Etikettarkiv: KTH

Bryter ny vetenskaplig mark för framtidens smarta samhälle

Carlo Fischione, professor i wireless internet of things på KTH. Foto: Johan Marklund
Carlo Fischione, professor i wireless internet of things på KTH. Foto: Johan Marklund

SAICOM är ett forskningsprojekt med sikte på att bryta ny vetenskaplig mark inom ämnet mjukvara, trådlösa nätverk och artificiell intelligens. Med ett multiprofessionellt team i ryggen siktar KTH-professorn Carlo Fischione på att utveckla både nya AI-metoder och algoritmer för användning i trådlösa nätverk.

– Vi hoppas kunna bidra till helt ny mjukvara, metoder, algoritmer och teori för kommunikation och AI (artificiell intelligens), bortom de fundament vi har idag. Om allt går enligt plan kommer vårt arbete att bidra till skapandet av nya trådlösa AI-tjänster inom en rad olika områden som exempelvis transport, smarta nät, smarta byggnader och smarta städer, säger Carlo Fischione, professor i wireless internet of things på KTH.
SAICOM, (Software Artificial Intelligence for Communications) är ett SSF-finansierat forskningsprojekt som består av två huvudsakliga forskningsspår: trådlös kommunikation å ena sidan, och artificiell intelligens och machine learning å andra sidan.
– Artificiell intelligens har funnits sedan 1950-talet men det är först under de senaste tio åren som tekniken slagit igenom på bred front och blivit applicerbar i trådlösa nätverk. Problemet är att, när det gäller trådlösa nätverk, vi fortfarande använder dåtidens AI-metoder. Det är metoder som inte tar hänsyn till egenskaperna i dagens trådlösa nätverk vilket kommer att leda till alltmer ineffektiva implementeringar med medelmåttig prestanda, säger Carlo Fischione.

Högre krav
Han påpekar att dagens trådlösa nätverk är utmärkta för det de är designade för, connectivity.
– Nu vrids nätverkens uppgift alltmer åt att stödja det smarta samhället, vilket ställer betydligt fler krav på tekniken. För att klara den utmaningen måste vi se över inte bara connectivity-tjänster utan även helt nya AI-tjänster. För att digitaliseringen ska tjäna samhället på bästa sätt krävs ny mjukvara, algoritmer och metoder.
En grundbult för att lyckas och som genomsyrar hela projektet är att tänka nytt.
– Vi lappar och lagar inte gamla saker, vi tänker nytt. Det är en absolut förutsättning när det kommer till att bygga trådlösa system för både dagens och morgondagens smarta samhälle.

Spännande utmaning
Christian Berger, professor i datavetenskap vid Göteborgs universitet, konstaterar att mycket av det smarta, oavsett det handlar om smarta fordon, smart-tv eller smarta samhällen, möjliggörs med hjälp av mjukvara.
– Vi har sett en stor tillväxt inom detta område; många företag samlar in stora oceaner av data och kommer snart att mer eller mindre drunkna i detta hav av växande, ostrukturerad data. Om vi fundamentalt kan angripa ämnet från en annan vinkel och kanske ha olika distribuerade metoder för att bättre underhålla artificiell intelligens och data som distribueras ut på de olika enheterna, är mycket vunnet. Det är en svår och väldigt spännande utmaning som, om vi lyckas ro den i hamn, kommer att betyda enormt mycket på en rad olika områden.

Christian Berger, professor i datavetenskap vid Göteborgs universitet och Giuseppe Durisi, professor i kommunikationssystem och informationsteori vid Chalmers. Foto: Lisa Jabar / AnnalisaFoto
Christian Berger, professor i datavetenskap vid Göteborgs universitet och Giuseppe Durisi, professor i kommunikationssystem och informationsteori vid Chalmers. Foto: Lisa Jabar / AnnalisaFoto

Flera fördelar
Giuseppe Durisi, professor i kommunikationssystem och informationsteori vid Chalmers, påpekar att grundproblemet handlar om att dagens trådlösa nätverk ska erbjuda tjänster långt utanför det klassiska connectivity-spektrumet. Nu används näten till att stödja mängder av IoT-enheter med begränsad förmåga att spara batterier.
– Näten konsumerar mängder med energi. Om vi kan utveckla metoder där vi kan använda datadrivna algoritmer som lär av omgivningen och enheterna i nätverket, kommer det att drastiskt förbättra prestandan och tillhandahålla möjligheten att addera nya applikationer i näten som i dagsläget är mycket utmanande att klara av.

I startgroparna
Projektet är ännu i sin linda. Grunden är lagd och det multiprofessionella teamet är redo att ta sig an det smarta samhällets kanske allra största utmaning, de trådlösa nätverken.
– Detta projekt kan bidra till helt ny mjukvara, metoder, algoritmer och teori för kommunikation, artificiell intelligens, som ligger bortom de fundament vi har idag. Ett projekt där vi i kraft av expertis från olika tekniska discipliner och i samarbete med industrin tar sikte på att bryta ny vetenskaplig mark, avslutar Carlo Fischione.

KTH – AI för wireless IoT

SAICOM (Software Artificial Intelligence for Communications) är ett samverkansprojekt som går ut på att utveckla artificiell intelligens och radionätverk i symbios. Något som kan bidra till skapandet av nya trådlösa AI-tjänster inom exempelvis transport, smarta nät, smarta byggnader och smarta städer. Projektet stöds med 35 miljoner kronor av Stiftelsen för strategisk forskning.

www.kth.se

De utvecklar morgondagens smarta undervattensrobotar

John Folkesson, universitetslektor på KTH, Ivan Stenius, universitetslektor på KTH och Hans Wicklander, strategichef på Saab Kockums och styrelseordförande för SMaRC. Foto: Johan Marklund
John Folkesson, universitetslektor på KTH, Ivan Stenius, universitetslektor på KTH och Hans Wicklander, strategichef på Saab Kockums och styrelseordförande för SMaRC. Foto: Johan Marklund

– Framtidens marina robotar kommer att betyda lika mycket för utforskningen av havsdjupen som satelliterna betytt för rymdforskningen. Vårt mål är att utveckla smartare, billigare, uthålligare och mer självständiga undervattensrobotar, säger Ivan Stenius, universitetslektor på KTH, som leder SMaRC.

SMaRC, Swedish Maritime Robotics Centre är en unik forskningsmiljö med uppdrag att utveckla framtidens smarta undervattensrobotar. Siktet är inställt på att farkosterna ska kunna arbeta i okända miljöer under längre tid och med mindre mänsklig assistans än vad dagens robotar har behov av.
– Vi vill åstadkomma den systemförändrande effekt som autonoma system i marina miljöer kan åstadkomma i form av kartläggning av områden som vi aldrig tidigare har kommit åt, säger Ivan Stenius.
Han berättar att dagens undervattensrobotar visserligen är ganska avancerade, fast i robotiktermer är de dock fortfarande relativt enkla.
– De kan klara ett specifikt uppdrag men har begränsad egen intelligens. För att kunna hantera och bearbeta data i realtid krävs olika former av ny teknik och det är här som vår forskning kan bidra till nästa generations farkoster, säger Ivan Stenius.

Vattnet utmanar
Undervattensmiljön ställer speciella krav på teknikutvecklingen.
– Här finns ingen GPS-uppkoppling, du kan inte kommunicera med 5G eller 4G och du kan inte heller ladda roboten på något vettigt sätt under vatten. Dagens robotar har ungefär upp till ett dygns räckvidd. De här utmaningarna är, även jämförda med motsvarande frågeställningar i rymden, extremt svåra att få till. Men undervattensmiljön är en del av själva utmaningen och det vi tycker är extra kul med den här forskningen, säger Ivan Stenius.
Den kanske allra största utmaningen för roboten är att den inte ska gå vilse. Platsigenkänning under vattnet är mycket annorlunda än i konstgjorda miljöer på land. För att roboten ska kunna navigera krävs beslutsstöd som bygger på sonardata.
– Vi har jättefina sonarbilder från robotarna som testats under isen i Antarktis och som vi nu försöker adressera på ett helt nytt sätt i arbetet med att utveckla program för undervattensrobotar, berättar John Folkesson, universitetslektor vid KTH.

Halvtid
Projektet har nyligen avlämnat en halvtidsrapport och utvärdering. En milstolpe i projektet var just expeditionen till Antarktis som gjordes i samarbete med forskare från Göteborg.
– Det unika var att man kunde samla in data som aldrig tidigare har kunnat samlas in, från en plats där människan aldrig tidigare har varit. Det gjordes möjligt av undervattensrobotar som kan ta sig in under polarisen och mäta temperatur och ström, berättar Hans Wicklander, strategichef vid Saab Kockums och styrelseordförande för SMaRC.
Som styrelseordförande är han mycket nöjd med utfallet så här långt.
– SMaRC genererar ny forskning, ny kunskap och även kunniga människor. Våra duktiga doktorander är en viktig del, och till det kommer en stor andel examens- och projektarbetare vilket tydligt visar att vi bygger kunskap, inte bara för oss själva utan för många olika avnämare inom det här viktiga området.

Flera parter
I projektet finns tre industriella parter: Saabkoncernen, Ocean Infinity och FMV.
– I SMaRC kombineras många olika nyttor med teknik. Vi kopplar ihop teknikvetenskap med naturvetenskap och vi kopplar också ihop akademin och industri. Här finns ett antal delprojekt med specialområden där forskarna får pröva sin teknik på farkosterna som integrerar de olika delarna, säger Hans Wicklander.
Ett viktigt område är odling av marina växter, där robotarna till exempel kan utföra dagliga inspektioner och underhåll av produktionsanläggningar. Ett annat område är mätning av fysiska, biologiska och kemiska parametrar för att bedöma havets tillstånd och för att upptäcka både konstgjorda och naturliga variationer.
– Robotarna kan användas som stöd i blå odling men de kan även användas för marin övervakning beroende på vilka kameror och sensorer de utrustas med. Teknikbehovet ser ganska lika ut oavsett vilket nyttoområde det handlar om, fastslår Ivan Stenius.
Projektet pågår fram till 2025 och söker nu ny finansiering för att kunna fortsätta på den inslagna vägen.

KTH – SMaRC undervattensrobot

Swedish Maritime Robotics Centre, SMaRC, är ett nationellt centrum med fokus på robotik under vatten, som finansieras av Stiftelsen för strategisk forskning. I projektet ingår forskare från KTH, Stockholms universitet, Göteborgs universitet och FOI. Industriella partners är SAAB, Ocean Infinity och FMV.

smarc.se

Banar väg för framtidens autonoma fordon

Saikat Chatterjee, docent vid skolan för elektroteknik och datavetenskap på KTH. Foto: Gonzalo Irigoyen
Saikat Chatterjee, docent vid skolan för elektroteknik och datavetenskap på KTH. Foto: Gonzalo Irigoyen

Autonoma fordon kommer sannolikt att ha en enorm påverkan på samhället framöver. Inom ramen för SSF och KTH:s femåriga industridoktorandprojekt 2018, ”Uppfattningsbaserade navigeringsförslag med maskinlärande”, analyseras utmaningarna inom perceptionsdomänen för terränggående självkörande fordon som exempelvis kan användas i gruvindustrin.

– För att förverkliga ett så komplext system som ett autonomt fordon krävs forskning kring utmaningar inom området perception, planering och kontroll. I projektet, som bedrivs i nära samarbete med Scania, används olika maskininlärningstekniker och sensorer som kamera, LiDAR och radar. Via projektet beräknas möjliga banrankningar och föreslås lämplig körbar väg för autonoma tunga lastbilar i terrängmiljö baserat på den data som samlas in via sensorerna, säger Saikat Chatterjee, docent vid skolan för elektroteknik och datavetenskap på KTH.

Identifierar nyckelfunktioner
Ett annat viktigt mål med projektet är att kartlägga de nyckelfunktioner som kan användas för att modellera olika dynamiska miljöer för autonom körning. Ambitionen är att teknikerna som utvecklats för körning i terrängscenarier även kommer att utvärderas för att köra självständigt i andra dynamiska miljöer eftersom Scanialastbilarna kör i olika miljöer.
Genom att identifiera och använda nyckelfunktioner från den kringliggande miljön med hjälp av sensorer som kamera, LiDAR och radar kan de autonoma lastbilarna navigera säkert genom att få hjälp att identifiera eventuella hinder och därigenom identifiera den körbara vägen på ett trafiksäkert sätt. KTH och Scania har nu nått halvtid i forskningsprojektet, som inleddes i början av 2019 och väntas pågå i fem år. För närvarande pågår intensiv teknisk utveckling som ska bidra till framtidens trafiksäkra autonoma lastbilar.

Långsiktigt forskningsområde
– Perceptionsområdet i utvecklingen av autonoma fordon för terrängmiljö är ett mycket komplext forskningsområde som kräver långsiktiga satsningar, både ekonomiskt och i form av kompetenta och ambitiösa forskare. En viktig ambition med det här projektet är självklart att nå fram till en teknisk lösning som Scania kan applicera i utvecklingen av sina autonoma tunga lastbilar som används i terrängmiljö, men mer forskning krävs för att de autonoma fordonen så småningom ska kunna lanseras på bred kommersiell basis, säger Saikat Chatterjee.

KTH – Autonoma terrängfordon

Inom ramen för SSF och KTH:s femåriga industridoktorandprojekt 2018, ”Uppfattningsbaserade navigeringsförslag med maskinlärande”, analyseras utmaningarna inom perceptionsdomänen för terränggående självkörande fordon som exempelvis kan användas i gruvindustrin. Projektet avslutas i början av 2024.

kth.se

Tvärvetenskapligt finsnickeri ska ge nano-vaccin mot bakterieinfektioner

Birgitta Henriques-Normark, professor och överläkare i klinisk mikrobiologi vid Karolinska Institutet och Jerker Widengren, professor i biomolekylär fysik vid KTH. Foto: Johan Marklund
Birgitta Henriques-Normark, professor och överläkare i klinisk mikrobiologi vid Karolinska Institutet och Jerker Widengren, professor i biomolekylär fysik vid KTH. Foto: Johan Marklund

I ett tvärvetenskapligt projekt som leds av Birgitta Henriques-Normark, professor och överläkare i klinisk mikrobiologi vid Karolinska Institutet, är siktet inställt på att med hjälp av exosomer, nanopartiklar från bakterier, utveckla en ny kategori vacciner mot bakteriella infektioner.

Infektionssjukdomar är ett omfattande globalt problem som skördar miljontals människoliv årligen. Dagens vacciner ger inte fullgott skydd mot de vanligaste sjukdomsalstrande bakterierna. Och det är här som Birgitta Henriques-Normarks forskning kommer in i bilden. Projektet bygger på den relativt nya upptäckten att bakterier kan producera exosomer, nanopartiklar i form av små membranblåsor, som gör att bakterierna kan kommunicera med omgivningen.
– Vi har funnit att vi kan använda dessa bakteriella ”blåsor” för immunisering och på så vis skydda kroppen mot bakterieangrepp, förklarar Birgitta Henriques-Normark.

Visualisering
I nästa steg ska forskarna med hjälp av olika visualiseringstekniker försöka karakterisera de bakteriella exosomerna.
– När vi vet mer om hur de ser ut och hur de är uppbyggda och vad det är som gör att de kan skydda mot infektion kan vi utifrån dessa kunskaper skapa nano-vacciner mot bakterieinfektioner.
I första skedet har forskarna riktat in sig på bakterier som ger upphov till luftvägsinfektioner, vissa hudinfektioner samt blodförgiftning och hjärnhinneinflammation.
– Den gemensamma nämnaren, förutom att bakterierna orsakar stort lidande, är att samtliga har liknande uppbyggnad av sin cellvägg och att de producerar exosomer, vilket är en förutsättning för att vi ska kunna utveckla den här typen av nano-vaccin, säger Birgitta Henriques-Normark.

Tvärvetenskapligt
Forskningen sker i nära samarbete med Jerker Widengren, professor i biomolekylär fysik vid KTH. Han leder en forskargrupp som arbetar med att öka känslighet och upplösning av fluorescensbaserad spektroskopi och mikroskopi.
– Med hjälp av dessa tekniker kan vi inte bara detektera enstaka molekyler utan även se var de är i cellerna, hur de rör sig och interagerar, vilket öppnar spännande möjligheter inom det biomedicinska området.
Till saken hör att Jerker Widengren även har en läkarexamen i bagaget.
– Min bakgrund gör det extra roligt att jobba med våra metoder för den här typen av applikationer där vi adresserar en så tydlig patientnytta.

Söker ledtrådar
I just det här projektet används de superhögupplösande mikroskopi- och spektrometrimetoderna för att studera bakteriernas exosomer, vars storleksordning är en tusendel av bredden på ett hårstrå. Att studera dem är ett finsnickeri som kan bidra till att både förebygga sjukdom och rädda liv.
– Idag har vi tillgång till superhögupplösande fluorescensbaserade metoder som gör att vi kan ta bilder av exosomer och se hur de är fördelade och binder till varandra, vilket i nästa steg kan ge ledtrådar till vilken roll de har i invasivitet och sjukdomsalstrande förmåga, säger Jerker Widengren.
På sikt är förhoppningen även att applicera kvantdetektorer i projektet.
– Vitsen med det är utökade möjligheter att noga kunna undersöka olika sjukdomsförlopp på molekylär nivå, att kunna studera exosomer inte bara i vattenlösningar, utan även i blod, och följa deras resa i kroppen.

Framtid
Utvecklingen av ett nano-vaccin mot bakterieinfektioner har redan kommit en bra bit på väg.
– Vi har data som tyder på att man kan få skyddseffekt och har även kommit ganska långt vad gäller karakterisering. Tanken är att använda en ganska bred approach där vi med hjälp av teknologi förstår hur dessa exosomer kan användas som vaccin och vad det är som gör att de ger skydd, förklarar Birgitta Henriques-Normark.
Om allt går enligt plan hoppas hon på att om cirka tio år ha nått fram till klinisk prövning av nano-vaccinet.
– Att lyckas skulle betyda enormt mycket på många olika plan. För mig handlar det om att bota och förebygga luftvägsinfektioner som är en stor anledning till död och till sjuklighet i världen. Dessa vacciner kan även bli en positiv kraft i kampen mot antibiotikaresistens.

Karolinska Institutet – med-x vacciner

Projektet ”Nya strategier för mer verkningsfulla vacciner” är en del av SSF:s forskningsprogram Med-X, en tvärvetenskaplig satsning inom medicin och teknikvetenskap där syftet är att ge nya lösningar för kliniska behov. Forskningen leds av Birgitta Henriques-Normark, professor och överläkare vid institutionen för mikrobiologi, tumör- och cellbiologi vid Karolinska Institutet och stöds med 35000000 kr under åren 2019–2024. Medverkar i projektet gör även George Sotiriou (KI, fysiker, nanopartikelvetenskap), Ali Elshaari och Val Zwiller (KTH, fysiker, kvantnanofotonik), samt detektorföretaget Single Quantum.

ki.se

Den gröna pulvertekniken

Lars Nyborg, professor i ytteknologi vid Chalmers tekniska högskola. Foto: Patrik Bergenstav
Lars Nyborg, professor i ytteknologi vid Chalmers tekniska högskola. Foto: Patrik Bergenstav

Sverige är världsledande på att göra metallpulver och tack vare ny forskning, där nanoteknik används på nya sätt, kan sintrade metallpulverkomponenter nå full täthet och därmed kunna användas i betydligt fler applikationer än idag.

Det berättar Lars Nyborg, professor i ytteknologi vid Chalmers tekniska högskola. Han har lett ett stort forskningsprojekt, ”Nanoteknikstödd tillverkning av högpresterande sinterstål”, som nu avslutats med mycket goda resultat.
– Vi har byggt upp en kunskapsplattform för många olika nanopulver vi tagit fram, de kan användas som tillsatser till vanligt metallpulver för att passa för olika tillämpningar. Vi har även tagit fram metoder och modeller för att kunna testa avancerade pulvermaterialkomponenter i labbmiljö.

Hållbarhetsaspekter viktiga
Han berättar också att komponenter tillverkade av metallpulver, genom sintring eller pressning, är betydligt hållbarare än många andra metallkomponenter.
– Det handlar både om att metallpulver i sig självt är ett grönare material då man alltid använder hundra procent av råmaterialet, det blir inget spill under tillverkningen. Även tillverkningskedjan är mer hållbar då man exempelvis inte behöver lika höga temperaturer som i vanlig ståltillverkning.
Då samhället står inför en stor omstöpning i och med elektrifieringen innebär det att bland annat fordonsindustrin kommer att behöva utveckla nya produktionsprocesser och produkter.
– Det blir stora utmaningar för industrin och jag ser att pulvermaterialkomponenter kan spela en stor roll när nya lösningar är på väg in. Men då måste den typen av komponenter upp i prestanda ett par nivåer, vilket är vad vi har bidragit till i det genomförda projektet.

Optimala metoder och material
I projektet valde de att testa den nya tekniken på transmissionskomponenter, men resultaten kan användas på många andra produkter.
– I projektet har vi fått alla pusselbitar att fungera ihop, från de nanopulver vi tagit fram till att addera dem till vanliga metallpulver och därigenom kunnat få fram sintrade eller pressade pulvermaterialkomponenter med i stort sett full täthet.
Utöver den avancerade teknikutvecklingen har de även utvecklat hållbarhets- och kostnadsmodeller.
– Med dem kan man utvärdera olika tillverkningsprocesser ur ett systemperspektiv för att kunna avgöra vilka typer av produktionsmetoder och material som är mest optimala, avslutar Lars Nyborg.

Chalmers – Nanosinterstål

Projektet ”Nanoteknikstödd tillverkning av högpresterande sinterstål” har finansierats av Stiftelsen för strategisk forskning. Utöver de rent tekniska framstegen har även mycket kunskap byggts upp, ett antal doktorander har disputerat och ny samverkan skapats internationellt.

E-post: lars.nyborg@chalmers.se

Vill omvandla koldioxid till livsmedelsingredienser

Håkan Jönsson, Per-Olof Syrén och Paul Hudson vid KTH. Foto: Johan Marklund
Håkan Jönsson, Per-Olof Syrén och Paul Hudson vid KTH. Foto: Johan Marklund

En växande global livsmedelsmarknad med allt högre krav på hållbar produktion skapar behov av nya innovativa produktionssystem. Projektet ”Food ingredients from CO2 with flexible microbial consortia” ska möjliggöra tillverkning av exempelvis palmolja från endast ljus och koldioxid.

I projektet kommer de att utveckla ett mikrobiellt produktionssystem för livsmedelstillsatser som uppfyller två viktiga behov: det är tillräckligt flexibelt för att producera matoljor och andra tillsatser och det har en billig och riklig insatsvara vilket utgörs av avfall från Sveriges skogsindustri.
– Vi kommer använda ett fotosyntetisk mikrobiellt konsortium för att effektivt fixera och konvertera CO2 till näring i form av socker, vilken sedan tillgodogörs av jästfabriker för att producera palm- och kokosnötsolja, förklarar Paul Hudson, universitetslektor vid KTH.

Bidrar till hållbarhetsmålen
Projektet har ett viktigt hållbarhetsmål då de vill tillverka exempelvis palmolja utan att behöva hugga ner en massa träd på tropiska plantager, vilket är förknippat med avskogning och stor åtgång av odlingsbar mark.
– Vi föreställer oss att många livsmedelstillsatser som för närvarande skördas från otaliga växter runt om i världen istället kan produceras lokalt via jäsning, med hjälp av de framsteg som gjorts inom detta projekt. Så det här projektet kan utgöra en viktig milstolpe i en självförsörjande livsmedelsproduktionskedja i Sverige, förklarar Paul Hudson vidare.

Klicka här för att läsa mer om projektet

Högkvalitativ samverkan
Det är fyra olika forskningsgrenar som samverkar inom projektet:
• Paul Hudsons forskargrupp ska optimera fotosyntetiska cyanobakterier för att effektivt fånga upp koldioxid och omvandla det till socker. Sockret kommer sedan att omvandlas av jäst till matolja.
• På Chalmers ska professor Verena Siewers forskargrupp skapa jäststammar som kan omvandla sockret till önskade oljor.
• På KTH ska Per-Olof Syréns forskargrupp utveckla tekniker som kan tillverka stabila enzymer som styr vilken typ av matolja som bildas.
• Ett tredje team på KTH leds av Håkan Jönsson och kommer genom high-throughput screening att identifiera de mest effektiva cyanobakterierna och enzymerna för projektet.

Flera utmaningar
En av utmaningarna i projektet är att få fram jäststammar som omvandlar till just de specifika livsmedelsingredienser som de är ute efter, och i tillräckligt stor mängd.
– Jäst kan producera generella oljor utan specificerade egenskaper. I det här projektet vill vi kunna styra jästens metabolism så att resultatet blir just palmolja, kokosnötsolja eller annan olja. Vi har i tidigare projekt på en principiell nivå visat att jäst kan producera lipider som liknar kakaosmör. Nu vill vi förbättra det systemet för att dels få en högre renhet på slutprodukten dels en större kvantitet.
Det som styr vilken olja som bildas är olika enzymer, och i projektet kommer Per-Olof Syrén och hans kollegor utveckla en tillverkningsprocess för stabila enzymer av rätt sort som också kan överleva över tid.
– Vi har sedan tidigare utvecklat en pipeline för sekvensbaserad design av enzymer som vi kommer att använda och utveckla vidare i projektet. Vi kommer bland annat att kombinera den med AI för att förstå hur ett enzym som krävs för att exempelvis skapa palmolja ser ut i 3D. När vi vet det blir det lättare att styra tillverkningen mot de enzymer som Verena Siewers behöver i sin jästprocess för att tillverka specifika typer av matoljor, förklarar han.

Komplex gallringsprocess
En annan stor utmaning i projektet är att bland tusentals och åter tusentals olika cyanobakterier och enzymer hitta de som är mest verkningsfulla i just den här processen, vilket är vad Håkan Jönssons forskargrupp ska bidra med i projektet.
– Vi har utvecklat en teknik baserad på droppmikrofluidik med hög genomströmning för screeningprocesser på cellnivå. Med den tekniken kan vi på kort tid testa ett stort antal varianter av exempelvis cyanobakterier eller enzymer mot ett antal specificerade kriterier och sålla ut de som är mest effektiva.
Det blir en iterativ process där Paul Hudson och Per-Olof Syrén tillsammans med Verena Siewers bestämmer ett antal kriterier som de vill testa mot för att hitta cyanobakterier och enzymer med högst effektivitet. I nästa steg tar de fram snävare kriterier utifrån de mest effektiva i första steget och sedan testar de sig igenom ett antal omgångar tills de hittar de allra mest effektiva.

Verena Siewers vid Chalmers. Foto: Martina Butorac
Verena Siewers vid Chalmers. Foto: Martina Butorac

Klicka här för att läsa mer om projektet

KTH – Food, feed and forest

I SSF:s utlysning ”Biotechnology and plant breeding – food, feed and forest”, en multidisciplinär bioteknisk satsning med fokus på växtförädling och med målen ökad svensk självförsörjning och export, samt minskad klimatpåverkan, fick ”Food ingredients from CO2 with flexible microbial consortia” 29 miljoner. Projektet kommer att drivas 2022–2026.
Konsortiet består av SciLifeLab Fellow Paul Hudson (KTH) och tre andra forskargrupper från KTH och Chalmers, däribland Håkan Jönsson (SciLifeLab/KTH), Per-Olof Syrén (SciLifeLab/KTH) och Verena Siewers (Chalmers).

kth.se
chalmers.se
scilifelab.se

Optiska gassensorer med stor potential

Stephan Schröder, forskare, Sarah Zayouna, doktorand och Srinivasan Anand, professor. Foto: Johan Marklund
Stephan Schröder, forskare, Sarah Zayouna, doktorand och Srinivasan Anand, professor. Foto: Johan Marklund

Att snabbt, billigt och enkelt kunna upptäcka farliga gaser är avgörande för hälsa och miljö. I ett samarbete mellan KTH och Senseair utvecklas en mycket liten sensor, baserad på optisk teknologi. Den har många fördelar jämfört med de sensorer som används idag och har potential att få mycket bred användning.

– Idag saknas billiga sensorsystem, som lätt kan monteras på olika platser och som ger exakt och snabb information om luftkvaliteten. Dagens sensorer är ofta skrymmande, energikrävande och dyra och den data som de genererar är inte alltid aktuell, utan sker med tidsfördröjning, så vi får en oklar bild av utsläppen, säger Stephan Schröder, forskare vid Senseair.
Forskningen sker inom ramen för SSF-programmet Industridoktorand, som syftar till att öka samverkan och bygga broar mellan industri och akademi. Doktoranden Sarah Zayouna kommer att tillbringa de kommande åren med att utveckla teknologin, under handledning av professor Srinivasan Anand och docent Max Yan vid Institutionen för tillämpad fysik på KTH samt Stephan Schröder.

Infrarött ljus
Den optiska teknologin som används i projektet är helt ny och har många fördelar. Varje gas har en specifik våglängd i det infraröda spektrumet och tekniken utnyttjar infrarött ljus och fotoniska kristaller för att omedelbart och mycket specifikt detektera vilken gas och hur stora mängder det rör sig om. Detta är ett helt nytt angreppssätt. Fokus i projektet är framför allt på koldioxid, men teknologin kan användas till en mängd olika gaser.
– Det är en innovativ teknologi, där vi integrerar olika funktionaliteter på en väldigt liten skala i ett halvledarchip. Det är kostnads- och energieffektivt och har mycket hög selektivitet, känslighet och snabbhet. Utrustningen kan produceras i stora volymer och lätt placeras i miljöer där kontroll av luftkvaliteten är viktig, förklarar Srinivasan Anand.
För Sarah innebär rollen som industridoktorand att hon får möjlighet att på ett väldigt handfast och tillämpningsnära sätt vara med och utveckla en ny teknologi som kan få stor betydelse i industrier och städer runtom i världen. Hon kommer att alternera mellan labben på KTH och Senseair.
– Det är väldigt roligt att på djupet få arbeta med något som är så viktigt för såväl klimat och miljö som människors hälsa. Jag hoppas att jag ska att kunna bidra till lösningar som verkligen kommer till nytta!

KTH – Gassensorer i mid-IR

Projektet Gassensorer i mid-IR-området baserade på fotoniska kristaller syftar till att med en innovativ teknologi utveckla mycket små gassensorer, som är billiga, exakta och energieffektiva. Forskningen är ett samarbete mellan KTH och Senseair och finansieras delvis av Stiftelsen för strategisk forskning i programmet Industridoktorand.

För mer information kontakta:
anand@kth.se
zayouna@kth.se
stephan.schroder@senseair.com

www.kth.se
www.senseair.com

Förebygger kryp och korrosion

Christopher Hulme, universitetslektor inom pulvermetallurgi. Foto: Gonzalo Irigoyen
Christopher Hulme, universitetslektor inom pulvermetallurgi. Foto: Gonzalo Irigoyen

När en industriell komponent används vid höga temperaturer under lång tid kan den korrodera samt gradvis deformeras genom så kallat kryp, vilket begränsar materialets användningsområde. Ett industriforskningsprojekt som genomförs i samverkan mellan KTH, SSF och Kanthal, har som målsättning att producera ett material som kan bilda ytskikt av aluminiumoxid och samtidigt innehåller små partiklar för att motverka korrosion respektive krypning.

Projektet syftar till att utveckla nya gasatomiserade metallpulver med förbättrad korrosions- och krypbeständighet. Det första steget är att studera befintlig kunskap om stelnings- och utfällningssekvensen under finfördelningen. Noggrann modellering kombinerad med kunskap inom Kanthal kommer sedan att användas för att välja legeringssammansättningar.
– Vi planerar att använda oss av en smälta med benägenhet till utskiljningar, som snabbkyls under en atomiseringsprocess där fasta pulverpartiklar skapas. Partiklarna kan i sin tur användas för att bygga komponenter, säger Christopher Hulme, universitetslektor inom pulvermetallurgi på KTH och mottagare av SSF industridoktorand 2021 med det femåriga projektet ”Krypbeständigt stålpulver med dispergerade keramikpartiklar”.

Förlänger livslängden
Genom att kombinera KTH:s kompetens kring legeringsutveckling med Kanthals specialistkompetens inom högtemperaturmaterial hoppas Christopher Hulme kunna nå slutsatser som kan bidra till att förebygga kryp och korrosion och därmed förlänga livslängden på industriella komponenter. Det bidrar i sin tur till ett förstärkt hållbarhetsperspektiv som i förlängningen kan stärka svensk industris globala konkurrenskraft.
– Projektet kommer att genomföras utifrån våra tidigare erfarenheter av datormodulering för att simulera bildandet och tillväxten av utskiljningar under atomisering. Kanthal och metallforskningsinstitutet Swerim äger en maskin för gasatomisering som invigdes i maj 2022. Maskinen är verkligen state-of-the-art och kommer att användas i projektet, säger Christopher Hulme.

Ökar kunskapen om stelning
Projektet förväntas generera ett material med överlägsen högtemperaturprestanda och ökad kunskap om nederbördssekvensen vid snabb stelning av legeringar, vilket kan utnyttjas inom områden som använder liknande material, exempelvis additiv tillverkning och tillverkning av höghastighetsstål.
– Svensk pulvertillverkning ligger långt framme sett ur ett globalt perspektiv. Pulver utgör en stor kostnad inom additiv tillverkning och i dagsläget kan endast drygt 30 procent av pulvret tillvaratas i processen. Vår ambition med det här projektet är att på sikt göra Sverige världsledande inom framställning av pulver för additiv tillverkning, säger Christopher Hulme.

KTH – Krypbeständigt stålpulver

Christopher Hulme är mottagare av SSF industridoktorand 2021 med det femåriga projektet ”Krypbeständigt stålpulver med dispergerade keramikpartiklar”.

kth.se

Försörjningskedjan för programvaror avgörande för säkerheten

Martin Monperrus och Benoit Baudry, professorer i programvaruteknik på KTH. Foto: Johan Marklund
Martin Monperrus och Benoit Baudry, professorer i programvaruteknik på KTH. Foto: Johan Marklund

Många talar om vikten av hållbara och säkra varuförsörjningskedjor, men få talar om den minst lika avgörande försörjningskedjan för programvaror. När hela samhället digitaliseras med en mängd olika programvaror skapas beroenden mellan olika delar, vilket i sin tur öppnar för säkerhetsrisker.

Man har i media kunnat läsa skräckexempel där företag som COOP haft stora problem med ransomeware-attacker som blockerat hela verksamheten. Ett skäl till att sådana attacker kan genomföras är att det finns svagheter i försörjningskedjan för programvaror.
– Programvaruförsörjningskedjan definieras som all programvara som en organisation är beroende av för att driva sin verksamhet, från löner, resor, förvärv, till nätverksadministrationsverktyg, åtkomstkontroll och databaser. I den kedjan är det relativt lätt att skicka in olika virus genom exempelvis en uppdatering som alla företag kontinuerligt installerar. Därför måste den försörjningskedjan bli betydligt mer robust och säkrad för attacker, förklarar professor Benoit Baudry, professor i programvaruteknik på KTH.

Mathias Ekstedt, professor på avdelningen för nätverk och systemteknik på KTH. Foto: Kyriaki Sarampasina
Mathias Ekstedt, professor på avdelningen för nätverk och systemteknik på KTH. Foto: Kyriaki Sarampasina

Ett obeforskat område
Han och hans kollegor på KTH har under många år forskat på säkerhetsfrågor kopplat till utveckling av programvaror, och de har konstaterat att just försörjningskedjorna för programvaror är lite av en blind fläck inom forskningen.
– Vi bestämde oss därför för att kombinera våra expertkompetenser och ge oss i kast med den frågan. Att det är en viktig fråga visar inte minst det faktum att Vita Huset i USA har klassat programvaruförsörjningskedjan som en viktig risk för samhället, förklarar han vidare.
Det ledde till projektet ”Härdning och analys av programvaruleveranskedjor” som de just fått finansiering för.

Sårbarhet under tre faser
Programvaruförsörjningskedjan kan delas in i tre faser då olika typer av säkerhetsaspekter behöver adresseras.
– Den första fasen är under designstadiet då man utvecklar koden och väljer vilka delar som ska ingå och vilken försörjningskedja som ska gälla. Den andra fasen är när koden är klar och redo att byggas in i en produkt. Och avslutningsvis är det distributionsfasen, ut till kund. Under alla faser man kan göra mycket redan idag för att säkra upp försörjningskedjan och bygga säkrare och mer tillförlitliga produkter, förklarar Mathias Ekstedt, professor på avdelningen för nätverk och systemteknik på KTH.

Otroligt komplext system
Han berättar vidare att ett av de stora problemen som gör programvaruförsörjningskedjan så komplex, är att om det ingår 1000 delar i ett program så har vardera av dessa gått igenom de tre faserna, och de har i sin tur byggts av en mängd subkomponenter som även de gått igenom de tre faserna.
– När man förstår det blir det uppenbart hur viktigt det är att både medvetandegöra alla om att det är så verkligheten ser ut, och att utveckla sätt att i varje fas, för varje komponent och subkomponent, hjälpa programvaruutvecklare att skapa säkrare och mer robusta sätt att bygga system.
Medvetenheten om problemen är ett viktigt första steg enligt forskarna på KTH.
– När man vet det kan man redan från början försöka tänka smartare, kanske ifrågasätta om alla delar verkligen behövs eller om en del kan slopas på ett riskfritt sätt. Att kunna använda färre delar är ett av sätten man redan idag kan minska riskerna på, konstaterar Musard Balliu, docent i teoretisk datalogi på KTH.

Musard Balliu, docent i teoretisk datalogi på KTH.
Musard Balliu, docent i teoretisk datalogi på KTH.

De utvecklar nya verktyg
Hans kollega Martin Monperrus, professor i programvaruteknik, fortsätter med att förklara att det är i princip omöjligt att hitta säkerhetsrisker med var och en av av alla enskilda tusentals delar som används till en programvara.
– Vi behöver i ett första skede titta på olika kombinationer och den vägen hitta de som kan vara farliga, därefter kan vi gå ner och analysera dem en och en.
Projektets fokus är att både analysera programvaruförsörjningskedjan närmare för att förstå helheten och sedan utveckla nya verktyg som kan bidra till att göra programvaruförsörjningskedjan mer tillförlitlig, robust och säker.
– Vi kommer ta fram ett flertal olika verktyg för de olika delarna i leveranskedjan som vi sedan också ska testa. Vi kommer primärt att arbeta med öppen källkod vilket är bra för testbarheten. Men vi är också måna om att adressera samhällsviktiga funktioner och har därför involverat exempelvis företag som Primekey Solutions för att göra våra tester där, avslutar Martin Monperrus.

KTH – Future Software Systems

Sex forskningsprojekt får dela på 200 miljoner kronor i Stiftelsen för strategisk forsknings satsning på mjukvaruutveckling, SSF Future Software Systems – FuSS, med syfte att stimulera samverkande multidisciplinär forskning inom området av relevans för nuvarande eller framtida svenskbaserad industri och för samhället. Ett av dem är ”Härdning och analys av programvaruleveranskedjor” som fokuserar på forskning på den försörjningskedjan för att skapa en säkrare digital infrastruktur i samhället.

kth.se


Nytt centrum för vätgasforskning bidrar till grön energiomställning

Göran Lindbergh, professor i elektrokemi vid Skolan för kemi, bioteknologi och hälsa på KTH. Foto: SEC
Göran Lindbergh, professor i elektrokemi vid Skolan för kemi, bioteknologi och hälsa på KTH. Foto: SEC

Vätgas har goda förutsättningar att bli en viktig komponent i framtidens hållbara energisystem. I det SSF-finansierade projektet PUSH utvecklas innovativa, effektiva och hållbara lösningar för att producera, lagra och använda vätgas, bland annat i bränsleceller.

PUSH är ett stort samarbetsprojekt mellan sju forskargrupper vid fyra universitet: KTH, Chalmers, Lunds universitet samt Umeå universitet. Även forskningsinstitutet RISE ingår. Forskningen syftar till att utveckla metoder för att använda elektrolys för att tillverka vätgas från vatten och förnybar el, omvandling av vätgas i bränsleceller för att generera el i exempelvis fordon och möjligheten att binda vätgasen till organiska molekyler för att underlätta lagring och distribution.
– Idag produceras nästan all vätgas ur fossila källor. Vi tittar på hur den kan produceras på ett hållbart sätt. Det gäller allt från att få fossilfri tillverkning till att se över vilka olika material och metaller som används i framställningen. Annars riskerar en övergång till vätgas att inte bli så grön som vi önskar, förklarar projektledare Göran Lindbergh, professor i elektrokemi vid Skolan för kemi, bioteknologi och hälsa på KTH.

Täcker upp för elsvackor
Att utveckla nya sätt att lagra och transportera vätgas är också viktigt, och här handlar det om att omvandla den till flytande form. Därefter kan den vid behov distribueras i våra energisystem och täcka upp för exempelvis svackor i el som produceras av vindkraft och solceller.
– Vi tror att vätgasen har potential att bli en viktig faktor för att få sol- och vindkraft mer konkurrenskraftiga. Idag är det ett problem att produktionen är ojämn och oförutsägbar, säger Göran Lindbergh.
En mycket viktig del av projektet är att skapa nätverk och utbilda morgondagens kompetens inom vätgas, och på så sätt sprida kunskap till olika sektorer i samhället. Åtta doktorander och tre postdoktorer arbetar i centrumet. En av dessa är doktoranden Martina Butori, som i sin forskning fokuserar på att utveckla bränsleceller.
– De kan få ett mycket brett tillämpningsområde inom allt från transportsektorn till att ladda mobiler eller som kompletterande elkälla i bostäder. De har många fördelar, exempelvis är de mycket snabba och kan lätt skalas upp.
– En utmaning är att utveckla bränsleceller som klarar högre driftstemperatur. Detta skulle möjliggöra bränsleceller som använder vätgas som är mindre ren och ge fler applikationer. Vätgas och bränsleceller är inte den enda lösningen för framtidens hållbara energisystem, men de är en viktig pusselbit och ett komplement, säger Martina.

Vätgas blir allt hetare
Vätgas och bränsleceller är ett område som nu börjar röna allt större uppmärksamhet. För Göran Lindbergh, vars hela forskarkarriär på ett eller annat sätt kretsat kring dessa ämnen, är det roligt att se utvecklingen.
– Jag har sysslat med vätgas ända sedan min doktorandtid och ibland har intresset från omvärlden varit nästan obefintligt. Nu är området stort, även globalt sett och det är fantastiskt att se. Sverige har goda förutsättningar att ta en ledande position.
– Vindkraften blir allt större i Sverige och där har elektrolysörer ett potentiellt stort användningsområde. Sedan har vi hela den gröna omställningen i industrin, inte minst de stora satsningarna i Norrland, och där tror jag att vi kan komma att se de första tillämpningarna. Vi har även en stor transportsektor som ska ställa om, säger han.
Han menar att den här typen av multidisciplinärt centrum har goda möjligheter att verkligen göra avtryck i vätgasforskningen.
– Samverkan och samarbete ger stora ringar på vattnet. Ju fler olika kompetenser man har i ett projekt, desto större möjligheter att få genomslag. Tack vare SSF-finansieringen kan vi skapa en plattform, som vi sedan bygger vidare på.
Martina håller med:
– Det är en fantastisk möjlighet att få arbeta som doktorand i den här miljön. Jag är övertygad om att vi kan göra skillnad och det är väldigt roligt att få arbeta med något som spänner över både grundforskning och mer tillämpningsnära forskning. Det här projektet har potential att göra verklig nytta.

Martina Butori, doktorand, fokuserar i sin forskning på att utveckla bränsleceller. Foto: Malin Eld
Martina Butori, doktorand, fokuserar i sin forskning på att utveckla bränsleceller. Foto: Malin Eld
KTH – PUSH vätgas

PUSH är ett forskningscentrum som finansieras av Stiftelsen för strategisk forskning inom ramen för programmet Agenda 2030 Research Centres (SSF-ARC). Syftet med programmet är att hitta lösningar på några av FN:s Agenda 2030-mål. Huvudmålet med PUSH är att arbeta med vetenskapliga och tekniska hinder som står i vägen för en utbredd användning av vätgas i hållbara energisystem, genom att kombinera aktiviteter gällande produktion, lagring och distribution samt användning av vätgas i en enda samordnad forskningsaktivitet. Centrumet är ett samarbete mellan KTH, Umeå universitet, Lunds universitet, Chalmers och forskningsinstitutet RISE.

kth.se