Etikettarkiv: Kungliga tekniska högskolan

Skapar ett fönster in i hjärnan

Ilaria Testa, lektor på Institutionen för tillämpad fysik vid KTH. Foto: Johan Marklund
Ilaria Testa, lektor på Institutionen för tillämpad fysik vid KTH. Foto: Johan Marklund

Avancerad mikroskopi öppnar ett fönster till den mänskliga hjärnan i realtid. Ilaria Testas forskning kan ge svar på hur hjärnans celler kommunicerar och varför vissa sjukdomar uppstår.

Ilaria, som är fysiker med examen från universitetet i Genua, kom tidigt att intressera sig för mikroskopi och hur det kan användas inom livsvetenskaperna. Efter sina doktorandstudier i biofysik tillbringade hon sju år på Max Planckinstitutet under ledning av Stefan Hell, som belönades med nobelpriset 2014 för sitt arbete inom mikroskopi.
– Det har skett en revolution inom det här fältet och man kan nu avbilda väldigt små, enskilda molekyler i mycket hög upplösning. Utmaningen är att studera levande celler i en naturlig, dynamisk miljö, berättar Ilaria, som idag är lektor på Institutionen för tillämpad fysik vid KTH och ansvarig för ett SSF-finansierat forskningsprojekt vid Science for Life Laboratory.

Fokus på synapser
I sin forskning utvecklar Ilaria och hennes tvärdisciplinära team teknologi som på ett minimalt invasivt sätt gör det möjligt att studera mycket små enheter i hjärnan, utan att påverka deras naturliga rörelsemönster och fysiologiska funktion. Fokus för forskningen är hjärnans synapser, det vill säga de små enheter genom vilka nervceller kommunicerar. Dessa är svåra att studera med befintlig teknologi eftersom de är så små. Målet är att utveckla bättre mikroskop som tillsammans med nya, smarta molekyler kan hjälpa till att skapa en film för att synliggöra vad som pågår inne i cellerna på molekylär nivå.
– Vi tar steget från statiska ögonblicksbilder till att skapa en tredimensionell film, där vi ser hela processen när exempelvis proteiner interagerar i hjärnan. Det ger oss ett fönster in i hjärnans allra innersta skeenden och kan visa hur minnen uppstår, hur vi lär oss saker och varför vissa sjukdomar uppstår, berättar Ilaria.

Åldrandets sjukdomar
De möjliga tillämpningarna av forskningen är många. En klar och detaljerad förståelse för synapsernas arbete är nyckeln till att hitta svaren på många av åldrandets sjukdomar. Flera neurodegenerativa sjukdomar, som exempelvis alzheimer och parkinson, har sitt ursprung i att nervcellernas synapser slutar att fungera och kommunicera som de ska.
– Detta är grundforskning och vi har kommit en bra bit på vägen mot att utveckla teknologin. Nästa steg är att forskare inom andra områden kan ta forskningen vidare in i livsvetenskaperna för bättre diagnos och behandling av hjärnans sjukdomar.

KTH – Avancerad mikroskopi

Ilaria Testas forskning finansieras med bidrag från Stiftelsen för strategisk forskning inom ramen för programmet Framtidens forskningsledare. Forskningen är tvärdisciplinär och i teamet ingår biologer, biokemister, biofysiker och optiska ingenjörer. Syftet är att utveckla mikroskopi som i detalj visar funktionerna i hjärnans synapser. På sikt kan detta leda till nya verktyg för diagnos och behandling av bland annat degenerativa sjukdomar.

E-post: testa@kth.se
www.scilifelab.se/researchers/ilaria-testa/

Realtidsintelligens för det smarta samhället

Lars Kroll, senior forskare vid RISE, Seif Haridi, professor i datasystem vid KTH och Paris Carbone, senior forskare och ansvarig för projektet vid RISE. Foto: Johan Marklund
Lars Kroll, senior forskare vid RISE, Seif Haridi, professor i datasystem vid KTH och Paris Carbone, senior forskare och ansvarig för projektet vid RISE. Foto: Johan Marklund

Vi står på tröskeln till framtidens smarta samhälle. Men för att de mängder data som ständigt genereras ska göra verklig nytta som kritiskt beslutsstöd måste de kunna bearbetas och analyseras i realtid. Ett forskningssamarbete mellan KTH och RISE uppfinner lösningar för att skapa nytta av framtidens strömmade data.

Den snabbt ökande digitaliseringen genererar enorma mängder data från olika enheter. Idag lagras dessa data framför allt i stora molndatacentra, där de senare kan bearbetas och analyseras. Denna metod har emellertid stora brister. Data blir snabbt gammal och därmed har lagrad data begränsat värde som stöd för kunskapsinhämtning och tidskritiska affärsbeslut. I dagens nuvarande lösningar sammanlänkas olika hårdvaror och system av ett komplicerat lapptäcke av olika teknologier, koder och programspråk. Detta omöjliggör effektiv konstruktion av sådana system.
I framtidens snabbrörliga, digitala samhälle är miljontals olika enheter sammankopplade, inte minst genom 5G, edge-moln och sakernas internet, IoT. För detta krävs ny teknologi som gör det möjligt att fatta beslut i realtid, eller ”on the fly”, som det engelska uttrycket lyder. Kontinuerlig Djup Analys, CDA, är ett stort forskningsprojekt som adresserar detta. Projektet drivs i samverkan mellan KTH och RISE (Research Institutes of Sweden).

Nästa generations teknologi
Syftet med CDA är att utveckla nästa generations mjukvaruplattformar för skalbara, datadrivna tillämpningar, där information bearbetas och analyseras blixtsnabbt, samtidigt som den strömmas. Det är en kombination av grundforskning och tillämpad forskning inom datavetenskap och ingenjörsvetenskap, som utförs av ett tvärdisciplinärt team. Avancerade algoritmer och nya programvarusystem tas fram för att skapa lösningar för optimala analyser och beslut i realtid.
– En sådan plattform kan användas för utveckling av smarta tillämpningar som organiserar smarta städer, styr trafik optimalt, effektiviserar energiproduktion och skapar dynamiska prissättningssystem. Det genomdigitaliserade framtida samhället kräver skalbar, robust och snabb teknologi för att i realtid kunna nyttja data för beslut och strategier. Med dagens system får vi retrospektiva svar på våra frågor. Vårt mål är att skapa en teknologi för framtidens behov, med hållbara och uthålliga lösningar som är enkla att använda, förklarar projektledare Seif Haridi, professor i datasystem vid KTH.

”CDA tar den här forskningen till nästa steg”

Inkorporerar AI
CDA är en fortsättning på ett tidigare omfattande forskningsprojekt där Seif Haridi och hans team medverkade till att utveckla öppenkällkod-programvara, Apache-Flink, för analys av strömmande data, samt HOPS, som är den första kompletta europeiska plattformen för dataanalys och maskininlärning. Dessa system används av en rad ledande aktörer i olika sektorer och har haft en stor påverkan på deras kommersiella digitala lösningar. Exempelvis används Apache-Flink bland annat av Uber och Lyft för dynamisk prissättning.
– CDA tar den här forskningen till nästa steg, där vi kombinerar tekniker för AI (artificiell intelligens) med traditionell dataanalys för att fatta komplexa beslut i realtid. En tillämpning som har stor relevans just nu kan exempelvis vara att på ett enkelt och smidigt sätt skapa en skalbar tjänst för avancerad och detaljerad spårning och analys av smittspridning av covid-19, berättar Paris Carbone, senior forskare och ansvarig för projektet vid RISE.

Anpassas till hårdvara
Ett viktigt fokus för CDA är att teknologin som utvecklas ska fungera på ett brett spektrum av befintlig hårdvara, som exempelvis i moln- och edgedatacentra, speciella hårdvaruacceleratorer, 5G-enheter eller som ett chip i mobiltelefoner.
– Det finns stora skillnader mellan olika typer av hårdvara och det är en utmaning att skapa lösningar som är agnostiska och oberoende av i vilken hårdvara de används. Vi skapar mjukvara med ett enkelt gränssnitt, som lätt anpassas till alla typer av hårdvara, säger Paris Carbone.
CDA finansieras av Stiftelsen för strategisk forskning inom ramen för programmet Big data och beräkningsvetenskap. Området har identifierats som strategiskt viktigt, där Sverige har goda förutsättningar att ta en ledande roll.
– Finansieringen från SSF är oerhört viktig och jag vill verkligen ge dem en eloge för att de ser vikten av forskning inom det här området, säger Seif Haridi.
– Tack vare deras forskningsbidrag har vi kunnat bygga en stor och högt kompetent forskningsgrupp och snabbare får resultat som kan göra nytta.

KTH – CDA Realtidsintelligens

Kontinuerlig Djup Analys, CDA, är ett forskningssamarbete mellan KTH och RISE, för att skapa framtidens lösningar för att analysera data i realtid, för det smarta, hållbara samhället. Det består av expertis inom både datavetenskap och ingenjörsvetenskap. Projektet arbetar i två forskningsspår: 1) Algoritmer som effektivt bygger högre ordningens representationer och kausala modeller av världen från data och 2) En beräkningsmodell som stödjer en enkel deklarativ programmeringsparadigm som förenar relationsalgebra, linjär algebra och grafbearbetning. CDA finansieras av Stiftelsen för strategisk forskning.

www.cda-group.github.io

Ny ytstruktur kan ge mer hållbara katalysatorer

Dan J. Harding, biträdande lektor på avdelningen för processteknologi vid KTH. Foto: Gonzalo Irigoyen
Dan J. Harding, biträdande lektor på avdelningen för processteknologi vid KTH. Foto: Gonzalo Irigoyen

Katalys är en av våra viktigaste industriella processer. Men materialen i katalysatorer är dyra och har andra nackdelar. Dan J. Harding forskar om hur ytstrukturen på katalysatorer kan skapa billigare och mer hållbar katalys.

Kemiska reaktioner som sker i gränsytan mellan fasta ytor och gaser är enormt viktiga och sker i en rad naturliga förlopp. De är också avgörande inom industrin, där katalys används i 90 procent av alla tillverkningsprocesser och förbrukar 80 procent av världens energi. Idag är katalysatorer oftast tillverkade av ädelmetaller, som platina och rodium, vilket gör dem dyra och tillsammans med högt energibehov skapar miljöproblem.
Eftersom katalysatorer används i så stor omfattning får förbättringar vad gäller material, toxicitet, energiförbrukning och livslängd stor betydelse för deras kostnadseffektivitet och miljöpåverkan.

Studerar ytstrukturen
– Vi har känt till katalysens betydelse i över hundra år. Men forskningen har bland annat hämmats av att det finns en stor diskrepans mellan det höga trycket i verklig katalys och det mycket låga trycket i den rena, kontrollerade vakuummiljö som krävs för att på nära håll studera processen. I vår forskning utvecklar vi nya instrument och experimentella tekniker som gör det möjligt att undersöka katalytiska reaktioner vid högre tryck och se hur ytstrukturen på katalysatorn påverkar reaktionen. Idag finns mycket begränsad kunskap om detta, förklarar Dan J. Harding, biträdande lektor på avdelningen för processteknologi vid KTH.

Utveckla nya material
Med ökad förståelse för betydelsen av storleken och strukturen av de aktiva metallpartiklarna på katalysytan kan forskarna utveckla nya material som kan ersätta de dyrbara metallerna och skapa en renare, mer hållbar katalys. Dan har tidigare, med ett team i Tyskland, lyckats mäta och jämföra reaktiviteten i olika lokala strukturer på katalysytan vid oxidation av kolmonoxid till koldioxid på platina, som är en av de reaktioner som sker i en bilkatalysator.
Forskarteamet på KTH har nu designat och byggt lejonparten av de nya instrumenten. En viktig del av arbetet är utnyttja datorsimuleringar för att utforma katalysatorer med olika egenskaper. Tillämpningarna på sikt är många. Exempelvis kan en ny sorts katalysator utvecklas för att omvandla biomaterial till värdefulla produkter, vilket är viktigt om vi ska kunna fasa ut fossila bränslen.

KTH – Hållbara katalysatorer

Katalys är en av de vanligaste och viktigaste processerna i industriell tillverkning. Genom att öka kunskapen om katalysytors struktur vill Dan J Harding och hans team medverka till att skapa billigare, bättre och mer hållbara katalysatorer. Forskningen finansieras av Stiftelsen för strategisk forskning inom programmet Instrument-, teknik- och metodutveckling.

Kontakt: djha@kth.se

Edge Computing möjliggör ny teknik

James Gross, professor på Skolan för elektroteknik och datavetenskap vid KTH. Foto: Joerg Frank
James Gross, professor på Skolan för elektroteknik och datavetenskap vid KTH. Foto: Joerg Frank

I takt med den snabba utvecklingen inom IoT och AI ökar behovet av mycket snabbare nätverkskommunikation för att möjliggöra nya applikationer som augmented reality. Syftet med Edge computing är att beräkningarna sker så nära applikationen som möjligt, ”i kanten på molnet”.

Ny teknik som augmented reality, AR och virtual reality, VR, kommer att förändra hur vi konsumerar och interagerar med information, både ur konsument- och industriellt perspektiv. Men den typen av teknik kräver stränga nätverkskrav som korta fördröjningstider, hög tillförlitlighet och stor bandbredd.
– Edge computing är en av de nya tekniker som kan möjliggöra beslut i realtid utan långa fördröjningar, förklarar James Gross, professor på Skolan för elektroteknik och datavetenskap vid KTH Royal Institute of Technology.
Han är involverad i många forskningsprojekt inom området Edge computing. Det ena är ett SSF-finansierat projekt ”Experimental Platform for Edge Computing Applications”, ett annat är Vinnovas kompetenscentrum TECoSA på KTH där han är co-director (www.tecosa.center.kth.se).
– Att bygga en experimentell plattform är nödvändig för att testa olika applikationer där teori omvandlas i praktik.
Edge computing är en teknik där data samlas in, analyseras och beräknas i ”molnliknande” datorer lokalt istället för i molnet. De två drivkrafterna för att utveckla Edge computing är att fördröjningen kan hållas låg samt kostnadsbesparingar.

Utmaningar
Det är dock inte bara att implementera teorierna om Edge computing, det måste också fungera i verkligheten.
– För att uppnå Edge computing i praktiken måste det finnas en effektiv interaktion mellan människor, beräkningar och kommunikation, en interaktion som fortfarande måste utvecklas ytterligare innan den kan genomföras i olika applikationer. Det är ett av målen för den experimentella plattformen vi bygger i SSF-projektet, förklarar James Gross.
Idag finns både hårdvara och standarder som kan användas, men innan hårdvaran kan utnyttjas måste det finnas affärsmodeller som använder dem.
– Jag tror det kommer dröja ett par år innan vi kan utnyttja Edge computing effektivt. Vi behöver fortfarande mer forskning för att interaktionen människa-datorer-kommunikation ska fungera i praktiken.

KTH – Edge computing

James Gross forskningsintressen ligger främst inom mobila system och nätverk, med fokus på kritisk maskin-till-maskin-kommunikation, mobilnät, resursallokering samt prestationsutvärdering.

För mer information se www.jamesgross.org

Robotar lär sig social kompetens på KTH

Iolanda Leite, biträdande lektor i robotik, perception och lärande. Foto: Johan Marklund
Iolanda Leite, biträdande lektor i robotik, perception och lärande. Foto: Johan Marklund

Om robotar ska kunna användas i riktiga miljöer, där människor beter sig på ett naturligt sätt, måste de bli “socialt kompetenta”. Iolanda Leite vid KTH forskar om hur robotar kan lära sig att fungera i den dynamiska verkligheten.

Det talas mycket om att robotar tar över. Men med dagens teknologi fungerar robotar egentligen bara i väldigt kontrollerade miljöer och med tydligt definierade uppgifter. Om vi ska kunna dra full nytta av robotars potential i verksamheter som handlar om människor, exempelvis inom sjukvård, äldreomsorg eller skola, måste robotarna få kunskap om hela den komplexa och dynamiska interaktionen mellan människor, och människans oförutsägbara och subtila beteenden och reaktioner.
– Vi utvecklar mjukvara för robotar, så att de kan interagera med människor på ett sätt som är anpassat till situationen. De ska inte vara störande eller avbryta, utan klara av att tolka sammanhanget. Saker som är helt intuitiva för oss människor kan vara väldigt förvirrande för en robot, förklarar Iolanda Leite, biträdande lektor i robotik, perception och lärande vid Institutionen för elektronik och datavetenskap, KTH.

Icke-experter lär ut
Forskningen handlar om att skapa ett interaktivt inlärningssystem där robotar lär sig från icke-experter på distans, på ett sätt som är skalbart och kostnadseffektivt. Detta kan exempelvis ske genom att roboten skickar meddelanden när den stöter på problem. Dessutom används visuell slutanvändarprogrammering för att tänja på gränserna för vad robotar kan lära av icke-experter. Robotarna blir självlärda från en mångfald av situationer och utvecklar gradvis sina förmågor till beslutsfattande. Detta kan innebära ett paradigmskifte i robotars inlärningssätt, så att de bygger upp sin kunskap samtidigt som de stöter på nya utmaningar i den riktiga världen.

Utökar sitt team
Nyligen fick Iolanda ett stort femårigt anslag från Stiftelsen för strategisk forskning inom ramen för programmet Framtidens forskningsledare. Nu utökar hon sin tvärvetenskapliga forskargrupp med doktorand- och postdoktorala tjänster i datavetenskap.
– Det här är utpräglat multidisciplinär forskning; datavetenskap i gränslandet mellan beteendevetenskap och psykologi. Därför letar vi efter personer som inte bara är intresserade av koder och algoritmer. Man ska tycka att det är spännande att tänka ur olika perspektiv.

KTH – Interaktivt lärande för robotar

I SSF-finansierade forskningsprojektet Interaktivt lärande för robotar utforskar Iolanda Leite och hennes team nya inlärningssätt för robotar, genom att använda icke-experter på distans. Syftet är att med nya beräkningsmetoder kostnadseffektivt och skalbart låta robotar bygga upp sin kunskapsbank, för att kunna interagera med människor i komplexa, verkliga situationer. Forskarteamet utökas nu och man letar efter expertis i datavetenskap med förmågan att inta ett tvärvetenskapligt perspektiv.

Kontakt: iolanda@kth.se

Nedbrytbara poly­merer i kirurgi

Huvudbild: Anna Finne Wistrand och Tiziana Fuoco jobbar med forskningsprojektet PrintKnit. Foto: Johan Marklund
Anna Finne Wistrand och Tiziana Fuoco jobbar med forskningsprojektet PrintKnit. Foto: Johan Marklund

Genom att designa porösa 3D-matriser av nedbrytbara polymerer kan forskningsprojektet PrintKnit hjälpa rekonstruktiv kirurgi. Det finns ett stort behov av nya material som kirurger kan använda.

Professor Anna Finne Wistrand leder en forskargrupp vid KTH som kombinerar kemi och ingenjörskonst för att skapa medicinska hjälpmedel. Porösa 3D-matriser skapas av nedbrytbara polymerer som kan skrivas ut vid höga temperaturer. Detta banbrytande projekt får bidrag från SSF.
– När en tumör tas bort vid till exempel bröstcancer, blir det ett tomt utrymme som behöver fyllas med något. 3D-matrisen hjälper kirurgen att fylla hålrum och ojämnheter i mjukvävnaden. Vi använder ett nedbrytbart material eftersom fettvävnad regenereras efter en viss tid, då behövs inte längre den konstruktion som har opererats in. Denna typ av material har använts under lång tid för suturer och andra tillämpningar, berättar Anna Finne Wistrand.

Från monomer till polymer
Polymerkemisten Tiziana Fuoco berättar hur materialet skapas och även hur man får kroppen att acceptera det främmande föremålet:
– Vi använder kemi för att designa polymerer. Genom att skapa monomerer, det vill säga speciella utgångsmolekyler, och länka ihop dem, tillverkar vi ett material med rätt egenskaper. Materialet har många krokar så att vi kan sätta på ytterligare molekyler och skapa en yta som attraherar proteiner och celler. Genom att efterlikna kroppens egen miljö med en patenterad teknik, får vi cellerna att fästa vid matrisen och börja återskapa vävnad.
De mjuka matriserna som tål belastning skapas med hjälp av 3D-skrivare. En utmaning är att polymerer lätt förstörs när de hettas upp i 3D-skrivaren, därför är kraven höga på polymerens struktur.
– Nedbrytbara polymerer är mycket känsliga. Vi behöver vara väldigt noggranna med att utforma en matris som beter sig som vi vill under den tid den finns i kroppen, säger Tiziana Fuoco.

Skräddarsydda egenskaper
Syntetiska polymerer har många fördelar jämfört med naturliga polymerer. Det går att skräddarsy mekaniska egenskaper, nedbrytningsprofil och yta. Med sina kemikunskaper har forskargruppen lyckats designa och optimera interaktioner mellan celler och material ur olika perspektiv.
– En drivkraft för mig är att se hur framgångsrika nedbrytbara polymerer kan bli i medicinska implantat. Det finns endast ett fåtal sådana hjälpmedel på marknaden så vi behöver visa att det fungerar. Behovet av skräddarsydda material är stort, avslutar Anna Finne Wistrand.

Materialet i implantatet designas med små krokar som kroppens celler fäster vid.
Materialet i implantatet designas med små krokar som kroppens celler fäster vid.

Vad är en polymer?

En polymer är en kemisk förening bestående av många molekyler som länkas ihop och bildar många långa kedjor. Polymerer består främst av kol- och väteatomer. Polymerer är utgångspunkt för många olika material och produkter.

Naturliga, även kallade biologiska, polymerer finns naturligt i vår miljö, till exempel i träd, alger, grödor och i vävnader. Syntetiska polymerer är helt skapade i laboratoriet, oftast skräddarsydda för ett visst ändamål, som medicinska implantat.

Med syntetiskt skapade polymerer går det att kontrollera egenskaperna bättre än med naturliga polymerer. Du kan kontrollera minsta detalj hos syntetiska polymerer och de är därför att föredra när det gäller material som ska föras in i kroppen.

KTH/SSF – PrintKnit

Forskningsprojektet PrintKnit på KTH inkluderar samarbetspartners från olika discipliner. Anna Finne Wistrand är projektledare. Projektet är finansierat av Stiftelsen för strategisk forskning, SSF.
www.kth.se/printknit

Forskarna har bildat ett företag för att tillgängliggöra sina polymerer och 3D-matriser. Akira Science AB har fått bidrag från KTH Innovation.
www.akirascience.com

Skydd mot buggar i digitala system

Benoit Baudry, professor i programvaruteknik och Roberto Guanciale, lektor på avdelningen för teoretisk datalogi vid KTH. Foto: Gonzalo Irigoyen
Benoit Baudry, professor i programvaruteknik och Roberto Guanciale, lektor på avdelningen för teoretisk datalogi vid KTH. Foto: Gonzalo Irigoyen

Buggar i våra programvarusystem är så gott som ofrånkomliga. Men med rätt teknologi kan man förhindra att sårbarheter i systemen utnyttjas av hackare. På KTH undersöker en grupp forskare hur ny teknik kan minska faran med säkerhetsbrister och skapa ett starkare skydd mot attacker.

Dagens datorer och mobiltelefoner är resultatet av årtionden av teknikutveckling runt om i världen, av tiotusentals programvaru- och hårdvaruutvecklare. Lägg därtill att miljarder människor använder dem dagligen för krävande uppgifter som höghastighetskommunikation. Systemens enorma komplexitet, med miljontals rader källkod, gör det i princip oundvikligt att de innehåller sårbarheter och buggar.

Minskar risk
I projektet Tillförlitliga Fullstackprogramsystem (TrustFull) vid KTH är målet att minska risken för att sårbarheter och buggar i programvara och hårdvara utnyttjas av fientliga hackare. Genom en kombination av tekniker, som tar hänsyn till hela systemet, skapas obruten säkerhet genom hela programvarustacken.
– Attacker mot systemen kan handla om pengar, makt eller helt enkelt att sabotera och skapa oreda. Det kan få väldigt svåra konsekvenser när attackerna riktas mot samhällskritiska verksamheter som banker, infrastruktur eller sjukvård, berättar Roberto Guanciale, lektor på avdelningen för teoretisk datalogi vid KTH.

Skapar rörliga mål
Forskargruppen arbetar i två spår. Det ena är att säkerställa att de allra mest kritiska delarna av programvarusystemen är skyddade och tillfälligt kan stängas av om en attack upptäcks. Det andra är diversifiering, där tanken är att skapa ett föränderligt system, med rörliga mål, som blir mycket svårare för hackare att attackera. Här utnyttjas den slumpmässighet som exempelvis en lavalampa uppvisar. Sådana slumpmässiga rörelser är nästan omöjliga att förutspå, vilket gör det väldigt svårt för hackare att hitta känslig data eller placera ut fientlig kod.
– En utmaning är att det finns en asymmetri mellan att förhindra attacker och att utnyttja sårbarheter. För en hackare räcker det att hitta en enda svag punkt, medan ett skydd måste täcka hela systemet, förklarar Benoit Baudry, professor i programvaruteknik vid KTH.
Nu arbetar forskarna med att integrera de båda spåren. En säker programvarustack ska utvecklas som demonstrationsplattform och användas för att köra två konkreta demonstrationsapplikationer, en e-plånbok och en säker e-röstningsklient.

KTH – TrustFull

Målet med TrustFull-projektet är att utveckla teknik som kan garantera säkerheten i komplexa IT-miljöer, från hårdvara till programvara. TrustFull undersöker hur en kombination av tekniker kraftigt kan reducera säkerhetsbrister och stärka skyddskapaciteten hos olika digitala system och nätverk. Forskningen använder en blandning av reaktiva och proaktiva tekniker för att skydda och reparera komplexa programvarusystem.

Kontakt:
Mads Dam
E-post: mfd@kth.se

KTH utvecklar 3D printning av glas

Michael Fokine, universitetslektor inom laserfysik, Fredrik Laurell, avdelningschef på laserfysikavdelningen och Ursula Gibson, affilierad professor inom optiska material på KTH. Foto: Johan Marklund
Michael Fokine, universitetslektor inom laserfysik, Fredrik Laurell, avdelningschef på laserfysikavdelningen och Ursula Gibson, affilierad professor inom optiska material på KTH. Foto: Johan Marklund

Inom det femåriga SSF-finansierade projektet Laserbaserade 3D-printning och processning utvecklar laserfysikforskare på KTH nya egenskaper hos optiska material, inklusive nya strukturer i glas, optiska fibrer samt metoder för att bearbeta dem.

Mer precist handlar forskningen om att utveckla laserbaserade tillverkningsmetoder för glas och glaskompositer. De möjliga tillämpningsområdena för de nya materialen är många, men inkluderar bland andra tillverkning av integrerad fotonik, 3D-skrivare för biokompatibelt glas, optiska sensorer och system för medicinska diagnoser.
– Vi har lärt oss mycket om hur man kan forma och ändra sammansättningen i fiber av olika material, både vad gäller hybridmaterial och hybridstrukturer av glas. Hittills har vi framförallt utvecklat system och instrument, som vi nu kan använda för att göra speciella strukturer såsom solceller och avancerade fibrer. Det rör sig om en helt ny generation av fibrer samt laserformning av glas, säger Michael Fokine, universitetslektor inom laserfysik på KTH.

Integrerar halvledare i glasfibrer
Projektet har olika inriktningar som överlappar varandra och skapar synergieffekter, till exempel genom att integrera halvledare i glasfibrer. Inledningsvis arbetade gruppen främst med kisel, men nu används även germanium.
– Med våra nya fibrer med kärnor av halvledare kan vi exempelvis leda ljus med längre våglängder, vilket inom medicinen ger möjlighet till helt nya terapier och diagnosmetoder. De fibrer som kan användas för långvågig IR-transmission idag görs med giftiga material, men med våra fibrer kan det göras både ofarligt och billigt med kisel. I kiselfibrer kan man dessutom integrera elektronik med optiken, vilket är helt unikt, berättar Ursula Gibson, affilierad professor inom optiska material.

Uppnår nya strukturer
Förhoppningen är att etablera en miljö-vänlig, laserbaserad tillverkningsplattform i Sverige. Det är förvisso ett KTH-projekt, men gruppen har flera internationella samarbeten, i synnerhet när det gäller halvledarfibrer med Clemson University i South Carolina.
– Glas är ett komplext material, inte minst eftersom det kräver mycket höga temperaturer och har en utmanande viskositet. Vi arbetar i huvudsak med två olika printtekniker och olika former av materialet: pulver, vätska och fast form. Syftet är att göra glas mer flexibelt och uppnå nya strukturer samt att kombinera olika material. Det är något helt nytt, med enorma tillämpningsmöjligheter, avslutar Fredrik Laurell, avdelningschef på laserfysikavdelningen.

KTH – 3D-laserskrivare
Inom det SSF-finansierade projektet utvecklar laserfysikgruppen bl.a. en ny 3D-skrivare för glas. Möjliga tillämpningsområden inkluderar tillverkning av integrerad fotonik, optiska sensorer eller system för medicinsk diagnos, s.k. lab-on-a-chip-teknik. Målet med projektet är att etablera en miljövänlig, laserbaserad tillverkningsplattform för glas i Sverige för tillämpningar inom områden som medicin och energi.

E-post: fl@laserphysics.kth.se, mf@laserphysics.kth.se
Tel: 070-166 74 48, 070-166 74 76
www.aphys.kth.se/groups/laserphysics


Säkra och privata anslutningar i smarta miljöer vid KTH

Panagiotis Papadimitratos, professor i kommunikationsnät med inriktning mot systemsäkerhet vid KTH. Foto: Gonzalo Irigoyen
Panagiotis Papadimitratos, professor i kommunikationsnät med inriktning mot systemsäkerhet vid KTH. Foto: Gonzalo Irigoyen

Det finns goda anledningar att anamma smarta enheter och miljöer, men för närvarande är dessa lösningar sårbara ur såväl säkerhetssom integritetssynpunkt. SURPRISE tar ett helhetsgrepp för att adressera dessa sårbarheter och siktar på att göra nästa generations smarta miljöer säkra.

I dagens samhälle växer antalet enheter som är anslutna till olika nätverk stadigt. Människor världen runt förväntar sig redan att ha omedelbar tillgång till tjänster och information samtidigt som efterfrågan på snabbare och bättre uppkopplingar ökar snabbt. Just nu står vi i begrepp att omvandla den fysiska världen på samma sätt, vilket omfattar allt från smarta bilar till smartphones, övervakning av kroppsfunktioner och smarta hem, men det för med sig nya utmaningar. Det KTH-ledda projektet Secure and Private Connectivity in Smart Environments (SURPRISE) avser att möta dessa utmaningar, särskilt de som gäller brister i säkerheten.

– Vi studerar hur vi på bästa sätt kan hantera verkliga problem genom att designa, implementera, analysera och utvärdera säkerhet i den kommande generationen av nätverkssystem. Det gör vi genom att kombinera verktyg och metoder från olika vetenskaper för att göra nya system, hårdvara och programvara säkra i grunden, samtidigt som vi kan dra nytta av den nya tekniken, säger Panagiotis Papadimitratos, professor i kommunikationsnät med inriktning mot systemsäkerhet vid KTH, som leder projektet.

Drar nytta av samarbeten
Efter att ha fått ett omfattande anslag från SSF har Papadimitratos kunnat nätverka med andra grupper och forskare för att skapa en bredare kontext för forskningen. Han säger att SURPRISE är ett ambitiöst projekt och att det är positivt att gruppen har blivit spindeln i nätet som för samman en konstellation av expertis och inriktningar från de olika disciplinerna.
– Säkerhet är alltid en kapprustning; du måste hela tiden överväga huruvida behovet av säkerhet och integritet riskerar att kompromettera funktionaliteten på den tjänst eller produkt du använder eller utvecklar. Vi drar stor nytta av stödet från SSF och våra samarbeten när det gäller att ta informerade beslut var man lämpligast drar gränsen mellan integritet och funktion. Vi ser fram emot spännande resultat!

KTH – CyberSec SURPRISE
Projektet SURPRISE har ett både avancerat och pragmatiskt angreppssätt kring praktiska säkerhets- och integritetslösningar för smarta miljöer. Forskargruppen utvecklar lösningar som katalyserar en bred uppsättning applikationer och tjänster och som grundar sig på noga utforskade och rigoröst utvärderade komponenter.

E-post: papadim@kth.se
Web: people.kth.se/~papadim