både bolig, husholdningsapparater og energien som forsyner hverdagsvaner har vokst enormt i takt med økonomisk vekst over det siste halve århundre. Vekst i boligstørrelse henger sammen med vekst i antall og type rom: Fra felles til individuelle soverom for barn, større kjøkken og flere bad.

Et gjennomsnittlig hus i USA har nå 2,5 bad. 24 prosent av alle amerikanske boliger bygget i 2005 hadde tre eller flere bad. I en ny studie kommer det frem at i 2030 vil avkjøling av mat og inneluft, som for eksempel klimaanlegg, bidra til 30 prosent av det globale klimautslippet. Kjøleskapets størrelse har vokst i takt med økende kjøttforbruk og bruk av frossen og prosessert mat. Hele forsyningssystemet for mat har blitt mer og mer avhengig av avkjøling langs hele kjeden fra produksjon til distribusjon.

• Les også: Nordmenn er misfornøyd med klimainnsatsen

Økt etterspørsel etter komfort

Bruk av klimaanlegg har vokst enormt og er drevet fram av sentrale kapitalistiske aktører. Først i USA og så i andre land som Japan, Australia og nå India og Kina. Produsenter, banker, energiselskaper, bygningsbransjen og offentlige instanser har jobbet sammen om bruk av forskrifter, lånebetingelser, nye bygningsmaterialer og bygningsdesign som har ført til at det bygges hus og boliger der man er avhengig av klimaanlegg for å kunne oppholde seg.

I dag har 70 prosent av alle hus i USA klimaanlegg og det samme gjelder for over 90 prosent av husene i Japan. Livet i USA, Japan, Australia og andre rike land i varme strøk foregår for det meste i avkjølte rom. Klimaanlegg står på i bolig, bil, på kontoret og i supermarkedene.

Et liv uten denne komforten har blitt utenkelig for mange. 

I europeiske land øker etterspørsel etter oppvarming. I Norge var det vanlig for 30 år siden å varme opp stuen og la andre rom være kjøligere. Dette har endret seg. Både stuer, soverom og andre deler av huset har fått en høyere gjennomsnittstemperatur.

I Norge har strenge forskrifter om isolering og tette vinduer heldigvis begrenset denne økningen. Energibruk i husholdninger har derfor stabilisert seg, men på et veldig høyt nivå. Denne energiintensive utviklingen er gunstig fra et kapitalistisk perspektiv, men meget problematisk for en overgang til lavutslippssamfunnet.

Outsourcer utslipp

På verdensbasis har CO2-utslipp økt med 70 prosent siden 1990. I landet med den reneste formen for uregulert kapitalisme, USA, har det skjedd nesten en firedobling av energibruken på 60 år, fra 1950 til 2010. Fra 1990 har det vært en svak nedgang i USAs CO2-utslipp fra et ekstremt høyt utgangspunkt i 1990, men mye av nedgangen skyldes outsourcing av utslipp til andre deler av verden gjennom import av forbruksvarer.

Seksti prosent av alle varer som forbrukes i USA, er nå produsert andre steder.

I EU, hvor vi finner ulike former for mykere kapitalisme, har energibruken gått ned med 20 prosent, og de samlede klimagassutslippene har gått ned med 23 prosent siden 1990. Men i likhet med USA har Europa også eksportert energiproduksjon og CO2-utslipp til andre deler av verden. Sytti prosent av varene som forbrukes i EU, er nå produsert utenfor Europa, hovedsakelig i Asia. Samtidig har Europa opplevd relativt lav økonomisk vekst siden 2006 og hvis veksten tas opp igjen vil også CO2-utslipp øke i takt med denne.

Norge har en meget høy energiproduksjon og et høyt energiforbruk per innbygger. Det har vært en 20 prosent økning i CO2-utslipp siden 1990. Vi ønsker å være ledende i skiftet mot et bærekraftig samfunn, samtidig vil vi ikke bare fortsette å produsere olje fra eksisterende felt, men også utvide produksjonen til miljøsårbare områder.

I begynnelsen av januar, mindre enn to måneder etter COP21 erklæringen i Paris, utstedte den norske regjeringen 56 nye konsesjoner for 36 bedrifter til å engasjere seg i oljeleting i nærheten av Lofoten.

• Les også: Klimaforskere vurderer 1,5-gradersmålet

​Effektivisering er et middel, ikke et mål

Hvordan håndterer Det grønne skiftet denne veksten i forbruket vårt? Hovedfokuset er på økt teknisk effektivitet. 

I forskningen er det liten dekning for at dette faktisk har vesentlig effekt. Et poeng som gjør seg gjeldende, er den såkalte rebound-effekten. I en vekstøkonomi blir energi og penger som er frigjort fordi vi har klart å effektivisere, ofte brukt på andre ting og aktiviteter som i sin tur bruker energi.

Jeg har vært med på flere studier som viser liten eller ingen effekt på husholdningers totale energibruk av å innføre mer energieffektive apparater.

Kapitalismens tid er forbi

På mange måter har kapitalismen vært et vellykket system som har levert en komfortabel tilværelse til mange over lang tid. Men disse “mange” er egentlig en liten del av verdens befolkning som har hatt nærmest ubegrenset adgang til hele klodens ressurser. Nå har flere land økonomier i rask vekst, og deres befolkning vil ha adgang til den samme livsstilen som oss.

Kapitalismens fundament er svekket og en videreføring vil være katastrofal for klimaet, matproduksjon, økologi og livsgrunnlag for millioner av mennesker. En ny politisk økonomi må til som bygger på prinsippene nullvekst, deling og sirkularitet. En overgang fra fossil til fornybar energiproduksjon skjer altfor sakte i land med markedsliberale kapitalistiske system. Det må snart myndighetene ta på alvor.

Mange idylliske øyer langs kysten er bare tilgjengelige med ferge. Kapasiteten er gjerne god ellers i året, men om sommeren blir det lett kork på mange fergeleier. Turister og yrkespendlere må stå i kø og vente på neste ferge. Kjedelig for begge parter, men det har også en kostnad.

Yrkespendlere som må til og fra jobb, taper timer de kunne brukt på jobb.

På en fergestrekning på Vestlandet ble det satt i gang en forsøksordning. Pendlerne fikk lov til å komme først ombord på fergen en periode, mens turistene noen ganger måtte vente på neste ferge. 

Nå har økonomer ved Nord universitet i Bodø regnet på når det er lønnsomt å diskriminere. Funnene ble nylig presentert på en konferanse i Antwerpen.

Måtte vente minst to timer

Fergestrekningen mellom Eidsdal og Linge går langs bilveien til de populære turiststedene Geiranger og Trollstigen. Den har høye trafikktall i sommersesongen. Samtidig bor og jobber mange innbyggere på motsatt side av fjorden.

– 40 prosent av alle bilene måtte vente minst en fergeavgang i løpet av sommeren. Noen av pendlerne rapporterte at de måtte vente i minst to timer per dag, forteller Terje Mathisen til forskning.no.

Han er førsteamanuensis ved Handelshøgskolen ved Nord universitet.

Turistene ble diskriminert

Samferdselsdepartementet og Statens vegvesen bestemte seg for å teste ut en prøveordning på fergestrekningen.

– Den gikk ut på at turistene ble diskriminert ved fergeleiet, sier Mathisen.

Bilister som må ta ferge for å komme til og fra jobb fikk en lapp i frontruten som viste at de kunne kjøre først om bord på fergen. Forsøksordningen pågikk sommerstid når problemene var størst.

Samfunnsmessig verdi

Ordningen som fortrengte vanlige reisende virket nok urettferdig for mange av turistene. Men den velferdsmessige gevinsten av å prioritere dem som har det mest travelt kan være stor. 

Det er for eksempel allment akseptert at utrykningskjøretøy har rett til å komme først om bord på fergen.

Ville nytten for dem som fikk forkjørsrett være større enn ulempen for dem som ble stående igjen på fergeleiet? 

Det satte Mathisen seg fore å finne ut sammen med sin kollega Thor-Erik Sandberg Hanssen, som også er førsteamanuensis samme sted. 

Satte en prislapp på tid

– Hvordan verdsetter dere spart tid mot tapet de andre har som må vente lenger?

– For dem som er i arbeid er svaret enklest: Det er lønnskostnader per time pluss sosiale kostnader, forteller Mathisen.

For fritid er det annerledes.

– Man kan se hvordan de oppfører seg når de får ulike valgsituasjoner. Noen turister kan jo se på det som en eksotisk opplevelse og bruke anledningen til å spise eller se seg rundt.

– Eller man kan spørre hvor mye de er villig til å betale for å slippe å vente, sier Mathisen.

Statens vegvesen har anbefalte verdier for verdsetting av ventetid.

Kan hindre fraflytting

En hovedgrunn til å innføre en slik ordning er å gjøre det mindre upraktisk for fastboende i grisgrendte strøk å dagpendle for å komme seg til jobb.

• Les også: Bygda trenger hjelp med turismen

– Blir ventetiden for yrkesutøvere for høy i sommermånedene, kan det medvirke til at flere flytter inn til mer sentrale strøk, forteller Mathisen.

Man kan også verdsette fremtidig nytte, og da vil en slik ordning bli mer attraktiv for lokalsamfunnet.

Lønte seg ikke

Men ordningen var ikke lønnsom mens prøveperioden pågikk, fant de to forskerne ut.

Det var 40 pendlere på strekningen som benyttet ferga på det tidspunktet.

• Les også: Hva er tid?

– Det måtte ha vært 130 pendlere på sambandet for at forskjellsbehandlingen skulle være samfunnsøkonomisk lønnsomt, forteller Mathisen.

Eventuelt måtte forskjellen i verdsetting av tid være større mellom gruppene. 

Forskerne vektet nytten til pendlerne mer enn ulempen for turistene. Men forskerne understreker at regnestykket kan bli annerledes for andre fergeruter.

Lønnsom på Kjerringøy

Forskerne har tidligere sett på lønnsomheten ved å innføre en lignende ordning på fergeruten til Kjerringøy utenfor Bodø.

– Ordningen var samfunnsøkonomisk lønnsom på dette sambandet. Dette kan skyldes at mange som bor på Kjerringøy og arbeider i Bodø benyttet seg av tilbudet, forteller Hanssen.

Ikke regnet inn bedriftsbesparelse

Resultatene kan overføres til andre grupper reisende. For eksempel kunne forskerne tatt med besparelser for eksportbedrifter som frakter varer.

– Det er en kjent sak at ingen har det så travelt som en død laks, sier Mathisen.

Lakseprodusenter ved kysten som frakter laks til kontinentet, kan tape mye penger under transporten hvis trailerne må vente i fergekø.

Referanse:

Mathisen og Hanssen: Discrimination at the ports – the welfare effects of giving commuters priority. 

Høyfrekvent aksjehandel har eksistert i mer enn 15 år, men da Michael Lewis kom ut med dokumentarboken Flash Boys: A Wall Street Revolt for to år siden, utløste det kraftige reaksjoner, mange negative.

En del av de samme som hadde kritisert de såkalte high frequency trading-selskapene (HFT) etter det amerikanske børskrakket «flash crash» i 2010, kom igjen på banen.

– I 2010 falt den amerikanske børsen med ti prosent på bare noen minutter, sier professor Thore Johnsen ved Norges handelshøyskole (NHH).

Mange, også amerikanske myndigheter, mente at HFT-selskapene måtte ta en stor del av ansvaret for krasjet. Kampen om å kutte ned på millisekundene hadde tatt fullstendig av.

• Les også: Algoritmer kan være tikkende aksjebomber

– Spekulativt, men ikke lureri

– De som driver med high frequency trading, er kompetente folk, og de prøver å tjene penger på bekostning av hverandre. Det finnes et jungelord som sier at «Trading is the activity by which people who are smart take money from people who are not», sier professor Terje Lensberg ved Institutt for finans ved NHH.

Høyfrekvent handel skiller seg fra vanlig algoritmehandel. Algoritmer i denne sammenhengen er aksjehandel som foregår via datamaskinenes regnemodeller. Med supermaskiner og raske fiberoptiske kabler handles det svært raskt, veldig mye og i små volum. Jo kortere fysisk avstand mellom traderne og handleplassen, desto fortere går det. Ofte holder de aksjene i mindre enn ett sekund. 

– Når de skal handle, må de først ha informasjon fra markedet, prosessere denne raskt og komme med kjøps- eller salgsordrene veldig fort. Alt dette må skje før de andre rekker å gjøre det samme, forklarer Lensberg.

– Er det spekulativt?

– Det meste av det som skjer i markedet er spekulativt, men nei, det er ikke lureri, sier Lensberg.

– Kall det spekulasjon, skyter professor Thore Johnsen inn. Han mener likevel det er samfunnsmessig verdifull spekulasjon.

– Det å kjøpe noe som virker billig og selge noe som virker dyrt, slik at prisene korrigeres, er fordelaktig for alle, sier han.

Amatører og spekulanter

Ifølge de to forskerne er det to grupper tradere som skaper verdi på børsen: Amatørene, som handler fordi de tror de vet, og de betaler. Så er det spekulantene, som tjener pengene.

Amatørene finansierer spekulantene. Det er de som gjør renovasjonsjobben og sørger for at prisene er riktige. Hvis ikke amatørene hadde vært der, ville det blitt mye vanskeligere for markedet å finne fram til riktige priser.

– Det er folk som tror at de skal slå børsen uten å ha peiling, sier Lensberg.

Han mener høyfrekvenshandelen i dag har nådd et punkt der det er noenlunde stabilt, hvis man ser på volum.

– Hvis dette er så bra, hvorfor driver ikke enda flere med HFT?

– For å ta det positive først: HFT-selskapene holder prisene på plass i markedet. Når de gjør jobben sin, er prisene riktige til enhver tid. Hvis prisene er feil, så er det penger å tjene og da reagerer HFT-selskapene, sier Lensberg.

Johnsen er enig med sin kollega og understreker at HFT bidrar til likviditet i markedet, og at det spiller en viktig økonomisk og samfunnsmessig rolle.

Problem for Oljefondet

– Men det faktum at de er så raske, byr på et problem. De kan ta en raskere vei inn i handelen, og du får frontrunnere, sier Lensberg.  

«Front running» innebærer å kjøpe en aksje når du vet at kjøpere som vil drive opp kursen, er på vei inn i markedet, noe som er ulovlig.

For en stor institusjonell investor som Oljefondet er dette en utfordring, mener professoren. Når Oljefondet handler gjennom en hel dag, er det ikke så veldig vanskelig for en HFT-trader å se at det er salg i dette markedet. Statistisk sett vil det tyde det på at det er en stor selger. Da kan de støvsuge de aksjene som Oljefondet er interessert i å kjøpe, noe som fører til at Oljefondet må betale mer.

Frontrunnere er et av problemene med HFT fordi de sniker seg foran andre i køen. Andre kjøpere må betale mer.

– Har dette større samfunnsmessige konsekvenser?

– Det betyr jo at de som trenger å handle, for eksempel fordi de skal rebalansere en portefølje, må betale mer for å få gjennomført handlene. Oljefondet, for eksempel, tjener litt mindre penger, og staten får mindre å rutte med, sier Lensberg.

Selv om det er småpenger som flyttes i hver enkelt handel, vil det samlet sett bli store beløp. For Oljefondets del kan det dreie seg om mye penger, mener forskerne.

Best mulig kabler

Mange av HFT-selskapene har lagt inn store beløp for å skaffe seg de raskeste fiberoptiske kablene.

– Da kommer vi til et artig poeng, sier Thore Johnsen og refererer til beskrivelsene av en bestemt superkabel i boken Flash Boys. 

– Fordi lengden på kabelen mellom de som legger inn ordren og de som mottar dem, altså børsen, har betydning, så skjedde det som egentlig er ufattelig. Michael Lewis beskriver hvor langt HFT- tradere er villige til å gå for å slå konkurrentene. Mange av dem var med på å finansiere en fiberoptisk kabel på en rettest mulig strekning mellom børsen i Chicago og New York-børsen, basert i New Jersey, forteller Johnsen.

Vel anvendte penger?

Dette er en rett strekning på 133 mil, kanskje den retteste grøften som noen gang er gravd på jordkloden, kommenterer Michael Lewis:

«It needed its burrow to be straight, maybe the most insistently straight path ever dug into the earth. It needed to connect a data centre on the South Side of Chicago to a stock exchange in northern New Jersey. Above all, apparently, it had to be secret».

– Du kan spørre om dette er vel anvendte penger, sier Terje Lensberg.

Det har jo ingen betydning om signalet kommer fram et mikrosekund før eller etter. Men de som sto bak leggingen av kabelen, solgte deltakelse på forhånd og sa «blir du ikke med, kommer du til være så mye senere enn alle andre».

– Dette er, nesten uansett hvordan du ser på det, sløseri med ressurser, sier Lensberg. 

Black Monday 1987

Johnsen og Lensberg trekker fram en annet negativ side ved høyfrekventhandlere: De tar pause når markedet går «bananas». 

– De som har konstruert disse algoritmene, kan ikke være helt sikre på at de fungerer som de skal. Mange av dem er market makere som legger ut ordrer for å handle med andre som vil kjøpe eller selge, men når markedet går dårlig, trekker de tilbake ordrene. Da finnes det ikke noe marked lenger, fordi det i stor grad var skapt av disse høyfrekvente traderne, sier Lensberg.

 – Det var noe av det som skjedde i «flash crash» i 2010, da det amerikanske aksjemarkedet flyttet seg ti prosent i løpet av 20 minutter. Enkelte aksjer falt med opptil 70 prosent, sier Johnsen.

Det du trenger i en krisesituasjon, som i 2008 eller under det virkelig store smellet i 1987 med Black Monday, da børsen falt 20 prosent, er kjøpere, sier han.

– HFT ønsker kjapt å gå inn og kansellere en ordre eller skygge banen. Under krisen i 2008 var Oljefondet en stor kjøper i aksjemarkedet, og det var akkurat det børsen trengte da alle var i panikk og ønsket å selge. I 1987 ville fondet ha vært en viktig kjøper, og du ville fått inn de fundamentale investeringene du trengte for å skape nødvendig likviditet, sier Johnsen.