I solceller gjøres lys om til elektrisitet. Det kan foregå på forskjellige måter, og nå har en forskergruppe funnet ut hvordan solceller kan være basert på jern, i stedet for det sjeldne metallet ruthenium.

Forskerne har designet en spesiell jernforbindelse – et molekyl med et jernatom i midten – som spytter ut et elektron når den blir truffet av lys. Det gjør molekylet ideelt til en type solceller som kalles Grätzel-celler.

– Målet med prosjektet var å erstatte ruthenium med noe som er mer tilgjengelig. Det klarte vi, forteller danske Tobias Harlang, som nettopp har forsvart sin doktorgrad om den nye typen solceller. I dag er han postdoktor ved kjemisk institutt ved Lunds Universitet i Sverige.

Den vitenskapelige artikkelen om det nye solcellematerialet blir publisert i tidsskriftet Nature Chemistry, og Tobias Harlang er førsteforfatter.

Blant de andre forfatterne finner man også Kasper Skov Kjær, som både er tilknyttet Lunds Universitet og Danmark Tekniske Universitet, og som for tiden arbeider videre med molekylet ved Stanford University i USA.

Solcellen blir til en tynn film

Jobben til en solcelle er å få sollys til å sette fart på elektroner, for våre elektriske apparater drives av elektroner i bevegelse.

De vanligste solcellene er produsert av halvledermaterialet silisium. De tradisjonelle panelene er ganske effektive. De beste konverterer en fjerdedel av lysets energi til strøm. Men det krever svært mye energi å produsere dem, de er vanskelige å håndtere, og det er grenser for hvor de kan brukes.

Grätzel-celler er smartere, for i stedet for stivt silisium er de basert på fargestoff som suger solenergien til seg og forvandler den til elektrisitet. Disse molekylene kan plasseres i en helt tynn og fleksibel film. Fortsatt klarer de ikke høyere effektivitet enn 12–13 prosent.

– Hvis solceller kan produseres som billige, tynne filmer i stedet for klønete solpaneler, som ikke akkurat ser bra ut, så kan alle mulige former for overflater forsynes med solceller – bygningsmaterialer, vinduer og tekstiler, sier Tobias Harlang.

– Grätzel-celler har også den fordelen at de virker godt ved lav lysintensitet og ved diffust lys – altså når det for eksempel er overskyet. Så det er bra for oss som bor i land hvor det ofte er skyer.

Erstatter sjeldent grunnstoff

De beste Grätzel-cellene er basert på molekyler bygget opp omkring ruthenium, men nå kan de altså bli billigere.

– Jern ligger det like over ruthenium i periodesystemet, så det har noen av de samme kjemiske egenskapene. Dessuten er det ikke skadelig for miljøet eller for kroppene våre, og for hvert gram ruthenium finnes det 63 tonn jern, forteller Harlang.

– Problemet har vært at molekyler basert på jern ikke har klart å holde lenge nok på energien som kommer fra lyset. Derfor har det blitt til varme i stedet for elektrisk energi.

Forskerne har funnet ut at det tar molekylet tre picosekunder – tre billiondeler av et sekund – å overføre energien til det elektriske kretsløpet.

Inntil nå har jernbaserte molekyler bare holdt på energien i 0,1 picosekund, men det nye molekylet kan klare det i opptil 37 picosekunder, så nå er det tid til å sende energien videre som elektrisitet.

– Ytelsen må forbedres

Gjennombruddet vil vekke oppsikt blant andre forskere som arbeider med Grätzel-celler. Det gjør for eksempel førsteamanuensis Torben Lund fra Roskilde Universitet, og han er begeistret da vi forteller ham hva de har oppnådd i Lund.

– Det er jo en fantastisk nyhet! utbryter han.

– Det ser absolutt spennende ut.

Da den første begeistringen har lagt seg, påpeker Lund at ytelsen fra solceller med molekylet foreløpig ikke er så imponerende.

– Det er veldig lang vei til noe som ligner praktisk bruk, sier han og påpeker at bare 0,13 prosent av energien i sollyset blir til elektrisitet i eksperimentene.

Ifølge Torben Lund må det tallet ganges med 50 eller 100 før det blir interessant.

Levetiden er en utfordring

En annen utfordring er stabilitet, sier Torben Lund:

– De må gjerne sende fargestoffmolekylene her ned til Roskilde Universitet, så kan vi finne ut om de er stabile, slik at solcellene kan holde i lang tid.

Nettopp levetiden kan være en svakhet for Grätzel-celler, men Harlang er håpefull:

– De prøvene vi har produsert, har vært utrolig stabile. De har ikke blitt brutt ned gjennom de månedene vi har observert dem. Generelt sett er jernkomplekser veldig stabile, noe som er en fordel, sier han.

Molekylet må optimeres

Inntil videre har Lund-forskerne bare sett på det første, grunnleggende trinnet i prosessen. Fortsatt er det for tidlig å si hvor effektiv og holdbar en slik solcelle kan bli.

Kjemikerne vil bruke de neste årene på å videreutvikle molekylet.

Deretter er det en ingeniøroppgave å designe selve solcellen, slik at den fungerer optimalt sammen med molekylet. Det vil altså ta tid før den nye typen solceller kan ta opp kampen mot silisiumet.

– Da kan vi forsyne fasader med solceller, og de kan komme på taket av biler, på baksiden av mobilen og mange andre steder. Vi vil kunne utnytte solens energi mye bedre enn i dag. Det er et kjempestort potensial i solenergi, avslutter Harlang.

Rerferanse:

Tobias C. B. Harlang m.fl: Iron sensitizer converts light to electrons with 92% yield. Nature Chemistry, oktober 2015. DOI: 10.1038/nchem.2365. Sammendrag.

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

Vannstrømmene i fjorden fremstår som ganske kaotiske for de fleste av oss. Likevel er det mulig å lage matematiske modeller som forklarer hvordan vannet beveger seg.

– Lokale strømforhold avhenger av mange faktorer, blant annet vind, tidevann, saltholdighet, atmosfæretrykk og dybde. I tillegg spiller trykket i tilstøtende hav en rolle. Er det for eksempel høytrykk i Skagerrak, presses vann inn i Oslofjorden, forklarer Karina Bakkeløkken Hjelmervik.

Hun er førsteamanuensis ved Høgskolen i Buskerud og Vestfold og leder for prosjektet Fjordos, som er støttet av Oslofjordfondet. I prosjektet utvikles det avanserte matematiske modeller for å beregne havstrømmene i Oslofjorden. Slike varslingsverktøy vil ha stor betydning for blant annet skipsfart, oljevernberedskap, miljøforvaltning og arealplanlegging.

Skarpere blikk med høyere oppløsning

Norge ligger allerede langt fremme når det gjelder verktøy for varsling av havstrømmer. Modellen Norkyst800, som er utviklet av Havforskningsinstituttet, Meteorologisk institutt og Norsk institutt for vannforskning (Niva), varsler havstrømmene langs hele norskekysten med en oppløsning på 800 meter.

Det vil si at kysten er delt inn i «ruter» på 800 meters bredde, der det beregnes én verdi for strøm, én for vannstand, én for temperatur også videre, og disse verdiene gjelder altså for hele ruten.

– Norkyst800 er et fantastisk verktøy som vekker oppsikt på internasjonale konferanser, la det ikke være noen tvil om det, men selv en oppløsning på 800 meter er for lite når vi skal si noe om forholdene innaskjærs, i alle fall for en del anvendelser, sier Hjelmervik.

– Jeg liker å sammenligne med et foto. Jo mer oppløsningen øker, jo skarpere blir bildet – og jo mer informasjon inneholder det. Skal vi si noe presist om vannstrømmene der det er øyer, skjær og moloer, må vi tettere på og øke oppløsningen. Vi må med andre ord legge inn mer informasjon om lokale forhold.

Studerte strømmene i Moss Havn

Særlig høy må oppløsningen være hvis en modell skal brukes til å si noe om strømmene i et havnebasseng. Da snakker vi om en «maskebredde» på noen få meter. Det er brukt i forbindelse med en analyse av havnebassenget i Moss; en studie som inngår i Fjordos-prosjektet.

I Moss har nemlig en planlagt utvidelse av containerhavna skapt visse bølger i lokalmiljøet. Folk spør seg blant annet: Vil en utbygging endre strømmene slik at det blir vanskeligere å legge til i småbåthavna? Vil det hope seg opp løsmasser på badestrendene?

– Ved å fore modellen med detaljert informasjon om lokale forhold har vi studert om den ønskede utformingen av havna er gunstig eller ikke for strømmønsteret i havnebassenget, sier Hjelmervik.

Første skritt var å sjekke at modellen forskerne hadde laget av havnebassenget – slik det er utformet i dag – faktisk holdt vann. Det ble derfor gjort feltforsøk for å fastslå om modell og virkelighet stemte overens.

– Det var utfordrende å kartlegge strømmene i havnebassenget, siden de ble påvirket av de hyppige ferjeavgangene mellom Moss og Horten. Vi måtte utføre forsøk på nattestid der vi brukte flytende gjenstander utstyrt med GPS-sendere for å kartlegge strømmene uten forstyrrelser fra ferjene.

– Vi intervjuet også lokalkjente for å høre deres oppfatning av strømforholdene. Konklusjonen er at observasjonene ser ut til å stemme med modellen.

Deretter utførte Hjelmervik ulike simuleringer i samarbeid med Niva, både med og uten molo og med litt forskjellig størrelse på havnen.

– Vi så at den planlagte utvidelsen av kaianlegget ligger i et område med relativt lite strøm og at utbyggingen derfor vil ha liten effekt på strømmønsteret i bukta. En utbygging på motsatt side av bukta vil få større effekt, fastslår Hjelmervik.

Mossekanalen bak jetstrøm

Analysene viste at det er Mossekanalen – som ble anlagt i 1855 og skiller Jeløya fra fastlandet – som er mest interessant med tanke på strømmønsteret i Mossesundet.

For selv om det ikke er stor forskjell mellom høyvann og lavvann i Oslofjorden, kan det forekomme sterke tidevannsstrømmer lokalt. Dette er tilfellet blant annet i Mossekanalen.

– Når strømmen går sørover i kanalen ved fallende tidevann, dannes det en jetstrøm inn i havnebassenget, som i sin tur skaper en kraftig virvel som beveger seg med klokka. Og det er denne virvelen som forklarer hvorfor sand vaskes vekk fra Vårlistranda og ender opp i Sjøbadet innerst i bukta, forklarer Hjelmervik.

Viktig beredskapsverktøy

Skal man bruke en beregningsmodell på et konkret og avgrenset geografisk område, er det imidlertid ikke nok at modellen dekker området. Den må også være tilpasset det konkrete formålet den skal brukes til.

– Skal man for eksempel forstå storskalabevegelser, trenger man andre modeller enn de som brukes for å studere strømmønsteret i et trangt sund. Du trenger også andre modeller for å studere spesifikke fenomener som for eksempel strømmene i et havnebasseng enn hvis du ønsker en operativ modell for kontinuerlig varsling av været i havet, sier Hjelmervik.

Derfor utvikles det også flere forskjellige modeller. Analyser av havneutbygginger er nemlig bare ett av flere aktuelle anvendelsesområder, minst like interessant er modellenes potensial som beredskapsverktøy.

Skulle et skip gå på grunn og forårsake et oljeutslipp i Oslofjorden, er det vinden, bølgene og vannstrømmene – drivbanene i sjøen – som bestemmer hvor oljen ender opp.

– Målet er at modellen vår skal kunne brukes til å anslå disse drivbanene med stor presisjon. Det vil være et nyttig verktøy både for å styrke beredskapen og for å redusere konsekvensene når ulykken først er ute, sier Hjelmervik.

– Det er også interesse for å bruke Oslofjord-modellen i forbindelse med oppbygging av en beredskap for å hindre at fiskeparasitter sprer seg fra én elv til en annen langs fjorden.

Fleksibel modell

I modellen beregnes tidevannsstrømmene i hele Oslofjorden, helt fra Oslo Havn og ut til Helgeroa og svenskegrensa.

– Modellen gis oss stor fleksibilitet til å tilpasse varslingene til en komplisert kystlinje og til å øke oppløsningen ytterligere i områder der det trengs mer detaljerte simuleringer, sier Hjelmervik.

Referanse:

Hjelmervik, Staalstrøm og Nordby: Simulert tidevann i Oslofjorden. Tre forskjellige utforminger av havneområdet i Moss. NIVA-rapport 6717, 2014.

Med nanorør og stimulering av lysfølsomme hjerneceller har forskere fra Stanford University klart å etterligne berøringssansen i huden.

Disse første forsøkene er gjort på hjerneceller i døde mus. I framtida håper forskerne at teknologien kan brukes i proteser for mennesker.

• Les også: Føler med protese for første gang

Da vil brukerne kunne kjenne trykk mot huden. Dette er særlig viktig i proteser av hånden. Her er fingerspissfølelse nødvendig for å kunne gripe og bruke hendene presist.

Med følelse i protesen kan også fantomsmerter lindres, ifølge fagartikkelen, som publiseres i tidsskriftet Science.

Slike fantomsmerter oppstår når hjernen ikke lenger har følelseskontakt med den manglende kroppsdelen. Føleprotesen kan gjenopprette en slik kontakt.

Større trykk, raskere nervepulser

Forskerne har løst to problemer – lavt strømforbruk og riktig type stimulering av hjernen.

For å starte med det siste: Hjernen reagerer på nervesignaler fra føleceller på en spesiell måte.

Når huden blir berørt, fyrer følecellene av en mitraljøse av nervepulser. Jo sterkere trykk mot følecellene, desto raskere kommer pulsene.

• Les også: Hjernestyrt armprotese kobles til nerver

Større trykk, endret motstand

Forskerne måtte lage elektriske kretser som kunne virke på samme måte. Jo sterkere trykk mot sensoren, desto raskere pulser – eller, sagt på en annen måte – høyere frekvens på signalet.

Dette fikk de til ved å bruke et spesielt materiale der trykket mot materialet fører til at motstanden endres.

Forskerne måtte bruke karbon nanorør i dette materialet for at motstanden skulle variere over et stort nok område.

Det var nødvendig for å fange opp hele spennet fra den letteste berøring til et kraftig slag.

Strømgjerrig svingekrets

Når motstanden endres, endres også den elektriske spenningen. Dette kan utnyttes i det som kalles en spenningsstyrt svingekrets.

I en slik svingekrets øker frekvensen i takt med spenningen inn. Dermed hadde forskerne laget en krets som oversatte trykk til elektrisk frekvens, slik som i ekte følenerver.

Forskerne brukte en spesiell type svingekrets med transistorer som bruker svært lite strøm.

Printet organisk elektronikk

Dermed er det andre hovedproblemet løst. Lavt strømforbruk blir viktig når mange sensorer tett i tett skal dekke viktige følesoner, for eksempel på fingertuppene.

Sensorene printes ut av elastiske organiske materialer, slik at sensoren kan bygges inn i tøyelig, kunstig hud. Men hvordan sendes de elektriske svingningene til hjernen?

Lysfølsomme hjerneceller

Først gjorde forskerne de elektriske signalene om til lysglimt fra en lysdiode. Disse lysglimtene utløste impulser i nerveceller i hjernen på den døde musa.

Dette er mulig med spesielt genmodifiserte hjerneceller. De reagerer på lys. Forskerne måtte utvikle sine egne genmodifiserte celler for at de skulle klare å reagere lenge nok over tid på signalene fra den kunstige følenerven.

• Les også: Lyser opp hjernens mysterier

En ledning – mange nervepulser

Hvis teknologien en gang i framtida blir moden for bruk i proteser for mennesker, håper forskerne at de også kan klare å kode de elektriske svingningene sammen i en felles ledning.

Slik kan mange enkeltsensorer bruke den samme ledningen opp til hjernen.

Referanse:

Benjamin C.-K. Tee m.fl.: A skin-inspired organic digital mechanoreceptor, Science 16. Oktober 2015, vol. 350, issue 6258, doi/10.1126/science.aaa9306, sammendrag.

Regjeringen vil stimulere forskningsmiljøer som kan skape nye arbeidsplasser. Millioner av tiltaksmidler settes inn i forskning for å erstatte nedgangen i oljebransjen. Den gir nesten 300 millioner ekstra til teknologifag, oljeforskning og kommersialisering av forskning. Pengene gis via Forskningsrådet.

– Satsing på muliggjørende teknologier er viktig og sentrale satsinger for oss, med vår hovedprofil, sier fungerende rektor ved NTNU, Kari Melby.

De store budsjettvinnerne er dermed ingeniørfag, bioteknologi, nanoteknologi og IKT.

Trondheim kan få mest

Og selv om flere forskningsmiljøer kan søke om pengene, ligger NTNU i Trondheim godt an til å sikre seg rikelig med forskningspenger neste år.

Som det største teknologiske miljøet i Norge, vil NTNU trolig få en stor andel av disse pengene. De har også mye næringsrettet forskning.

I tillegg vil trolig alle høyskolene som NTNU skal fusjonere med fra nyttår, nyte godt av økning på mange andre felt i budsjettet. Det gjelder styrking av lærerutdanningen (Høgskolen i Sør-Trøndelag), maritim forskning (Høgskolen i Ålesund) og teknologi (Høgskolen i Gjøvik).

– NTNU blir også Norges desidert største universitet med 38 000 studenter fra nyttår, sier Melby. 

Får i pose og sekk

Fungerende rektor ved NTNU bekrefter at de er fornøyd med budsjettet.

– Vi får økt basisfinansieringen, som delvis er resultatavhengig. Vi øker vår uttelling på den resultatbaserte delen, både når det gjelder studiepoengproduksjon og forskningsresultater, sier fungerende rektor Kari Melby til forskning.no.

NTNU får også flest nye rekrutteringsstillinger (stipendiater og postdok-stillinger). Det er fordi de fleste gis innen matematikk, naturvitenskap og teknologi, forklarer hun.

Men fortsatt har UiO flest rekrutteringsstililnger totalt.

Store på lærerutdanning

I tillegg får NTNU trolig en god del av de 50 nye stipendiatstillingene i lærerutdanning.  

– Gamle NTNU er stor på lektorutdanning, og gjennom fusjonen med  Høgskolen i Sør-Trøndelag (HIST) som er stor på lærerutdanning fra grunnskole til videregående skole vil vi få en del av midlene som rettes inn mot dette feltet, ser Melby.

Sintef forventer å få uttelling

Konsernsjef Unni Steinsmo i Sintef er glad for at budsjettet prioriterer forskningsrettet innovasjon og omstilling i næringslivet, i en tid med økende arbeidsløshet.  

– Vi forventer at vi får en del av forskningsmidlene som går til næringsrettet forskning, siden vi har kompetanse og føler vi kan bidra på dette feltet, sier konsernsjefen. Sintef har en tydelig næringsrettet forskningsprofil, og halvparten av Sintefs forskning er knyttet til samarbeid med næringslivet.

Men Steinsmo understreker at det er åpen konkurranse om forskningspengene i programmene som nå har økt mest.

Miljøvennlig energi

Styrkingen av miljøvennlig energi kommer også både NTNU og Sintef til gode. Regjeringen har satt av 40 millioner kroner til å styrke Forskningssentre for miljøvennlig energi (FME). Dette er tidsbegrensede forsknings­sentre som har en konsentrert, fokusert og langsiktig forskningsinnsats for å løse utpekte utfordringer på energi- og miljøområdet. 

–   NTNU og Sintef gjør Trondheim til et av de sterkeste miljøene for energiforskning i Europa. Gjennom FME gjør vi sammen det sterkt i den nasjonale konkurransen. Dette er et virkemiddel som passer NTNU godt og der vi har høye ambisjoner og mange sterke fagmiljø. Feltet er et svært viktig bidrag til det grønne skiftet, understreker Melby overfor forskning.no.

Mye næringsrettet forskning

Regjeringen vil gi mer til forskning som kan gi vekst og omstilling i næringslivet. Den setter av 100 millioner mer til Brukerstyrt innovasjonsarena (BIA). Dette er Forskningsrådets største program for næringsrettet forskning, og får dermed et årlig budsjett på 600 millioner kroner.

Av dette vil 10 millioner kroner øremerkes overføring av erfaring og kompetanse mellom ulike bransjer.  For eksempel kan teknologisk kompetanse og erfaring fra oljebransjen overføres til andre sektorer, gjennom den nye ordningen Idèlab.

Mye av tildelingene gis til næringslivet. Men siden NTNU har mye næringsrettet forskning, ligger universitetet også godt an til å få en del av tildelingene.

Oljeforskning

De blåblå foreslår også å gi 100 millioner ekstra til ny teknologi som kan effektivisere og redusere kostnadene i norsk sokkel, gjennom DEMO2000.

Instituttleder for petroleumsteknologi ved NTNU, Egil Tjåland er positiv.

Han synes han det er veldig oppmuntrende at staten øker støtten, selv om det ikke er noen garanti for hvem som får pengene. Bevilgningene går gjennom Norsk Forskningsråd. 

–  Det er en utfordrende tid for petroleumsstudenter, sier han til enerwe.no.

Bjørn Hjertager er professor ved Universitetet i Stavanger, er også positiv til økningen, fordi mange studenter som før gikk til bransjen etter en bachelor, nå vil gå videre på masterutdanning.

Hjelp til lønnsom forskning

For å hjelpe fram flere gründere foreslår regjeringen å gi 90 millioner mer til kommersialisering av forskningsfunn. Dermed får FORNY2020-programmet i Norges Forskningsråd et årlig budsjett på 260 millioner kroner, til å bidra til at forskningsresultater når markedet.

Siden NTNU har mye næringsrettet forskning vi de trolig også få en bit av denne kaken.

Unge gründere

Regjeringen vil øremerke 25 millioner av den økte støtten til en stipendordning for studentgründere.

Stipendene skal brukes til å motivere studenter og stipendiater til å bli gründere.

Dette kan for eksempel være å utvikle applikasjoner til smarttelefoner fra idé til produksjon og salg.

En stor andel av de gründerne som har akademisk bakgrunn, har utdanning fra teknisk/naturvitenskapelige fag, ifølge Menon Business Economics.

IKT, nano- og bioteknologi

Regjeringen vil også styrke teknologier som kan føre til store endringer i samfunnet med 10 millioner kroner.

Eksempler er IKT, nanoteknologi og bioteknologi.

De vil også satse på avanserte produksjonsprosesser. Såkalte muliggjørende teknologier blir styrket med 30 millioner kroner.

– Satsing på muliggjørende teknologier er viktig for NTNU. Dette er sentrale satsinger for oss, med vår hovedprofil. Det innebærer IKT, bioteknologi og naterialer/nanoteknologi, sier Melby.

Marin forskning styrkes

Regjeringen vil øke verdiskapingen fra havet. Den foreslår å gi 170 millioner mer til marin forskning og forskningsinfrastruktur med 169,5 millioner kroner. Av dette går 100 millioner kroner til vedlikehold og oppgradering av forskningsfartøyene. Spesielt trenger forskningsfartøyet Johan Hjort å få nytt maskineri, ifølge kommunikasjonsdirektør Kari Østervold Toft ved Havforskningsinstituttet. 

I tillegg til Havforskningsinstituttet, forventer Høgskolen i Ålesund å få en del av de marine forskningspengene.

– At marin forskning styrkes, vil nok komme oss til gode gjennom Høgskolen i Ålesund, sier Kari Melby.

Den maritime utdanningen styrkes med 20 millioner gjennom MARKOM 2020. Dette er et samarbeidsprosjekt for maritim profesjonsutdanning som Høgskolen i Ålesund er en del av. I tillegg vil 15 millioner gå til bedre utstyr og rekrutteringsstillinger innen maritime fag.

 Havnæring står sentralt i en slik utvikling. Det gjer også biomarine næringar. 

– Hav er et av de langsiktige prioriteringene i langtidsplanen regjeringen følger særlig opp. Vi forventer at dette vil styrke vår eksisterende aktivitet, sier rektor Marianne Synnes ved Høgskolen i Ålesund. I tillegg er Høgskolen i Stord/Haugesund, Høgskolen i Vestfold og Universitetet i Tromsø med på MARKOM 2020.

Informasjonssikkerhet

Ved Høgskolen i Gjøvik ligger Center for Cyber and Information Security (CCIS) som forsker på informasjonssikkerhet både nasjonalt og internasjonalt. Senteret er omtalt i budsjettet, men ingen midler er foreløpig øremerket.

Frie midler økes

Kari Melby mener også at NTNU vil stille sterkt i konkurransen om de frie forskningmidlene som ikke er knyttet til et bestemt tema. Denne sekkeposten økes med 50 millioner i neste års budsjett.

–  Her er det også konkurranse om pengene, og det prosjektet med best vitenskapelig kvalitet, vinner. NTNU er et universitet som lenge har satset mye på langsiktig grunnleggende og banebrytende forskning, så jeg mener vi bør få en bra andel av disse midlene, sier Melby.

Forskningsinstituttene får dekket mer av kostnadene knyttet til å delta i EU-prosjekter. Stimuleringsordningene til EU styrkes med 135 millioner kroner. Instituttsektoren står for over halvparten av den norske forskingsinnsatsen i EU-prosjekter. Styrkingen av STIM-EU gir institutter som deltar i EU-prosjekter et automatisk påslag på 33,3 prosent av beløpet de får fra rammeprogrammet.

Mange har allerede sett potensialet for å bruke smartklokker til å overvåke – og forhåpentlig forbedre – folks helse og livsstil. Forskerne fra Johns Hopkins vil først bruke Apple Watch til å samle inn detaljerte opplysninger om hva som skjer når et epileptisk anfall inntreffer, skriver Washington Post.

– Appen EpiWatch skal benytte seg av sensorene i klokken til å samle inn opplysninger om hjerterytme, blodgjennomstrømningen armbevegelser og årvåkenhet i forbindelse med et anfall, sier nevrologiprofessor Gregory Krauss. Mens det er apparater som allerede kan måle disse ulike faktorene, er klokken en enkel måte å samle alle de aktuelle opplysningene fra en svært fordelaktig plassering på håndleddet.

Målet er at innsikten fra studien kan brukes til å utvikle en app som kjenner igjen anfall, automatisk varsler pårørende og hjelper epileptikeren med å håndtere epilepsien.

– Det er snakk om en ganske alvorlig tilstand, og mange ønsker seg et verktøy som dette, sier Krauss og nevner blant annet familier som vil ha det til barna.

Mange har kjent på den lammende følelsen av frykt for kreft og uvisshet mens de har gått og ventet på svar på en vevsprøve. Ventetiden kan ta flere dager, og du får ikke alltid et klart svar.

En gruppe forskere er i ferd med å utvikle en teknologi som gjør det mulig å korte ned ventetiden fra uker til et par dager. Dette vil også legge grunnlaget for både en nøyaktigere diagnose og en mer effektiv behandling av blant annet kreft.

Forskerne jobber i en bedrift som produserer mikroskopiske plastkuler, såkalte ugelstadkuler (se faktaboks), en av de største kjemiske, norske oppfinnelsene i det forrige århundret. Ved hjelp av plastkulene og et nytt, amerikansk spesialinstrument, skal sykehusene selv kunne undersøke DNA fra vevsprøver i stedet for å sende dem til et dyrt spesiallaboratorium.

Legene og pasientene får ikke bare et raskt og presist svar. Legene får også et veldig godt grunnlag for å bestemme hva slags krefttype det er snakk om og å skreddersy behandlingen. Det er ikke bare kreft som kan undersøkes på denne måten. Legene kan også bruke instrumentet for å finne ut nøyaktig hva slags bakterier som forårsaker en betennelse eller en sykdom.

Skreddersydd behandling

– Vi tror at prisen på et slikt instrument kan presses ned i noen titusen dollar, sier prosjektleder og sjefforsker Geir Fonnum hos Life Technologies på Lillestrøm.

Og dermed har det blitt så rimelig at det blir tilgjengelig også for små sykehus og andre mindre organisasjoner med begrensede budsjetter.

Med det nye instrumentet kan et sykehus bearbeide DNA fra samme prøve hundrevis av ganger i løpet av et par timer. Når legene har mange resultater fra samme prøve, vil kreftcellenes DNA etter hvert skille seg ut som avvik fra det friske DNA-et. På den måten kan de i løpet av en dag eller to konstatere nøyaktig hva slags kreftvariant det er snakk om. Dermed får de grunnlag for å skreddersy behandlingen til pasientens tilstand.

– En så nøyaktig DNA-prøve av kreftcellene, eller i andre tilfeller bakterier og virus, er også et godt grunnlag for dem som utvikler medisiner og annen terapi mot kreft og andre sykdommer. Våre eiere, den internasjonale utstyrsprodusenten Thermo Fisher, samarbeider med flere slike produsenter, forteller Fonnum.

Hovedoppgaven til forskerne er å skreddersy plastkulene til dette formålet. Plastkulene passer som hånd i hanske til mikrobrikken i instrumentet. Denne brikken er utviklet og produsert av en amerikansk søsterbedrift, Ion Torrent.

Hundredel av et hårstrå

Forskningssjef Erlend Ragnhildstveit hos Life Technologies forteller at nest etter mikrobrikken i instrumentet, er ugelstadkulen den viktigste faktoren i prosessen. Disse plastkulene er i dette tilfellet ned mot en mikron i størrelse. Det er omtrent en hundredel av tykkelsen på et hårstrå. Da blir de så små at de oppfører seg nærmest som en væske.

Enkelt fortalt virker instrumentet og prosessen på denne måten: Vevsprøvene fra pasienten løses opp, og DNA-ets bestanddeler fester seg til hver enkelt plastkule. På mikrobrikken i instrumentet sitter det millioner av små fordypninger tett i tett, akkurat som lysfølsomme punkter på en bildesensor i et digitalkamera.

Kulene, med bestanddelene fra DNA-et, skal så passe nøyaktig ned i fordypningene. Hver enkelt fordypning er en kjemisk sensor som forteller hva slags bestanddeler av DNA-et som sitter festet på plastkulen. På samme måte som antallet bildepunkter på sensorbrikken i et digitalkamera avgjør detaljrikdommen og skarpheten på et bilde, vil millioner av fordypninger her gi en høy oppløsning på DNA-prøven.

Slik sekvenseres DNA-et: 

Øker antallet

Den amerikanske produsenten av instrumentet jobber kontinuerlig med å presse enda flere fordypninger inn på mikrobrikken, såkalte brønner. Dermed vil nøyaktigheten på målingene øke. Den første versjonen av instrumentet hadde rundt 1,5 millioner slike brønner. I versjonen som nå er på markedet, kan man variere antallet opptil 165 millioner.

– Målet på sikt er å presse teknologien til rundt 660 millioner brønner. Det er en foreløpig fysisk grense, sier Ragnhildstveit. Da blir de under en mikron i bredde og forholdet mellom overflaten i brønnene og volumet blir så lite at det nærmer seg en grense for akseptabel signalstøy.

Flere bruksområder

Geir Fonnum forteller at teknologien de er med på å utvikle vil ha langt bredere bruksområde enn kun som grunnlag for å diagnostisere sykdommer og legge grunnlaget for utviklingen av enda mer effektive medisiner.

– Vi ser for oss at for eksempel artsbestemmelse kan bli mye mer presis med en slik sekvensator. I det hele tatt, på alle områder der DNA-sekvensering benyttes som verktøy, vil dette instrumentet representere en stor forbedring i arbeidsmetodene, sier han.

Les mer om teknologien her. 

Dagens industriroboter veier ofte flere tonn og plasseres innenfor nettingbur så de ikke skal støte sammen med omgivelsene. Det betyr at robotene ofte står fast og gjør samme jobb om og om igjen – helt adskilt fra det menneskene gjør.

Når du ikke trenger å være redd for at en robotarm skal krasje inn i en vegg eller slå ned et menneske, blir det også interessant å utvide bruken av den.

Sintef-forsker Marianne Bakken forteller om et nytt, hett forskningsfelt i Europa kalt «samarbeidende roboter». Dette handler blant annet om at lette robotarmer i stadig større grad kan integreres i eksisterende produksjonssystemer.

Stadig lettere roboter

– Robotene kommer ned i en vekt på noen kilo, de er tryggere å jobbe med og stopper på en forsiktig måte hvis de først kolliderer. Men slike robotarmer jobber i dag i blinde. De trenger å bli mer intelligente så de ikke kolliderer hele tiden, og det er her vi kan komme inn i bildet, sier Bakken.

Ved å koble en sensor til roboten får vi en trygg robot som ser. Og da kan kanskje roboter jobbe ved siden av menneskene – i stedet for å plasseres i bur.

Oppdaterer bevegelser ti ganger i sekundet

Det hele startet med et behov for raskere reaksjon i en robotarm. 

– Utgangspunktet vårt var å hjelpe roboten til å se omgivelsene sine, forteller Bakken. Dette ble til et 4-årig prosjekt, der forskerne blant annet tok i bruk en 3D-sensor som ble koblet til roboten.

– Denne sensoren oppfatter objekter i rommet. Den registrerer hvor objektene befinner seg i forhold til robotarmen, forklarer forskeren.

En robot er nemlig avhengig av å mates med databeregninger for å bestemme hvilke retninger den skal bevege seg i. I dette tilfellet produserer sensoren data som sendes til en pc. Her bearbeides dataene for så å sendes videre til robotarmen. Forskerne har klart å få disse beregningene til å gå fort.

– Vi har klart å få til en oppdatering av bevegelsene ti ganger i sekundet, forteller Bakken.

Tidligere måtte det mange flere sekunder til for å regne ut en ny bevegelse, og roboten hadde kanskje allerede rukket å kollidere med omgivelsene sine. Nå behøver ikke roboten å stoppe opp og tenke seg om før en ny bevegelse er klar.

– Ved å kombinerer rask sensorteknologi med smarte algoritmer, det vil si beregninger, får vi til en konstant, sømløs manøver, sier Bakken.

Veien videre

Forskningsmiljøet har fått mye oppmerksomhet fra omverdenen for videoene som viser hvordan roboten fungerer. Forskerne har fått et generelt system de ønsker å bruke i flere prosjekter framover, og akkurat nå jobbes det med å selge inn ideen til industrien.

– Det er også mulig å bevege sokkelen på roboten og forflytte den slik at den blir mer selvstendig. I framtiden kan vi se for oss roboter som kjører rundt på arbeidsplassen og utfører et arbeid uten å kollidere med folk eller gjenstander, sier Marianne Bakken.

Førsteklassinger og foreldre deltok i et forsøk i Chicago-området der de fikk utdelt nettbrett og et gratis mattespill.

• Les også: Lærer matte med et klikk

Etter bare en gangs bruk i uka kom disse elevene opp på nivå med klassekamerater fra mer mattevante familier, ifølge studien fra The University of Chicago.

Overraskende nok ga ikke enda oftere bruk videre uttelling hos denne gruppen. Forskerne tolker dette som at forspranget som de mattevennlige familiene har, raskt kan tas igjen.

Snakker lite om matte hjemme

Programmet Bedtime Math er laget spesielt for å brukes av barn og foreldre sammen.

Mange foreldre i USA er enten likegyldige eller føler seg usikre og snakker derfor lite om matematikk, sier forskerne i en nyhetsmelding fra universitetet.

– Foreldre er viktige. Vi bygger ikke kunnskap alene. Vi må diskutere det vi har opplevd og erfart med andre, bekrefter Jean-Baptiste Huynh overfor forskning.no. Han er matematikklærer, og har vært med på å utvikle den norske matte-appen DragonBox.

– Foreldre burde spille en større rolle, og ikke bare med lekser. Men det er litt vanskelig for foreldre, for de har ikke alltid gode verktøy for å samtale med barna om det de lærer, sier Huyhn.

Må handle om matte spesielt

587 familier deltok i studien. Litt under tre fjerdedeler fikk utdelt matte-appen, mens resten fikk en tilsvarende lese-app uten matte fra samme app-produsent.

Matte-appen hadde lesestykker og spørsmål innen telling, geometri, aritmetikk, altså for eksempel addisjon, multiplikasjon eller divisjon og enkel sannsynlighetsregning.

Forskerne kunne følge med på hvor ofte foreldrene brukte appene sammen med barna. Alle barna gjennomgikk prøver før forsøkene startet og etterpå, for å se hvor stor forbedringen var.

De fant en sammenheng mellom bruk og forbedring, men bare for de som brukte matte-appen. Det viser at det ikke hjelper med allmenne diskusjoner om akademiske emner i familien. Det må handle om matte spesielt.

Snakk med førskolebarn om former og rom

Selv om mattetalent til en viss grad er arvelig, betyr også miljøet mye. Det gir uttelling at matte er et tema i dagligprat i familiene.

• Les også: Lærer matte av å snakke matte

Det er viktig at foreldre snakker med 4-5-åringene sine om former og romlige egenskaper til ting og bruker ord som sirkel, høy, kant og hjørne, skriver forskerne i studien.

Stort marked for utdanningsapper

Flere egenskaper ved appen kan ha bidratt til den gode virkningen, ifølge forskerne. Den er enkel og uten distraherende elementer. Den er tilpasset læringsmålene i skolen. Og den er spesielt beregnet på å brukes av barn og foreldre sammen.

• Les også: Skeptisk til læring fra dataspill

– Disse funnene er spesielt viktige, sett i sammenheng med markedet for utdanningsapper på mange milliarder dollar, skriver forskerne bak studien i tidsskriftet Science.

Referanse og lenke:

Pressemelding fra The University of Chicago

Talia Berkowitz m.fl.: Math at home adds up to achievement in school, Science, 9. oktober 2015, doi:10.1126/science.aac7427, sammendrag.

Bedtime Math, nettstedet til produsenten av matte-appen.

I dag er vi konstant omringet av sensordata, trådløse nettverk, GPS-signaler og andre usynlige teknologier.

– Det har skjedd mye med teknologi de siste ti årene. Det som tidligere var et tungt teknologidrevet ingeniørfelt, er i dag hverdagslig for de fleste av oss. Skal vi ta teknologidiskusjonen ut av den tekniske sfæren og over i noe alle kan ha et forhold til, må den fremstilles på nye måter, sier Einar Sneve Martinussen ved Arkitektur- og designhøgskolen i Oslo (AHO).

Martinussen er interaksjonsdesigner og avsluttet nylig doktorgradsarbeidet sitt, der han har sett nærmere på hvordan teknologien kobler mennesker sammen og blir en del av kulturen og hverdagslivet. 

– Men vi vet lite om hvordan det fungerer. Det er behov for et språk for å forstå digital teknologi, slik at vi får flere stemmer med i teknologidiskusjoner. I dag er det fortsatt overlatt til ekspertene, mener han.

Synliggjør wifi og GPS med lys

Målet med hans egen forskning er derfor å nå ut til folk flest.

Han har i samarbeid med andre designere ved AHO laget en filmserie som synliggjør radiofeltene i Wifi, GPS og elektroniske billettsystemer som brukes til betaling, reise og logistikk.

En av filmene visualiserer trådløse nettverk på Grünerløkka i Oslo ved hjelp av en sensor og en fire meter høy «lysstav» utstyrt med 80 pærer. Jo flere pærer som er tent, jo sterkere signal. Når staven fotograferes med lang lukkertid mens den dras gjennom byen, blir et tverrsnittt av trådløse nettverk synliggjort.

En annen film viser unøyaktighetene i GPS-systemet (Global Positioning System). Såkalte satelittlamper er plassert rundt omkring i byen og fotografert over tid, og skifter lysstyrke utfra hvor gode GPS-forholdene er. 

Ikke eksotisk

Filmene har vist seg svært populære, med flere millioner visninger i hele verden. I Martinussens forskning er denne kulturelle formidlingen en viktig del av prosessen. 

– Det viser at det er behov for å forstå mer om teknologien som omringer oss hver dag. Dette er ikke fremtidsteknologi eller eksotisk på noe måte, men helt vanlige ting. Filmene gjør at vi kan delta i det kulturelle rommet rundt teknologien, gjennom design. Vi ønsker å bidra til å gjøre teknologien allment tilgjengelig, sier Martinussen.

Referanse:

Einar Sneve Martinussen. Pockets and Cities. Investigating and revealing the networked city through interaction design. Arkitektur- og designhøgskolen i Oslo (AHO), doktorgradsavhandling, 5. oktober 2015. Sammendrag.

Stammereligioner i Afrika. Buddhistiske tradisjoner i Japan, Korea og Sri Lanka. Kristne som er katolikker, pinsevenner eller protestanter.

Kunnskapen om religioner og religiøse grupper er overveldende. Derfor har forskere fra University of British Columbia i Canada satt i gang et prosjekt for å samle alle religioner i en enorm internettdatabase.

Det har blitt til et verdensomspennende prosjekt, som er støttet med 30 millioner dollar.

– Det er et enormt fremskritt. Når databasen er ferdig, kan forskere konstruere målrettede søk og spørsmål, hvor de kan trekke på hele religions- og kulturhistorien, sier professor Anders Klostergaard Petersen, som er koordinator for prosjektet. Til daglig er han professor i religionsvitenskap ved Aarhus Universitet.

Over 50 forskere fra hele verden legger inn informasjon om ulike religioner i databasen. De svarer på omkring 200 spørsmål om blant annet ritualer, tro på et liv etter døden, og hvem medlemmene av den religiøse gruppen er.

Livets store spørsmål

Prosjektet varer offisielt frem til 2018, men Petersen mener det kan komme til å ta 10 til 20 år å kartlegge all kunnskap om både Vishnu, Zevs, Allah og andre guder.

Han forklarer at forskere likevel kan bruke databasen før den er komplett:

– Vi håper å rekke å legge inn alle religioner, helt fra de første og fram til i dag, i løpet av et par år. Etter hvert kan vi drive mer og mer forskning ut fra databasen. Da vil det bli enklere å sammenligne religiøse grupper, sier Petersen.

Formålet med prosjektet er å besvare noen av de helt store spørsmålene om religion, kultur og samfunn. Hovedspørsmålet er om det er noen sammenheng mellom religion og hvor godt folk i et samfunn samarbeider.

Kollega: Nyttig som oppslagsverk

Nettopp disse spørsmålene har førsteamanuensis og religionsforsker Tim Jensen fra Syddansk Universitet bitt seg merke i. De kanadiske forskerne legger opp til en mer moderne religionsvitenskapelig tilnærming:

– Også folk flest kan få nytte av databasen: Det er mange som er interessert i religionens betydning for konflikt og sosialt samhold, og det er det som står i fokus her, sier Tim Jensen, som ikke er en del av prosjektet selv.

Han tror databasen kan bidra til å skape et overblikk over religioner som ikke er så kjent.

– Dette er, så vidt jeg vet, ikke gjort før. Det gir et overblikk basert på spesialistkunnskap, sier Jensen.

Ikke alt er relevant for alle

Anders Klostergaard Petersen mener en database åpner muligheter for å svare på religionshistoriske spørsmål.

Både han og Tim Jensen påpeker likevel at religionene vil beskrives på en forenklet måte:

– Vi er litt redde for at det blir litt standardisert, og vi insisterer på mer historisk nyansering. Jeg er skeptisk til en del av spørsmålene forskerne skal svare på. Spørreskjemaet legger opp til ja eller nei, selv om alle spørsmålene ikke er relevante for alle religioner, sier Petersen.

Ambisiøst prosjekt

Petersen mener likevel at prosjektet er viktig.

– Selvfølgelig er det også et element av storhetsvanvidd, men vi får se ha det blir mulig å få til. Vi må kunne tenke stort, sier han.

I videoen kan du se den offisielle introduksjonen til prosjektet. Du kan også lese mer om databasen her.

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