Forskere fra USA har laget kunstige eggstokker med en 3D-printer.
Eggstokkene har de senere operert inn i sterile mus som hadde fått fjernet sine eggstokker. Etter operasjonen fikk musene en normal hormonbalanse, ble drektige og fødte unger.
Det er første gang forskere har klart å gjenskape fruktbarheten i et forsøksdyr ved hjelp av en såkalt bioprotese – en protese produsert av et biologisk materiale.
Ifølge forskerne er 3D-printede eggstokker fremtiden innenfor organtransplantasjon til kvinner med kreft.
– Forskningen vår viser at disse bioprostetiske eggstokkene fungerer. Å erstatte transplantasjoner fra døde mennesker med bioproteser er den hellige gral innen regenerativ medisin, forteller Teresa K. Woodruff, som leder Women’s Health Research Institute i Feinberg, Chicago, i en pressemelding.
Den nye studien er publisert i tidsskriftet Nature Communications.
Her ser vi den kunstige eggstokken som forskerne har funnet frem til. (Foto: Northwestern University)
Skapte kunstige eggstokker med 3D-printer
De nye eggstokkene består av 3D-printede mikrostillas av gele – med en masse huller i.
De kunstige eggstokkene er designet slik at de kan holde fast på follikler, som en den typen celler som omringer kvinnens egg i eggstokkene.
Folliklene hjelper også eggcellene med å modnes, og de produserer østrogen, som setter i gang eggløsning.
I den nye studien printet forskerne først eggstokkene med en 3D-printer og satte senere fast follikler i dem, før de til slutt opererte dem inn i sterile mus.
Folliklene fikk forskerne fra de eggstokkene som de allerede hadde fjernet fra musene.
Inne i musene dannet de nye eggstokkene blodkar mellom cellene, noe som er tegn på sunt vev, og folliklene begynte å produsere østrogen, som de også gjør i vanlige eggstokker.
Det innebar at noen av eggene ble modnet, og etter en tid fikk musene også eggløsning, ble drektige og fødte sunne og friske unger.
Et mikroskopisk foto av et umodent museegg som er omgitt av follikler etter å ha vært innsatt i den kunstige eggstokken i seks dager. (Foto: Northwestern University)
Formålet med den nye oppfinnelsen er ifølge forskerne å hjelpe kvinner som på grunn av kreftbehandling har mistet evnen til å få barn.
Kreftbehandlinger kan gi skader på eggstokkene, noe som gjør at kvinnene ikke kan bli gravide.
Hvis kreftbehandlingen skjer tidlig i livet, har jentene også ofte behov for hormonbehandling for å komme i puberteten siden folliklene kan være satt ut av spill og ikke lenger produserer østrogen.
Derfor håper forskerne på å kunne skape en langvarig løsning. De vil ta ut follikler før kreftbehandlingen og bruke dem til å skape en kunstig eggstokk som de kan transplantere inn senere.
– Formålet er å gjenskape normal eggstokkfunksjon. Vi vil hjelpe kvinner i alle stadier av livet fra pubertet gjennom voksenlivet til overgangsalderen, sier en annen av forskerne bak den nye studien, postdoktor Monica Laronda.
Innledningsvis håper forskerne å kunne gjenskape normal hormonfunksjon, men på sikt er målet å lage fullt funksjonelle eggstokker som kan vare hele livet.
Det nye forskningsresultatet er et viktig framskritt, mener Claus Yding Andersen, som er professor ved reproduksjonsbiologisk laboratorium ved Rigshospitalet i Danmark. Han forsker også på å gjøre kvinner fruktbare.
Andersen har lest den nye studien og synes den er veldig interessant.
Men det vil ta lang tid før vi kan se lignende eggstokker til kvinner, påpeker han.
For det første er stor forskjell på kvinner og mus, og follikler fra mus gror mye bedre utenfor kroppen. For det andre kan det være kreftceller i de folliklene som opereres ut.
– Det vil ta minst ti år før vi kan få til det samme for mennesker, sier Andersen.
Den 17. november 2015 fortalte skuespilleren Charlie Sheen publikumet på amerikansk frokost-TV at han var hiv-positiv. Det hadde han vært helt siden 2011, ifølge skuespilleren.
– Det er tre vanskelige bokstaver å ta til seg. Det er et vendepunkt i ens liv, sa Sheen på det direktesendte TV-intervjuet, som du kan se på NBC-programmet Today Shows egne nettsider.
Nyheten påvirket ikke bare Sheens tidligere kjærester og sexpartnere. Nyheten gikk over alle verdens medier, og førte til en strøm av oppmerksomhet rundt hiv og aids. Det viser en ny studie fra San Diego State University.
Millioner av søk og flere tusen hiv-tester
Like etter at Sheens diagnose ble kjent, ble det gjort millioner flere søk om hiv-prevensjon og tester enn det som er vanlig. På samme tid ble det solgt dobbelt så mange av en hiv-test som er tilgjengelig på amerikanske apoteker.
Dette skjedde på tross av at hverken Sheen, programlederen på The Today Show eller andre eksperter hadde oppfordret publikum til å teste seg. Effekten varte i tre uker etter intervjuet.
Kjent kjendiseffekt
Det er ikke noe nytt i at kjendisers historier om egen helse påvirker vanlige mennesker.
Da popstjerna Kylie Minogue fortalte om sin brystkreft i 2005, gikk australske kvinner mann av huse for å teste seg. Legene ble også mer tilbøyelige til å sende pasientene videre til mammografi eller ultralyd. Det er ikke bare positivt.
– Kjendiser sier ofte også at grunnen til at de står frem med en lidelse er for å hjelpe andre og for å øke oppmerksomheten rundt lidelsen. Problemet er bare at en fri presse ikke er særlig ansvarlige i en slik situasjon og de kan skape hysteri, sa professor Margaret Kelaher ved universitetet i Melbournes institutt for folkehelse, til forskning.no i 2008.
Hun var forskeren bak en studie som viste at antallet brystkreftundersøkelser av australske kvinner i lavrisikogruppen mellom 25 og 44 år, økte med 30 prosent etter at Kylie Minogue fortalte verden om sin egen brystkreft.
Påvirker oss også hjemme i Norge
Det er ikke bare amerikanere og australiere som lar seg påvirke. I 2013 skrev skuespilleren Angelina Jolie et innlegg i New York Times. Der fortalte hun om hvordan hun hadde fjernet begge brystene, etter en test viste at hun var bærer av et gen som ga høy risiko for brystkreft og kreft i eggstokkene.
I månedene etter nyheten kom ut, økte henvisningene til gentester for med 70 prosent ved Oslo universitetssykehus.
– Angelina Jolie har gjort mange kvinner en stor tjeneste ved å skape oppmerksomhet rundt arvelig risiko for brystkreft og eggstokk-kreft. Om ikke de selv har blitt dette bevisst, har mange fastleger fått en påminnelse om at de kan henvise pasienter til gentesting, sa Lovise Mæhle, overlege ved seksjon for arvelig kreft ved Radiumhospitalet, til forskning.no i 2014.
Sheen hadde åtte ganger større effekt enn Verdens aidsdag
Charlie Sheens intervju på amerikansk frokost-TV hadde uansett større påvirkning på publikum enn noen andre tilsvarende helsekampanjer, ifølge forskerne.
– Når du sammenligner Sheens avsløring med tradisjonelle holdningskampanjer, er «Sheen-effekten» forbausende, sier Benjamin Althouse fra University of Washington i en pressemelding. Han var en av forskerne bak studien.
Sheens avsløring hadde åtte ganger større effekt enn Verdens aidsdag, ifølge de amerikanske forskerne. Siden 1988 har Verdens aidsdag blitt markert den 1. desember, med mål om å rette oppmerksomhet mot hiv og Aids og følgene disse sykdommene har for de som blir smittet.
Det begynte med sosiale medier som Twitter og Facebook. Så kom bildedelingstjenester som Snapchat og Instagram.
Et bilde sier mer enn tusen ord.
Forskerne Hans Christian Arnseth og Hilde Vere Hilmarsen har nylig publisert en studie om ungdom og Instagram i Tidsskrift for Ungdomsforskning.
De har intervjuet et utvalg fjortenåringer om hvordan de bruker Instagram. Ungdommene har alle vært instagrambrukere i to til tre år. Det forskerne ville finne ut av var hvordan og hvorfor ungdom deler bilder på Instagram og hva det betyr for identiteten og selvbildet deres.
− Vi har hatt som utgangspunkt at identitet utvikles i sosial samhandling med andre, forklarer Arnseth. Vi er hverken «født sånn» eller «blitt sånn», men «den vi er» skapes, utvikles og opprettholdes i samspill med andre mennesker, kulturen og miljøet rundt oss.
− De fleste ungdommene er bevisste på at bilder de deler blir sett og vurdert av andre. Det at unge mennesker deler bilder av seg selv har gjort livet deres langt mer synlig enn ungdomstiden var tidligere.
− Det er fortsatt viktig, men kanskje mer utfordrende, å kontrollere inntrykkene andre får av oss som person. Gjennom klesstil, gester eller handlinger prøver vi å skape bestemte uttrykk som gir andre i omgivelsene bestemte inntrykk av hvem vi er. Det å «skape seg selv» baserer seg på en selektiv fremstilling der vi fremholder karakteristikker som vi tror vil gi ønsket respons fra andre. Vi jobber hele tiden med å posisjonere oss i et sosialt felt.
Men er ikke det noe vi alltid har gjort?
− Det er klart at folk til alle tider har hatt behov for å vise seg fra visse sider, og det å prøve å manipulere virkeligheten er ikke noe nytt. Men forskjellen er at tempoet og synligheten er mer omfattende enn før. Og mediene er så mye mer teknisk sofistikerte.
− For å spille spillet trenger man kompetanse i å tolke og forstå sosiale normer og regler for sosialt samspill på nett og kompetanse i å kommunisere visuelt gjennom bilder, kommentarer og likes. Man må også utvikle ferdigheter i digital bildebehandling og bearbeiding. Dette er ikke noe ungdommene lærer på skolen. Men de lærer det likevel. Og de sitter ikke tomhendte igjen. Dette er kunnskap og ferdigheter som kan være nyttige i framtidens arbeidsliv.
– Det kommer neppe som noe sjokk at når ungdommene som ble intervjuet delte bilder på Instagram, så la de i stor grad vekt på positive verdier, sier Arnseth.
De fremstilte seg selv som omgjengelige, aktive, sosiale og glade, og de la vekt på aktiviteter som skildrer vellykkethet, eventyrlyst og humor.
– De ønsket å fremstille seg som sosialt attraktive for å få sosial anerkjennelse, sier Arnseth. Det er dette han kaller identitetskonstruksjon.
Forskerne fant også en viss forskjell i måten ungdommene profilerte seg på avhengig av om instagramkontoen deres var lukket eller om den var åpen for hele omverdenen.
Den lukkede kontoen kunne være ganske hverdagslig, mens på den offentlige gjaldt det å fremstille seg selv som interessant, vellykket og pen.
– Dette tydeliggjør ytterligere hvordan det billedlige uttrykket som konstrueres er gjensidig avhengig av hvem de ønsker å fremstå som samt hvilket publikum de adresserer, sier Arnseth.
− For ungdommene er Instagram først og fremst en arena for vennskap, interesser og selvpresentasjon. Deling av bilder er tidkrevende, og det ligger mye arbeid bak bildene deres. De skal komponeres, redigeres, kontrolleres og tilpasses. Livet på Instagram stiller ungdommene til stadighet overfor vurderinger om hvem de er sammenlignet med andre, hvordan de tror at andre oppfatter dem og hvordan de ønsker å bli oppfattet.
− Kompetanseaspektet, som jeg har sagt litt om tidligere, gjør ungdommene i stand til å delta i det sosiale livet, til å opprettholde og pleie vennskap med andre.
Hvordan ungdommene fremstiller og konstruerer identiteten sin henger altså tett sammen med hvor flinke de er til å kommunisere.
− Generelt kan vi si at de som bruker bildedelingstjenester utvikler en sterk bevissthet i forhold til seg selv og sine identiteter, både online og offline, avslutter Arnseth.
CRISPR er et redskap for å klippe og lime i DNA-et – selve oppskriften på livet. Siden teknologien ble utviklet for noen få år siden, har forskningen på CRISPR eksplodert. Kanskje kan verktøyet gi fantastiske muligheter både innen medisinen og landbruket.
Men denne uka fikk klodens CRISPR-entusiaster seg en skvalp kaldvann i blodet.
Et team av forskere som hadde brukt CRISPR til å helbrede blinde mus hadde gjort en ekstra analyse, for å lete etter mulige utilsiktede endringer i DNA-et til forsøksdyra.
De fant veldig mange.
Lette etter andre endringer
Vinit B. Mahajan og kollegaene hans er så klart ikke de første som har lett etter utilsiktede DNA-endringer – mutasjoner – etter genredigering.
CRISPR fungerer som en målstyrt saks, som kjenner igjen en viss sekvens av DNA-et, og klipper der. Det er helt naturlig å spørre om denne saksa også kan klippe på andre steder som bare ligner.
Lær hvordan CRISPR fungerer her:
Andre forskere har gjort kartlegginger for å finne eventuelle steder der biter av DNA-et har forsvunnet eller nye biter er kommet til etter behandling med CRISPR.
Forskere har også lagd datamodeller som forutsier hvor slike feilklipp mest sannsynlig kan oppstå.
Men Mahajan og kollegaene bestemte seg for å lete etter en annen type endring, nemlig steder der en av «bokstavene» i DNA-koden ikke er forsvunnet eller kommet til, men byttet ut med en annen.
1700 feil
Forskerne kartla alt DNA-et til to av musene de hadde behandlet med CRISPR, og sammenlignet det med DNA-et til en mus som ikke hadde fått noen behandling.
Det viste seg at hver av CRISPR-musene hadde rundt 1700 slike mutasjoner, som ikke fantes hos den ubehandlede musa. Rundt 1400 av endringene var felles for de to CRISPR-musene.
Dette peker mot at det ikke er tilfeldig hvor feilene oppstod, skriver Mahajan og co i siste utgave av tidsskriftet Nature Methods.
Resultatene peker også mot at dagens datamodeller og søk etter utilsiktede virkninger av CRISPR-behandling ikke er gode nok.
Må få bedre tester
Foreløpig vet vi lite om hvilke konsekvenser de små endringene i DNA-et kan få i praksis.
Musene i undersøkelsen viste ingen tegn på skader eller helseproblemer. Men vi har ingen garantier for at det ikke vil dukke opp noen senere i livet eller i etterkommerne.
En lederartikkel i Nature Methods tar til orde for at vi nå trenger mer forskning for å få oversikt over hvor vanlig slike utilsiktede endringer i genene er, og om de er skadelige.
Det er viktig at vi nå utvikler mer standardiserte prosedyrer for å vurdere utfallet av genredigering, står det i artikkelen. Slik kan vi også sammenligne ulike CRISPR-redskaper og se hvilke som gir færrest uventede mutasjoner.
Referanse:
K. A. Schaefer, W. H. Wu, D. F. Colgan, S. H. Tsang, A. G. Bassuk & V. B. Mahajan, Unexpected mutations after CRISPR–Cas9 editing in vivo, Nature Methods, mai 2017. Sammendrag.
Ved en solcellepark like utenfor Budapest i Ungarn er en vaskerobot flittig i gang med dagens økt. Her skal hundrevis av kvadratmeter med solceller rengjøres – så fort og effektivt som mulig. Helt uten bruk av kjemikalier og uønskede utslipp til naturen. Roboten er et resultat av et samarbeid mellom norske forskere og den ungarske bedriften ProDSP Technology.
– Det er en kjent sak at solceller er mer effektive når de er rene. Men det som er nytt, er at vi har utviklet en robot som tar jobben. Det gjør at solcellene vaskes både kjapt og effektivt og med minst mulig slitasje og miljøpåvirkning, sier Sintef-forsker og prosjektleder Martin Bellmann som til daglig jobber med å utvikle det som kalles bærekraftig energiteknologi.
Å vaske solceller ved hjelp av en robot høres muligens enkelt og greit ut. Men skitt er ikke bare skitt. Og når anlegg på flere kvadratkilometer skal holdes rene, bør det skje uten kjemikalier som kan skade naturen. Så hvordan angriper man en slik problemstilling?
Forsker Birgit Ryningen undersøker hvor mye ulike forurensende belegg hindrer solcellenes effektivitet. Her er hun utenfor Sintefs dagslyslaboratorie. (Foto: Christina Benjaminsen)
I Sintefs dagslyslaboratorie står solcelle-forsker Birgit Ryningen bøyd over et sett med glassplater. Alle tilfredsstillende møkkete – men i varierende grad, fastslår hun.
Grunnen til det er at skitten er nøye påført. Nå skal den under forskernes luper for å gi svar om hvor mye skitten bremser sollyset som en aller siste del av prosjektet.
Skitt er nemlig ikke bare skitt. Hvor mye støv og forurensning påvirker solcellene er veldig avhengig av hvor de befinner seg, forklarer forskeren.
I starten av prosjektet gjorde hun en litteraturstudie på hvordan skitt påvirket omgivelsene, men konkluderte med at det som fantes av forskning på luftforurensing og støv, stort sett handlet om menneskekroppen. Eller i beste fall hvordan sandstormer påvirket solceller i Midtøsten. Med andre ord måtte det forsøk til for å gi forskerne nok fordypning i tematikken.
– Vi har sett at noen støvkorn absorberer lys, andre reflekterer lyset. Små partikler reflekterer mer enn store. Mens noen belegg er biologiske og oppfører seg som en slags «solfaktor», sier Birgit Ryningen. Og noen belegg er tynne og andre tykke.
Felles for alle er imidlertid at de bør fjernes for å gi solcellene best mulig arbeidsvilkår. Derfor har forskerne her rett og slett utviklet en vaskemetode som er både kjapp og skånsom – og miljøvennlig. Og som kan hanskes med ulike typer forurensning.
Den norske aktøren Scatec Solar bygger, eier, drifter og vedlikeholder solkraftverk i flere land, blant annet Tsjekkia, Sør-Afrika, Rwanda, Honduras og Jordan. De produserte hele 791 GWh i fjor. Dette tilsvarer energiforbruket til 200 000 gjennomsnittlige EU-hjem.
Prosjektleder Caroline Sissener hos Scatec Solar betegner de norske forskernes løsning som interessant, spesielt for parker i Midtøsten.
– Vasking er en del av driftsrutinen på solkraftverkene våre, som minst vaskes en til to ganger i året for å unngå tilsmussing, at alt fra sand til fugleskitt blir fjernet. Men hyppigheten avhenger av lokaliteten, dersom kraftverket ligger i en ørken vil den kreve oftere vasking fordi solcellene dekkes av jord og sand, sier Sissener.
Hun opplyser at Scatec Solar ofte bruker manuell vasking fordi dette både er en godt og billig løsning, men at de også bruker automatiseringsprosesser for vasking.
– Vaskeroboter kan være en aktuell og attraktiv løsning for solparker som ligger i områder som krever jevnlig vask, sier prosjektlederen.
Samtidig opplyser hun at manuell vasking i noen tilfeller er viktige for Scantec, da dette skaper lokale arbeidsplasser. Men vaskemetodene vurderes i hvert enkelt tilfelle, også av hensyn til miljøet, som for eksempel vannmangel eller nærliggende jordbruk.
Manuelt renhold ved Scatec Solar sitt anlegg i Jordan. (Foto: Mohammad Ba’ra)
Robotarm og mikrodusj
Robotvaskeren som står i Sintefs laboratorium har vært igjennom en rekke tester. Forskerne har eksperimentert med ulike mikrokluter, ulike kjemikalier, ulik trykkpåføring og selvfølgelig ulike typer skitt.
– Det er spesielt viktig at vi ikke forurenser med kjemikalier, så vaskemidler har vi fjernet fra prosessen.Det vi endte med å bruke er vanndråper som er utrolig små, og som dusjes på glasset, nesten som damp. Etter det bruker roboten en mikroklut som effektivt fjerner partikler.
Fordi også solceller kan utsettes for slitasje, har forskerne jobbet mye med å justere trykket på vaskearmen.
– Det er helt essensielt at roboten ikke skraper i den fine glassoverflata. Selv små skrammer kan gjøre at solcellene blir mindre effektive, forklarer Ryningen og legger til:
– Denne bør jo i teorien kunne brukes på vinduer også. Det ville gitt oss et enda bredere marked!
I fjor ble NATO rammet av i snitt 500 dataangrep hver måned – 60 prosent flere enn året før. Forrige helg ble flere enn 230 000 datamaskiner verden over utsatt for løsepengeviruset Wannacry, som angrep blant annet Storbritannias statlige helsevesen (NHS), FedEx og Deutsche Bahn.
Behovet for koordinert innsats for å sikre cyberspace vokser seg stadig større.
Avskrekking i cyberspace
I en ny rapport har NUPI-forsker Lilly Pijnenburg Muller og forsker Tim Stevens fra King’s College i London sett nærmere på utfordringer og dilemmaer knyttet til begrepet avskrekking i forsvarssammenheng – nærmere bestemt på cyberfeltet.
Avskrekking handler enkelt sagt om å skremme noen fra å angripe deg, enten ved å gi inntrykk av at du kan pålegge fienden betydelige kostnader eller begrense utbyttet fienden har å hente ved et eventuelt angrep.
– Tradisjonell militær avskrekking fungerer ved at man viser at man har et militær, som ubåter, tanks og soldater, for eksempel gjennom militære øvelser. Å være medlem av NATO er en annen form for avskrekking. Med andre ord er avskrekking alt som hindrer fienden å angripe deg som nasjon, forklarer Muller.
Som innenfor tradisjonelle domener er det innen cyberfeltet mange ulike måter å drive avskrekking på.
– USA kan for eksempel gå ut og erkjenne at de har blitt hacket og dermed vise at landet har kapasitet til faktisk å avsløre hackerangrep. I Stuxnet-tilfellet, der atomanlegg i Iran ble sabotert med et avansert datavirus, har ikke USA innrømmet at de sto bak, men de har heller ikke avkreftet det. Dette kan også sees på som en form for avskrekking, sier Muller.
– Her får USA andre til å tro at de har kapasiteten til å angripe gjennom cyberspace. Men så fort et cybervåpen blir brukt og det blir avslørt, senkes verdien av det som avskrekkingsmiddel raskt.
I den digitale tidsalderen er altså avskrekking mer komplisert enn å vise muskler gjennom stadig større våpenlagre og militærteknologi.
Én utfordring som har fått mye oppmerksomhet i denne sammenhengen, handler om det som på fagspråket kalles attribusjon, eller plassering av skyld. Å finne ut hvem som står bak et cyberangrep kan være veldig vanskelig – og hvordan skremmer du en fiende du ikke vet hvem er?
Dette, sammen med stadig mer sofistikerte og omfattende cyberangrep, gjør at tankene om avskrekking må moderniseres, mener Muller og Stevens.
De anbefaler at fremtidens cyberavskrekkingsregime i NATO må se lenger enn utelukkende militære aspekter og ta hensyn til den politiske og sosiale konteksten som en eventuell motstander faktisk tar beslutninger i.
I fjor signerte alle medlemslandene i NATO den såkalte NATO Cyber Defence Pledge, hvor de på nytt forpliktet seg til å forsterke cyberforsvaret i sine respektive land for å best mulig beskytte infrastruktur og nettverk. Årets NATO-toppmøte finner sted i Brüssel 25. mai.
– Vi kan jo håpe på en forsterkning av NATO Cyber Defence Pledge denne uken. Det kommer nok til å være mye snakk om nettopp dette på møtet. Selve møtet med president Trump vil mest sannsynlig fokusere på USAs rolle i NATO, men cyber pledgen er noe av det nyeste på NATOs agenda, og Wannacry er på alles lepper om dagen, sier NUPI-forsker Muller.
– Har NATO vært for trege med å sette cybersikkerhet på agendaen og ta truslene på alvor?
– Nei. De var relativt tidlig ute, og dette har stått på agendaen deres i to år. Utfordringene er – som vi skriver om – hvordan de skal gjøre dette i praksis.
Skogen er som folk, det er få trær som er like og alle har sine egenskaper. Og det gjelder å plukke rett tre for formålet.
Å finne drømmetreet med et tastetrykk ligger litt fram i tid. Men å få vite mer om hvordan en skogbestand ser ut uten å måtte oppsøke den fysisk, er nyttig og kan gi skogbruksnæringen betydelig besparelser.
– Det kan være lange, slanke lyktestolper eller kvistfritt treverk til lister. Skogdigitalisering kan gi store fordeler, sier Marius Hauglin, forsker ved Norges miljø- og biovitenskapelige universitet (NMBU).
En skog, mange forskjellige trær
Knut Marius Hauglin er forsker ved NMBU. (Foto: Håkon Sparre)
I over 100 år har skogbruket telt trær og regnet ut hvor mye kubikk det står i den norske skogen. Det har de gjort ved utvalgskartlegging der noen utvalgte områder undersøkes nøye og brukes til å representere hele skogen – litt som i en politisk meningsmåling.
Det har gjort det mulig å dele en skogeiendom inn i skogbestander med omtrent de samme egenskapene, som høyde, treslag og vekstforhold.
Men for et bestemt enkelttre har det vært vanskelig å si noe eksakt – om man da ikke går ut i skogen og måler det. Og med 3,1 milliarder grantrær, 1,4 milliarder furutrær og nærmere 4 milliarder bjørketrær, er det en helt uoverkommelig oppgave.
Men med nye digitale verktøy åpner det seg nye muligheter. Det meste av norsk skog er nemlig kartlagt digitalt. Utfordringen er nå å tolke de dataene vi har.
Men å si noe om hvilke formål trærne i et område kunne egnet seg til, hadde vært en stor fordel. Det kan være et langt, slankt, tre til lyktestolper eller en kort, krokete furu til papir.
– Det er her vi setter inn forskningsfokuset. Hvordan plukke ut en skogbestand med egenskaper vi er på jakt etter? sier Hauglin.
– I mange år har vi skannet skogen i tre dimensjoner fra lufta. Tettheten mellom punktene har blitt mindre, og med det trer enkelt-treet tydeligere fram digitalt, fortsetter han.
– Sett ovenfra danner punktene et rutenett, men vi vet også hvor høyt over bakken hvert enkelt punkt er. Snur vi punktsvermen 90 grader trer, tærne i skogen fram og da kan man også skjelne treslag med det blotte øyet. Så vi har lenge hatt et bilde av trærnes omtrentlig utseende, men ikke nøyaktig nok til å si noe om hva industrien kan bruke det til, forklarer Hauglin.
Trærne som hogges av en hogstmaskin måles og vurderes for synlige feil. Disse målingene gjør at forskere kan lage en matematisk modell av det enkelte tre som er hogd.
– Enkelt forklart prøver vi å koble alt det som registreres av hogstmaskinen med hvordan det skannede treet ser ut på «flybildet». For vi antar at trær med omtrent de samme egenskapene ser omtrent like ut. Dermed kan vi lete etter de samme trærne i flybildet om man ønsker flere trær med samme egenskap. Men denne koblingen av data er utfordrende og i praksis er dette ganske vrient, sier Hauglin.
Skogen skannes før hogst og når skogen hogges registreres data om hvert enkelt tre. Med GPS-målinger vet hogstmaskinen hvor hvert enkelt tre stod og så er det bare å koble dataene sammen.
Skogfagstudenten Tallak Dieset er tilknyttet prosjektet og vil i løpet av denne våren undersøke om det er mulig å lage modeller som sier noe om fordelingen av kvaliteten på treet. Det vil si hvor mye som kan brukes som sagtømmer, og hvor mye som blir papir. Det stilles svært strenge kvalitetskrav til sagtømmer fordi dette tømmeret skal brukes til konstruksjoner eller veggpanel. For tømmer til papirproduksjon er det få kvalitetskrav. Sagtømmeret er svært godt betalt og andelen sagtømmer betyr svært mye for den økonomiske verdien av skogen.
Kvalitetsinformasjonen vil bli knyttet sammen med data fra laserskanningen, og om forsøket er vellykket vil det gjøre det mulig å anslå en sagtømmerandel i en skogbestand i en digitalisert skog.
– Dette er første steg på vegen mot målet om å kunne finne drømmetreet i en digitalisert skog, påpeker Hauglin.
Selv om skogbruket har telt trær i over 100 år, er det fortsatt en relativt kostbar prosess. Mer digitalisering vil gjøre det billigere.
– Den pågående forskningen vil vise om denne metoden er nøyaktig nok, og om den kan erstatte deler av det manuelle arbeidet ved skogkartlegging. Om det er mulig, vil det gi en kostnadsbesparelse for skogeieren, forklarer Hauglin.
I gangene til NTNU Gløshaugen i Trondheim ruller en robot. Den ligner en delvis demontert R2D2 – den lille pipende, skvatrende boksen som er kjent fra Star Wars-filmene.
Men ulikt snarrådige R2D2 har denne roboten hue sitt et annet sted – i alle fall delvis.
Viktige deler av hjernen til roboten flyter nemlig i en oppløsning av salt og sukker i et laboratorium noen hundre meter unna – en samling nerveceller – nevroner – fra rotte.
Roboten kan snakke til rottenevronene – over nettet. Roboten sier omtrent: Hei, nevroner! Hør hva avstandsmålerne mine sier! Så langt unna er veggene her i korridoren hvor jeg ruller av sted.
Så skjer det magiske, det som både professor og dataforsker Gunnar Tufte og kollegene hans på NTNU vil vite mer om: Rottenevronene begynner å rotte seg sammen.
Nevronene kobler forbindelser. De reagerer på avstandsimpulsene. Strømmer skyter ut fra rottenevronene og inn i elektroder. Så sendes signalene tilbake til Gunnar Tufte og kollegene hans.
Der går de gjennom et dataprogram som tolker nervesignalene. De blir til styringssignaler for hjulene til roboten.
Styringen har ett mål: Ikke kom borti veggene! Hva er den enkleste måten å unngå det på? Å gå rundt og rundt på samme sted – i en sirkel. Det gjør roboten.
– Det må ha vært et ganske triumferende øyeblikk, Gunnar Tufte?
– Ja. Det viser at prinsippet virker.
– Dere har kontakt med rottecellene?
– Ja.
NTNU Kyborg
Roboten har blitt en medieyndling. NTNU Kyborg – som den heter – har sjarmert seg inn i både NRK P1 og Adresseavisen.
Video: Stein Roar Leite, NTNU
Ja, for dette er ikke en robot, men en kyborg – en kybernetisk organisme – en sammenkobling av død maskin og levende celler – roboten og rottenevronene.
Nevroner sparer strøm
Det er rundt 100 000 nevroner i laboratorieskålen. Det er alt for lite til å kunne kalles en hjerne.
– Så – hva kan 100 000 rottenevroner stille opp mot hundrer av millioner lynraske transistorer i en datachip, Tufte?
– De er jo veldig gode på mønstergjenkjenning og mønstersammenligning og sortering.
– Slike som i nevrale nettverk, i kunstig intelligens, altså? Er rottenevronene bedre til dette enn tradisjonelle silisiumdatamaskiner?
– Hvis du først har trent nevrale nettverkprogrammer i vanlige datamaskiner, så er de kjempegode. Men grunnen til at Google og disse andre fantastiske nevrale nettverkene virker, er jo at vi har superdatamaskiner som kan stå i ukevis og trene.
– Og en sånn superdatamaskin – den superdatamaskinen vi har på NTNU, den bruker så mye energi at kjølvannet kan varme opp hele NTNU på Gløshaugen.
– Vi skal kjøpe en ny nå, og det går bra. Men hvis trenden fortsetter – ifølge noen beregninger finnes ikke nok strøm i Midt-Norge til å drive den maskinen.
– Og disse rottenevronene er kanskje treigere enn klokka på en Gigahertz-mikroprosessor, men de bruker egentlig ganske lite energi.
Oppi den hvite koppen er en kultur av nerveceller fra rotte, koblet til et gitter av små elektroder. (Foto: NTNU)
Kan gi lamme førlighet
– Så neste Google-orakel blir en rottehjerne?
– Nei, men en del av det vi driver med, sånn som kyborg-roboten som kjører rundt, det er tolkning av nervesignaler. Du kan for eksempel ta ut signaler fra hjernen for å gi lamme førlighet.
– Hvis du klarer å tolke nervesignalene, så kan du sende dem forbi det skadede nervevevet. Og da kan du faktisk klare å få folk med for eksempel en ryggmargsskade til å bevege beina igjen.
– Så dette er kanskje den første anvendelsen, ikke personlige intelligente assistenter?
– Nei, akkurat den biten med å gi lamme førlighet er veldig nær. Det er faktisk noe som kommer rett ut av dette eksperimentet. Kan jeg vise deg noe som er veldig, veldig kult?
– Ja, gjerne!
Nervemønstre under elektrodene
– Jeg har egentlig akkurat begynt med det her … Jeg prøver å finne ut hvordan nevronene danner strukturer hvis de får lov til å være i fred. Og her ser vi elektroder under mikroskop.
– Og over elektrodene – de svarte prikkene – har vi lagt 50 000 stamceller fra rotte som kan utvikle seg til nevroner. Disse cellene her har ennå ikke begynt å utvikle seg til nevroner med nervebaner – aksoner og dendritter.
– Men her er de samme cellene etter åtte dager. Her ser du at nevronene har formet klaser – forbindelser. De sender signaler seg imellom.
Til venstre: Nerveceller av rotte påkoblet elektroder etter to døgn. Til høyre: Etter åtte døgn ser du tydelig at det oppstår strukturer. (Foto: Gunnar Tufte, NTNU)
– Ville de gjort det uten elektrodene?
– Ja, dette gjør de automatisk. Men så kan vi finne ut hvordan vi skal stimulere dem for å få ut et signal som vi kan bruke til beregninger.
Trenger ikke å vite alt
– En hjerneforsker fortalte meg at å lage en datamodell av hva som skjer inne i en eneste hjernecelle, det er nesten umulig, selv på et stort datasystem. Er det ikke mye kompleksitet der nede som dere aldri får tak i med disse få elektrodene?
– Jo, det er det.
– Ikke ta det fornærmelig at jeg sier få elektroder …
– Nei, det er få elektroder. Det er veldig få. Men vi trenger egentlig ikke å vite hva hvert enkelt nevron gjør.
– For å oppnå det dere vil oppnå, så tar dere egentlig i bruk en vanvittig komplisert biologi og henter ut det dere trenger?
– Ja.
Snakker med nevronene
– Men hvis dere ikke trenger all kompleksiteten – kunne dere ikke bare brukt en digital modell av nevronet – et nevralt nettverk i en vanlig datamaskin? Det kunne fylt samme oppgaven?
– Altså – det vet vi ikke.
– Nei?
– Jeg tror jo det. Jeg tror at det kan fylle samme oppgaven. Men da må vi vite hvordan disse nevronene kobler seg sammen og gjør noe fornuftig. Det har vi ingen idé om.
– Så dere må rett og slett lære av nevronene?
– Det er det vi gjør nå. Vi stimulerer nevronene elektrisk.
– På sett og vis snakker dere med nevronene?
– Vi prøver å finne en måte å snakke til nevronene sånn at de former de strukturene som vi vil ha.
Mister stålkontrollen
– Det er litt som å dunke på et kne, og så spretter det opp av en nerverefleks, men dere aner ikke åssen refleksen virker inni kneet?
– Ja, det er litt av det samme. En slags første tilnærming er å prøve å utnytte dette uten å prøve å lage en detaljert modell.
– Dere vet ikke nøyaktig hva som skjer. Det betyr vel at denne teknologien slipper opp stålkontrollen som du har når du lager vanlig teknologi?
– Ja. Det gjør den.
– Jo mer avansert det blir, desto mer mister dere kontrollen?
– Ja, på en måte.
– For en hardcore teknolog må vel det være en sorg?
– For mange er det nok det. For meg er det det ikke.
– For meg er biologien utrolig fascinerende. Den kan gjøre det som ingen maskin kan gjøre – den kan transformere seg selv. Når en celle gror, så tar den energi fra sollyset og stoffer fra omgivelsene lager en kopi av seg selv.
– Dette blir jo litt teoretisk, men hva er egentlig en beregning? Informasjonsteoretisk sett, så er beregningskraften til hele Universet gitt av massen til Universet.
– Og da er jo biologien spesiell. Den kan øke sin egen masse, sin egen beregningskraft, over tid. Det er ingen maskin vi har bygget som kan det.
Inspirert av biologi
– Dette blir en slags blanding av liv og teknologi, da?
– Ja, det kan du si. Men vi prøver også å gjenskape oppførselen til nevronene på andre måter. Biologien er inspirasjonen, og så prøver vi å lage tilsvarende i fysiske systemer.
– Vi har nylig startet et prosjekt med nanomagneter – bitte små magneter. Og fordelen er at hvis du setter magneten i en posisjon, så holder den seg der. Du får et langtidsminne.
Partikkel-skyer av karbon nanorør lager strukturer i et linjemønster av mikroelektroder i ett av forsøkene ved NTNU. (Mikroskopi: University of Durham)
– Vi har også eksperimentert med karbon nanorør og gullkorn i nanostørrelse.
Mange muligheter i nanomassen
– Hvordan kan magneter, nanorør og gullkorn erstatte levende celler?
– Når du har veldig mange nanorør, så har du et materiale – en klump eller en masse, da – som har en stor mengde variasjon. Det finnes en stor kompleksitet inni der.
– Det blir litt sånn som hypotesen om Boltzmann-hjerner som fra tid til annen oppstår tilfeldig og spontant ute i verdensrommet fordi det er så enormt komplekse muligheter for hva som kan skje der ute?
– Ja, det finnes veldig mange muligheter i nanomassen.
Kompleksiteten eksploderer
– Men denne uregjerlige massen av nanorør – kunne du ikke laget en datamodell av den i en vanlig maskin også? Eller ville det bli vanvittig …
– Da snakker du om simuleringer som tar lengre tid enn vår levealder.
– Så det er for komplekst?
– Ja. I det samme prosjektet som nanorør brukte vi jo også nanopartikler av gull. Og de er lettere å simulere.
Denne datakretsen – en logisk port – er dannet av evolusjon i nanopartikler fanget i et gitter av elektroder. Prosessen krever nedkjøling til under en grad Kelvin, altså mindre enn en grad fra temperaturskalaens absolutte nullpunkt. (Foto: Universitetet i Twente, Nederland)
– Men – i datamodellene kunne vi ikke ha mer enn et titalls gullpartikler. Du kan ikke simulere flere, for da eksploderer beregningstiden, selv på en superdatamaskin.
– Et titalls partikler, bare? I den virkelige blandingen er det vel milliarder av gullpartikler. De er ikke en stilisert simulering, en modell av kompleksiteten. De er kompleksiteten selv.
– Ja. Det er en sammenheng mellom de signalene som flyter gjennom og den strukturen som oppstår.
– Det samme skjer i nevroner. Hjerneskann av drosjesjåfører i London før og etter kurset der de lærer alle gatene viser tydelig at det er andre nervekoblinger etterpå.
– Slike nye sammenkoblinger er grunnleggende for å få til læring. Altså – evnen til selv å påføre deg endringer i din egen struktur.
Evolusjon i nanorørene
– Som også kunne vært sagt om evolusjon? Evolusjonen er vel en måte som livet bruker for å lære å tilpasse seg omgivelsene?
– Ja – det spørs hva du mener med å lære, da.
– Ja, ikke sant. Det blir jo ikke bevisst læring, men at genene forandrer seg ut fra hva som overlever. Det som kopieres, er det som overlever. Er det noe tilsvarende her?
– Det tilsvarer begrepet survival of the fittest. Dette prinsippet bruker vi jo også i nanorørene. De egenskapene som er best tilpasset til å løse den oppgaven vi vil, får lov til å fortsette til neste generasjon av mønstre i nanorørene, og så bygger vi videre på dem.
Styrer evolusjonen
– Men det er en forskjell. Evolusjonen har ikke noe bestemt mål. Det eneste målet en flodhest har, er å flodheste, for å si det sånn. Men oppgaven til nanorørene deres er jo ikke bare å nanorøre omkring. De skal gjøre noe for dere.
– Ja, og da prøver jo vi å definere en slags fitnessfunksjon. Hvor godt er livet tilpasset omgivelsene sine? For oss betyr det: Hvor langt er vi unna å gjøre de beregningene eller den informasjonsprosesseringen som vi vil?
– Og så styrer dere det ut fra det?
– Ut fra det.
– Det blir omtrent som gartneren som begynner å luke ut de stygge plantene? Dere tar gartnerens rolle i evolusjonen?
– Ja. Det er akkurat det samme egentlig.
– Og da blir det jo en annen evolusjon?
– Ja.
Ikke interessert i detaljene
– Men i bunnen hele tiden ligger et klart mål. Dere har et mål om å samvirke med det som skjer der nede, men dere har ikke full kontroll over det som skjer.
– Nei, vi har ikke full kontroll. Men vi har god nok kontroll til å få de beregningene vi trenger.
– Jeg skjønner. Du henter det ut av systemet som du trenger, og resten bryr du deg rett og slett ikke om.
– Du bryr deg ikke om det. En av de store forskjellene på oss som sitter oppe i dette bygget her på NTNU Gløshaugen og de som jobber med rottenevronene i det nevrologiske laboratoriet, det er kanskje at – vi er egentlig ikke så gruelig interessert i hvordan nevronene fungerer i detalj.
Ulike interesser – samme prosjekt
– Men det er nevroforskerne?
– Ja. Idéen med kyborgen er at hvis forskere fra forskjellige fag samler seg rundt den, så har alle sine egne gode grunner til å delta.
– Det jeg har sittet og snakket om nå, er jo de forskningsspørsmålene som jeg er interessert i. Men hvis du er litt kynisk – svarene på mine spørsmål gir ikke nevroforskerne noe.
– På den andre siden – hvis vi kan lete etter en felles forståelse av hvordan nettverkene til nevronene endrer seg, så er det er noe som alle er interessert i.
– Da er det en helt annen energi i samarbeidet. Og det har vi fått til på NTNU. Det er en mulighet som eksisterer få steder i verden.
Ola Huse Ramstad og Rosanne van de Wijdeven er to av nevroforskerne ved Regenerative Neuroscience lab, INB/NTNU som er interessert i hvordan rottenevronene utvikler seg i møtet med datateknologi. (Foto: NTNU)
Vi er hos NTNU på Dragvoll i Trondheim, mens student Nicklas Nilsen er i Gjøvik. Akkurat nå er han et grønt fjes og to gestikulerende hender. Han viser hvordan vi kan samarbeide ved hjelp av virtuell virkelighet.
3D-hjelmen er på, øreproppene sitter i og ved hjelp av gripehendene kan du både bevege deg rundt i rommet og bruke de forskjellige objektene som finnes i det. Den kua kan du ikke løfte opp, men den terningen kan du kaste bortover gulvet. Krittet fungerer som det skal, og den stangen vil du helst ikke ha i hodet.
Etter noen minutter takker vi for nå og så er det av med VR-hjelmen og tilbake til hvite vegger igjen. Vi er i laboratoriet med det lange navnet Livslang læring VR-lab ved Institutt for pedagogikk og livslang læring.
Planlegging av gruppeaktiviteter i Trondheim og Gjøvik på den virtuelle tavlen. (Illustrasjon: Eksperter i Team)
Samarbeid i tre byer
Arbeidet ved NTNU er knyttet opp mot Eksperter i Team (EiT), et studieemne der studenter blant annet lærer å samarbeide.
– Dette skal vi bruke i fremtidens Eksperter i Team. Vi har allerede tre grupper fra EiT i Trondheim og Gjøvik som har jobbet sammen i VR. En av gruppene har utviklet et laserspill i VR som skal fungere som en «isbryter» slik at NTNU-studenter som møtes i VR, skal ha det sosialt og gøy, sier Ekaterina Prasolova-Førland. Hun er førsteamanuensis ved Institutt for pedagogikk og livslang læring.
Hun har sammen med ulike samarbeidspartnere fått støtte på én million kroner fra Eiendomsavdelingen ved NTNU til å etablere innovative læringsarenaer, både fysiske og virtuelle, for å styrke samarbeid på tvers av NTNUs campuser.
Dette ble svært så aktuelt da NTNU utvidet til Gjøvik, Ålesund og flere steder i Trondheim. Nå skal folk i tre byer samarbeide best mulig. Og her kommer altså denne samarbeidssimulatoren inn.
– Studentene ved EiT har allerede brukt den virtuelle læringsarenaen for å samarbeide med studentene i Gjøvik. De har brainstormet på tavla, delt dokumenter og så videre, sier Prasolova-Førland.
Deling av diagrammer. (Illustrasjon: Eksperter i Team)
En av gruppene har utviklet et byggesett der de sammen kan utvikle 3D-modeller for undervisningsformål, for eksempel 3D-molekyler.
– Det er klart at noen typer samarbeid er bedre egnet for andre verktøy, men de får større følelse av å være sosialt til stede i VR, sier Prasolova-Førland.
Målet deres er å finne fram til den beste måten å samarbeide på ved å kombinere bruken av VR, andre verktøy som Skype og Google docs og møter ansikt til ansikt.
Virtuell virkelighet skal altså være en del av løsningen. For denne teknologien er fremdeles nokså fersk, og mulighetene i fremtiden er mange. En annen løsning er AR, utvidet virkelighet, der data fra den fysiske verden kombineres med virtuell data og gir mer informasjon.
Gigantene som Facebook, Microsoft, Ford og Samsung satser tungt på den nye teknologien. For eksempel bruker Samsung VR til å trene opp nye fabrikkarbeidere.
NASA og andre aktører har VR-simulatorer for arbeidssituasjoner som er for farlige eller vanskelige å trene på til daglig. De kan for eksempel gjenskape den internasjonale romstasjonen for trening av astronauter.
I Ford Immersive Vehicle Environment kan brukere, ingeniører, designere og andre spesialister jobbe sammen for å utvikle prototyper til nye biler og ikke minst spare store pengesummer.
Flere kommersielle aktører, spesielt bilprodusenter, har tatt det i bruk, for å få fart på produktutviklingen og senke kostnader.
Men det er ikke bare utenlandske bedrifter som satser på VR:
– VR brukes også til smertelindring i flere sammenhenger, blant annet har vi et eget prosjekt på gang med St. Olavs Hospital, sier Prasolova-Førland.
Elverum-skolen i Hedmark har tatt VR i bruk for å lære matte. Også ved NTNU forskes det på matteundervisning i VR. For eksempel har en av gruppene i Eksperter i Team utviklet en app for å lære seg matte i 8. klasse, som kronprinsen prøvde under World Cup i Granåsen i mars. En masterstudent skal forske videre på matematikkundervisning i VR.
Allerede nå kan du se konturene av at dette kan brukes når grupper på fysisk ulike steder skal planlegge noe sammen som krever noe nær håndfaste demonstrasjoner.
Kanskje byplanleggere kan få et inntrykk av hva som skjer når du påvirker byen ved å sette opp nye bygninger eller rasere en park? Trondheim kommune har allerede en prototype til en slik VR-løsning på plass.
Fantasien setter begrensningene når tid, finansiering og vilje er på plass.
Dette er et arbeid under utvikling. Nicklas Nilsen har levert masteroppgaven sin, men to nye masterstudenter er klare til å fortsette arbeidet.
– Hensikten med prosjektet er å undersøke i hvilken grad studentene kan utvikle ferdigheter i å samarbeide gjennom et virtuelt samarbeid. Dette er nyttig kunnskap for et universitet med campus i flere byer, sier Bjørn Sortland, leder for EiT-staben.
– Samarbeidet om virtuell virkelighet med Trondheim gir oss muligheten for å samarbeide på nye måter, mener Simon McCallum ved NTNU i Gjøvik.
– Målet er å gjøre NTNU til et fysisk sentrum i Norge for virtuell virkelighet, forklarer førsteamanuensis Prasolova-Førland.
Hun er involvert i alt fra utdanning av studenter og trening på ulykker til en svømmetur blant laks i oppdrettsmerdene. Samtidig har hun startet et eget VR-nettverk for kvinner i Norge og skal lede prosjektet Virtuell praksisplass med tildeling fra NAV, der målet er å få ungdom i arbeid ved hjelp av VR/AR-teknologi med spillelementer.
Alt i en virkelighet som ikke finnes. Men som nesten finnes likevel.
