Dynamo 73

DTU – TEKNOLOGI FOR MENNESKER

NR. 73

06

2023

DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET

HVAD MOZZARELLA KAN LÆRE OS OM MATERIALER

TEMA

KVANTETEKNOLOGI De første løsninger er udviklet og bliver testet

Plaster med sensor hjælper i psykiatrien DYNAMO SPØRGER:

Hvad er ansvarlig teknologi?

ANDREAS MOGENSEN:

I RUMMET MED TRE DTU-PROJEKTER

02

INDHOLD

28 24

04

Data forbedrer indeklimaet Startuppen Climify bruger data fra sensorer, vejrudsigter og brugerne af en bygning til at forbedre indeklimaet med.

Pizzaosten skannes DTU og Arla samarbejder om at opnå en dybere forståelse af mozzarellaens struktur. Den viden kan bruges til at forstå andre materialer.

ANSV. CHEFREDAKTØR Tine Kjær Hassager REDAKTION Lotte Krull, lkru@dtu.dk Miriam Meister, mirme@dtu.dk ABONNEMENT dynamo@dtu.dk Magasinet udkommer fire gange om året DESIGN & PRODUKTION OTW A/S ISSN 1604-7877 FORSIDEFOTO Closeup af IBM's kvantecomputer.

Foto: IBM

Professor Brit Ross Winthereik svarer på spørgsmål om ChatGPT og fortæller om, hvordan vi kan vurdere, om en teknologi er ansvarlig.

30

Tre projekter skal med til ISS DTU's forskningsprojekter er med i bagagen, når den danske astronaut Andreas Mogensen rejser til rum­stationen ISS.

8-23 UDGIVER Danmarks Tekniske Universitet, Anker Engelunds Vej 101A 2800 Kgs. Lyngby, tlf. 45 25 25 25, dtu.dk

Hvordan sikrer vi ansvarlig teknologi?

TEMA

Kvante­ teknologi De første spæde kvante­ teknologiske løsninger findes og testes nu af forskerne. Læs, hvor langt vi er kommet.

DYNAMO

NR. 73

06

33

Bioreaktor laver CO2 om til metan En bioreaktor fyldt med mikrober kan fremstille metan, der kan bruges i den grønne omstilling som biogas eller biobrændstof.

03

2023

36

Kig ind i DTU's vindtunnel Se den blæser, der måler cirka fem meter i diameter, og som kan generere en vindhastighed på op til 378 km/t.

38 Høreforsker med høretab

Mød forsker Abigail Anne Kressner, der arbejder på både Rigshospitalet og DTU med at forbedre hørelsen for andre med høretab.

41

Sensorer monitorerer søvnen hos patienter Medicinering af psykiatriske patienter afhænger bl.a. af, hvordan de har sovet.

Nu kan personalet få data på netop den søvn.

LEDER

Vores viden skal ud Der er stort fokus på teknologiudvikling i disse år, og følger man en smule med i nyhederne, så vil de fleste af os have stødt på begreber som Power-to-X, mRNA-vacciner, ChatGPT og kvantecomputeren.

Teknologierne kan løse store udfordringer for os, men nogle gange kan de også føre lige så store udfordringer med sig. Hvem gør noget, når chatbotten lyver? Og hvad gør vi den dag, kvantecomputeren kan knække al kryptering?

Det kan skabe utryghed over for den teknologiske udvikling. Det hjælper heller ikke på tilliden, at mange kan have svært ved at forstå teknologierne. Især kvanteteknologien kan udfordre alle, der ikke lige beskæftiger sig med kvantemekanik til dagligt, for det er et drilsk koncept, at et objekt som f.eks. et atom kan befinde sig flere steder på samme tid.

Det har flere af DTU’s forskere styr på, og de kan udnytte disse kvantemekaniske fænomener til at udvikle nye teknologiske løsninger. Udvik-

lingen sker i tæt samarbejde både med andre forskningsmiljøer og med myndigheder og virksomheder, og tilsammen skaber vi en stærk global position inden for kvanteteknologi.

Ud over forskning og innovation har vores forskere også en anden vigtig rolle i teknologiudviklingen, for de kan hjælpe med at udbrede deres viden og forklare teknologierne til det øvrige samfund ved at deltage i debatter, optræde i pressen eller holde foredrag.

På DTU tager vi forskernes kommunika­ tionsopgave alvorligt. Siden 2019 har universitetet gennemført obligatoriske kurser for samtlige ph.d.-studerende, hvor de bliver bevidste om deres rolle som forskere i det offentlige rum og gennem praktiske øvelser får styrket deres evner til at formidle deres forskning til en bred målgruppe.

Når flere forstår teknologierne, er der også flere, som bliver i stand til at byde ind med kvalificerede modspil eller til at sætte de rigtige

spørgsmålstegn ved en teknologisk udvikling.

Det er utrolig vigtigt med den form for tilbagekobling. Derved bliver det muligt at justere kursen og f.eks. sikre, at en ny teknologi ikke utilsigtet ender med at diskriminere, ekskludere eller på anden vis have en uønsket effekt.

Anders Bjarklev Rektor

04

I M A G I N G

Jagten på den perfekte mozzarella Den perfekte pizza kræver ost, der smelter på den helt rigtige måde. Forskere på DTU dykker nu dybt ned i strukturen på mozzarella i jagten på at forstå, hvorfor nogle partier ost viser sig at være mere strækbare og velegnede til pizza end andre.

DY N A M O N R . 73 0 6 2 023

DTU

”Billedbehand­lingsdelen af arbejdet forventes at være meget bred og vil derfor kunne anvendes på mange forskellige materialer.”

05

M iria m M eist e r Ba x L in d h a rdt

S

P H . D . - S T U D E R E N D E PA W E L P I E TA , D T U

3D Imaging Centre Mozzarellaen er blevet skannet på DTU’s 3D Imaging Centre, der huser state-of-the-art instrumenter. De kan gennemføre skanninger, som på samme tid afdækker et objekts ydre og indre – uden at objekterne skal skæres op.

På centret skanner man f.eks. hårde materialer som mineraler og metaller, der bl.a. er relevante i relation til CO2-lagring og til at bygge stålkonstruktioner som vindmøller.

Udstyret bliver også brugt til at skanne organer, knogler og planter i jagten på sundhedssektorens nye produkter, samt til at undersøge natur- og kulturarvsgenstande som f.eks. fossiler og museumsgenstande.

Blandt de mere bemærkelsesværdige opgaver har centret f.eks. hjulpet Naturhistorisk Museum med at skanne et Tyrannosaurus Rex-kranie og lavet en CT-røntgenskanning af den håndprotese, den paralympiske bordtennisspiller Peter Rosenmeier spiller med, så han kunne få lavet en eksakt kopi.

Læs mere her: www.imaging.dtu.dk

elvom italienerne har fremstillet mozzarella i århundreder, forsøger fødevare­ forskere stadig at forstå, præcis hvilke egenskaber der giver osten optimal strækbarhed, når den bliver bagt. I modsætning til de fleste andre oste æltes mozzarella under produktionen, hvilket giver den en trævlet konsistens. Men den præcise sammenhæng mellem denne unikke fiberstruktur og ostens bageegenskaber er stadig lidt af et mysterie.

Ph.d.-studerende Pawel Pieta fra DTU er derfor på en mission for at blotlægge ostens nøjagtige mikrostruktur. Til det formål bruger han CT-skanninger, som han kan sammensætte til 3D-billeder af osten. Arbejdet er en del af et forskningsprojekt, der er finansieret af Danmarks Innovationsfond og ledet af Arla.

I sidste ende er målet at finde koblingen mellem strukturen og ostens funktionelle egenskaber. At forbinde prikkerne mellem et velfungerende parti mozzarella og dets sammensætning er nemlig nøglen til at fastslå den perfekte opskrift, så man kan producere den ønskede kvalitet hver gang.

Sejr over tekniske udfordringer Alle, som er blevet CT-skannet på et hospital, ved, at det blot tager nogle få minutter. Det skyldes, at tætheden af vores knogler gør dem velegnede til at stoppe de røntgenstråler, de bliver bestrålet med. ”Proteiner og fedtstoffer – som mozzarella består af – stopper stort set ikke røntgenstråler. Så for ikke kun at registrere, at der faktisk er en ost her, men også at kunne fange strukturen indeni er vi nødt til at tage billeder med meget lang eksponering og tusindvis af dem, så vi kan skaffe nok information til at skabe et 3D-billede af den,” forklarer Pawel Pieta.

Det betyder, at det har taget op til 12 timer for forskeren at skanne en 2 x 2 x 2 cm blok mozzarella, hvilket i sig selv affødte endnu en udfordring:

06

IMAGING

”Ved stuetemperatur smelter ost langsomt. Selvom det ikke smelter helt under skanningen, bliver det en smule blødt og ændrer form. Så det har været en udfordring at holde osten ved en passende temperatur under hele skanningen, så den ikke smelter,” fortæller han.

Den ph.d.-studerende og hans kolleger har løst det problem ved at lave ændringer til en beholder, som de kan placere osten i. Beholderen afkøler de ved at skylle kold ethylenglykol gennem toppen og bunden, og en blæser sørger for at cirkulere den kolde luft.

De skanninger, de indtil nu har lavet, dokumenterer, at mozzarella – som forventet – er anisotropisk, hvilket betyder, at det har en struktur, hvor fibrene stort set løber i samme retning.

Anisotrope materialer har forskellige egenskaber i forskellige retninger. Træ, f.eks., er meget anisotropisk, hvilket gør trækstyrken større langs årerne end på tværs af dem. Trækstyrken er et mål for den maksimale trækspænding, et materiale kan holde til, før det går i stykker. I tilfældet med mozzarella gør anisotropien, at den strækker sig mere i visse retninger end andre.

Mindre afhængighed af nuværende testmetode Forskerne arbejder løbende på at skabe endnu bedre billeder af strukturens retningsbestemmelse, før denne information holdes op mod data om, hvor godt osten klarer sig. DTU har anskaffet en ny type CT-skanner, som forventes at reducere den tid, det tager at skanne prøverne – og de billeder, den vil kunne producere, forventes at være meget tydeligere.

Når Arla har produceret et parti mozzarella, tester de det i dag ved at lave pizzaer og tjekke, om den bagte ost har den rette farve, smag og strækbarhed. Det er en maskine, der tester strækbarheden, så man undgår de af­­vigelser, der ville opstå, hvis et menneske udførte målingerne.

DYNAMO

NR. 73

06

2023

DTU

Projektpartnerne forventer mindre afhængighed af stræktesten, når projektet er afsluttet. Den nye, dybere forståelse vil nemlig gøre det muligt tidligere i processen at implementere de produktionstrin, der kan sikre den ønskede mozzarella.

CT-skanning af mozzarella tager mange timer, hvor osten kunne nå at smelte. Derfor måtte forskerne opfinde en måde at afkøle osten på.

Andre anvendelsesområder Den indsigt, forskerne får gennem projektet, vil det ifølge Pawel Pieta være muligt at overføre til andre typer anisotrope materialer: ”Mange af vores idéer – som f.eks. kølekammeret – vedrører kun osten. Men billedbehandlingsdelen af arbejdet forventes at være meget bred og vil derfor kunne anvendes på mange forskellige materialer.”

Ethvert materiale, som er fiberbaseret, og hvor der er behov for at undersøge og karakterisere dets indre struktur nærmere, er en potentiel kandidat. Det kunne f.eks. være vindmøllevinger, tekstiler eller isoleringsmateriale. ”Hvis materialet er lavet på en måde, så det skal kunne modstå en vis belastning, f.eks. fra at blive strakt eller trykket i en bestemt retning og ikke en anden, kan 3D-billeddannelse gøre os i stand til at verificere, at der er anisotropi i hele materialet. På den måde kan det være med til at bekræfte, om det er lavet godt nok til at modstå belastningen,” forklarer han. ”Det vil give et dybere indblik. Du kan selvfølgelig altid lave en stresstest og tjekke, hvor meget kraft et materiale kan modstå, men det ødelægger produktet. Selvom det fortæller, hvad du gerne vil vide, vil du stadig ikke have nogen idé om, hvordan materialet ser ud indeni, og hvorfor det opfører sig, som det gør. Forhåbentlig vil vi ved hjælp af vores metode være i stand til at besvare dette spørgsmål.”

Pawel Pieta, ph.d.-studerende, DTU,

papi@dtu.dk

UDDANNELSE

NYHEDER

DYNAMO

NR. 70

09

2022

DTU

FORSØG MED FUSIONS­ ENERGI DTU’s mini-fusionsreaktor, NORTH, har haft besøg af nysgerrige gymnasieelever, der er blevet klogere på fusionsenergi i forbindelse med deres 3.g.-studieretningsprojekt (SRP).

Fusion er sammensmeltning af atom­ kerner og er samme proces, som finder sted i solens indre. Ved sammensmeltningen frigives store mængder energi, og fusion er dermed en bæredygtig energikilde med enormt potentiale. NORTH gør det muligt at forske i området på en meget lille skala og

er lavet, så man kan køre mange tests uden at bruge enorme mængder energi.

DTU tilbyder en bred vifte af øvelser til gymnasier i hele landet inden for bl.a. fysik, biologi og bioteknologi, som i foråret 2023 har trukket 155 elever til. I efteråret 2023 får elever fra landets HTX-gymnasier mulighed for at besøge DTU’s laboratorier og værksteder i forbindelse med deres 3.g-opgave.

Læs mere om udbuddet af øvelser på dtu.dk/srp

”Vindmølleparker, fiskeri, landbrug og andre former for aktiviteter på og i havet, kræver medarbejdere, der har de særlige kompetencer, som vi samler i denne nye uddannelse."­ Andre Visser om DTU’s nye kandidat­ uddannelse Marin Ingeniørvidenskab, som professoren fra DTU Aqua er studieleder for. Det første optag er til september.

18

A N TA L S T U D E R E N D E , D E R I V I N T E R E N 2023 S TA R T E D E PÅ DTU ’S FØRSTE DIGI TA L E U D D A N N E L S E , DIPLOMINGENIØR I MASKINTEKNIK.

NYE DANSKE MESTRE DTU ScienceShow løb med førstepladsen ved DM i ScienceShow i april, hvor fire hold fra Aarhus og Aalborg universiteter samt DTU dystede mod hinanden. De studerende på DTU ScienceShow brænder for at udbrede kendskabet til naturvidenskaben gennem formidlende og underholdende shows, der byder på eksplosioner, flotte farver og gode historier. De afholder mange shows årligt på bl.a. skoler, gymnasier og biblioteker i hele landet.

Magnu s Mø l le r, Wil liam Jedig

07

08

T E M A : K VA N T E T E K N O L O G I

10 HVORFOR ER DER SÅ MEGET HYPE OM KVANTECOMPUTEREN?

12 KVANTECOMPUTEREN FINDES! DEN KAN BARE IKKE SÅ MEGET

TEMA

14 MINISTERIER SKAL KOMMUNIKERE KVANTESIKKERT

16 UBRYDELIG OG KVANTESIKKER VIDEOFORBINDELSE OPRETTET

17 ”MAN SKAL TURDE TRO FOR AT ARBEJDE MED KVANTETEKNOLOGI”

18 DANSKE VIRKSOMHEDER HOLDER SIG KVANTEKLAR

22 KVANTESENSOR TIL NAVIGATION TESTES I GRØNLAND

TEMA I disse år ser vi de første kvanteteknologier komme i test og endda i anvendelse. Der er endnu tale om ganske tidlige løsninger, men ikke desto mindre kan vi i dag sige, at der findes kvantesen­sorer, kvantekryptering og en helt spæd kvante­computer.

Udnyttelsen af kvantemekanikken er ikke ny.

Teknologier som MR-skannere, mikroproces­ sorer og gps er baseret på kvantemekaniske indsigter. Det nye er, at vi i dag er i stand til mere end bare at forstå de kvantefysiske fænomener. Nu kan vi også kontrollere dem.

Der er store forventninger til kvanteteknologierne. Det afspejles dels i de milliardbeløb, som bl.a. stater, private virksomheder og fonde i disse år investerer i teknologiudviklingen, og dels i de markedsforudsigelser, der spår milliard­store markeder globalt allerede i 2040.

En del af den vigtige udvikling af kvante­ teknologierne sker i Danmark i et stærkt samarbejde mellem univer­siteter, virksomheder, erhvervsorgani­sationer og fonde.

På DTU har flere forskningsmiljøer været i fuld gang i mange år med at udvikle og teste kvante­teknologiske løsninger, og ved årsskiftet kunne universitetet sætte sig for bord­ enden som koordinator af Danish Quantum Communication Infrastructure, som er den danske indsats i det store europæiske kvanteudviklingsinitiativ EuroQCI. På de følgende sider kan du læse mere om kvanteteknologierne og nogle af de løsninger, som DTU udvikler og tester.

DTU

DY N A M O N R . 73 0 6 2 023

09

KVANTE TEKNOLOGIERNE ER HER!

10

T E M A : K VA N T E T E K N O L O G I

HVORFOR ER DER SÅ MEGET HYPE OM KVANTECOMPUTEREN? Kvanteteknologi er meget mere end kvantecomputeren, så hvorfor stjæler den al opmærksomheden? Får jeg én derhjemme? Hvor langt er de øvrige kvanteteknologier?

Og hvad mener vi egentlig, når vi bruger ordet kvante?

Seniorrådgiver Ulrich Busk Hoff har i flere år forsket i og kommunikeret om kvantefysik. Han giver her et overblik over et felt, som er i rivende udvikling.

Lotte K rull M i kal S chlo sse r, Jo achim Rode

H

vad er kvanteteknologi?

Det er det felt af teknologier, hvor kvantefysikken udnyttes aktivt. Dvs. teknologier, der kun kan lade sig gøre, fordi man udnytter kvantefysiske fænomener. Det er typisk fænomener som superposition, hvor et objekt, f.eks. et atom, kan antage mere end én værdi eller befinde sig på mere end ét sted på samme tid, og entanglement, hvor et objekt, f.eks. et atom, er fysisk adskilt fra et andet atom, men de alligevel er forbundne, så en påvirkning af det ene atom også vil påvirke det andet.

Kvantefysikken er mere end 100 år gammel, så hvad er nyt?

Idéerne er rigtignok gamle – helt fra Niels Bohrs og Einsteins tid – men vi er nu nået til et stadie, hvor teorierne er blevet eftervist, og vi kan begynde at udnytte dem i praksis. Det kan vi, fordi vi i dag kan kontrollere kvante­ fysiske systemer som f.eks. atomer, elektroner eller fotoner på en sådan måde, at de kan bruges til teknologiske løsninger som kryptering, sensorer og computere – omend det meste stadig kun kan lade sig gøre i laboratorier.

DTU

Hvilken kvanteteknologi er mest moden?

Vi er ret langt fremme med kryptering og sensorer. I det forgangne år har DTU været med til flere demonstrationsforsøg, hvor der blev sendt kvantekrypteret data mellem to geografiske lokationer. Inden for kvantesensorer findes der allerede i dag mange forskellige typer, som kan måle fysiske størrelser med ekstrem præcision.

Nogle kan måle meget små variationer i tyngdefeltet. Det kan bl.a. udnyttes ved anlægs­arbejder, hvor man kan kortlægge undergrunden, inden man bygger, eller til at forudsige jordskælv.

Andre sensorer måler magnetfelter fra f.eks. muskelaktivitet og nervebaner og har stort potentiale inden for bl.a. medicinsk diagnosticering. Magnetfeltsensorer kan også bruges til militære formål som navigation. Kvantecomputeren er nok den mest umodne teknologi.

Hvorfor er der så meget hype om kvantecomputeren?

Der er flere årsager. Det, der startede hypen, og som på sin vis stadig driver den, er en algoritme til kvantecomputere, som den amerikanske matematiker og professor ved MIT Peter Shor udviklede i 1994. Shors algoritme gør det muligt for en kraftig kvantecomputer at bryde RSA-kryptering.

Det er den kryptering, der i høj grad anvendes, når vi sender data på internettet.

Men der er også en klar formodning om, at kvantecomputere på sigt vil kunne klare mange andre udregninger, som er umulige på en almindelig computer. Derfor forudser man et kæmpe markedspotentiale for kvantecomputeren. Der er med andre ord mange penge at tjene for dem, der kan

DYNAMO

realisere kvantecomputeren.

Og så skyldes hypen til dels også, at kvantecomputeren er så svær at udvikle, og at den udnytter kvantefænomener, som er uforståelige for mange. Fascinationen af teknologien i sig selv bidrager til hypen.

Hvornår har vi kvantecomputere?

Vi er stadig meget langt fra at have den fuldt udviklede kvantecomputer. Det er stadig uafklaret, hvilket fysisk system der skal udgøre de kvantebits, som kan udnyttes kvantemekanisk inden i kvantecomputeren. Nogle afprøver fotoner, andre atomer eller ioner – og andre igen afprøver elektroner i superledende materiale. Nogle steder bruger man mekaniske svingninger. Der forskes og udvikles inden for alle disse platforme rundtom i verden.

Beregninger viser, at det kræver en kvantecomputer på 10-20 mio. kvantebits at bryde en RSA-kryptering. Lige nu er den største kvantecomputer i omegnen af 430 kvantebits. Så der er

NR. 73

06

Seniorrådgiver Ulrich Busk Hoff forsker i og kommunikerer om kvantefysik.

2023

et stykke vej endnu. Så med fare for at blive til grin for eftertiden, så vil jeg gætte på, at det tager yderligere 20 år, før vi har en kvantecomputer, der lever op til de forventninger.

Får jeg en kvantecomputer?

Nu svarer jeg ud fra, hvor teknologien er i dag, og hvad vi tror, at en kvantecomputer vil blive god til – og med dette in mente, så vil mit bud være, at kvantecomputere ikke bliver noget, vi får i vores hjem. Den vil være beregnet til meget specifikke og store beregninger. Det bliver ikke en computer, vi kan gå på Facebook med eller se YouTube-videoer med. Jeg vil tro, at den får en rolle ligesom HPC (high performance computing, red.), som man i dag kan købe sig adgang til, hvis man har brug for at udføre store beregninger. Men jeg kan tage helt fejl.

Teknologi udvikler sig ofte helt anderledes, end vi forudser, så måske går vi alle rundt med en kvantecomputer i lommen om 30 år.

11

Behøver man som ikkefysiker at interessere sig for kvantefysik?

Kvantefænomener som superposition og entanglement er en vildt fascinerende del af naturen, som kan afføde undren og inspirere til helt nye tanker hos os mennesker. I stedet for at ræse gennem verden med skyklapper på får det os til at stoppe op og erkende, at der er meget mere ved naturen, end vi lige kan se. Det er ligesom med stjernehimlen. Vi kunne som udgangspunkt være ligeglade med sorte huller og ’dark matter’, men jeg synes, at det handler om både fascination, om almen dannelse og om at være bevidst om, hvad naturen egentlig rummer.

Lige nu møder vi ikke anvendelserne af kvanteteknologien i vores hverdag.

Det medvirker til, at når vi taler om dem, så er vi henvist til at tale om kvantefænomenerne. De udfordrer os, for vi har ingen erfaringer med f.eks. superposition i vores synlige verden, som jo er styret af den klassiske fysik, hvor objekter som f.eks. en stol kun kan befinde sig ét sted i rummet.

Men jeg tror, at når vi begynder at anvende kvanteteknologi, så holder vi op med at fokusere på de bagvedliggende kvantefænomener. Sådan er det jo med andre teknologier, som f.eks. pc’er og mobiltelefoner. De fleste af os tænker ikke over, hvordan de virker.

Men vi ved jo godt, hvordan vi skal bruge dem.

U l ric h Bu s k H of f, se n i o r rå d gi ve r, DT U , u l ric h . h of f @ f ys ik. d t u . d k

12

X DTUX X X

T E M A : K VA N T E T E K N O L O G I

KVANTECOMPUTEREN FINDES! DEN KAN BARE IKKE SÅ MEGET Kvantecomputere fremstilles og bruges.

Men de kan endnu ikke lave de enorme beregninger, som man forventer vil være muligt i fremtiden.

An ne K irste n F re d e riksen I B M , S h u tte rsto ck

M

åske hører du til blandt dem, der venter på kvantecomputerens indtog, som vi gennem flere år har hørt er lige på trapperne.

Allerede her begynder DTU-lektor Sven Karlsson at se lidt anstrengt ud.

Nogle af hans samarbejdspartnere er nemlig de to europæiske virksomheder AQT og IQM, der producerer og sælger kvantecomputere. ”Det er en udbredt misforståelse, at kvantecomputeren ikke findes endnu.

Den findes allerede, så det er ikke en, vi skal vente på. De nuværende kvantecomputere er dog endnu ikke så store, så det er naturligvis begrænset, hvor komplicerede udregninger de kan

foretage, men de findes og anvendes allerede,” siger Sven Karlsson.

Et eksempel er IBM’s kvantecomputere, som alle har mulighed for at tilgå via nettet. Derudover findes der kvantecomputere i videnskabelige laboratorier, i supercomputercentre, på universiteter m.m. verden over. De er også blandt de kunder, AQT og IQM sælger deres produkter til.

Mest til eksperimenter Det er endnu ikke lykkedes at bygge kvantecomputere med mange kvantebits. Det er kvantebits, der processerer informationen i computeren, og få kvantebits sætter derfor en grænse

IBM er blandt de virksomheder, der udvikler en kvante­computer.

Her ses Maika Takita, som er kvanteforsker hos IBM.

for, hvor komplicerede beregninger kvantecomputeren kan udføre. Den nuværende anvendelse karakteriserer Sven Karlsson derfor primært som eksperimenter, der gør det muligt at lege med og forstå teknikken. ”Det tekniske niveau af de nuværende kvantecomputere svarer lidt til vores nuværende computers første stadie. Da den kom frem i 1950’erne, var der kun ganske få eksemplarer af den, og den kunne dengang ikke lave

DYNAMO

NR. 73

06

13

2 0 2 3

større beregninger end dem, enhver lommeregner kan udføre i dag.”

Der findes dog eksempler på udregninger gennemført på en kvantecomputer. Et af dem, som Sven Karlsson kender, er gennemført under coronapandemien. Den italienske fodboldliga havde brug for at vide, hvordan kampprogrammet i ligaen bedst kunne sættes sammen, så de forskellige fodboldhold kom i mindst mulig berøring med hinanden for at reducere smittefaren, ligesom rejselængden for spillerne skulle begrænses, da den skulle foregå uden brug af fly. ”Til den type beregninger er en kvantecomputer velegnet, da det for en almindelig supercomputer tager for lang tid. Kvantecomputeren har mulighed for at undersøge mange løsninger samtidig og er derfor mere effektiv til den type beregninger end en supercomputer,” siger Sven Karlsson.

Kobles til supercomputere Sven Karlsson og hans kollegers sam­ arbejde med AQT og IQM handler bl.a. om at udvikle den hardware og software, der er nødvendig for at kunne koble kvantecomputeren sammen med supercomputerne. ”De kommende kvantecomputere vil i første omgang i vid udstrækning blive knyttet til de forholdsvis få high performance computing-centre med supercomputere, der findes verden over. Centrene har allerede opbygget en infrastruktur, hvor der er de rette kompetencer til at betjene kvantecomputerne, ligesom det giver mening at investere i tilknytning til de eksisterende centre. En kvantecomputer koster i dag cirka 150 mio. kr., så det er en forholdsvis stor udskrivning," siger Sven Karlsson.

Kvantecomputeren kommer ikke til at erstatte supercomputerne. Derimod vil den supplere supercomputerne og blive anvendt til helt specifikke beregninger. Kvantecomputeren får heller

”Det er en udbredt misforståelse, at kvante­ computeren ikke findes endnu. Den findes allerede, så det er ikke en, vi skal vente på.”

LEKTOR SVEN KARLSSON, DTU

ikke sit eget brugerinterface, men skal tilgås via supercomputerne.

Standardisering Som en følge af den nuværende spirende produktion af kvantecomputere i hele verden bliver der i øjeblikket taget hul på et stort standardiseringsarbejde.

Det omfatter standarder for alle de hardware- og softwaredele, der indgår i en kvantecomputer. Håbet er at hindre uhensigtsmæssigheder, som vi slås med på andre teknologiske områder, hvor vi f.eks. ikke kan benytte en hvilken som helst oplader til vores mobiltelefon. ”Vi vil gerne udarbejde fælles standarder, så vi alle steder i verden

har samme forståelse for og brug af de forskellige komponenter, der indgår i en kvantecomputer. Det skal ske allerede nu, så vi ikke risikerer at komme for sent, i forhold til at enkelte lande eller dele af verden får indført forskellige standarder,” siger Sven Karlsson.

Sven Karlsson leder en kreds af forskere og praktikere med indgående erfaring og kendskab til kvantecomputere, som mødes i løbet af de kommende år for at skabe anerkendte standarder, der kan anvendes i fremtidens produktion.

Sven K a rl s s o n , l ek to r, DTU , svea @ d t u . dk

14

DTU

Om QCI.DK

MINISTERIER SKAL KOMMUNIKERE KVANTESIKKERT En række ministerier og universiteter etablerer et kvantekrypteret kommunikationsnetværk, der skal gøre det danske samfund klar til fremtidens kvantesikre kommunikation.

S ole Bu gge Mø lle r Ma ja Mo hr Mo rte n se n, Bax Lindhardt

V

ores digitale samfund bygger på kryptering, der sikrer, at vores data ikke falder i hænderne på de forkerte. Kravene til krypteringen stiger konstant, i takt med at antallet af både fjendtlige hackerangreb og computernes regnekraft vokser.

For at være på forkant med den teknologiske udvikling og opretholde datasikkerheden har fire danske universiteter og fire ministerier taget første skridt mod at skabe et nationalt, kvantesikkert netværk. Det sker gennem

projektet Danish Quantum Communication Infrastructure (QCI.DK), og i første omgang vil infrastrukturen bestå af et netværk i hovedstadsområdet og en langdistanceforbindelse til Odense. ”Der er et globalt kapløb i gang om udvikling af kvanteteknologi, som vil skabe markante forandringer.

Danmark står i en gunstig position, og med det her forskningsprojekt får vi mulighed for at teste teknologiens store sikkerhedsmæssige potentiale på vores datainfrastruktur. Ved at etablere et eksperimentelt kvantekommunikationsnetværk mellem fire ministerier kommer vi også tættere på at få

Erhvervsminister Morten Bødskov og institut­direktør Jane Hvolbæk Nielsen, i et af DTU's kvante­ teknologiske laboratorier i starten af 2023.

• Samlet budget: 6 mio. euro.

• Projektets varighed: 2,5 år med opstart i januar 2023.

• Partnerne i QCI.DK: DTU, Københavns Universitet, Syddansk Universitet, Aalborg Universitet, Danish e-infrastructure Cooperation (DeiC), Sparrow Quantum, Erhvervsministeriet, Udenrigsministeriet, Forsvarsministeriet og Uddannelses- og Forskningsministeriet.

teknologien ud i samfundet, og det er positivt, da den rummer et enormt erhvervspotentiale,” siger erhvervs­ minister Morten Bødskov.

Fysikkens love sikrer forbindelsen QCI.DK vil etablere og teste et eksperimentelt kvantesikkert netværk mellem de offentlige myndigheder i projektet – Erhvervsministeriet, Udenrigsministeriet, Forsvarsministeriet og Uddannelses- og Forskningsministeriet. Projektet skal ikke blot installere den fysiske infrastruktur, men også uddanne partnerne samt andre

T E M A : K VA N T E T E K N O L O G I

interessenter i kvantenøgledistribution (QKD), som er den underliggende kvanteteknologi bag netværket.

Kvantenøgledistribution er en af de mest modne kvanteteknologier. Det er en hardwareløsning, som ved hjælp af kvantefysikken gør det muligt at etablere en fælles krypteringsnøgle mellem en afsender- og modtagerenhed.

Nøglen kan efterfølgende benyttes til at sikre kommunikationen mellem parterne. En klar styrke ved teknologien er, at udvekslingen kan foregå over det eksisterende fibernetværk, som kobler os på internettet. ”Det er særligt for teknologien, at sikkerheden er baseret på den indbyggede tilfældighed i de kvantefysiske processer i stedet for på matematisk kompleksitet som vores nuværende kryptering. Samtidig gør den det muligt, at man allerede under nøgleudvekslingen får afsløret, hvis en udefrakommende lytter med på linjen. Det sikrer, at selve kommunikationen aldrig bliver kompromitteret og heller ikke er sårbar over for angreb fra kvantecomputere,” siger Tobias Gehring, lektor ved DTU og projektleder på QCI.DK. Skal forene forskellige teknologier DTU har allerede gennemført flere forsøg med kvantekryptering. I februar 2022 var Tobias Gehring med til at gennemføre Nordens første kvante­ sikre dataoverførsel i samarbejde med Danske Bank baseret på kvante­ nøgledistribution. Og i november 2022 demonstrerede en anden forskningsgruppe ved DTU i samarbejde med Niels Bohr Institutet en kvantekrypteret videoforbindelse over det eksisterende fibernet, ligeledes ved hjælp af QKD (læs mere på side 16).

De to demonstrationer udnyttede forskellige implementeringer af teknologien, som hver især har deres særlige styrker. En del af formålet med

Med denne forsøgsopstilling i Computinglab på DTU undersøges koblingen af laserlys fra fiber til integrerede fotoniske strukturer på en chip.

15

DY N A M O N R . 73 0 6 2 023

projektet er netop at forene forskellige varianter af QKD i ét netværk og udnytte deres egenskaber optimalt i forhold til rækkevidde og den rate, hvormed krypteringsnøgler genereres.

Mens forbindelserne mellem ministerierne er relativt korte, så giver forbindelsen fra København til Odense andre udfordringer. Hvor det i vores almindelige fiberoptiske netværk er muligt at forstærke signalerne undervejs, kan dette ikke lade sig gøre, når det gælder kvantekommunikation. Derfor er det nødvendigt at dele strækningen op i flere dele og oprette fysisk sikrede knudepunkter eller ’trusted nodes’.

Med tiden vil disse knudepunkter blive erstattet med såkaldt quantum repeater-teknologi, som vil give en ubrudt kvantesikret forbindelse. Men den teknologi er fortsat på et tidligt udviklingsstadie. Forhåbningen er, at QCI.DK-netværket på sigt vil blive udbygget til at dække hele landet, f.eks med forbindelser til Aalborg Universitet og Aarhus Universitet.

Enestående samarbejde Der er i EU et stærkt fokus på kvante­ kryptering, og ambitionen er at

accelerere udvikling og anvendelse af teknologien gennem initiativet European Quantum Communication Infrastructure (EuroQCI), som skal beskytte følsomme data og kritisk infrastruktur mod cyberangreb på tværs af EU’s medlemslande. QCI.DK er Danmarks bidrag til EuroQCI. Projektet understøtter Danmarks styrkeposition inden for kvanteteknologi gennem et bredt felt af partnere, der ud over universiteterne og ministerierne også tæller Danish e-infrastructure Cooperation (DeiC) og kvantestartupvirksomheden Sparrow Quantum. ”QCI.DK er et enestående projekt, der demonstrerer et stærkt samarbejde mellem universiteter, myndigheder og private virksomheder om at løse udfordringen med fremtidig datasikkerhed. I fællesskab vil parterne omsætte de lovende kvanteteknologier til en konkret infrastruktur, der kan sikre Danmark en fortsat førerposition på det kvanteteknologiske område,” siger Rasmus Larsen, prorektor på DTU. To b ia s Geh ring, le k to r, to b ia s . g eh rin g @ f y si k . d t u . d k

16

T E M A : K VA N T E T E K N O L O G I

DY N A M O N R . 73 0 6 2 023

DTU

UBRYDELIG OG KVANTESIKKER VIDEOFORBINDELSE OPRETTET Danske forskere har demonstreret en absolut sikker videoforbindelse, der ikke kan hackes.

Tore Vind Je n se n Ky v Ky vsgaard

I

efteråret 2022 demonstrerede forskere fra DTU og Niels Bohr Institutet ved KU en kvantekrypteret videoforbindelse mellem de to universiteter, der ikke kunne brydes af udefrakommende.

Forbindelsen var et såkaldt enkelt-­ foton-baseret kvantekrypteringslink.

Det var første gang i Danmark, at en sådan forbindelse blev etableret, og forbindelsen var ovenikøbet oprettet på det eksisterende fibernet (som bruges til almindeligt internetkommunikation, red.) over en strækning på ca. 18 kilometer.

Kvantekryptering beror på udvekslingen af såkaldte kvantenøgler mellem sender og modtager. Kernen i denne demonstration var delingen af nøgler ved hjælp af enkelt-fotoner, der populært også kaldes for lyspartikler.

Aflytning afbryder forbindelsen Professor Leif Katsuo Oxenløwe fra DTU har været med til at udvikle teknologien, og han forklarer: ”Vi brugte enkelte fotoner til at lave krypteringen med. Fotoner er udelelige, så den eneste måde, hvorpå man kan opsnappe den information, de bærer på, er ved at snuppe selve fotonen. Og så ved vi med det samme, at der er

Den kvante­­kryp­terede video­ for­bindelse blev demonstreret i efteråret 2022 med deltagelse af Anders Eldrup, bestyrelsesformand for Innovations­ fonden, og Natasha Friis Saxberg, direktør for IT-Branchen.

De stod i hvert sit laboratorium på henholdsvis DTU i Lyngby og Niels Bohr Institutet i København.

Om projektet Kvantekrypterings­ linket er udviklet gennem FIRE-Q-­ projektet, støttet af Innovationsfonden, og det omfatter akade­ miske og industrielle partnere, som nu står klar til at kommercia­ lisere teknologierne.

Teknologien er et resultat af 20 års grundforskning, bl.a. støttet af Danmarks Grundforskningsfond gennem centrene Silicon Photonics for Optical Communication (SPOC) og Hybrid Quantum Networks.

nogen på linjen, og så kan vi lukke den med det samme.”

Denne nedlukning blev også effek­ tueret ved demonstrationen i efteråret, da et planlagt forsøg på aflytning af video­forbindelsen medførte en øjeblikkelig afbrydelse af linket.

Demonstrationen af den enkeltfoton-kvantekrypterede forbindelse skulle vise, hvordan kvantekryptering er modent nok til at kunne tænkes ind i fremtidens cybersikkerhed. Den krypteringsteknologi, som vi anvender i dag, er ganske vist kompleks og meget svær at bryde. Men det er en udbredt vurdering, at en kommende kvantecomputer let vil kunne bryde de fleste nuværende krypteringskoder.

Leif K at s u o Oxen løwe , p rofe sso r, DT U , l kox @ foto n ik . d t u . d k

T E M A : K VA N T E T E K N O L O G I

DYNAMO

NR. 73

06

2023

DTU

17

”MAN SKAL TURDE TRO FOR AT ARBEJDE MED KVANTETEKNOLOGI” I foråret tiltrådte den franske fysiker og iværksætter Lydia Baril som leder af DTU’s nye center for kvante­teknologi, Quantum DTU. U lla Jo h an n e Jo h an sson Bax Lin d h ard t, S h u tterstoc k

T

ro er ikke umiddelbart det, der falder ligefor, når talen falder på videnskab. Men det kræver tro på, at det kan lykkes, når forskere kaster sig over et område, som videnskaben endnu ikke helt har greb om. Kvanteteknologi er sådan et område.

Franske Lydia Baril, der i foråret satte sig i spidsen for DTU’s center Quantum DTU, tror på kvanteteknologien. Og det er hun ikke ene om. Selvom kvante­ teknologien endnu er i sin vorden, så er det et område i vækst. ”Kvanteteknologi er et lovende område, som der er en stærk tro på.

Kvanteteknologier er up-and-coming,” siger Lydia Baril, der foruden Frankrig har arbejdet i USA, England, Holland og nu også Danmark, hvor kvanteforskningen er helt fremme i førerfeltet.

Alene på DTU er mere end en tredje­ ­del af alle institutter og centre i dag involveret i kvanteforskning. Lige nu bliver der på DTU f.eks. forsket i kvante­ teknologi, der kan gøre elforsyningen mere effektiv og dataoverførsel og navigation mere sikker, og til at udvikle nye materialer.

Løsningen på store udfordringer Lydia Baril kommer fra et job som leder af Microsofts Quantum Lab i

Holland og skal som leder af Quantum DTU sikre, at universitetets forskning i kvanteteknologi er synlig både nationalt og internationalt. ”En af DTU’s styrker er den mangfoldighed af fag, der beskæftiger sig med kvanteforskning, lige fra sansning, kommunikation og databehandling til simuleringer og quantum computing.

DTU har allerede vist sig at være meget dygtige på dette område. F.eks. valgte NATO i 2022 DTU som test- og produktionsfacilitet for et nyt program kaldet DIANA. Med det nye kvantecenter, der koordinerer tværfagligt samarbejde og understøtter strategiske initiativer, er DTU i stand til at være en verdensomspændende reference inden for alle aspekter af kvanteteknologi,” siger Lydia Baril.

Flersproget brobygger Lydia Baril har flere startups bag sig både som medstifter og programleder.

Det gør hende til en brobygger, der både har blik for videnskabens potentiale og virksomhedernes muligheder inden for kvanteteknologi. ”Kvantefysik er kompliceret, og de profiler, der kan forstå noget af det og samtidig ved, hvordan man driver forretning, er sjældne. Med min baggrund

Lydia Barils vision for det nye center, Quantum DTU, er, at det bliver et state of the art-­ center, der facili­­ terer forskning og uddannelse inden for kvante­ teknologien og tager gode idéer fra laboratoriet til fabrikken.

i fysik og som iværksætter forstår jeg både præmisserne for at bedrive forskning i kvanteteknologi og ved, hvordan man bygger en virksomhed op, og hvad der er behov for for at drive den til succes. Det giver mig en tilgang til området, som ikke så mange har,” siger Lydia Baril, der fortsætter: ”Jeg er åben for udfordringer. DTU er åben for samarbejder, så nu er min opgave at skabe de bedste rammer for, at det kan lade sig gøre internt og eksternt.”

Lyd ia Ba ril , l e d e r af Q u a nt u m DT U , l yd b a @ d t u . d k

18

T E M A : K VA N T E T E K N O L O G I

DTU

DANSKE VIRKSOMHEDER HOLDER SIG KVANTEKLAR Selvom der kan gå årtier, før kvantecomputeren bliver udbredt, så gælder det for mange virksom­heder og organisationer om at holde sig på dupperne allerede nu. Konsekvenserne ved at sakke bagud kan nemlig være katastrofale.

S ol e B u gge Mø lle r S h utte rsto ck, Maria Tuxen Hedegaard

H

vad er kvantecomputeren egentlig for en størrelse? Det spørgsmål bryder mange danske virksomheder formentlig hovederne med, og selvom kvantecomputeren måske først bliver udbredt om 10-20 år, så er emnet så kompliceret – og potentialet så stort – at man allerede nu skal forberede sig på, hvad det vil betyde for ens organisation, før det er for sent. Med et buzzword handler det om at være ’quantum ready’ – altså kvanteklar. Men hvordan bliver man det?

Der findes ikke nogen entydig defi­ nition, men flere eksperter peger på, at det handler om at analysere, hvilken betydning kvanteteknologi kan få for ens branche, og hvordan den kan knuse både nuværende og fremtidige problem­stillinger – men også skabe nye trusler. ”Der er mange brancher, såsom life science og logistik, der virkelig vil kunne drage nytte af kvantecomputeren, og her er det vigtigt, at man ikke kommer bagud, for det kan gå ud over konkurrencekraften,” siger Mikkel Haarder, underdirektør for uddannelse og forskning i Dansk Industri.

Han fortæller, at erhvervsorganisationen oplever stor interesse for emnet fra deres medlemmer, og Dansk Industri afholdt for nylig en kvantekonference, hvor der var stor tilslutning. ”De fleste har en forståelse for, at kvanteteknologi kommer til at have betydning for dem, men mange virksomheder – også dem, som er forskningsintensive – er i tvivl om, hvor langt fra eller hvor tæt teknologierne er på markedet,” siger Mikkel Haarder.

Derfor mener han, at forsknings­ miljøerne har et stort ansvar for at støtte innovationen ved at forklare,

hvordan virksomhederne kan anvende teknologien og udarbejde brugsscenarier. ”Det har DTU allerede haft succes med – f.eks. samarbejdet med KPMG og Danske Bank om den første kvantesikre dataoverførsel i Norden, som lykkedes sidste år. Så hvis man skal være kvanteklar, så skal man holde øje med, hvad der sker i den slags samarbejder,” siger Mikkel Haarder.

Helt enorme beregninger En af de brancher, der ser store muligheder i kvanteteknologi, er logistik-

DYNAMO

NR. 73

06

2023

19

problemer med en lastbil – der gør, at de pludselig må omlægge ruten midt på dagen. For så har de ikke tid nok til at lave nye beregninger. ”Vores datamodeller og beregninger er helt enorme og tager lang tid. Men med en kvantecomputer vil vi kunne lave realistiske, optimerede ruter meget hurtigere, ligesom det bliver muligt at løse større problemer inden for den tid, der er til rådighed,” forklarer Lasse Jiborn.

Derfor holder AMCS Group sig ’kvanteklar’ ved allerede nu at undersøge, hvordan kvantecomputeren vil kunne hjælpe dem. De deltager også i DTU-projektet PhotoQ, der først og fremmest skal udvikle fotoniske kvante­ processorer, men også algoritmer, der kan arbejde med aktuelle problem­ stillinger inden for logistik og udvikling af medicin. ”Vores forhåbning er, at en kvantecomputer kan skære beregningstiden ned fra timer til minutter. Det vil ikke kun spare os tid, men også brændstof og i sidste ende CO2-udledninger,” siger Lasse Jiborn.

branchen, og her tripper Lasse Jiborn efter at kunne bruge kvantecomputerens enorme regnekraft. Han er kommerciel direktør i AMCS Group, der leverer software til logistikbranchen, hvor de beregner ruter til lastbiltransport af alt fra benzin til post og pakker og cement til byggebranchen. ”Vi specialiserer os i meget komplekse logistiske problemstillinger,” siger Lasse Jiborn.

Netop ruteplanlægning er en af de opgaver, hvor klassiske computere kommer til kort. Skal man f.eks. planlægge en rute med 10 stop, så er der 3,6

mio. forskellige måder (10 x 9 x 8 x …), man kan sammensætte ruten på. ”Men 10 stop er ingenting for vores lastbiler. Vi planlægger måske for 100 lastbiler, der hver skal lave 300 stop om dagen,” forklarer Lasse Jiborn.

300 stop giver et helt astronomisk antal mulige ruter – helt præcist 3,1 x 10615. Det kan en klassisk computer stadig overkomme, men for AMCS Group kan det tage op til otte timer at beregne, hvilken rute der er den mest optimale. Og det giver en udfordring, hvis der sker noget uforudsigeligt – et trafikuheld, vejarbejde, mekaniske

Ruteplanlægning f.eks. i forbindelse udbringning af varer er en af de store beregningsopgaver, som en kvantecomputer kan klare hurtigere.

Potentialet rummer også en trussel Kvantecomputeren rummer ikke kun potentiale, men også cyber­ sikkerhedsmæssige udfordringer, for det forventes, at kvantecomputerens enestående regnekraft vil kunne bryde vores eksisterende kryptering og sætte it-sikkerheden skakmat. Heldigvis er der allerede nu ved at blive udviklet kvantesikker kryptering, og her gælder det for virksomheder om at vurdere, hvilke data der er særligt følsomme og nødvendige at beskytte. ”Som organisation handler det i første omgang om at være opmærksom på den trussel, kvantecomputeren kan være mod ens nuværende infra-

20 20

XTXE X MX AX : K XVA X XNXTXE T E K N O L O G I XXXXXXXX DY N A M O N R . 73 0 6 2 023

DDTTUU

”Det er vigtigt at være godt forberedt, så man ikke pludselig går i panik.”

TOBIAS GEHRING, LEKTOR, DTU

struktur,” siger Tobias Gehring, der er lektor på DTU og med til at udvikle kvantesikker kryptering.

Han forklarer, at det forventes at tage 10-15 år at ændre den nuværende krypteringsinfrastruktur, og derfor skal man ikke vente for længe med at gøre sig klar. ”Så snart kvantecomputeren er her, er det for sent at gå i gang, fordi man risikerer, at hackere kan bryde ind i ens systemer. Så det er vigtigt at være godt forberedt, så man ikke pludselig går i panik,” siger Tobias Gehring.

Der er en beregning for, hvornår man skal i gang med at beskytte sine data. Man er i farezonen, hvis det antal år, ens data skal beskyttes, lagt sammen med den tid, det tager at implementere kvantesikker kryptering i ens it-systemer, er længere end den tid, der går, før kvantecomputeren kan bryde gængs kryptering. Det store spørgsmål er selvfølgelig, hvornår kvantecomputeren kan det. Det spørger canadiske Global Risk Institute hvert år 40 ledende kvante­eksperter fra hele verden om, og her mener størstedelen, at det først er overvejende sandsynligt om 15-20 år.

”Så hvis ens data er værdifuld i en længere periode, så har man et stort problem,” siger Tobias Gehring.

Både længere væk og tættere på end regnet med Det regnestykke har de også tygget på i Energinet og er kommet frem til, at de skal gå i gang med at gøre sig kvanteklar med det samme. Energinet ejer og driver den danske energiinfrastruktur og har et lille team på tre personer, der arbejder med kvanteteknologi. ”Der skal kun én funktionel kvantecomputer til, før det er en trussel mod vores systemer og hele den kritiske infrastruktur, og ret beset ved vi jo ikke, hvad forskellige militærlaboratorier arbejder med, og hvor langt fremme de er,” siger Alexander Frederiksen, som er digital forretnings­­­­ udvikler i Energinet.

Derfor arbejder Energinet på at udbygge kompetencer inden for kvante­ teknologi i organisationen, og de er bl.a. med i DTU’s CryptQ-projekt, hvor de skal teste kvantedistributionsnøgler som dem, Tobias Gehring udvikler, i deres transformatorstationer.

”Det er et forsøg på at minimere risikoen. Vores største frygt er, at hvis nogen kan bryde vores kryptering og lytte med på vores fiberbaserede kommunikation, så kan de indsamle information over lang tid,” forklarer Alexander Frederiksen.

Han uddyber, at teknologien både er længere væk og tættere på, end de havde regnet med. ”På nuværende tidspunkt kan man allerede sidde med en cloudbaseret løsning fra IBM, hvor man kan bruge en kvantecomputer til at lave nogle beregninger. Det havde lydt som science fiction for få år siden,” siger Alexander Frederiksen.

Omvendt havde han håbet på, at man kunne bruge den til at lave mere komplicerede beregninger, end tilfældet er.

Mens det sikkerhedsmæssige aspekt er mest akut for Energinet, så er perspektiverne på længere sigt mere spændende. I takt med at energinettet får mere og mere strøm fra vedvarende – men også utilregnelige – kilder som vind og sol, så bliver det mere komplekst at beregne, hvordan strømmen skal allokeres på den mest priseffektive

XXXXXXX

måde. Derfor vil Energinet gerne simulere et komplekst elnet uden udfald, og som er mest omkostningsfrit. I dag er det ligeledes kompliceret at tilslutte bæredygtig energiproduktion til et gammelt elnet, der har begrænset kapacitet, og den slags mangler Energinet computerkraft til at kunne beregne. ”Det vil en kvantecomputer muligvis kunne gøre på minutter og på den måde optimere styringen af vores elnet. Den kan også simulere naturen, og det kan vi bruge til at lave de rette udvidelser af elnettet på de rette tidspunkter, hvilket vil kunne komme forbrugerne til gode,” siger Alexander Frederiksen.

Viden gennem forsknings­ samarbejder Den største forhindring for at blive kvanteklar er dog, at det er svært for virksomheder at tilegne sig relevant viden om området. ”Vores største udfordring er, at ingen af os i teamet er kvantefysikere,” forklarer Alexander Frederiksen. ”Det er så dybt teknisk et område og stadig relativt umodent, så det kommunikationsmateriale, der findes,

XDXYXNXAXMXOX XNXRX. X7 3

06

2 0 DY 2 3 N A M O N R . 73 0 6 2 023

DTU

21 21

”Der skal kun én funktionel kvantecomputer til, før det er en trussel mod vores systemer.”

A L E X A N D E R F R E D E R I K S E N , D I G I TA L FORRETNINGSUDVIKLER, ENERGINET

er i højere grad målrettet kvante­ forskere. Kompleksiteten stiger voldsomt hurtigt, efter at man har sat sig ind i de fundamentale ting.”

Det genkender Lasse Jiborn, der fortæller, at det er meget få af AMCS Groups 1.200 ansatte, der har sat sig ind i kvantecomputerens potentiale for deres branche. ”Det er stadig lidt science fiction for nogle af mine kolleger,” siger han.

I Dansk Industri forstår man godt bekymringen, og derfor råder Mikkel Haarder virksomheder til at forsøge

Et team på tre personer arbejder med kvanteteknologi hos Energinet, der ejer og driver den danske energ­i­ infrastruktur.

at komme med i industri- og forskningssamarbejder for at tilegne sig den seneste viden og få mulighed for at prøve ting af i praksis, som man ikke kan andre steder. Det kan skabe grobund for enestående kvanteteknologisk innovation, mener han: ”Jeg er sikker på, at det her bliver den næste digitale revolution.

Danmark har en unik styrkeposition inden for feltet, så det er et tog, vi skal hoppe på nu og investere massivt i.”

To b ia s Geh ring, le k to r, DT U , to b ia s . g eh rin g @ f y si k . d t u . d k

22

T E M A : K VA N T E T E K N O L O G I

Professor René Forsberg (forrest) tester en kvantesensor, som ses i den orange kasse th..

KVANTESENSOR TIL NAVIGATION TESTES I GRØNLAND Forskere tester kvanteaccelerometer til fremtidig højpræcisions-flynavigation.

Pete r Aagaard Brixe n

Ren é Fo rsb e rg

E

n kvantesensor til måling af accelerationer vil i juni blive skruet fast i kabinen på et rødt Twin Otter-propelfly og flyve i et zigzagmønster over Godthåbsfjorden ved Nuuk i Grønland. Sensoren

er under udvikling af det statsejede franske firma ONERA, og med testflyvningerne skal forskere fra DTU dokumentere, hvor præcist kvantesensoren kan bestemme Jordens tyngdefelt.

Samtidig skal forskerne teste, hvordan man i fremtiden kan navigere mere præcist med kvantebaserede navigationssystemer, hvis gps-satellitnavigation bliver ’jammet’ i en krisesituation. ”Populært sagt kan kvantesensoren sammenlignes med et accelerometer, som sidder i mange moderne smart­phones, og som bruges til at bestemme telefonens orientering og bevægelser. I kvantesensoren sidder accelerometeret i en

vakuumbeholder, hvor rubidium­ atomer er nedkølet til tæt på det absolutte nulpunkt, dvs. -273 grader.

Atomernes bevægelser afspejler nøjagtigt Jordens tyngdekraft og flyets accelerationer og registreres ved hjælp af laser,” forklarer René Forsberg, professor ved DTU. Instrument­­ udviklingen er stadig på et tidligt stadie, og udstyret vejer flere hundrede kilo med den tilhørende elektronik, lasere og vakuumudstyr.

Quantum warfare Testflyvningerne med en kvantesensor finder sted i projektet Green Quantum, som medfinansieres af Forsvars­ministeriets Materiel- og Indkøbs­styrelse, FMI, og resultaterne skal bruges i en europæisk satsning på kvantemetoder til fremtidig ’quantum

DTU

23

DYNAMO

felt fra fly, som i fagsprog betegnes kvantegravimetri. Kvantegravimetri har vigtige anvendelser i overvågning af klimaændringer og geodynamiske undersøgelser, f.eks. i vulkan- eller jordskælvszoner.

tyngdekort er helt essentielle baggrundsdata for fuldt ud at udnytte kvantesensorer til præcis navigation.

NR. 73

06

2023

Tyngdemålinger fra DTU DTU Space har forsket i og udviklet tyngdekraftmodeller, og udviklet og udført tyngdekraftundersøgelser fra luften på alle syv kontinenter siden 1990’erne. DTU Space ud­fører også geodætiske undersøgelser i Grønland på vegne af Styrelsen for Dataforsyning og Infrastruktur.

Luftbårne tyngdemålinger bruges i stigende grad som en del af såkaldt moderne vertikale reference­ systemer som ’geoiden’, der danner grundlag for præcis gps-højde­ måling. Data for Jordens tyngdefelt bruges også til geofysisk udforskning og beregning af præcise satellitbaner, f.eks. til at overvåge ændringer i det globale havniveau.

warfare’, som udvikles i projektet ADEQUADE (Advanced, Disruptive and Emerging QUAntum technologies for DEfence), der er bevilget af Den Europæiske Forsvarsfond, EDF. 35 europæiske partnere samarbejder i ADEQUADE om at reducere kvantesensorteknologien fra de nuværende kolosser, som fylder det meste af flyveren, til en sensorbaseret chip­ teknologi på størrelse med en kaffekop.

DTU Space og ONERA er begge partnere i ADEQUADE og har i et tidligere samarbejde i 2017-19 fløjet et kvanteaccelerometer i tests på Island og i Biscayen. Dermed demonstrerede DTU som de første i verden muligheden for at bruge kvantesensorer til at måle variationer i Jordens tyngde-

Uafhængig af gps-signaler I den nuværende kvantesensor registrerer en laserkilde alene atomernes op- og nedadgående bevægelser, men hvis sensoren udstyres med flere lasere, kan flyet styres alene på baggrund af kvantesensoren og dermed blive uafhængigt af informationer fra gps-systemer, der kan jammes eller spoofes. Dette sker hyppigt i forbindelse med Ukrainekrigen, og vi har også set eksempler på gps-jamming i Danmark.

Kvantenavigation vil i fremtiden kunne anvendes overalt – også i bygninger, under jorden og i ubåde – hvis det kan komme ned på størrelse med en mikrochip. Gennem måling af tyngdefeltets ændringer gør kvante­accelerometre det også muligt at udføre mere præcise satellit­ målinger af klimaændringer som isens afsmeltning, stigninger i det globale havniveau og oversvømmelser. Derfor deltager DTU også i EU-projektet CARIOQA, som skal for­berede og udvikle teknologi til en fremtidig europæisk kvantesatellitmission.

Testflyvninger i Grønland I testflyvningerne i Grønland installerer forskere og ph.d.-studerende fra DTU kvantesensoren i et gyrostabiliseret leje, som hele tiden er i vater og dermed sikrer, sammen med præcise gps-målinger, at kvantemålingerne hele tiden er korrigeret for flyets bevægelser. Der flyves samtidig en kommerciel flynavigationsenhed, og samlet set giver det forskerne et overblik over flyets position med få centimeters nøjagtighed. Dette giver mulighed for at bestemme tyngdefeltet med meget høj nøjagtighed (10-6 g) og generere data, som bl.a. skal bruges til at forbedre grønlandske højdemålinger, der er baseret på gps, og også sikre data til en bedre korrektion af kvantenavigation. ”På udvalgte strækninger vil vi koble alle vore normale navigationssystemer fra og alene flyve på kvantesensoren.

Det gør det muligt at opsamle data for, hvor præcis kvantenavigationen er – både i forhold til tyngdekortet og i forhold til flyets bevægelser i luften,” forklarer René Forsberg. Forbedrede

Ren é Fo rs b erg, p rofe sso r, DT U , rf @ s p a c e. d t u . d k

Denne sommer bliver en kvante­ sensor skruet fast i kabinen i det røde Twin Otter-fly for at teste sensorens evne til at bestemme Jordens tyngdefelt.

Tim Jensen, forsker, DTU, timj@space.dtu.dk

Europæisk udvikling af kvantesensorer til naviga­ tion og tyngdefelts­måling Forskningsprojektet ADEQUADE skal udvikle kvanteteknologi til navigation, tyngde- og magnet­feltsmåling og forbedre radar- og laser­systemer. Projektet er støttet af Den Europæiske Forsvarsfond, EDF.

24

S M A R T S E N S O R E R

DTU

Om Climify • Climify er et spinout fra DTU oprettet i 2021.

• De benytter smartsensorer og brugerfeedback til at justere indeklimaet primært for virksomheder og skoler.

• Sensorerne måler temperatur, luftfugtighed og CO2, mens man med fordel også kan måle lys, og om der er nogen til stede i lokalet, ved hjælp af infrarøde stråler, så man kan slukke lyset og sænke temperaturen, når lokalet står tomt.

• Climify bruger en simpel algoritme til at justere indeklimaet og tager også højde for eksterne data såsom vejrudsigten, der bruges til at forudsige, hvor varmt eller koldt der bliver i et specifikt lokale.

• Bygningens brugere kan give feedback om inde­ klimaet ved at bruge Climifys app, så den kunstige intelligens kan justere det ud fra, hvordan brugerne rent faktisk foretrækker inde­ klimaet.

GODT INDEKLIMA STARTER MED DATA

So l e Bu g g e M ø l l e r Ben ny Box

Ved at bruge sensorer, software og brugerfeedback kan man skabe et bedre indeklima og samtidig spare på elog varmeregningen. Virksomheden Climify sætter tal på, hvad der ellers er overladt til vores fornemmelse.

DY N A M O N R . 73 0 6 2 023

D

e fleste mennesker sover, spiser, arbejder, leger og slapper af bag fire vægge. Vi tilbringer nemlig 90 pct. af tiden indenfor, og alligevel er vores bevidsthed om indeklimaet som regel begrænset til i ny og næ at skrue lidt op eller ned for radiatoren og lufte ud. ”Dårligt indeklima er et kæmpestort problem. Folk bekymrer sig oftere om udendørs luftforurening end indeklima, selvom vi tilbringer det meste af tiden indendørs. Men hvis man har et godt indeklima, så kan man fokusere på de ting, der betyder noget, og ikke på at brokke sig over, om det er for varmt, eller

man har kolde fødder,” siger Davide Cali.

Han er seniorforsker på DTU og står bag spinoutvirksomheden Climify, der er en konsulent- og softwaretjeneste, som kommuner og virksomheder kan bruge til bedre at forstå og kontrollere inde­ klimaet i deres bygninger. Climify bygger først og fremmest på håndgribelige data fra smartsensorer om alt fra temperatur til luftfugtighed, CO2-koncentration i luften, lysindfald, om der er personer til stede i lokalet, og om vinduerne er åbne eller lukkede.

Men data fortæller ikke hele historien, og derfor har Climify også en app, hvor lokalets brugere kan give simpel feed-

25

back om indeklimaet. De kan fortælle, hvis de synes, det er for koldt, for varmt, for indelukket, eller det trækker. Den viden bruger Climify til at justere inde­ klimaet, så det passer til brugernes behov. ”Det handler om at få et klart billede fra objektive data, men afhængigt af hvor du installerer en sensor i et lokale, så kan den måle mellem 14 og 24 grader, hvis der er dårligt isolerede ydervægge og vinduer.

Så man kan ikke stole på de konkrete data alene, og derfor har vi brug for feedback fra brugerne,” siger Davide Cali.

Hovedpine og koncentrations­ besvær Undersøgelser har vist, at vi mennesker præsterer dårligere, når indeklimaet er skidt, og vi kan miste op til 30 pct. af vores evne til at løse problemer.

26

SMARTSENSORER

”En undersøgelse fra DTU har vist, at hvis eleverne i en folkeskole mister 13 pct. af deres hjernekapacitet på grund af indeklimaet, så svarer det til, at de gennem deres skoletid har mistet et helt år,” forklarer Davide Cali.

Dårligt indeklima kan føre til hovedpine og koncentrationsbesvær, fordi der kan være alt fra forurening til højt CO2-niveau eller skimmelsvamp i luften. Ifølge Davide Cali handler godt indeklima primært om at have den rette balance mellem lokalet og omgivelserne udenfor. ”Og det er faktisk ikke lufttemperaturen, men i højere grad kombinationen af luft- og vægtemperaturen, der afgør, om man har det for koldt eller varmt,” uddyber han.

Så selvom luften f.eks. er 21 grader, kan man fryse, hvis man sidder ved siden af et vindue, hvor det trækker ind, og omvendt kan man sidde og svede, hvis man sidder op ad en væg, hvor der løber et varmerør igennem, selvom lokalet ellers er køligt.

Luftfugtigheden spiller også ind, og hvis luften er for tør, kan det give tørre øjne og tør hals og øge risikoen for at sprede vira, mens for høj luftfugtighed kan påvirke immunforsvaret. Endelig er CO2-indholdet i luften også vigtigt, da det signalerer, om luften bliver cirkuleret nok, da vi udånder CO2.

Store energibesparelser Dårligt indeklima kan altså måles på helbredet, men det kan også måles på miljøet – og i budgettet. Bygninger bruger nemlig omkring 40 pct. af verdens energi og står for omkring en tredjedel af den samlede udledning af drivhusgasser ifølge FN’s miljøagentur, UNEP. I Europa er tre ud af fire eksisterende bygninger energiineffektive, hvorved en stor del af energien går til spilde. Der er altså stort potentiale i at bruge sensorer og data til at opsnuse energispild, og ifølge Davide Cali kan Climify i gennemsnit være med til at reducere energiforbruget med helt op til 20-30 pct. ”Mange skoler er eksempelvis opvarmet døgnet rundt, selvom eleverne måske kun er i lokalerne 30 pct. af tiden,” siger han.

DTU

DYNAMO

Dårligt indeklima i skolerne Det er flere gange blevet dokumenteret, at indeklimaet i de danske folkeskoler er dårligt. Senest ved Masseeksperiment 2021, hvor elever fra 1.195 klasser sammen med forskere fra DTU’s Center for Indeklima og Energi indsamlede data om deres indeklima, og resultatet var nedslående: Hele 53 pct. af klasserne målte en CO2-værdi på over 1.000 ppm (den anbefalede er 800 ppm). I 18 pct. af klasserne var den målte CO2-koncentration mere end dobbelt så høj som det anbefalede niveau.

Climify kan indstilles til automatisk at skrue ned for varmen, når der ikke er nogen i lokalet, og skrue op igen, så temperaturen er behagelig, når folk møder ind. Samtidig kan monitorering være med til at identificere problemer. F.eks. havde en børnehaveklasse problemer med dårligt indeklima, så derfor stod vinduerne konstant åbne, mens radiatorerne også var tændt, hvilket var spild af energi. Her afslørede Climify, at ventilationsanlægget på et tidspunkt var blevet programmeret til at slå fra, men ikke til efterfølgende at blive tændt igen – uden at nogen havde opdaget det. ”Så det skulle bare indtastes i systemet, og på den måde sparede de 30-40 pct. på deres energiregning,” siger Davide Cali.

Træer frem for nyt anlæg Og netop en høj energiregning var udgangspunktet for Dennis Sonne Mogensen. Han er projektleder i Hørsholm Kommunes Team Ejendom, hvor han digitaliserer kommunens bygninger for at komme energispild til livs og dermed spare penge og minimere CO2-udledningerne. Og her spiller indeklimaet en stor rolle.

NR. 73

06

2023

”Nogle af de største besparelser, vi kan lave, er at skrue ned på driften af ventilationsanlæggene, for de er enormt dyre,” siger Dennis Sonne Mogensen og uddyber: ”De skal helst kun køre, når der er personer i bygningen, men hvis vi skruer for meget ned, kan vi med Climify se, om vi går på kompromis med luftfugtigheden eller CO2-koncentrationen eller temperaturen. Så på den måde kan vi meget detaljeret se, hvordan vores bygninger præsterer helt ned på enkeltrumsniveau.”

Kommunen havde fået flere henvendelser fra lærere og elever på Rungsted Skole, der klagede over indeklimaet.

Kommunen havde mistanke om, at det skyldtes et forældet ventilationsanlæg, der ikke fungerede ordentligt. Climifys data afslørede dog, at problemet i stedet skyldtes, at nogle lokaler blev meget varme på solrige dage, så frem for at udskifte ventilationsanlægget med et nyt overvejer kommunen derimod at plante træer foran vinduerne, som kan give skygge og mindske overophedningen, eller kigge på isoleringsevnen på de påvirkede områder. ”Det viste os, at der er stor forskel på det målte og det oplevede indeklima,” siger Dennis Sonne Mogensen.

Før i tiden ville en klage over indeklimaet få kommunen til at prøve en løsning af uden at vide, om den reelt havde en effekt. Og her giver Climify en konkret måde at måle på i realtid. ”Det giver os et ekko, så vi kan gøre noget ved det øjeblikkeligt og eksempelvis se, at værdierne falder hurtigt, når vi åbner vinduet. Så hver gang vi laver et tiltag, kan vi se, om det forringer indeklimaet eller energiforbruget, eller det har en tilsigtet forbedring,” siger Dennis Sonne Mogensen.

Hans indsats har været med til at reducere Hørsholm Kommunes CO2-udledninger med 167 ton og spare kommunen knap 1,9 mio. kr. blot ved at mindske energispild i bygningerne, og Dennis Sonne Mogensen ser derfor et stort potentiale i at digitalisere overvågningen af indeklimaet fremover: ”Jeg tror kun, vi har skrabet overfladen af teknologiens muligheder.”

Davide Cali, seniorforsker ved DTU

og CEO i Climify, dcal@dtu.dk

E K S P E R I M E N T DTU

DY N A M O N R . 73 0 6 2 023

27

NU ER DET DOKUMENTERET:

Dårligt indeklima går ud over søvnen Du sover bedre i frisk luft, og det gavner din præstation dagen efter.

Det er konklusionen på en undersøgelse af, hvordan soveværelsers luftkvalitet påvirker vores søvn.

T

”

idligere har det kun sparsomt været dokumenteret, at luftkvaliteten i soveværelset kan påvirke din søvn. Vores studier viser klart, at det er tilfældet,” siger lektor på DTU, Pawel Wargocki.

Han har stået i spidsen for et internationalt forskningsprojekt, der har undersøgt, om og hvordan luftkvaliteten i soveværelset påvirker søvnen. Forskerne har bl.a. foretaget målinger i mere end 100 husstande i bl.a. Danmark og Kina.

Her trackede de beboernes søvn – f.eks. hvor hurtigt de faldt i søvn, hvor ofte de vågnede i løbet af natten, og om de sov

Ulla Joha n n e

Johanss o n Mikal Sc h l o s s er

let eller tungt. De testede også beboernes kognitive evner.

Og deres konklusion er klar: Utilstræk­kelig ventilation i soveværelset kan påvirke din søvn negativt og have en effekt på din præstationsevne dagen efter. ”Vores undersøgelser har vist, at luftkvaliteten kan påvirke dine kognitive evner såsom din evne til at koncentrere dig og til at forstå. Det kan også påvirke, hvor hurtigt du reagerer. Sover du i et godt ventileret soveværelse, så gavner det dine kognitive evner,” forklarer Pawel Wargocki. Åbn vinduet I løbet af en nat påvirker mennesker luftkvaliteten, bl.a. gennem vores ud­­ åndingsluft og sved. Inventar i soveværelset som computere, tv-skærme, møbler og tøj forurener også luften. Tilsammen ophober det sig i luften natten over, hvis den ikke bliver fortyndet ved f.eks. at lufte ud.

Danmark døjer generelt ikke med høj luftforurening udendørs fra f.eks. trafik og industri, og derfor kan et åbent vindue være nok til at skaffe den fornødne friske luft. ”Vores undersøgelse bekræfter, at soveværelser bør ventileres med ren luft i løbet af natten. Et åbent vindue kan anbefales, når luftforureningen er lav, og hvis der ikke er et ventilationsanlæg i boligen. Men den bedste løsning vil være en mekanisk ventilation,” siger Pawel Wargocki.

I Danmark har mekanisk ventilation været en del af bygningsreglementets anbefalinger for nybyggede og renoverede boliger siden 2008. For at sikre den bedst mulige søvn tyder de nye studier fra DTU dog på, at der skal være dobbelt så meget udluftning i soveværelset, som det danske bygningsreglement i dag anbefaler.

Pawel Wargocki, lektor, DTU, pawar@dtu.dk

Forsøgspersoner overnattede på DTU inde i en kapsel af plexiglas. Her kunne forskerne måle alle de molekyler i luften, som passerer ind og ud af kapslen, og samtidig registrere forsøgspersonernes søvnkvalitet.

28

DYNAMO SPØRGER ...

H VA D E R A N S VA R L I G T E K N O L O G I ?

M iria m M e i st e r M ika l S c h lo sse r

HVORDAN SIKRER VI, AT TEKNOLOGI ER ANSVARLIG? Søgemaskinen ChatGPT er blevet mødt med alt fra vild begejstring til dyb bekymring. På DTU opfordrer professor Brit Ross Winthereik til, at vi altid møder ny teknologi med et åbent sind og en analytisk tilgang for at vurdere potentialet for at bruge den ansvarligt. q: Hvorfor tror du, folk reagerer så kraftigt på ChatGPT? a: Jeg tror bl.a., det skyldes, at

ChatGPT interagerer med os på en anden måde end de søgemaskiner, vi kender, ved at personliggøre sit svar i formfuldendte sætninger med noget, der kan forveksles med argumentation.

Nogle opfatter den som kontroversiel, fordi den bruger data, som jo er frit tilgængelig på internettet, men som samtidig ikke er tiltænkt at skabe profit for en virksomhed. Virksomheden bag ChatGPT har brudt med en samfundskontrakt ved at udnytte noget fælles for egen vindings skyld.

Samtidig bliver der indhentet data om dig som bruger på en anden måde end de søgemaskiner, vi allerede kender, fordi du som noget nyt giver noget af dig selv i form af tilknytning til nogle idéer eller tanker, som du deler netop på grund af måden, ChatGPT interagerer med dig på.

Vi ved heller ikke, om den er designet til at påvirke brugeren på bestemte måder – om den f.eks. tenderer mod at være racistisk og kvindefjendsk ganske som mange andre softwaresystemer, der er baseret på maskinlæring, fordi de forstørrer elementer, der er meget af i de data, systemerne trænes på. q: I stedet for at stirre os blinde på enkelte pro­ dukter opfordrer du til, at vi generelt stiller krav til, at teknologi er ansvarlig.

Men hvordan definerer du ’ansvarlig teknologi’? a: Om en teknologi er ansvarlig,

afhænger helt af samspillet mellem hvad den er skabt til og hvordan den bliver brugt.

Altså lever den op til de mål, der er sat, eller den virker på helt andre måder i praksis?

En producent kan stræbe efter at skabe ansvarlig teknologi, men man kan ikke sætte prædikatet ’ansvarlig’ og ’uansvarlig’ på teknologier én gang for alle. Derfor er det meget vigtigt at følge konkrete

virkninger nøje, så vi f.eks. opdager, hvis teknologier trods gode intentioner har uhensigtsmæssige konsekvenser. q: Hvordan vurderer man, om en teknologi er ansvarlig? a: Første skridt er at beskrive

teknologien i kontekst.

Hvordan er den en del af den større sammenhæng af infrastrukturer, forretningsmodeller og kulturelle værdisæt?

En uansvarlig tilgang vil være at sige ’Åh, nu er der kommet en teknologi, der kommer til at revolutionere verden, så vi må hellere reagere’ og så skynde sig at tage den i brug eller lave forbud uden at undersøge den nærmere.

Skridt nummer to er at analysere effekterne: Hvad sker der i praksis? Indfrier teknologien de løfter, som den siger, at den vil? Hvis den gør noget andet, hvad er de andre ting så? Og hvad skal egentlig være på plads, for at der er tale om en god teknologi?

Tredje skridt er at eksperimentere med teknologien.

Hvad er grænsen for dens kunnen? Er der nogen eller noget, den ekskluderer?

Det er også vigtigt at vurdere, om de værdier, teknologien repræsenterer, harmonerer med egne værdier – i denne her organisation, skole, sektor eller dette land. Hvis ikke kan man jo sige nej og vælge, at man ikke vil promovere den eller sætte nogle hårde begrænsninger på brugen af den.

Når det drejer sig om offentlig digital infrastruktur, som er mit forskningsområde, handler det om at sikre, at teknologien understøtter det samfund, vi ønsker. q: Er ansvarlig teknologi lig med nødvendig teknologi? a: Vi kan sagtens få alle mulige

teknologier til at løse ting for os, men hvor vil vi hen som mennesker? Hvad vil vi gerne have trænet? Det er jo sådanne spørgsmål, vi også bliver nødt til at stille os selv i den sammenhæng, vi indgår i, for at kunne afgøre, om det er nødvendigt og gavnligt at omfavne en bestemt teknologi.

Som én skrev i fagbladet ’Gymnasieskolen’, så går man jo ikke ind i et fitnesscenter med en gaffeltruck for at

DYNAMO

NR. 73

06

2023

29

DTU

Hvor vil vi hen som mennesker? Det bør vi debattere, når vi skal afgøre, om en teknologi er gavnlig, mener professor Brit Ross Winthereik.

Blå bog

løfte vægte. Man løfter vægtene selv, fordi man gerne vil udvikle sine muskler.

Han mente ikke, at chatbots hjælper læring på vej, så derfor vil det være dumt at bruge dem i skolen.

Debatten har siden fået flere nuancer, idet man flere steder har besluttet på sigt at tillade ChatGBT i undervisningen og i forbindelse med afleveringer. Efter min mening er det en ansvarlig omgang med chatbots at lægge en linje ovenfra i forhold til brug for så systematisk at samle op på erfaringerne gennem dialog med undervisere og studerende.

Det vil også være en god idé at benytte lejligheden til at

udbrede en basal teknologiforståelse ved at undervise i, at al teknologi har indbyggede præferencer, værdier, standarder, politik og historik. q: Er regulering nødvendig for at sikre en ansvarlig teknologibrug? a: Jeg kan ikke komme i tanker

om teknologier på infrastruktur- eller samfunds­ niveau, der ikke er underlagt regulering. Når vi taler om digitale teknologier, er retten til privatliv noget, der bliver skal reguleres og bliver det.

Big Tech har vist sig notorisk svær at gøre til genstand for regulering, fordi de giver services væk gratis og tager data tilbage. Det er deres for-

retningsmodel. Det forsøger man at styre fra EU’s side med bl.a. GDPR og anden regulering. Lovgivningen synes desværre altid at halte bagefter virkeligheden, men det er nok dens natur.

Jeg er fortaler for, at vi forsker mere i samspillet mellem mennesker og automatiserede systemer, så vi kan træffe bedre beslutninger på samfundsniveau. Det er vigtigt, at vores demokratiske institutioner og tilliden til myndighederne ikke eroderer, fordi vi synes, noget er smart i en fart. Vi skal undersøge de praktiske effekter grundigt.

Brit Ross Winthereik, professor,

browi@dtu.dk

• Ph.d. i Science and Technology Studies fra Erasmus Universiteit Rotterdam.

• Digital vismand ved Akademiet for de Tekniske Videnskaber 2018-22.

• Professor på DTU Manage­ment i divisionen for Responsible Innovation & Design.

• Forsker bl.a. i digital eksklusion og inklusion for at forstå, hvorfor nogle borgere oplever problemer med samfundets digitale systemer, og hvordan de problemer kan overvindes.

30

R U M R E J S E N

1. PÅ TUR TIL EN VIRTUEL VERDEN

E

n rummission sætter mandskabet under stort pres. Derfor er der stort fokus på at sikre astronauternes fysiske og mentale velvære.

Virtual reality (VR) er et veldokumenteret redskab her på jorden til at stimulere mentalt velvære, men det har aldrig været anvendt i rummet.

Et konsortium ledet af DTU vil levere et VR-system, der kan transportere Andreas Mogensen til fredfyldte steder, som f.eks. en bakketop ved solnedgang eller et rislende vandløb i en skov. Formålet er at finde måder at øge den mentale trivsel for astronauter på lange missioner.

Det er en udfordring at udvikle udstyr, der kommer til at virke i rummet. De tilgængelige VR-syste­mer gør nemlig brug af tyngdekraften til at sikre, at det univers, brugeren træder ind i, vender den rigtige vej og bliver vist, uden at billederne ’hakker’, når man f.eks. drejer hovedet.

Der ligger derfor et stort arbejde i at udvikle et system, der virker lige så godt, når tyngdekraften er fraværende, så man undgår at gøre astronauterne søsyge. Hvis det fungerer efter hensigten, vil det til gengæld åbne for bredere anvendelse af VR i rummet til træning, oplæring og underholdning.

Per Lundahl Thomsen, chefkonsulent,

plt@space.dtu.dk

DTU

Tre projekter på himmelfart Når den danske astronaut Andreas Mogensen som den første ikke-amerikaner sætter sig i pilotsædet i den rumkapsel, NASA efter planen sender til Den Internationale Rumstation (ISS) til august på Huginn-missionen, skal han arbejde på tre DTU-projekter.

Miria m M eist er Europ ea n Sp a c e Ag en c y

31

DY N A M O N R . 73 0 6 2 023

2. FOTOS AF SKYERNES FYRVÆRKERI

P

å sin første rummission i 2015 videofilmede Andreas Mogensen de voldsomme lyn, der går fra tordenskyer og op i 50 kilometers højde. De lyn, der er blevet observeret i den øvre del af atmosfæren, tæller bl.a. røde feer (elektriske udladninger over tordenskyer), blå stråler (lyn, der slår opad) og et væld af blå elektriske udladninger i toppen af skyer.

På den nye mission vil DTU Space udstyre Andreas med et meget bedre kamerasystem, der er i stand til at tage op til 100.000 billeder i sekundet med en hidtil uset kontrast af den fantastiske elektriske aktivitet og derved give ny indsigt i og perspektiver på fænomenet.

De nye billeder skal – sammenholdt med data indsamlet fra det danske rumobservatorium ASIM, som DTU Space står for den videnskabelige ledelse af – give DTU’s forskere mere viden om, hvordan lyn påvirker atmosfærens koncentration af drivhusgasser og derved jordens klima.

En sådan viden vil bl.a. gøre forskere i stand til at forbedre vores klimamodeller.

Olivier Chanrion, seniorforsker, chanrion@space.dtu.dk

Et halvt år i orbit Andreas Mogensens første ti dage lange tur i rummet i 2015 var – med hans egne ord – næsten overstået, før den gik i gang. Huginn-missionen varer seks måneder og giver ham derved god tid til bl.a. at skaffe ny viden, der kan bidrage til forskning og teknologiudvikling.

Under opholdet vil han også skulle udføre nogle af de vedligeholdelses- og reparationsopgaver, der opstår på så kompleks en konstruktion som ISS, og han vil inden afgang træne intensivt, så han kan gennemføre en rumvandring, hvis det bliver nødvendigt under missionen.

Den danske astronauts kredsløb om jorden vil et DTU-ledet konsortium bruge som afsæt for Rumrejsen – et landsdækkende formidlingssamarbejde, der skal fremme børn og unges interesse for naturvidenskab og teknologi og skabe større bevidsthed i samfundet om betydningen af forskning og teknisk videnskab.

En lang række partnere vil bidrage til projektet med events, udstillinger samt lærervejledninger til grund-, gymnasie- og erhvervsskoler. Andreas Mogensen vil på forskellig vis bidrage til og deltage i projektet – bl.a. via en serie videoer, der bliver videotransmitteret fra ISS, og ved fremmøde ved events.

Kenneth Majkjær Mikkelsen, kontorchef, kmami@dtu.dk

32

RUMREJSEN

DY N A M O N R . 73 0 6 2 023

DTU

Professor John Leif Jørgensen med en 3D-printet figur, som også skal printes i rummet for at se, hvordan materialet opfører sig under fraværet af tyngdekraft.

3.

PRINT AF RESERVEDELE I VÆGTLØSHED

En metal-3D-printer er med i bagagen, når den næste besætning sætter kurs mod Den Internationale Rumstation, ISS. Printeren skal på sigt bruges til at lave reservedele i rummet, men skal også give vigtig ny viden, som kan føre til en bedre ressourceudnyttelse på Jorden.

M i r iam Me iste r B a x Lin d h ard t

F

ra en rumstation flere hundrede kilometer over Jordens overflade er der – som professor og ekspert i rumfartsteknologi John Leif Jørgensen pointerer – lang vej til værkstedet, hvis man pludselig mangler en reservedel, man ikke har tilgængelig. En metal-3D-printer kan vise sig at være løsningen på præcis den udfordring.

Netop derfor skal folkene på Huginn-missionen med den danske astronaut Andreas Mogensen i spidsen afprøve en helt ny printer på ISS. Printeren er udviklet til formålet af den europæiske flyproducent Airbus. ”Sådan en printer kan så lave præcis de dimser, man har brug for deroppe,” fortæller John Leif Jørgensen.

I printeren er en dyse, som sprøjter en tråd af rustfrit stål ud.

En laserstråle smelter tråden, mens printeren kører i det valgte mønster

og opbygger det objekt, printeren er indstillet til. ”Teknisk set er det stort set bare en lille svejsetråd, som man smelter fast med en laserstråle. Men den vil gøre det muligt at lave komplicerede objekter langt fra en konventionel produktionshal,” siger professoren.

Turen til ISS vil give Airbus vigtig indsigt i, hvilke ændringer der måtte være nødvendige for at gøre printeren klar til at fremstille reservedele i rummet i større skala.

Viden om forskelle giver vigtig indsigt I projektet vil astronauterne printe nogle eksemplarer af en nøje udvalgt godt 5 cm høj figur. Forskere på DTU vil lave tilsvarende print på Jorden. Når Huginn-besætningen vender retur, vil forskerne lave nøjagtige målinger af de to printede modeller for at afgøre, hvilke forskelle der er mellem dem. ”Når du laver ting på Jorden, er de påvirket af tyngdefeltet. Det betyder, at

de bliver anderledes på tværledden end på højdeledden. Tyngdefeltet gør også, at ting oftest bliver varmet og kølet forskelligt, når du bearbejder dem, hvorved der opstår interne spændinger, som får materialer til at slå sig. Fraværet af tyngdekraft på ISS vil gøre, at spændinger i de printede figurer minimeres,” forklarer John Leif Jørgensen.

En kortlægning af forskellene på objekter printet på Jorden og i rummet vil hjælpe forskerne med bedre at besvare grundlæggende spørgsmål om, hvordan metaller opfører sig under forskellige termiske og mekaniske påvirkninger.

Denne dybere indsigt i materiale­ fysikken vil bl.a. kunne bruges til at reducere den sikkerhedsmargin, producenter af metalobjekter her på Jorden opererer med – og dermed mindske ressourceforbruget, forklarer John Leif Jørgensen: ”Mange fly bliver f.eks. bygget stærkere end nødvendigt, fordi vi ikke ved, præcis hvordan materialerne opfører sig. Det gør sig for den sags skyld også gældende med biler og cykler og så videre. Så man vil kunne presse mere ud af de materialer, vi bruger i samfundet i dag, hvis man på forsvarlig vis kan reducere sikkerhedsmarginen og gå tættere til grænsen.”

John Leif Jørgensen, professor, DTU,

jlj@space.dtu.dk

DYNAMO

NR. 73

06

2023

DTU

GRØN OMSTILLING

33

MIKROORGANISMER GUFFER CO2 I SIG OG SPYTTER GRØN ENERGI UD Et team på DTU har udviklet en særlig bioreaktor, der ved hjælp af mikro­ organismer kan omdanne CO2 til metan, der kan bruges i den grønne omstilling som biogas og biobrændstof.

H Sole Bugge Møller Bax Lindhardt

Bioreaktoren er fyldt med små plastikstykker, der øger den overflade, hvor mikroorganismer kan etablere sig på og omdanne CO2 til metan.

ariklia Gavala peger på en cigarformet stålcylinder, der er et par meter høj og står bag en glasrude i hendes laboratorie på DTU. Cylinderen er en bioreaktor, der huser millioner, hvis ikke milliarder af trofaste ’medarbejdere’, som kun kan ses med det blotte øje, når de klumper sig sammen. Disse mikroorganismer er usynlige helte, der kan omdanne CO2 og syntesegas til metan, ethanol eller organiske syrer, der er byggeklodser, som kan bruges til at fremstille mere bæredygtige alternativer til alt fra brændstoffer og kemikalier til plastik og fødevarer. ”På mikroskopisk niveau er processen ikke meget anderledes end at brygge øl, men potentialet er enormt for den grønne omstilling,” siger Hariklia Gavala, lektor på DTU Kemiteknik.

Tæt på fuld udnyttelse Bioreaktorens indre er belagt med stykker af plastik, der udgør en stor overflade, som mikroberne kan vokse på. Når man tilsætter enten syntese­ ­gas eller CO2 i gasform, begynder

34

G R Ø N O M S T I L L I N G

Om bioreaktoren mikroorganismerne at gnaske løs og omdanne det til metan gennem fermentering.

Syntesegas består af CO2, brint og kulilte og fremstilles under forgasning af biomasse som f.eks. træ, halm eller organisk affald som spildevand og madaffald. Men syntesegas kan ikke anvendes direkte som brændstof i transportsektoren og kan heller ikke bruges direkte i gasnettet, da det har et lavt energiindhold. Derfor kan man med fordel lade mikroberne omdanne det til metan. ”Når vi fremstiller metan, så er det tæt på 100 pct. af CO2’en eller syntese­ gassen, der omdannes til metan, og produktiviteten er ti gange højere end i et konventionelt biogasanlæg,” siger Hariklia Gavala.

Ved at bruge forskellige typer mikroorganismer kan man kontrollere, hvad CO2’en omdannes til, og selvom Hariklia Gavala ser et enormt potentiale i metan, kan man også udvikle ethanol eller organiske syrer.

Mens konventionelle bioreaktorer kræver forhøjet tryk for at sikre, at gasmolekylerne bevæger sig til væsken, hvor mikroorganismerne befinder sig, så er DTU Kemitekniks bioreaktor designet til at fungere under normalt atmosfærisk tryk. Det gør den både billigere og mere sikker i drift.

El, varme og brændstoffer til busser Bioreaktorens store styrke er, at den kan bruges i mange forskellige sammenhænge. Metanet, man får ud, kan omdannes til el og varme i en gas­ turbine og dermed erstatte brugen af fossil naturgas. Energistyrelsen forventer, at biogas vil udgøre 70 pct. af det danske gasforbrug i 2030 mod kun 20 pct. i 2021. Biogas har typisk kun et indhold af metan på 45-75 pct., mens resten primært består af CO2, men da energien ligger i metanet, opgraderer man biogassen ved at rense den for CO2, før den kan bruges i gasnettet.

Opgraderingen betyder ofte, at CO2’en blot udledes til atmosfæren. Bioreaktoren udnytter dog stort set alt kul-

Bioreaktoren er udviklet på DTU Kemiteknik af lektor Hariklia Gavala og lektor Ioannis Skiadas og deres kolleger. Den er resultatet af et bredt samarbejde på tværs af områder som biotekno­logi, kinetik, reaktorteknik og termodynamik.

Udviklingen af bioreaktoren har været støttet af Innova­tionsfonden samt flere erhvervspartnere. Der er flere forskningsprojekter i gang relateret til bioreaktoren.

Projekterne er støttet af DTU, Novo Nordisk Fonden og EU’s European Innovation Council.

”På mikroskopisk niveau er processen ikke meget anderledes end at brygge øl, men potentialet er enormt for den grønne omstilling.”

L E K T O R H A R I K L I A G AVA L A , D T U

stoffet og omdanner det til rent metan, og reaktoren overflødiggør samtidig den fordyrende forædlingsproces. ”Vi har fremstillet metan af en sådan kvalitet, at det kan bruges direkte i gasnettet,” siger Hariklia Gavala.

Både metan og ethanol kan bruges i biobrændstof. I Sverige – som er et af

de EU-lande, der satser mest på biobrændstof i den offentlige transportsektor – kører en stor del af busserne på brændstof fremstillet af madaffald, spildevandsslam og restprodukter fra papir- og skovindustrien. Men konventionelle bioreaktorer udvinder kun en begrænset del af energien i disse typer

DYNAMO

NR. 73

06

2023

D T U

Lektor Hariklia Gavala har udviklet bioreaktoren sammen med sine kolleger på DTU.

biomasse, og her er DTU Kemitekniks bioreaktor langt mere effektiv. ”Vi kan udnytte mange former for biomasse bedre, også biomasse, der ikke nemt kan omdannes til metan i biogasanlæg. Derudover kan industrier, der genererer overskudsgas, såsom kraft-varme-værker, cementfabrikker

og stålindustrien, implementere denne teknologi og omdanne gassen til noget nyttigt,” siger Hariklia Gavala.

40 gange så mange mikroalger Hariklia Gavala og hendes kolleger har allerede testet bioreaktoren i en skala, der er 35 gange større end i laborato-

35

riet, og bevist, at processen kan fungere på industriel skala. Det har flere virksomheder fået øjnene op for.

Hariklia Gavala har haft indledende samtaler med flere danske virksomheder, ligesom det græske firma Solmeyea har set et stort lys i bio­ reaktoren og har indgået en aftale med DTU om at bruge reaktoren kommercielt. Solmeyea fremstiller mikroalger, der er encellede alger, som gennem fotosyntese kan tygge sig igennem CO2 og i den anden ende spytte en række nyttige bioprodukter ud, som kan bruges til f.eks. produktion af fødevarer og bioplastik.

Hidtil har Solmeyea dyrket mikro­ algerne, lidt på samme måde som man dyrker afgrøder, ved at komme algerne i vand i store glasbeholdere, hvor sollyset får dem til at formere sig, men ved at bruge DTU Kemitekniks bioreaktor kan de nu dyrke mikroalgerne langt mere effektivt. Faktisk producerer de 40 gange så mange mikroalger som på konventionel vis, og fordelen er, at bioreaktoren fylder langt mindre end de mange store glasbeholdere. ”Bioreaktoren er en superrobust måde at få mikroalgerne til at spise CO2 på. Produktiviteten er meget bedre, de optager mindre plads, og processen er ikke afhængig af, om solen skinner,” forklarer Diego ­Grumbach, der er bioteknologisk ingeniør i Solmeyea.

I første omgang producerer algerne lipider, der kan bruges i plantebaserede fødevarer som alternativer til kød, fisk og æg, men på længere sigt er det planen, at algerne ligeledes skal bruges til at fremstille biobrændstof og bioplastik. Solmeyea har allerede startet et demoanlæg, hvor de bruger bioreaktoren. ”Potentialet er endnu større i biobrændstof end i fødevarer. Mange biobrændstoffer fremstilles af afgrøder, men det konkurrerer med vores fødevareproduktion, så løsningen er at finde en anden måde at fremstille biobrændstoffer på. Og det kan mikro­ algerne,” siger Diego Grumbach.

Hariklia Gavala, lektor, DTU, hnga@kt.dtu.dk

36

KIG INDENFOR

DY N A M O N R . 73 03 2 0 23

MIRIAM MEISTER

B A X L I N D H A R D T

37

DTU

Tre gange orkanens kraft Blæsten kan man ikke få at se – men i Poul la Cour Vindtunnellen på DTU Risø Campus kan man få den at føle.

Tunnellen, som er en af de største universitetsejede faciliteter af sin slags i verden, er netop fyldt fem år.

I den tid har den lagt rammer til omkring 300 dages test for samarbejds­ partnere og dobbelt så mange dage i interne projekter, hvor bl.a. vindmøllers vingesektioner og vingetipper eller andet, som kræver høj vindstyrke eller lydsvage omgivelser, er blevet testet.

En blæser, der måler næsten fem meter i diameter, genererer vind, som kan nå en hastighed på helt op til 378 km/t. – eller mere end tre gange orkanstyrke. Vindtunnellen er designet, så luften blæser med en ensartet hastighed over hele tværsnittet og med lav turbulens.

Mens størstedelen af de eksterne kunder er fra vindindustrien, har også f.eks. høreapparatproducenten Oticon brugt den for at kunne dokumentere deres produkters evne til at håndtere vindstøj.

C h rist ia n Ba k , p rofe sso r, DT U , chba@dtu.dk Læs mere om vindtunnellen på

www.plct.dk

38

S U N D H E D S T E K N O L O G I

DYNAMO

NR. 73

06

2023

HØREFORSKER MED ET GODT ØRE Nasrin Billie Jesper Scheel,

Nasrin Billie

Om høretab

Forsker Abigail Anne Kressner lider af en hørenedsættelse og bruger sin personlige indsigt til at forbedre høreoplevelsen for andre med høretab ved hjælp af innovativ teknologi.

E

n tidlig fredag eftermiddag i januar 2023 står forsker Abigail Anne Kressner omkranset af sine forsker-, læge- og audiologikolleger til indvielsen af Spatial ­Hearing Lab på Rigshospitalets Center for Hørelse og Balance.

Ved første øjekast ligner Spatial ­Hearing Lab, der er en del af Afdeling

for Øre-Næse-Halskirurgi og Audiologi, et almindeligt undersøgelseslokale, men laboratoriet er udstyret med 41 individuelle state of the art-højttalere, som er indlejret i både vægge og loft.

Spatial Hearing Lab er bygget som en mindre kopi af DTU’s testfacilitet Audio Visual Immersion Lab, og Abigail­har stået for at indrette det.

Op mod

800.000 danskere – eller ca.

16

pct. af befolkningen – har problemer med hørelsen i større eller mindre omfang.

Dermed er høreproblemer den mest udbredte funk­ tionsnedsæt­ telse i landet.

Hun arbejder som adjunkt, dels på DTU Sundhedsteknologi og dels på Rigshospitalets Center for Hørelse og Balance. Begge steder med fokus på at forbedre og udvikle nye teknologier og metoder til behandling af høretab.

Ved indvielsen taler Abigail højt for at overdøve højttalerne, hvor lyden af glade barnestemmer på en legeplads strømmer ud, og som snart afløses af lyden fra et travlt shoppingcenter. Hun fortæller de ansatte på centeret om, hvordan Spatial Hearing Lab kan måle hørehæmmedes evne til at retningshøre og skelne mellem lyde, særligt i selskab og baggrundsstøj. Det har en

39

DTU

Cochlear implantat Et cochlear implantat er elektronisk, medicinsk udstyr udviklet til personer med kraftigt til meget kraftigt høretab. Det virker ved at omdanne lyd til elektriske signaler, der sendes direkte til høre­ nerven. Det betyder, at det kan omgå de beskadigede områder i det indre øre (kaldet cochlear). Cochlear implantater anvendes, når almindelige høreapparater ikke er tilstrækkelige.

Teknologien består af et udvendigt apparatur og et cochlearimplantat, der opereres ind ved kranieknoglen bag øret. Den udvendige del omkoder lyd til et elektronisk signal, der opfanges via en magnet i implantatet.

betydning for, hvordan man trives med sit høreapparat eller høreimplantat.

Simulering af forskellige realistiske lydscenarier, såsom lydene fra et shoppingcenter, gør tilpasningen af høreteknologi mere virkelighedsnær, mens man stadig er i klinikken.

At høre med begge ører er vigtigt for evnen til at høre, hvor lyden kommer fra, også kaldet spatial hearing eller rumlig opfattelse på dansk. Din hjerne har brug for det fulde input for at kunne bearbejde og forstå lydene fuldt ud. Abigail er optaget af at løse mysteriet om spatial hearing. Den 37-årige forsker kender nemlig selv til

udfordringerne, da hun lever med kun ét godt øre. ”I mit arbejde i krydsfeltet mellem forskning og hospitalsverdenen kan jeg bruge min personlige erfaring som hørehæmmet til at bygge bro mellem de forskellige faggrupper og gøre forskningen mere anvendelig til gavn for patienterne,” siger Abigail Anne Kressner.

Benæder Abigail er vokset op i Chicago-forstaden Lombard i USA med sine tre søstre. Hendes fritid gik med at spille basket mod søstrene i familiens

Mads Klokker er cheflæge på Rigshospitalets Afdeling for ØreNæse-Halskirurgi og Audiologi og samarbejder med adjunkt Abigail Anne Kressner, der arbejder dels på Rigshospitalet og dels på DTU.

indkørsel eller med at terpe lektier.

Abigails­­hørehandicap opdages, da hun i tredje klasse får taget en høretest på skolen i forbindelse med et kommunalt screeningsprogram. Abigail dumper mod forventning testen og undersøges nærmere af en ørelæge, som ender med at henvise hende til en ørekirurg.

Det viser sig, at Abigail har et kolesteatom, eller en benæder, som den hedder på dansk, som æder sig ind i benet i hendes højre mellemøre og dermed forringer hendes hørelse.

Man ved ikke, hvordan Abigails kolesteatom er opstået, men årsagen er ofte betændelse i mellemøret.

40

SUNDHEDSTEKNOLOGI

DYNAMO

NR. 73

06

2023

DTU

OM Abigail Anne Kressner

Ingen i Abigails familie, inklusive hende selv, havde bemærket nogen problemer med Abigails hørelse.

Et halvt år efter opdagelsen får ­Abigail fjernet kolesteatomet ved en operation, samtidig med at der indsættes en protese, der skal udbedre de ødelagte høreknogler. ”Jeg er ør i hovedet, og mine forældre er lettede, da jeg vågner op fra bedøvelsen. Efter to nætter på hospitalet bliver jeg udskrevet med en forbinding om hovedet og strenge instrukser om at holde hovedet i ro.

Der går seks uger, før jeg igen kan spille basketball i indkørslen,” siger Abigail Anne Kressner.

De følgende år er Abigail på operationsbordet yderligere to gange, fordi der er problemer med øreprotesen. De næste mange år går Abigail til regelmæssigt tjek hos ørelægen, hvor det alle år diskuteres, om hun kunne have gavn af at bruge et høreapparat. Beslutningen beror bl.a. på, om familiens økonomi kan bære det. Gennem tiden udvikler Abigail sine egne strategier for bedre at kunne høre verden omkring sig uden brug af høreapparat.

Foregangsland Det er Danmarks position som foregangsland på høreområdet, der vækker Abigails interesse, mens hun læser til ingeniør på Georgia Institute of Technology.

Abigail Anne Kressner står i Rigshospitalets Spatial Hearing Lab, hvor 41 højtalere kan gengive lydoplevelsen fra et indkøbscenter eller en legeplads.

I Danmark bliver hovedparten af de børn, der fødes døve eller som mister hørelsen i de første år af deres liv, opereret og får et høreimplantat eller et høreapparat. Det er en særlig ud­­ fordring for denne gruppe at lokalisere lyde i støjende omgivelser. ”Spatial Hearing Lab kan hjælpe os med at teste og analysere, hvem der ville kunne få gavn af f.eks. et cochlear implantat. Det giver lægerne bedre mulighed for at vejlede patienten i forhold til udbyttet af en bestemt behandlingsmetode,” siger Abigail.

Moderat høretab To uger før indvielsen af Spatial Hearing Lab deltager Abigail i en international konference kaldet ’Speech in Noise’ i Kroatien. Her skal hun præsentere resultaterne af sin forskning. Dels holder hun et oplæg om et projekt, hvor patienter med cochlear implantat fik målt deres spatial hearing. Dels præsenterer hun projekt Dansk Sætningstest (DAST), der har til formål at skabe et talemateriale, der kan bruges inden for alle områder af tale- og hørevidenskab, f.eks. test og evaluering af hørelse og høreapparater. DAST er et samarbejde mellem Rigshospitalets Center for Hørelse og Balance, DTU og tre danske høreapparat­virksomheder.

Sætningstesten måler taleforståelighed. Hvis man som hørehæmmet hører en sætning, hvor meget af sætningen kan man da gentage? Taleforståelighed er vigtig at måle i forhold til at finde ud af, hvor svært ens høretab er. Med DAST forsøger Abigail og hendes samarbejdspartnere at udvide sætningstesten med flere sætninger indeholdende nogle af de mest benyt-

2019: Adjunkt på DTU Sundhedsteknologi og Rigshospitalets Center for Hørelse og Balance 2017: Gæsteforsker på virksomheden Cochlear Limited i Melbourne, Australien 2015: Postdoc på DTU 2015: Ph.d. i Electrical and Computer Engineering på Georgia Institute of Technology, USA

tede ord på dansk, så der kan foretages en mere nøjagtig måling af taleforståelighed på dansk.

Både oplægget og præsentationen går godt, men som tilhører midt i salen har Abigail meget svært ved at høre, hvad der bliver sagt oppe fra scenen.

Abigail sætter sig på første række, hvor hun kan se og mundaflæse hoved­ taleren. På den måde kan hun nu fortrænge salens dårlige akustik.

Præcis hvor usynligt et handicap som høretab kan være, er Abigail et godt eksempel på. Selvom hun har hørt dårligt på sit højre øre siden niårs­ alderen, er det kun få mennesker, der kender til Abigails moderate høretab.

Dengang som i dag. Og fordi hun ikke kom i gang med at bruge høreapparat som lille, bruger hun i dag udelukkende sit ene gode øre til at høre med.

Direkte adspurgt, om hun ville kunne have gavn af et høreapparat, svarer Abigail: ”Jeg har klaret mig fint uden, men jeg burde også snart booke en tid hos ørelægen.”

Abigail Anne Kressner, adjunkt, DTU, aakress@dtu.dk

I N N O VAT I O N

DY N A M O N R . 73 0 6 2 023

DTU

41

Intelligent plaster skal give patienter bedre søvn C h rist in a Tæ k ker M a g n u s M ø l l er

DTU-startup står bag nyudviklet sensor, der gør det nemmere, smartere og bedre at monitorere patienter. Det kan føre til store samfunds­ økonomiske gevinster.

N

år aftensygeplejersken møder ind på sin vagt på alment døgnafsnit 2221 på Psykiatrisk Center Nordsjælland, har han fået en ny rutine. Syv patienter skal nemlig have sat et intelligent plaster på overkroppen eller armen, inden de går i seng. I plasteret sidder en trådløs sensor, der måler puls og aktivitet hele natten.

Det kan få stor betydning: I stedet for at føre tilsyn på enkeltmands­ stuerne tre gange hver nat kan sygeplejersken nu sidde på kontoret ved de første to tilsyn og lave et fjerntilsyn ved hjælp af monitoreringsskærmen.

Her kan en lav puls f.eks. indikere, at patienten sover og ikke går rundt på stuen. Men vigtigst af alt kan man undgå at vække patienterne. Mangel på stabil søvn er ofte en af de udløsende faktorer til forværring af deres tilstand.

Testforløbet er lige begyndt på centeret, der er en del af Region Hoved­stadens Psykiatri, som er det psykiatriske hospital i hovedstadsområdet. Her håber man, at plasteret kan mindske antallet af tilsyn om natten og give overblik over patienternes tilstand. Næste skridt er at bruge dataene til at se, hvordan patienternes søvn har været, og om der er noget, man kan gøre for at justere søvnbehandlingen, der sigter mod at forbedre søvnkvaliteten, fortæller oversygeplejerske Kim Johansson:

42

I N N O VAT I O N

DTU

”Vi kigger ind i en fremtid med mange befolkningsgrupper, der sendes hjem fra hospitalet og bliver patient i eget hjem. I stedet for at sidde foran en læge skal mange derfor fremover selv måle deres blodtryk og sende resultatet til lægen eller hospitalet. Her vil man monitorere tilstanden og vurdere, om der er behov for yderligere behandling.

På den måde kan man tidligt opspore sygdomme og undgå indlæggelser. Det kan føre til store samfundsøkonomiske gevinster,” siger Brian Christensen, der er medstifter af virksomheden.

”Vi kan se en stor gevinst i det her, fordi vi ikke skal ind og kigge til patienterne om natten. I alle de 25 år, jeg har været her, har nattesøvnen været et samtaleemne. Noget af det største, vi arbejder med, er at få patienterne til at sove godt. Tidligere var det et skøn, om de havde sovet, men nu kan vi se mere præcist, hvor længe de har sovet. Det er vigtigt for medicineringen og behandlingen på den lange bane.”

Patient i eget hjem Testforløbet på Psykiatrisk Center Nordsjælland løber over tre måneder og er kun begyndelsen af iværksættereventyret for medtech-startuppet IMP Scandinavia. Bag virksomheden står tre tidligere DTU-studerende, der fik idéen for tre år siden. Nu står de med et dansk patent og venter på at få godkendt et internationalt patent.

Derudover har de fået en medicinsk godkendelse og en CE-mærkning, der beviser, at produktet opfylder EU’s krav om sikkerhed, sundhed og miljøbeskyttelse.

De første kunder er Fonden til Innovation og Erhvervsfremme i Region Sjælland og Nykøbing Falster Sygehus, der senere i år kører et testforløb på tre forskellige afdelinger. Efter planen vil iværksætterne sælge plasteret til behandling af patienter i eget hjem i 2024.

Brian Christensen er en af de tre medstiftere af IMP Scandinavia. De tre iværksættere mødte hinanden som studerende på DTU.

Sensoren har strøm til ca. et døgn og kan derefter tages ud af plasteret for at blive genopladt.

Selvom teknologien er udviklet til at formindske eller fjerne psykiatriens obligatoriske natlige tilsyn, har det vist sig, at der er et stort behov for at monitorere patienter i hele sundhedssektoren. Målet er at hjælpe sygeplejersker og læger til at forbedre behandlingen af patienter og borgere med behov for tilsyn. Det kan frigive tid til sundhedspersonalet og øge patienternes livskvalitet. Men perspektiverne rækker endnu længere.

Fra innovationskursus til medtech-startup Til daglig sidder han på kontoret bag K.B. Hallen på Frederiksberg, hvor han arbejder sammen med de to andre medstiftere, Jeppe Damgaard Leth og Oliver Kjæp Karlsson.

De tre iværksættere mødte hinanden på et kursus i Business Innovation på DTU Ballerup Campus, hvor studerende lærer at udvikle teknologier til at løse nogle af samfundets udfordringer. Da Brian Christensen fortalte om udfordringerne i psykiatrien, var Jeppe Damgaard Leth og Oliver Kjæp Karlsson med på idéen, og sammen gik de i gang med at udvikle en prototype til et intelligent plaster.

43

DTU

DTU – TEKNOLOGI FOR MENNESKER

NR. 68

03

2022

DTU – TEKNOLOGI FOR MENNESKER

DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET

NR. 69

06

2022

DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET

2022

SÅDAN SPARER VI PÅ JORDENS RESSOURCER

Musik kan opleves trods nedsat hørelse

Ny detektor afslører både supernovaer og brystkræft

TEMA

ENERGIØER

DYNAMO SPØRGER:

Når vi 2030-målet for personbiler?

Mød pionererne, der baner vejen til en cirkulær økonomi, hvor vi genbruger mere og smider mindre ud.

DYNAMO SPØRGER:

Hvad er absolut bæredygtighed?

Teknologiudvikling af el-infrastruktur, havvindmøller og Power-to-X skal bane vejen til øernes succes.

SÅDAN SKABER VI INKLUDERENDE TEKNOLOGI

TÆTTERE PÅ DEN PERFEKTE LASER MED AI

DTU – TEKNOLOGI FOR MENNESKER

NR. 70

09

2022

DTU – TEKNOLOGI FOR MENNESKER

DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET

NR. 71

12

2022

DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET

NR. 70 09 2022

A N A LY S E :

HER ER DEN BEDSTE UDNYTTELSE AF RESTBIOMASSE

TEMA

EN PERFEKT STORM

VIRKSOMHED ERSTATTER NATURGAS MED EL

Ny rekord i dataoverførsel

Skosål med silkesensor optimerer cykeltræningen

… fører til mangelsamfundet

TEMA

CYBERSIKKERHED

DYNAMO SPØRGER:

Hvorfor er danskerne dårligst til at mindske kødforbruget?

DYNAMO SPØRGER:

Er Danmark klar til havstigninger?

– Nye løsninger, der mindsker angreb

M AT E M AT I S K M O D E L L E R I N G :

INGENIØRSTUDERENDE GØR EN FORSKEL PÅ ROSKILDE FESTIVAL

DTU – TEKNOLOGI FOR MENNESKER

NR. 72

03

2023

NOVO NORDISK OPTIMERER PRODUKTIONEN

DTU – TEKNOLOGI FOR MENNESKER

DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET

NR. 73

06

2023

DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET

NR. 73

N R . 71

06

12

2023

2022

Vi bliver flere ældre Visionen er at opskalere produktionen i Danmark. I første omgang vil iværksætterne udbrede teknologien på hospitaler, i psykiatrien, i ældreplejen og ved hjemmeindlæggelser. Næste skridt er sundhedssektoren i Norden og Tyskland, fortæller Jeppe Damgaard Leth: ”På DTU lærer vi, at man skal finde et behov og udvikle en løsning i stedet for at finde en løsning, der skal presses ned over et behov. Vi så et behov og fandt en løsning på nogle af de samfundsudfordringer, vi kommer til at stå over for i en fremtid, hvor vi bliver flere ældre. Vores drøm er at udvikle et produkt, der kan gøre en stor forskel for mange mennesker.”

BIOTEKNOLOGI:

FALSKE DUFTSTOFFER FORHINDRER INSEKTER I AFGRØDERNE

AMMONIAK:

TO LØSNINGER TIL EN KLIMAVENLIG PRODUKTION

TEMA

2022

ca. et døgn, er bæredygtig og kan tages ud af plasteret og genbruges.

I dag har 40 patienter brugt plasteret. Den første version blev færdigudviklet og testet på Psykiatrisk Center Sct. Hans i 2020. I øjeblikket bliver plasteret solgt og testet på OK-Fondens plejehjem Bavne Ager i Gilleleje. Her bruger personalet det intelligente plaster til at minimere forstyrrelserne hos ældre, der normalt ofte skal tilses. Parallelt med testprojekterne udvikler iværksætterne version to af monitoreringsplasteret. Det kommer til at måle både puls, blodtryk, iltmætning, temperatur, respirationsfrekvens og aktivitetsniveau. ”Vi kigger ind i et stort marked for monitorering, og lige nu ser vi ikke andre direkte konkurrenter. Der er virksomheder, der arbejder med de samme behov som os, men der er ikke nogen, der udvikler det samme. Desuden gør vi det smartere og nemmere.

I stedet for at udvikle en teknologi, der bruger wi-fi eller Bluetooth, der kræver kode og internetforbindelse, har vi udviklet en løsning, der kun kræver to stikkontakter. En til opladeren og en til beacons. Det betyder, at alle kan bruge produktet,” siger Brian Christensen.

09

Kræver to stikkontakter Iværksætterne udvikler selv softwaren til plasteret, der i øjeblikket måler aktivitet og puls. Målingerne bliver sendt trådløst via beacons, som er små radiosendere, til en bærbar computer eller tablet. Herfra kan man følge udviklingen over tid. Sensoren har strøm til

2023

NR. 70

Den sidste dag på kurset pitchede de idéen foran et panel af investorer med kompetencer inden for bl.a. finansiering, salg og marketing. Og egentlig troede de, at projektet stoppede her.

Men investoren Peter Beck-Bang så store perspektiver i teknologien. Kort tid efter at kurset var slut, kontaktede han de studerende og spurgte, om han måtte være deres mentor. Det blev begyndelsen på iværksætterdrømmen.

I dag har IMP Scandinavia modtaget 10 mio. kr. i tilskud fra bl.a. private investorer, Vækstfonden, Innovationsfonden og Otto Bruuns Fond.

Iværksætterne har deltaget i flere acceleratorprogrammer som Danish Tech Challenge, der er en konkurrence for nyopstartede højteknologiske iværksættervirksomheder med fokus på it-hardware. De har også været med i partnerskabet Copenhagen Health Innovation, der arbejder med at skabe et bedre sundhedsvæsen til gavn for patienter. Sideløbende er iværksætterteamet vokset. ”Vi indså hurtigt, at vi manglede nogen, som kunne drifte vores virksomhed og stå for det forretningsmæssige. I dag består vores team af både studerende, investorer og medejere.

Som ingeniører er vi uddannet til at udvikle, forfine og skalere produktionen. Hver dag bruger vi de kompetencer til at gøre vores produkt bedre og bedre,” siger Jeppe Damgaard Leth.

06

06

BRIAN CHRISTENSEN, MEDSTIFTER AF I M P S C A N D I N AV I A

NR. 73

NR. 69

”Vi kigger ind i et stort marked for monitorering, og lige nu ser vi ikke andre direkte konkurrenter.”

DYNAMO

TEMA

BIOTEKNOLOGI Grøn omstilling med hjælp fra mikroberne

GODT NYT OM MIKROPLAST I HAVET HVAD MOZZARELLA KAN LÆRE OS OM MATERIALER

“LILLE DU”

Kvindelige iværksættere mødes med skepsis DYNAMO SPØRGER:

Får vi brugt overskudsvarmen fra datacentrene?

NY VIDEN OM INDLANDSISEN I GRØNLAND

TEMA

KVANTETEKNOLOGI De første løsninger er udviklet og bliver testet

Plaster med sensor hjælper i psykiatrien DYNAMO SPØRGER:

Hvad er ansvarlig teknologi?

ANDREAS MOGENSEN:

I RUMMET MED TRE DTU-PROJEKTER

FÅ DYNAMO TIL DØREN – HELT GRATIS

Hvis du ikke allerede er abonnent på Dynamo, eller hvis du kender nogen, der kunne tænke sig at få magasinet tilsendt, så husk, at det er ganske gratis.

Send en mail med navn og arbejdseller privatadresse til dynamo@dtu.dk.

Så lander magasinet i din postkasse eller på dit skrivebord fire gange om året.

Jeppe Damgaard Leth, medstifter af

IMP Scandinavia, JLE@impscandinavia.com Læs mere her: www.impscandinavia.com

Skriv til dynamo@dtu.dk – og få Dynamo tilsendt.

ZOOM

DTU

DYNAMO

NR. 73

06

2023

Inden i mozzarella Denne 3D-CT-skanning blotlægger mikrostrukturen af mozzarella­ost. Farverne viser retningen på fibrene i prøven.

Information fra skanningerne kan bruges til at optimere produktionsprocessen, så man opnår et bedre og mere ensartet produkt. Denne viden kan også begrænse miljøpåvirkningen, da der går mindre ost til spilde, ved at man undgår, at et parti mozzarella ikke består kvalitets­ kontrollen. Arbejdet med at finde måder at skanne denne ost på giver DTU’s billedanalyseeksperter ny indsigt.

Læs mere på side 4-6