Etikettarkiv: RISE

Så kan rymddata bidra till hållbarhet

Nuria Agues Paszkowsky och Joel Sundholm på RISE. Foto: Daniel Holmgren
Nuria Agues Paszkowsky och Joel Sundholm på RISE. Foto: Daniel Holmgren

Plattformen Digital Earth Sweden gör jordobservationsdata lättillgänglig. Tillsammans med AI kan informationen ge slutsatser om allt från klimatförändringar till fuskbyggen.

Varje dag ger satelliter, flygplan och digitala avläsningar aktuell information om vår planets yta. Denna information kan bidra till att öka kunskapen om miljöförändringar på mark och i hav, lokalt som globalt. Sammantaget handlar det dock om miljontals bilder och annan data som ger en stadig portion data på omkring 20 terabyte per dag. Det är en omfattning som är minst sagt resursbetungande.
Därför utvecklar RISE i samarbete med Rymdstyrelsen plattformen Digital Earth Sweden. Plattformen samlar och hanterar jordobservationsdata från EU:s Copernicusprogram och amerikanska Landsat, men även andra slags data som flygfoton och skanningar från Lantmäteriet. Målet är att data i plattformen ska vara tillgänglig och fri att nyttja för forskningsprojekt, myndigheter och företag.
– Datamängderna som genereras är svåra för till exempel ett enskilt forskningsprojekt att hantera. Med plattformen håller vi ordning på all data och hjälper projekten komma i gång snabbare med det man vill göra, säger Joel Sundholm på RISE, som leder utvecklingsteamet för Digital Earth Sweden.

Den ena bilden är obearbetad och ser ut som ett vanligt foto medan den andra är bearbetad med en analys som är relevant för skogsbränder.

Data i nära realtid
Det kan för en mindre yta handla om hundratals bilder som ger tillgång till data i nära realtid.
– Det kan jämföras med tidigare då flygfoton togs över ett område kanske en gång om året. Det här ger helt andra möjligheter att bygga tidsseriedata, säger Joel.
För att öka nyttan av all data arbetar Nuria Agues Paszkowsky med dataanalys och AI-metoder som kan appliceras på plattformen.
– Det finns så många intressanta saker vi kan göra med det här. Till exempel övervaka ängs- och betesmarker och spåra klimatförändringar över tid. Men även hjälpa drönare att undvika vegetation eller byggnader. Sammantaget ger det underlag för att ta klokare och mer hållbara beslut. säger hon.

Ger synergieffekter
En utmaning med de här analyserna är att det ofta finns atmosfäriska störningar, så som moln. Framför allt tunna moln är svåra att identifiera, och det finns få metoder anpassade för svenska förhållanden. Att undersöka möjliga lösningar till detta är ett av målen med projektet Nationellt Rymddatalabb 2.0.
– Med alla data och beräkningskraft samlade på en plats kan vi få synergieffekter mellan myndigheter, företag och forskning, säger Joel.
– Det är en viktig del av visionen för Digital Earth Sweden. Vi kommer att ha både data till dem och AI-metoder redo för analys, avslutar Nuria.

Klicka här för att läsa mer om Digital Earth Sweden

RISE – rymddatalabb

RISE är värd för plattformen Digital Earth Sweden som utvecklas i samarbete med Rymdstyrelsen. RISE ingår i det pågående projektet Nationellt Rymddatalab 2.0 som även inkluderar Rymdstyrelsen, Luleå tekniska universitet och AI Sweden. Syftet med projektet är att vara en svensk hubb för rymddata och en del av ett europeiskt system för jordobservationsdata. Projektet är finansierat av Vinnova till oktober 2023.

www.ri.se
spacedatalab.se
digitalearth.se

Tvärvetenskap med mycket goda resultat

Magnus Röding och Pierre Carmona. Foto: Lisa Jabar  / AnnalisaFoto
Magnus Röding och Pierre Carmona. Foto: Lisa Jabar / AnnalisaFoto

I ett nära samarbete mellan RISE, Chalmers och AstraZeneca bygger doktoranden Pierre Carmona ny kunskap om hur ett läkemedel kan drageras för optimal frisättning av läkemedlet i kroppen, något som är till stor nytta för patienten.

De flesta läkemedel intas via munnen, tas upp i tarmen och går ut i blodet. Men då tabletter tas vid vissa intervall kan det bli olika koncentration av läkemedlet i blodet under ett dygn vilket ger en ojämn effekt av läkemedlet, något som kan vara skadligt om det blir för höga koncentrationer.
– Genom att dragera läkemedlet med en film med egenskaper som ger en kontrollerad frisättning av läkemedlet kan man hantera det problemet. Dock har man hittills inte förstått alla mekanismer bakom bildandet av sådana filmer och deras struktur, vilket är vad mitt forskningsprojekt fokuserar på, förklarar Pierre Carmona, doktorand vid RISE Jordbruk och Livsmedel samt institutionen för fysik på Chalmers tekniska högskola.

Kombinerad expertis
Projektet, som finansieras av Stiftelsen för strategisk forskning, är tvärvetenskapligt och kombinerar expertkunskaper hos de deltagande parterna RISE, Chalmers och AstraZeneca.
– Frågeställningen som forskningen adresserar är så bred att den inte går att lösa med bara en typ av expertis utan kräver nya angreppssätt, men med våra gemensamma kompetenser kan vi nå hela vägen fram, förklarar Niklas Lorén, huvudhandledare och senior forskare vid RISE Jordbruk och Livsmedel och adjungerad professor vid institutionen för fysik på Chalmers tekniska högskola.
Målen med projektet är flera: dels att skapa nytta för patienten genom en kontrollerad och jämn frisättning av läkemedlet i kroppen, dels en mer generell kunskapsuppbyggnad som kan komma till nytta även i andra sammanhang.
– Vi har länge arbetat med dragering av läkemedel för en jämnare frisättning och förstår stora delar av mekanismerna, men saknar viktiga insikter på mikronivå vilket detta projekt ger oss bättre kunskaper om, konstaterar Christian von Corswant, senior forskare på AstraZeneca.

Porbildning styrande för resultatet
Drageringen som Pierre Carmona studerar består av två polymerer varav den ena är vattenlöslig men inte den andra. Genom fasseparation skapas ett poröst material ur vilket läkemedlet kan frisättas i olika takt beroende på porernas struktur.
– I första läget blandas de två polymererna och etanol och bildar en homogen lösning. När etanol avdunstar så kommer de två polymererna att separera i två faser. När tabletten kommer ner i magen och utsätts för vatten börjar den vattenlösliga polymeren att läcka ut och ett poröst material bildas, förklarar han.
Han fortsätter med att förklara hur takten på frisättningen styrs av de bildade porernas struktur. Är de stora och raka går frisättningen snabbare, är de tunna och krokiga går det långsammare.
– Det vi hoppas lära oss från projektet är hur porbildningen sker på mikronivå och hur den kan styras för att kunna optimera frisättningen av läkemedel bättre framöver. Det handlar både om att förstå hur utformningen av porerna sker och hur olika strukturer på porerna påverkar frisättningen av läkemedel, förklarar Christian von Corswant.

Skalas upp till industrinivå
En viktig del av projektet är att kunna skala upp de processer man tar fram i labbet, som styr porbildningen, till industrinivå.
– Det är något jag verkligen gillar med det här projektet, att det är forskning på en mycket grundläggande nivå som samtidigt är tillämpbar. Jag kan se hur mina resultat kan komma till praktisk nytta inom läkemedelsindustrin samtidigt som jag bidrar till en ökad generell förståelse för de här processerna, konstaterar Pierre Carmona.

Ett unikt projekt
En bidragande orsak till att de kan bedriva den här typen av forskning är den ledande expertis inom avancerad mikroskopi, bildanalys och mjuka materials funktionalitet som finns på Chalmers och RISE, både i kunnande och i avancerad utrustning. I kombination med expertisen på AstraZeneca gör det projektet möjligt.
– Projektet är spännande genom att det kopplar samman kärnkompetenser inom avancerad metodutveckling med materialkompetens hos de ingående parterna. Sammantaget ger det möjligheter till banbrytande forskning som också är tillämpbar inom industrin, en typ av projekt som definitivt inte är vanligt förekommande, avslutar Eva Olsson, professor vid institutionen för fysik, Chalmers tekniska högskola.

Niklas Lorén, Eva Olsson, Pierre Carmona, Aila Särkkä och Christian von Corswant. Foto: Lisa Jabar  / AnnalisaFoto
Niklas Lorén, Eva Olsson, Pierre Carmona, Aila Särkkä och Christian von Corswant. Foto: Lisa Jabar / AnnalisaFoto
RISE / Astrazeneca / Chalmers – polymerfilm för läkemedel

Institutsdoktorandprojektet ”Strukturering av polymerfilmer för kontrollerad frisättning” drivs mellan 2018-10-10 och 2022-12-31. Handledargruppen består utöver Niklas Lorén, Eva Olsson och Christian von Corswant, som nämns ovan, av:
• Magnus Röding, bihandledare, RISE Jordbruk och Livsmedel, adjungerad docent vid institutionen för matematiska vetenskaper, Chalmers och Göteborgs universitet
• Aila Särkkä, bihandledare, professor vid institutionen för matematiska vetenskaper, Chalmers och Göteborgs universitet.

chalmers.se

Krav på effektiv infrastruktur ökar med 5G

Jonas Gustafsson, senior forskare på RISE och Jon Summers, senior forskare och vetenskaplig ledare på RISE ICE Datacenter. Foto: Daniel Holmgren
Jonas Gustafsson, senior forskare på RISE och Jon Summers, senior forskare och vetenskaplig ledare på RISE ICE Datacenter. Foto: Daniel Holmgren

Man talar om alla fördelar med en ökad digitalisering, och utmaningar med den stora förbrukningen av elkraft det medför. Dock talas det sällan om behoven av att utveckla den infrastruktur som är förutsättningen för alla nya digitala verktyg och system, och som är det som producerar alla digitala tjänster vi behöver.

I den digitala värld vi bygger upp skickas en otroligt stor mängd data fram och tillbaka mellan slutanvändare och datacenter, som är digitaliseringens kärninfrastruktur där all digital lagring och bearbetning sker.
– Det finns alltid en fördröjning mellan skickade data och mottagna data, en fördröjning som består av två delar. Dels den som finns i koppartråds- och fibernätverken, dels den i mobil-nätverken. Fram tills nu har den sista fördröjningen varit längst, men i och med introduktionen av de snabba 5G-nätverken är det nu i stället fördröjningen i fibernätverken som utgör den större delen, förklarar Jonas Gustafsson, senior forskare på RISE.

Klicka här för att läsa mer om ANIARA

Hög elförbrukning en utmaning
En av lösningarna på det är utvecklingen av lokala mikrodatacenter, där databeräkningar kan ske närmare slutanvändarna och därigenom korta ner svarstiderna.
– Sådana mikrodatacenter kommer att behöva placeras i tätorter där eltillgången redan är ett problem, och då blir frågan hur de ska drivas. I ett forskningsprojekt, AI-NET-ANIARA, kommer vi att titta på hur man på ett smart sätt utnyttjar el i ett sådant system. För att lösa det måste vi analysera krav och utveckla metoder för att minimera energiförbrukningen.

Biogasdrivna bränsleceller
I ett parallellt projekt på RISE, WEDISTRICT, forskar man på hur biogasdrivna bränsleceller kan nyttjas för att driva datacenter.
– Ett mål är att kunna driva mikrodatacenter utan att belasta det lokala elnätet, och den lösning vi jobbar med bygger på att använda biogas, i vårt fall en solid oxide fuel cell, ”sofc”, förklarar Jon Summers, senior forskare och vetenskaplig ledare på RISE ICE Datacenter.
Han fortsätter att förklara att en sådan bränslecell alstrar mer högvärdig värme men också är effektivare än många andra.
– Den elektriska verkningsgraden kan nå upp till cirka 60 procent av det energivärde som gasen innehåller. Den övrig energin övergår till värme som kan utvinnas vid en så pass hög temperatur att den kan nyttjas för exempelvis fjärrvärme.

RISE – AI-NET ANIARA

På forskningsinstitutet RISE drivs AI-NET ANIARA, ett delprojekt till CELTIC-NEXT-paraplyprojektet AI-NET, med finansiering från Vinnova, BMBF och Innovate UK, och WEDISTRICT som är ett EU-finansierat projekt som samlar 21 partners från hela Europa.

ri.se

Testbädd för edge i 5G boostar innovation

Emil Svanberg, enhetschef på RISE:s enhet för dataplattformar och system. Foto: Daniel Holmgren
Emil Svanberg, enhetschef på RISE:s enhet för dataplattformar och system. Foto: Daniel Holmgren

RISE och Luleå tekniska universitet har skapat en unik testbädd för edge-experiment i ett 5G-nätverk. Testbädden hoppas ge svenska företag ett försprång i utvecklingen.

Edge är en nyckelteknologi för framtida digital innovation. Tekniken kan förklaras som ett lokalt moln som placeras långt ut i kanten av nätet. Närheten till slutanvändaren minskar fördröjningar och ökar säkerheten. Tillsammans med 5G skapas nya möjligheter för teknik som förlitar sig på fördröjningskänsliga realtidstjänster och datahungriga AI-applikationer.
– Edge decentraliserar molnet och behåller samtidigt möjligheterna molnet ger. Och tillsammans med 5G kommer det att ge en exponentiell sänkning av fördröjningen, säger Emil Svanberg, enhetschef på RISE:s enhet för dataplattformar och system.
Johan Kristiansson, senior forskare på RISE, menar att tillämpningsområdena är många. Ett typexempel är att samordna ett flertal sensorer som befinner sig på samma plats för att få en komplett situationsbild, så kallat kollektivt seende.
– Det finns även regulatoriska aspekter och i den industriella världen finns ett behov av att vara autonom, att ha sina data nära och under egen kontroll. En annan fördel är att tekniken kan avlasta hårdvara när tunga applikationer körs på den, för att spara batteri till exempel, säger Johan.
– Bedömarna ser en enorm marknadsmöjlighet här och kanske en chans för den europeiska industrin att ta en liten större andel än vad man har på den globala molnmarknaden i dag, säger Emil.

Unik och tillgänglig testbädd
För att göra forskning och experiment på tekniken möjlig har RISE och Luleå tekniska universitet skapat en testbädd i det 5G-nät som universitetet administrerar. Miljön bygger på öppen källkod och är leverantörsneutral. Den är även den enda av sitt slag i Sverige. I Europa kan man räkna antalet på ena handens fingrar.
Ett av projekten är 5G-edge innovations for mining. Här används miljön som en testplats för en drönarplattform med ett flertal sensorer för komplicerad objektigenkänning. Ett annat exempel är en IoT-plattform med vibrationssensorer som fästs på bergförstärkningsbultar.
– Med testbädden kan vi ge svenska ICT-företag en unik fördel. Vi har för närvarande tre-fyra större projekt och välkomnar gärna fler utvecklare som vill testa nya innovativa koncept och tjänster i en verklig miljö, säger Emil Svanberg.

RISE/LTU – 5G edge

RISE är ett statligt forskningsinstitut som samverkar med universitet, näringsliv och samhälle för innovationsutveckling och hållbar tillväxt. Testbäddar och demonstrationsmiljöer är en del av RISE:s erbjudande inom industrialisering och verifiering.

ri.se

Stöder näringslivets omställning på vetenskaplig grund

Pia Sandvik, vd på RISE. Foto: Elisabeth Ohlson Wallin
Pia Sandvik, vd på RISE. Foto: Elisabeth Ohlson Wallin

RISE ska vara en dynamisk samverkansarena, en ständigt föränderlig innovationsmiljö som förmår svenska företag att ta de stora stegen mot en framtidssäkrad, hållbar och fortsatt konkurrenskraftig verksamhet. RISE fyller en viktig funktion i det svenska innovationssystemet, och efterfrågan på det oberoende statliga industriforskningsinstitutets samlade kompetens ökar stadigt.

RISE bildades 2016 utifrån det övergripande uppdraget att i samverkan med akademi, näringsliv och samhälle bidra till hållbar tillväxt och stärkt konkurrenskraft för svensk industri. RISE fungerar som en länk mellan näringslivet och akademin, och verksamheten står för mångfald och diversifiering genom att representera ett brett forskningsfält som innefattar alltifrån samhällsbyggnad, skog och transport till ICT, biovetenskap och hälsa. Ett generellt syfte för RISE är att stärka näringslivets konkurrenskraft genom att bidra till hållbar tillväxt och forskningsresultat som verkligen gör nytta. En central del av RISE uppdrag är också att bistå näringsliv och samhälle i digitalisering och fossilfri omställning.

Förlängd FoU-avdelning
Pia Sandvik, vd på RISE, konstaterar att behovet av en grön och digital omställning för hållbarhet och konkurrenskraft är brådskande och tillägger att RISE har en central roll i sammanhanget.
– Vi hjälper våra kunder att på vetenskaplig grund ställa om för att klara utmaningar, ta helhetsgrepp på komplexa frågor och stärka sin konkurrenskraft. Det gör vi genom våra spetskompetenser, ofta i kombination med våra unika test- och demonstrationsmiljöer och våra avancerade labbinstrument. Det innebär bland annat att vi kan vara ett stöd för små och medelstora företag som deras förlängda forsknings- och utvecklingsavdelning. Vi stärker kontinuerligt vår kompetens som omställningsaktör, bland annat genom att utveckla omställningskompetens utifrån ett systemiskt perspektiv, säger hon.

Forskning inom cybersäkerhet
Klimat- och miljöområdet, digitalisering och hälsa är tre starka fokusområden för RISE.
Under 2021 etablerade RISE ett Centrum för cybersäkerhet, som ska stärka den tillämpade forskningen och utveckla kompetensen inom cybersäkerhet i Sverige. Som ett led i detta har RISE också etablerat den nya testbädden Cyber Range i Kista, där man kan simulera storskaliga cyberattacker. Här erbjuds även utbildningar som på senare tid ökat exponentiellt i efterfrågan.
– På materialsidan har vi etablerat en unik anläggning för att framställa hållbara kompositer. Den kommer tillsammans med våra investeringar i testbäddar för bioraffinaderi att snabba på utvecklingen av morgondagens hållbara produkter, och bidra till förnyelse av svensk industri. Vi ser även att totalförsvarsfrågor och resiliens hamnat allt högre upp på agendan under 2022, säger Pia Sandvik.

”Vi ska fortsätta vara tvärvetenskapliga i vår ansats och verka gränsöverskridande mellan olika forskningsområden.”

Ökad efterfrågan genererar tillväxt
Hon ser framför sig en kontinuerligt ökad efterfrågan på den samlade kompetens och den typ av tillämpad forskning som RISE erbjuder.
– Vi behöver växa framöver för att kunna ta hand om den efterfrågan som finns. Vi ser ett ökat behov bland företag att testa och verifiera sina industriella lösningar och innovationer. Vi ska fortsätta vara tvärvetenskapliga i vår ansats och verka gränsöverskridande mellan olika forskningsområden. Vi ser även en ökad efterfrågan på vår kompetens kring frågor som berör energiförsörjning och energikapacitet. Vi är en aktör som kan bistå företag med de stora strukturella greppen som krävs för att arbeta med grön omställning, säger Pia Sandvik.

Framtidsplan för hållbar produktion
Ytterligare ett fokusområde för RISE är hållbar produktion kopplat till den gröna och digitala omställningen. Forskningsinstitutet har, i samverkan med näringslivet, tagit fram en framtidsplan för hållbar produktion, en faktor som på senare tid blivit alltmer avgörande för svenska företags globala konkurrenskraft. Ett fjärde prioriterat forskningsområde för RISE är jordbruk och livsmedel, en sektor som beräknas stå för mellan 20 och 25 procent av världens samlade CO2-utsläpp. Inom det här området analyserar RISE bland annat hur Sverige kan öka sin självförsörjningsgrad av livsmedel genom att stärka den inhemska livsmedelsproduktionen.
– Vi har även förstärkt våra satsningar inom materialforskning. Vi har bland annat, på regeringens uppdrag, inrättat ett resurscentrum för industriell symbios. Vårt fokus är att betrakta material och materialåtervinning ur nya synvinklar. Det handlar bland annat om att skapa system för cirkulära affärsmodeller och skapa förutsättningar för smart och genomtänkt återvinning, säger Pia Sandvik.

Optimerar cacheminnet för snabbare internettjänster

Dejan Kostic, professor, Alireza Farshin, doktorand, Gerald Q. Maguire Jr, professor, och Amir Roozbeh, forskare.
Dejan Kostic, professor, Alireza Farshin, doktorand, Gerald Q. Maguire Jr, professor, och Amir Roozbeh, forskare.

Utvecklingen av 5G, IoT och den digitala omvandlingen av industrin ökar pressen på miljontals servrar i världens datacenter att kunna hantera den snabbt ökande mängden data. Genom att utnyttja cacheminnet på helt nya sätt har forskare på KTH hittat sätt att snabba på befintlig hårdvara.

Data paketeras i datapaket som skickas mellan olika applikationer och servern där data bearbetas, ju snabbare nätverk desto fler datapaket kan skickas per tidsenhet.
– I ett nätverk med 100 Gbps skickas kort datapaket var 6:e nanosekund, vilket är 10 gånger snabbare än vad minnet klarar av att hantera. De data som minnet inte hinner skicka vidare till processorn måste buffras, något som i sin tur orsakar fördröjningar, förklarar Alireza Farshin, doktorand på Institution för Datavetenskap vid KTH.

Vill förstå cacheminnet bättre
Det är ett problem som man försöker lösa på olika sätt men ingen har hittills tittat närmare på själva cacheminnet för att förstå dess roll i höghastighetsnätverk och om det finns möjliga vägar till att det kan optimeras.
– Cacheminnet är uppdelat i olika nivåer och i dag går datapaketen alltid genom dem innan de skickas vidare. Vi bestämde oss för att gå mer på djupet och verkligen försöka förstå hur inkommande datapaket interagerar på olika nivåer och hur cacheminnet hanterar dem. Syftet var att därigenom hitta sätt att snabba på hanteringen av datapaketen, berättar professor Gerald Q. Maguire Jr, Institution för Datavetenskap vid KTH.
Deras resultat kan delas upp i tre delar, där den första fokuserar på hur datapaketen hanteras i cacheminnet.
– Vi har nu betydligt bättre kunskaper om hur uppdelningen i cacheminnets olika nivåer kan utnyttjas för att placera datapaket mer effektivt. Processorn får därigenom snabbare åtkomst till data vilket i sin tur snabbar upp datorns funktion, konstaterar professor Dejan Kostic, Institution för Datavetenskap vid KTH.

Kan styra datapaketen
Den andra delen fokuserar på den Data Direct I/O (DDIO)-teknik som i dag skickar paket till cache på ett ineffektivt sätt.
– Genom att förstå hur inkommande datapaket hanteras i cacheminnet har vi sett att det går att styra datapaketen dit man vill ha dem. Det gör att vi kan optimera cacheminnet och även bestämma vad som faktiskt ska gå via cacheminnet och vad som kan skickas direkt till andra platser. Ibland är det faktiskt bättre för funktionen i datorn att datapaketen hoppar över cacheminnet, berättar Alireza Farshin.
Det kommer att vara slutanvändaren som själv kan bestämma vilka applikationer som ska prioriteras och vars data ska gå genom cacheminnet, vilket ger en snabbare process, och vilka som kan hoppa över cachedelen.

Har skapat en PacketMill
Den tredje delen i deras resultat handlar om en specialiserad mjukvara de utvecklat som hanterar datapaketen och adresserar dem till olika delar.
– Vi har visat att med den mjukvaran kan man hantera samma mängd data med bara en enda CPU-kärna som de datorer som idag använder ett flertal kärnor, förklarar han vidare.
Kombinationen av den nya mjukvaran och ett effektivt utnyttjande av den befintliga datastrukturen blir som en datapaketfabrik, PacketMill.
– Våra utvärderingsresultat visar att vår PacketMill ökar genomströmningen med upp till 70 procent och minskar latensen med upp till 28 procent, säger professor Gerald Q. Maguire Jr.

Klicka här för att läsa mer om PacketMill

Resultaten har väckt stort intresse
Den nytta vi vanliga användare av datorer kan få av deras forskningsresultat, förutom kortare väntetider, är att många funktioner i samhället kan bli snabbare, säkrare och mer hållbara. Molnet skapar ju möjligheter att skicka och ta emot data för tidskritiska beslut inom exempelvis transporter eller industrin, men flaskhalsar i datahanteringen har blivit alltmer problematiska.
– Vi har visat att de tidskritiska molntjänsterna beror mycket på hur effektivt processorns cacheminne kan fås att fungera, och att det går att göra betydligt mer med färre CPU-kärnor om man utnyttjar cacheminnet optimalt, förklarar Dejan Kostic.
Deras forskning har väckt stort intresse och de har blivit kontaktade av bland annat Intel som ser en potential i deras resultat.

KTH, RISE, Ericsson – tidskritiska Molntjänster

I projektet Tidskritiska molntjänster samarbetar KTH, RISE och Ericsson kring att göra datormolnet mer effektivt för tidskritisk verksamhet, till exempel interaktion med själv­körande bilar i realtid. Detta kan leda till ökad trafiksäkerhet, mer energieffektiva fordon och ett effektivare utnyttjande av infrastruktur som exempelvis vägar.

Kontakt:

Dejan Kostic
dmk@kth.se
kth.se/profile/dejanko

Gerald Q. Maguire Jr.
maguire@kth.se
kth.se/profile/maguire

Alireza Farshin
farshin@kth.se
kth.se/profile/farshin

Amir Roozbeh
amir.roozbeh@ericsson.com
kth.se/profile/amirrsk

Mer information finns tillgänglig på projektets blog:
kth.se/blogs/tcc/


Ökad säkerhet i sakernas internet

Bengt Jonsson, professor i datorteknik vid Uppsala universitet och Shahid Raza, enhetschef på RISE. Foto: Mikael Wallerstedt
Bengt Jonsson, professor i datorteknik vid Uppsala universitet och Shahid Raza, enhetschef på RISE. Foto: Mikael Wallerstedt

Sakernas internet är en central teknik i framtidens samhälle. Men den behöver bättre skydd från säkerhetsintrång. Forskningsprojektet aSSIsT skapar förutsättningar för att göra tekniken säkrare.

Genom sakernas internet, eller IoT från engelskans Internet of Things, kan allt från hushållsapparater till fordon och byggnader styras och överföra data över nätet. Trots att tekniken redan är en integrerad del av våra hem och arbetsplatser, har säkerheten hittills prioriterats ner till förmån för resurseffektivitet. Detta trots att dataintrång och felaktiga IoT-enheter kan orsaka stora skador för individer, företag, och samhälle. I media har man kunnat läsa om ett flertal attacker. Ett av de mest kända är Mirai, ett malware som förvandlade ett stort antal IoT-enheter till fjärrstyrda bots som orsakade omfattande överbelastningar på internet.
– Ett av våra syften är att skapa möjligheter att göra programvaran fri från säkerhetshål, säger Bengt Jonsson, projektledare för projektet aSSIsT och professor i datorteknik vid Institutionen för informationsteknologi vid Uppsala universitet.

Upptäcker säkerhetshål
aSSIsT, eller Säker programvara för sakernas internet, drivs vid Uppsala universitet i samarbete med RISE i Kista och är finansierat av SSF med ett femårigt anslag om 32 miljoner kronor. Projektet har sin ansats i de system som används i Sverige idag.
– Svårigheten är att program för IoT-system ofta är optimerade för att exekvera minnessnålt och effektivt, vilket gör att subtila programmeringsfel lätt smyger sig in. Ett av våra mål är därför att ta fram tekniker för testning som kan upptäcka så gott som alla buggar och säkerhetsbrister. Med vår starka bakgrund inom verifiering och testning har vi utvecklat tekniker som upptäckt ett antal säkerhetshål i IoT-programvara som används världen över, säger Bengt Jonsson.
En annan del av projektet utvecklar teknik för att kommunicera mellan så kallade trusted execution environments, det vill säga avskilda delar av en enhets processor där säkerhetskritiska beräkningar och data skyddas från både annan mjukvara som används av enheten och fysisk avläsning.
Slutligen utvecklar projektet även tekniker för små IoT-enheter utan elnät eller batteri. Enheterna, som utvinner sin energi ur till exempel solljus eller rörelse istället, är viktiga för framtidens system.
– De enheterna har inte skyddade zoner, det vill säga delar av minnet som är skyddat från yttre åtkomst. Det är en utmaning att implementera den typen av skydd på så små enheter. Så det vi tittar på är hur vi kan skydda data på den typen av enheter utan att de ska behöva bli orimligt dyra.

Uppsala universitet / RISE – aSSIsT

aSSIsT – Säker programvara för sakernas Internet
Drivs av Bengt Jonsson (projektledare) och Kostis Sagonas vid Uppsala universitet, tillsammans med Luca Mottola och Shahid Raza vid RISE, med SSF-anslag på 32 miljoner över fem år. Uppsala universitet och RISE har utvecklat flera teknologier inom IoT, bland annat Contiki, ett av de ledande operativsystemen för IoT-enheter.

www.uu.se

Kraftsamlar för att stärka Sveriges globala konkurrenskraft inom AI

Magnus Sahlgren, forskare inom språkteknologi på RISE, Maria Bånkestad, forskare i maskin­inlärning och institutsdoktorand vid Uppsala universitet och Sverker Janson, enhetschef och centrumledare för RISE centrum för tillämpad AI. Foto: Johan Marklund
Magnus Sahlgren, forskare inom språkteknologi på RISE, Maria Bånkestad, forskare i maskin­inlärning och institutsdoktorand vid Uppsala universitet och Sverker Janson, enhetschef och centrumledare för RISE centrum för tillämpad AI. Foto: Johan Marklund

AI-utvecklingen går snabbt och berör i princip hela det svenska näringslivet och offentlig sektor. Med sin kombination av bredd, spets och tillämpade perspektiv på AI är forskningsinstitutet RISE en av Sveriges ledande aktörer inom tillämpad AI. Via initiativet ”AI på RISE” får företags- och myndighetspartners effektiv tillgång till samlad expertis och strategisk AI-hjälp.

RISE utvecklar nya AI-metoder och teknologier, utforskar möjligheterna med AI och driver AI-transformation i över 100 pågående forskningsprojekt som berör RISE samtliga forskningsområden. Projekten kombinerar avancerad teknisk forskning i områdets framkant med att utforska möjligheterna med AI i nära samarbete med partners i Sverige och internationellt och med forskare i RISE alla områden, från framtidens läkemedelsutveckling till smarta energisystem och klimatomställning. ”AI på RISE” innebär att hela RISE accelererar sin förmåga att hjälpa partners att utnyttja möjligheterna med AI.

Nya forskningsområden inom AI
– Initiativet ”AI på RISE”, som initierades i januari 2021, samordnar all AI-kompetens inom RISE och hjälper företag och myndigheter att se potentialen i tekniken, använda den klokare och utvecklas snabbare. Med den här kraftsamlingen vill vi skapa bättre förutsättningar för att Sverige ska ligga i framkant och ta utvecklingen inom AI till nästa nivå, säger Sverker Janson, enhetschef och centrumledare för RISE centrum för tillämpad AI.
RISE utökar nu teamet med tio nya AI-forskare som ska arbeta med teknikområden som deep learning, datorseende, språkteknologi och AI-plattformar. ”AI på RISE” drar nytta av att RISE har expertis både inom AI-tekniken i sig och inom de närings- och samhällsområden där AI tillämpas, och dessutom inom andra områden som behövs för AI:s tillämpning, som digital innovation, utbildning och digital etik. RISE har även etablerat ett flertal nya forskningsområden kring AI:s tillämpning, som AI för materialutveckling, AI för industriell automation och AI för hälsa.

Bygger språkmodeller
– AI är inget mirakelmedel. Vi betraktar det snarare som en självklar del av verktygslådan för forskare inom alla våra områden på RISE. Vår AI-satsning är en viktig pusselbit i arbetet med att göra Sverige ledande på att nyttja möjligheterna med tillämpad AI. Jag betraktar AI som vår generations stora möjliggörare och drivkraft till förändring, säger Sverker Janson.
– Inom språklig AI bygger vi datorsystem som kan lära sig att förstå och använda det svenska språket. På det här området täcker vi in en djup teknologimognad, från grundforskning till att bygga nya tillämpningar som löser konkreta verksamhetsproblem. Via projektet ”Språkmodeller för svenska myndigheter” bygger vi modeller som myndigheter kan använda för språkteknologiska tillämpningar, säger Magnus Sahlgren, som leder RISE forskning inom språkteknologi, tillämpningen av AI på svenska och andra språk samt i kombination med bild och andra data.
– Språkmodellerna kan användas till allt från att hantera inkommande rapporter till att sortera bland information. Vi ger svenska myndigheter rätt förutsättningar för att effektivisera sin verksamhet med den senaste AI-infrastrukturen. I projektet deltar bland annat Skatteverket, Tillväxtverket och Arbetsförmedlingen. Framöver fokuserar vi på att utveckla modeller som utöver text även förstår ljud, bild och video, så kallade multimodala modeller, säger Magnus Sahlgren.

Läkemedelsutveckling
– Jag deltar i ett forskningsprojekt som analyserar hur maskininlärning kan användas för att avgöra hur toxiskt ett ämne är. Dessa analyser är traditionellt sett tids- och resurskrävande för läkemedelsindustrin, men med AI kan de effektiviseras och automatiseras avsevärt, säger Maria Bånkestad, forskare i maskininlärning och institutsdoktorand vid Uppsala universitet.
Hennes doktorandprojekt ingår i RISE-satsningen Smart Kemi som bland annat utforskar AI:s möjligheter för läkemedelsutveckling.
– AI är en riktig gamechanger för läkemedelsutvecklingen. Det kan användas i samtliga stadier av läkemedelsutvecklingsprocessen, bland annat genom att generera nya molekyler i ett grundläggande stadium, säger Maria Bånkestad.

AI på RISE

Forskningsinstitutet RISE är en av Sveriges ledande forskningsaktörer inom tillämpad AI. RISE har bland annat etablerat ett Centrum för tillämpad AI. Centret bedriver avancerad forskning inom AI, kopplar samman expertis och applikationer inom RISE och utforskar ett brett spektrum av innovativa applikationer med företag och offentlig sektor.

www.ri.se

Innovativ och snabbfotad nyckelspelare

Pia Sandvik, vd på RISE. Foto: Elisabeth Ohlson Wallin

– På tre till fem års sikt har vår roll blivit ännu tydligare. Vi ska fortsätta utveckla den spetskompetens som är helt avgörande för att vi ska kunna bibehålla vår konkurrenskraft och relevans. Många utmaningar kopplade till de två stora forskningsområdena grön omställning och digitalisering kräver att man lyfter blicken och betraktar frågorna i ett bredare perspektiv, vilket vi ständigt strävar efter, säger Pia Sandvik, vd på RISE.

Det oberoende statliga industriforskningsinstitutet RISE fungerar som en länk mellan näringslivet och akademin. RISE övergripande uppdrag är att i samverkan med akademi, näringsliv och samhälle bidra till hållbar tillväxt och stärkt konkurrenskraft för svenska företag.
RISE bildades för fem år sedan och representerar en mängd forskningsfält som innefattar allt från samhällsbyggnad, skog och transport till ICT, biovetenskap och hälsa. RISE har under årens lopp byggt upp ett hundratal test- och demonstrationsanläggningar där idéer, innovationer och prototyper testas och utvecklas
– Vi stärker det svenska näringslivets konkurrenskraft genom att bidra till hållbar tillväxt, och tillämpad forskning som säkerställer att forskningsresultaten verkligen gör nytta. Vi är verksamma inom i princip samtliga teknikområden. Några av de områden som vi fokuserar lite extra på är digitalisering, cybersäkerhet, tillämpad AI, elektrifiering av fordon och additiv tillverkning, säger Pia Sandvik.

”Vi stärker det svenska näringslivets konkurrenskraft genom att bidra till hållbar tillväxt.”

Nya testbäddar
Klimat och miljö är ytterligare ett prioriterat forskningsområde. För närvarande bygger RISE bland annat en testbädd för elektromobilitet i samarbete med Chalmers, Scania och Volvokoncernen. Den kommer att driftsättas under första halvan av 2023. Utvecklingen av framtidens batterier är ett fokusområde, så i RISE framtidsplaner ingår att etablera en centrumbildning med fokus på just batteriforskning.
– Vi investerar även i en ny test- och demomiljö för additiv tillverkning i Mölndal. Här ska företag kunna testa innovativ teknik inom additiv tillverkning och samtidigt ta del av spetskompetens och tillhörande tjänster. Ett annat område som vi investerar mycket i är tillämpad AI, ett forskningsområde med potential att förändra samhället i grunden. Det kan tillämpas inom många områden, till exempel utveckling av klimatsmart teknik till läke­medel, säger Pia Sandvik.
Vätgas är ytterligare ett område där RISE accelererar sin aktivitet, inte minst eftersom behovet av testanläggningar för vätgas är omfattande. Vätgas är en otroligt viktig möjliggörare för framtidens klimatneutrala industri. Den svenska vätgasstrategin är under bearbetning och RISE strävar efter att, i samverkan med andra aktörer, skapa ett nationellt forskningsprogram med fokus på just vätgas.

Världsledande inom tillämpad AI
RISE har beviljats 350 miljoner kronor från staten för att modernisera och komplettera sina testbäddar med fokus på bioraffinaderiverksamhet, ett spännande område eftersom varken processerna, produkterna eller marknaderna är fördefinierade. Samtidigt har industrin ett stort behov av att använda biobaserade restströmmar, vilket innebär ett fortsatt behov av tillämpad forskning.
Sverige har en generellt hög digital kompetens men när det gäller AI ligger Sverige inte i topp. Här ska RISE nya centrumbildning göra skillnad, speciellt för att utnyttja möjligheterna med tillämpad AI i industrin och offentlig sektor.
– Vi satsar på utökad spetskompetens inom AI för att vi ska kunna utnyttja de nya möjligheterna inom alla områden, från effektivare läkemedelsutveckling till klimatsmarta energisystem och telekomnät. Sverige ska vara världsledande inom tillämpad AI, säger Pia Sandvik.

Pandemin har tillfört nya dimensioner
Mycket har hänt sedan RISE bildades 2016. Det statliga industriforskningsinstitutets roll gentemot näringslivet har tydliggjorts. Samtidigt har kännedomen om RISE och deras roll i innovationssystemet stärkts. Enligt Pia Sandvik har RISE även varit en viktig möjliggörare för storskaliga testbäddsinvesteringar under de senaste fem åren.
– Coronapandemin har påverkat hela samhället, vilket förstås inkluderar forskningsstrukturerna. Under 2020 såg vi att industrin minskade sina forskningsinvesteringar, men nu ser vi ett ökat behov av att accelerera forskningen inom grön omställning och digitalisering. Det är två forskningsområden som hade hög relevans även innan pandemin, men som nu har fått en helt annan magnitud, säger Pia Sandvik.

Stora samhällsvinster med AI

Olof Mogren, forskare inom maskininlärning på RISE. Foto: Julia Sjödin
Olof Mogren, forskare inom maskininlärning på RISE. Foto: Julia Sjödin

Spårning av antibiotikaförskrivning, sortering av e-post och beräknat underhåll av fordon. Det är några exempel på hur deep learning kan användas. Tekniken har medfört stora framsteg inom AI de senaste åren.

– Deep learning eller så kallade djupa neuronnät har revolutionerat i princip alla områden inom AI. Ett av de senaste stora genombrotten har kommit med en form av djupa neuronnät som kallas transformers och som kan hantera enorma mängder textdata, berättar Olof Mogren, forskare inom maskininlärning på forskningsinstitutet RISE.
– Inom mitt område, språkteknologi, har vi under de senaste två åren sett avsevärda förbättringar av prestandan med hjälp av den här typen av modeller, säger Magnus Sahlgren, senior expert som leder språkteknologiforskningen på RISE.
Genom att träna modeller på stora datamängder kan forskarna använda dem på nya användningsområden med mindre data; det kallas för överföringsinlärning. RISE samarbetar till exempel med Kungliga Biblioteket och kan därigenom träna modeller på stora delar av bibliotekets datamängder. Modellen lär sig svenska och kan sedan användas för att lösa en mängd olika specifika problem.

Magnus Sahlgren, senior expert som leder språkteknologiforskningen på RISE. Foto: Fredrik Olsson
Magnus Sahlgren, senior expert som leder språkteknologiforskningen på RISE. Foto: Fredrik Olsson

Forskar på verkliga behov
De båda forskarna betonar hur viktigt det är att alltid utgå från behoven och att samverka med universitet, näringsliv och myndigheter. På RISE bedrivs flera intressanta projekt.
– Vi samarbetar med Sahlgrenska Science Park, Folktandvården, Region Halland med flera och tittar på medicinska texter. I Folktandvårdens fall handlar det om att spåra förskrivning av antibiotika, säger Olof Mogren.
– Ett annat språkrelaterat projekt bygger och använder AI-modeller specifikt för myndigheter. Ett exempel kan vara e-post till Skatteverket som automatiskt kategoriseras och skickas till rätt avdelning. Genom att effektivisera arbetet och även bygga tjänster för medborgare kan vi se stora samhällsvinster, berättar Magnus Sahlgren.
– Den typ av arbetsuppgifter som maskiner tar över, är folk antagligen ganska glada över att slippa. På så sätt får de tid att fokusera på mer kvalificerade arbetsuppgifter, säger Olof Mogren.

Många användningsområden
Projekt inom djupa neuronnät handlar om mer än språkteknologi. Forskarna nämner underhåll av fordon och maskiner, finansiell riskvärdering för cirkulära affärsmodeller och mycket annat.
– Nästa stora steg blir när vi tränar modellerna på fler sinnesintryck som till exempel syn, hörsel, känsel och lukt. Då kommer vår AI att bli ännu mer kraftfull, avslutar Magnus Sahlgren.

RISE

RISE är Sveriges forskningsinstitut och innovationspartner. I internationell samverkan med företag, akademi och offentlig sektor bidrar RISE till ett konkurrenskraftigt näringsliv och ett hållbart samhälle. Runt 60 forskare på RISE jobbar med frågor som rör AI.

Tel: 010-516 50 00
E-post: info@ri.se
www.ri.se