Klimatet förändras och vi får räkna med ett allt lynnigare klimat framöver i form av exempelvis fler stormar, fler stekheta, vindstilla sommardagar liksom ett antal extremkalla, vindstilla vinterdagar.
Allteftersom kommer också energisystemet – produktion, distribution och användning av värme och el – vara uppbyggt på ett annat sätt idag. Sol, vind och andra förnybara energikällor utgör grundbulten i produktionen. Parallellt produceras elen betydligt mer decentraliserat samtidigt som befolkningen växer och allt fler bor i städer.
Det är dock svårt att sia om framtiden eftersom det finns stora osäkerheter. Den teknologiska utvecklingen, utsläppen och klimateffekterna kan ta flera vändningar.
Strömlösa när vädret slår till
Men genom att laborera med många olika scenarier och parametrar blev slutsatsen i att det är mycket sannolikt att vi blir strömlösa när vädret blir allt tuffare i framtiden. Exempelvis en smällkall vintervecka som inte förmår generera tillräckligt med el från vindkraften. Nuvarande energisystem är designat för dagens klimat, inte framtidens, är deras budskap.
– Våra resultat visar att vi måste säkra upp för framtida extremväder. Det görs inte idag. Men våra beräkningar och vår metod kan vara en första hjälp för att ta reda på vilka sårbarhetspucklarna är, säger Vahid Nik, forskare i infrastrukturfysik, energi och klimatförändring vid LTH, Lunds universitet och som står för merparten av arbetet bakom artikeln.
Enligt honom finns flera lösningar, det gäller bara att planera för dem redan nu.
Omställning till fossifritt kan fördröjas
– Det är självklart bra att vi ställer om till förnybart, och det är oundvikligt och så blir det förr eller senare. Men om vi inte planerar energisystemet för detta redan nu så finns hög risk för att omställningen till förnybart fördröjs, säger Vahid Nik.
Hur landet smartast ska bunkra energi varierar från land till land beroende på klimat och landets energistrategi.
Sammantaget handlar lösningarna om att öka flexibiliteten och resiliensen genom energilagring, möjlighet att växla mellan olika förnybara energikällor och förstå ändrade användarbeteenden och behov.
– Det finns många andra forskargrupper som jobbar på lovande lösningar. Samtidigt behöver vi bättre förstå vad de framtida klimatförändringarna kan få för konsekvenser. För första gången kan vi måla upp den bilden, säger han.
Svenska städer i fyra klimatzoner
Forskarna har räknat på 13 olika framtida klimatscenarier för åren 2010-2099 i kombination med dels uppskattat energibehov för de bostäder i de städer som ingår i undersökningen, dels en successivt ökad andel förnybar (vind och sol) energiproduktion. Prestandan undersöktes på timbasis och kostnaden och potentialen med att integrera förnybart utvärderades. Forskarna utvecklade en metod för att kunna kalkylera med både extrema väderhändelser och osäkerhet i beräkningarna.
Följande städer från fyra klimatzoner, såsom de definieras enligt Boverket, ingick i analysen: Bromölla, Bengtsfors, Falun, Gnesta, Göteborg, Grästorps, Habo, Hudiksvall, Jokkmokk, Kalix, Karlstad, Kristianstads, Landskrona, Linköping, Lidingö, Luleå, Lund, Malmö, Sala, Solna, Stockholm, Strömstad, Sundsvalls, Tjörns, Tranås, Ulricehamns, Vallentuna, Värnamo, Västerås, Vaxholm.
Klimatdatan som användes i arbetet har hämtats från RCA4, som är den fjärde generationen av SMHI:s regionala klimatmodell och som utvecklats av SMHIs klimatmodelleringsenhet Rossby Centre. Forskarna har använt klimatscenarior från fem olika globala klimatmodeller (General Circulation Models, GCMs) som utvecklats av fem olika forskningsinstitut, samt tre olika scenarier över hur växthuseffekten kommer att förstärkas i framtiden, så kallade ”Representative Concentration Pathways (RCPs)”, närmare bestämt RCP 2.6, 4.5 and 8.5. Tillsammans har detta resulterat i 13 olika framtida klimatscenarier.
– Generellt behöver båda parter vilja det för att de ska välja att bli föräldrar, vilket är ganska väntat. Nytt för den här studien är att vi kan visa att det ser lite olika ut för par som redan blivit föräldrar, där har kvinnan något mer att säga till om ifall hon vill ha ytterligare barn men mannen tycker olika. Särskilt gäller detta ett eventuellt tredje barn. Detta är också i linje med tidigare forskning från Tyskland, säger Ann-Zofie Duvander, professor i demografi och förstaförfattare till studien.
Förklaringen kan ligga i att par är mer jämställda innan de skaffar barn, och då är det inte så konstigt att de fattar beslutet om ett första barn tillsammans, menar Ann-Zofie Duvander.
– Inför ett första barn är det mer abstrakt vad ett barn innebär för ett par, vilket även det kan bidra till att båda parter får lika mycket att säga till om. Varken kostnaden eller vinsten av att skaffa barn har då blivit uppenbara för parterna, säger Ann-Zofie Duvander.
Kvinnor vinner – och förlorar
Men inför valet att skaffa fler barn har det hunnit bli uppenbart att barn, enligt tidigare forskning, kostar mer i både arbete och förlorad inkomst för kvinnor.
– Även om föräldrarna delar helt lika på omsorgen om barnet, är det kvinnan som går igenom graviditet och förlossning och i många fall också amning. Samtidigt kan det ju finnas en högre ”vinst” för kvinnor med att skaffa barn, i de fall kvinnan tar mer ansvar för barnet. Då kan barnen ju få en närmare kontakt med mamman och ge mer emotionellt till henne än till pappan, säger Ann-Zofie Duvander.
En annan möjlig förklaring till att kvinnan verkar ha mer att säga till om när paret blivit föräldrar och särskilt gällande ett tredje barn tas upp i studien: det kan handla om att mannen ändrar sig med tiden, från att inte vilja ha ett ytterligare barn till att vilja ha det. Kvinnor kanske helt enkelt är bättre på att övertala i dessa fall. Resultaten från studien kan alltså även tolkas som att kvinnor som vill ha ett till barn kan få som de vill, ifall männen ändrar sig med tiden.
Nyanserar bilden av traditionella könsroller
Artikeln är baserad på enkäter där båda parterna i heterosexuella sambo- och gifta par fick svara på frågor om framtida önskemål om barn år 2009. Paren i studiens urval hade antingen inga, ett eller två barn. Just det faktum att båda parterna fick svara på enkäten är ovanligt i den här typen av forskning och en stor fördel med materialet, berättar Ann-Zofie Duvander. Därefter har forskarna följt upp med uppgifter från olika register för att se om paren skaffade (ytterligare) barn eller inte, och jämfört det med vad paren svarade i enkäten.
– Som forskare vill vi veta mer om hur man fattar beslut och vem som bestämmer i par. Traditionellt finns det en idé om att kvinnor har mer att säga till om när det gäller barn och hem, medan män antas besluta mer om sådant som exempelvis stora inköp, till exempel en ny bil. Vår forskning visar att det inte är så enkelt och nyanserar den bilden, säger Ann-Zofie Duvander.
Så gjordes studien
Studien bygger på enkätdata från 2009 kombinerat med registerdata fram till 2014. Enkäterna delades ut till ett representativt urval av kvinnor och män med två föräldrar födda i Sverige, samt ett mindre urval av kvinnor och män med minst en förälder född i Polen eller Turkiet. För den här studien valdes de som var sammanboende eller gifta och hade 0-2 barn när enkäten genomfördes ut, sammanlagt 865 par. Båda parterna i paren fick svara på enkäten.
Mobiltelefoner används och accepteras i allt högre grad som en del av vardagliga situationer både i privata och offentliga utrymmen. Att den ökade mobilanvändningen kan ha en negativ påverkan på privata relationer är inget nytt. Frågan om hur mobilen påverkar kundmötet och interaktion mellan anställd och kund är dock till stor del obesvarad.
Forskarna Markus Fellesson, docent vid Centrum för tjänsteforskning vid Karlstads universitet, och Nicklas Salomonson, biträdande professor vid Högskolan i Borås, har undersökt hur anställda i handeln upplever det när kunden är upptagen av sin mobiltelefon under betalsituationen.
– Vi har tittat på hur de anställda reagerar och hanterar situationer där de blir nonchalerade och kunden istället tittar ned i sin mobiltelefon. Det är en form av mobilmissbruk som på engelska brukar kallas för ”phubbing” och som innebär att en person är upptagen av sin smartphone istället för att interagera med andra fysiskt närvarande personer, säger Nicklas Salomonson.
Mobilen påverkar kundmötet negativt
Resultat från en enkät till 2 940 anställda i svenska butiker visar att situationen är vanligt förekommande och att många anställda reagerar negativt.
– De upplever att de blir ignorerade och får svårt att göra sitt jobb på ett bra sätt. Vi kunde dock också se att anställda med en högre grad av serviceorientering, det vill säga som generellt agerar artigt, omtänksamt, korrekt och vänligt mot kunder, var mer förlåtande mot kunder som beter sig på det här sättet och mindre benägna att agera konfrontativt och till exempel avbryta kunden, säger Nicklas Salomonson.
Denna typ av känsloarbete, att vara mer förlåtande mot kunder, har i tidigare forskning visat sig ha flera negativa arbetsmiljömässiga konsekvenser, som till exempel ökat missnöje med jobbet och utbrändhet. Studien visar härigenom både på problemet med mobilmissbruk i kundmöten och på att serviceorientering kan vara en problematisk strategi för företag när de anställda utsätts för kunder som beter sig illa, menar forskarna.
Ökad digitalisering i branschen
– Tidigare forskning har visat att detaljhandeln är en bransch med en hel del arbetsmiljömässiga problem i form av kränkningar, hot och våld från kunder. Den här studien visar hur ”mildare” former av besvärliga kundbeteenden också har en negativ påverkan på handelsanställdas arbetssituation. Branschen genomgår just nu en kraftig förvandling med ökad digitalisering där mobiltelefonen spelar en allt viktigare roll. Kunder kan och förväntas i högre grad betjäna sig själva via sin mobil. Vår studie visar att mobiltelefoners användning i butik också kan medföra problem, särskilt för anställda, avslutar Nicklas Salomonson.
Studien, som nyligen publicerats, är en utveckling av tidigare forskning med fokus på arbetsmiljöproblem som uppstår när kunder beter sig illa och strategier som anställda använder sig av för att hantera dessa beteenden.
Nicklas Salomonson, biträdande professor vid Högskolan i Borås och gästforskare vid Centrum för tjänsteforskning vid Karlstads universitet, nicklas.salomonson@kau.se
En sydsvensk studie från SLU har gjort analyser av maginnehållet hos älgar, och jämfört med vad som finns att äta i olika områden, och kalvarnas vikter.
Kartläggningen av älgarnas matvanor är ett bra exempel på forskning som inte hade kunnat genomföras utan insatser av en mängd frivilliga utanför forskarsamhället. Studien bygger till stora delar på analyser av maginnehåll från 320 älgar, insamlade under älgjakten av 250 jägare i sju älgförvaltningsområden i Västra Götaland, Södermanland, Kronoberg och Skåne.
– Jägarnas insatser har varit ovärderliga, säger Annika Felton, forskare vid SLU. Därför har jag under de senaste åren medverkat på en rad älgmöten och exkursioner där jag har berättat om de preliminära resultaten för jägare och skogsägare i södra Sverige. Nu när den vetenskapliga artikeln äntligen är ute hoppas jag att resultaten även når norra Sverige, liksom myndigheter och intresseorganisationer, och andra forskare förstås.
Kunskap om älgens meny viktig för skogsförvaltare
Älgar äter kvistar och löv från träd samt buskar, ris, örter och gräs, och de kan orsaka kostsamma skador i framför allt tallplanteringar. Kunskaper om hur älgar väljer sin mat och hur skogsskötseln påverkar detta val är därför viktiga för skogsförvaltare.
Studien visar hur viktigt det är för de sydsvenska älgarna att kosten är varierad, och att den inbegriper lövträd. De älgpopulationer som har en artrik diet, med betydande inslag av sälg och asp, har högre kalvvikter än älgpopulationer som inte lyckas hitta lika många växtarter att äta vintertid, utan måste äta väldigt mycket tall.
Tall utgör 30 procent av kosten
De älgpopulationer som hade god tillgång till ungskog (0–15 år gammal), där många kvistar och grenar är nåbara, hade tyngre kalvar än de populationer som inte hade det. I områden där älgarnas föda var särskilt energirik, till exempel genom intag av jordbruksgrödor, var kalvarnas vikt medelhög.
Studien bekräftar att tall är en stapelföda för sydsvenska älgar – den stod i genomsnitt för cirka 30 procent av torrvikten. Lite mer förvånande var att en nästan lika stor del av kosten bestod av lingonris, blåbärsris och ljung.
– Våra resultat visar hur viktig kosten är för en stor växtätare som älgen, och vi tror att de regionala viktskillnader vi ser hos den nordiska älgen delvis kan förklaras av tillgången på olika födoslag under vintern, säger Annika Felton.
Studien har genomförts i områden där landskapet är starkt påverkat av skogsbruk, och där människan alltså har stort inflytande över trädslagsfördelningen och växtligheten i övrigt.
– En skogsskötsel som leder till ett större utbud av lövträd, buskar, ris och örter bör gynna älgpopulationerna, och troligen även andra stora växtätare. Sådana åtgärder bör samtidigt minska betestrycket på tall. Vi tror alltså att detta skulle gynna både skogsägare och jägare, liksom mångfalden av växter och djur, avslutar Annika Felton.
Fotnot:
Projektet ”Älgarnas foder & hälsa i södra Sverige” har letts av Annika Felton från SLU inom ett samarbete med Statens veterinärmedicinska anstalt (SVA).
Annika Felton, universitetslektor, Institutionen för sydsvensk skogsvetenskap, Sveriges lantbruksuniversitet, Alnarp, annika.felton@slu.se
I sociala medier är det vanligt att den tekniska plattformen ger dig vänförslag. Förslaget grundas på att du och den andra personen har gemensamma kontakter, och kanske därför också känner varandra. På liknande sätt kartlägger forskare biologiska nätverk som baseras på hur olika proteiner eller gener interagerar med varandra. Forskarna bakom en ny studie har nu tagit artificiell intelligens, AI, till hjälp och undersökt om det går att hitta biologiska nätverk genom att använda djupinlärning, det vill säga träna upp så kallade djupa artificiella neurala nätverk. Eftersom artificiella neurala nätverk är mycket bra på att lära sig att hitta mönster i enorma mängder komplexa data används de bland annat inom bildigenkänning. Men än så länge är det ovanligt att denna maskininlärningsmetod används inom biologisk forskning.
En ny studie ledd av forskare vid Linköpings universitet har för första gången använt djupinlärning för att hitta sjukdomsrelaterade gener.
– Det är en mycket kraftfull metod för att analysera stora mängder biologisk information, så kallad big data, säger Sanjiv Dwivedi, postdoktor vid Institutionen för fysik, kemi och biologi (IFM) vid Linköpings universitet.
Forskarna använde en stor databas med information om hur 20 000 olika gener uttrycks hos en stor mängd människor. Informationen var osorterad, på så sätt att forskarna inte talade om för det artificiella neurala nätverket vilka genuttryck som kom från personer med sjukdom, och vad som var kopplat till friska personer. Sedan tränades AI-modellen i att hitta mönster i genuttrycket.
Som en ”svart låda”
En av utmaningarna med maskininlärning är att människan inte kan se exakt hur ett artificiellt neuralt nätverk löser en uppgift. AI beskrivs ibland som en ”svart låda” – vi ser bara informationen som vi stoppar in i ”lådan” och resultatet som kommer ut, men inte stegen däremellan. Artificiella neurala nätverk består av flera lager där informationen bearbetas matematiskt. Det finns ett inmatningslager, ett utdatalager som levererar resultatet av AI-systemets bearbetning av informationen, och däremellan ett antal dolda lager där en mängd beräkningar utförs. När forskarna hade tränat det artificiella neurala nätverket, undrade de därför om de så att säga kunde glänta på locket till ”svarta lådan” och förstå hur det fungerade. Fanns det likheter mellan det neurala nätverkets uppbyggnad och de biologiska nätverk som redan är kända?
– När vi analyserade vårt neurala nätverk visade det sig att det första dolda lagret i stor utsträckning representerade interaktioner mellan olika proteiner. I det tredje dolda lagret däremot, djupare in i modellen, återfinns grupper med olika celltyper. Det är väldigt intressant att den sortens biologiskt relevanta grupperingar kommer ut per automatik när vårt nätverk har utgått från oklassificerat genuttrycksdata, säger Mika Gustafsson, universitetslektor vid IFM, som har lett studien.
Kan ha hittat nya mönster
I nästa steg undersökte forskarna om deras modell av genuttryck kunde användas till att avgöra vilket genuttryck som är kopplat till sjukdom och vad som är normalt. De fann stöd för att modellen hittar mönster som är relevanta och stämmer bra med de biologiska mekanismerna i kroppen. Eftersom modellen har tränats på oklassificerad data kan det artificiella neurala nätverket också ha hittat mönster som är helt nya. Forskarnas nästa steg är att undersöka om även sådana, hittills okända mönster, är relevanta ur ett biologiskt perspektiv.
– Vi tror att nyckeln för att komma framåt i forskningen inom fältet är att förstå det neurala nätverket. Dels kan det lära oss nya saker om biologiska sammanhang, exempelvis sjukdomar där många faktorer samspelar. Men vi tror också att vårt tillvägagångssätt ger modeller som lättare kan generaliseras och användas på många olika typer av biologisk information, säger Mika Gustafsson.
Genom nära samarbete med forskare inom medicin hoppas Mika Gustafsson kunna göra tillvägagångssättet i studien tillämpbart inom precisionsmedicin, för att exempelvis gruppera vilken patient som bör få vilken medicin eller vem som har svårast sjukdom.
Transplantationen gjordes i december 2019, under ledning av Mats Brännström, överläkare och professor i obstetrik och gynekologi på Sahlgrenska akademin vid Göteborgs universitet. Ytterligare fem transplantationer med livmoder från avliden donator planeras av forskarteamet under 2020 och 2021.
Hittills har tre barn i världen fötts efter transplantation av livmoder från avliden donator, ett barn i Brasilien följt av två i USA. En första födsel i Sverige kan ske tidigast 2021.
– Det känns bra att vi är igång. Nu har vi också kunnat meddela de andra personerna på väntelistan att den första transplantationen är gjord, säger Mats Brännström.
Alla tidigare livmodertransplantationer i Sverige har involverat levande donatorer, ofta mottagarens mamma och i några fall annan närstående. Syftet med att pröva den nya metoden är att bredda möjligheterna inför en eventuell etablering av livmodertransplantation som behandling.
Dels skulle antalet möjliga donatorer öka, och dels skulle även kvinnor utan lämplig donator i sin närhet kunna komma ifråga för transplantation. Man undviker också att en levande donator behöver genomgå sövning och kirurgi.
Frågade specifikt om livmodern
Donatorn i det nu aktuella fallet var en kvinna som tidigare fött barn, och som var i fertil ålder när hon hastigt gick bort. Frågan om hennes inställning till organdonation ställdes till de efterlevande, vilket alltid görs när en potentiell donator inte finns i donationsregistret.
– Man frågade också specifikt om livmodern eftersom det är ett nytt organ i de här sammanhangen. Enligt det forskningsetiska tillståndet för studien måste livmodern särskilt nämnas, säger Mats Brännström.
Mottagaren av livmodern, en kvinna i 30-årsåldern, kallades på kort varsel till Sahlgrenska Universitetssjukhuset för operation. Efter fem dygn kunde hon lämna sjukhuset, och står nu under samma bevakning och vård som övriga livmodertransplanterade i Sverige.
Planen är att i höst, tio månader efter operation, inleda försök att göra kvinnan gravid. Det sker genom att ett embryo, som tillkommit via IVF före transplantationen, återförs i den transplanterade livmodern.
Totalt tio barn födda i Sverige
Efter det svenska genombrottet 2014, med första födseln i världen efter en livmodertransplantation, har ytterligare åtta barn varav tre syskonpar fötts inom det som kallas studie ett. Sista födseln i studien skedde nu i januari 2020.
I studie två, robotprojektet, har ett barn fötts, 2019. Studien innebar ett teknikskifte där robotassisterad titthålskirurgi gjorde det kirurgiska ingreppet på donatorn mer skonsamt. Den sista av åtta operationer i studien gjordes november 2019. En graviditet pågår.
Från studie ett och två finns deltagare som godkänts för transplantation och genomgått IVF men som av olika skäl inte kunnat fullfölja studien. Antingen för att det sent under utredningen av donatorn påvisats att kärlen till livmodern inte varit av god kvalitet, eller för att en redan inopererad livmoder behövt tas ut igen. Det är dessa personer som ingår i försöken med transplantation av livmoder från avliden donator.
– Vi bör definitivt ta klimatfrågan på största allvar, men när det gäller biologisk mångfald finns det andra hot som är minst lika viktiga att tänka på, säger Johan Ehrlén, professor vid Institutionen för ekologi, miljö och botanik (DEEP) vid Stockholm universitet.
En ny studie, publicerad i den vetenskapliga tidskriften PNAS, har undersökt många olika typer av växter: träd, buskar, örter och gräs från hela världen. Syftet var att ta reda på vilka miljöfaktorer som har störst påverkan på antalet växter och deras utbredning i landskapet. Forskarna studerade bland annat effekter av klimat, pollinatörer, växtätare, konkurrens, orkaner, översvämningar och bränder.
Stort fokus på klimatpåverkan
– Vi såg att effekterna av bränder på växtpopulationer är större än de direkta effekterna av klimatvariationer. Att fler bränder förekommer är dock delvis en indirekt effekt av ett förändrat klimat. Vi måste därför börja titta på de indirekta effekterna av klimatet också, säger Johan Ehrlén.
Klimatpåverkan är just nu ofta i fokus för forskningen om hur växters utbredning och antal förändras. Det finns två skäl. Det ena är att klimatdata finns lätt tillgängligt i form av klimatkartor, vilket gör det enkelt att arbeta med – varje forskare behöver inte själv samla in alla data. Det andra skälet är att människor överlag är oroade över klimatförändringarna.
– Det finns många åsikter om vilka miljöfaktorer som är viktiga för att arter ska överleva och spridas, men i själva verket har vi mycket lite kvantitativ information om detta. Vi ville i den här studien gå från att bara ha åsikter till att ta reda på hur mycket vi faktiskt vet, säger Johan Ehrlén.
Förändrad markanvändning också viktigt
I Sverige, liksom i andra delar i världen, är hur vi använder marken sannolikt viktigare för den biologiska mångfalden än klimatet. Ett av de största hoten hos oss är det intensifierade skogsbruket. Det gör att träden i skogarna blir mer jämngamla och av en och samma art. Det blir också mindre gammelskog. Allt detta leder till mindre biologisk mångfald. Ett annat stort bekymmer är förändringar i jordbruket som lett till mer homogena landskap och allt mindre områden som kan fungera som hem för många olika arter.
Johan Ehrlén betonar att studien endast har undersökt små och måttliga effekter av mänsklig markanvändning:
– Om vi hade inkluderat vad som händer när du tar bort växter helt, som när du tar bort en hel skog eller bygger vägar, skulle människans effekt bli ännu större, säger Johan Ehrlén.
Johan Ehrlén, professor vid Institutionen för ekologi, miljö och botanik (DEEP) och Bolin Center For Climate Research vid Stockholms universitet, johan.ehrlen@su.se
Damm inomhus innehåller många olika kemikalier som kommer från produkter som vi har i våra hem. Vissa av dessa kemikalier kan binda till protein som transporterar sköldkörtelhormon i kroppen, och som konsekvens kommer mindre hormon transporteras till sina mål.
I en ny studie har forskarna velat undersöka i vilken utsträckning som bindningen av sköldkörtelhormonet till proteinet störs av kemikalier i damm. Sköldkörtelhormoner är bland annat viktigt för normal tillväxt och utveckling av hjärnan under de tidiga levnadsåren. En störning i hormonnivåer kan påverka hälsan under hela livet, men är särskilt problematiskt för små barn då de utvecklas.
Hormonstörande kemikalier i hushållsdamm
– I den här studien har vi kunnat visa att 25 hormonstörande kemikalier som man hittar i vanligt hushållsdamm skulle kunna påverka en normal sköldkörtelfunktion vid de halter som finns hos människor, både hos vuxna och hos barn, säger Jana Weiss, forskare vid Institutionen för miljövetenskap, Stockholms universitet, som har gjort studien tillsammans med forskare vid Vrije Universiteit Amsterdam och Brunel universitet i London.
– Det sista vi gjorde där var att extrapolera våra resultat till människa, alltså ta reda på vad det innebär för små barn att få i sig dessa ämnen via dammet.
Undersökningen gjordes i labbet
Den nya studien har publicerats i den vetenskapliga tidskriften Environmental Health Perspectives. Baserat på resultaten från MiSSE-projektet skapades kemikalieblandningar som återspeglade sammansättningen och nivåerna som är vanliga i blod från gravida kvinnor och spädbarn.
Individuella kemikalier och blandningarna undersöktes i labbet för att se hur väl de binder till transportproteinet för sköldkörtelhormonerna. Vissa av de testade kemikalierna kunde till och med binda starkare till proteinet än vad sköldkörtelhormonerna själva gör, vilket påverkar tillgängligheten av sköldkörtelhormonerna i blodet.
– Vi kunde se att om man testar alla kemikalier i en blandning så såg vi en effekt på proteinet, trots att de enskilda kemikalierna i blandningen var i en koncentration under deras effektnivå. Detta visar på vikten av att ta med alla kemikalier som vi är exponerade för när vi utvärderar risken för exponeringen. Om man endast tittar på enskilda kemikalier så underskattar vi deras effekt på organismen.
Testerna på labbet är en förenklad modell av det som händer i blodet, så för att komma så nära en verklig situation som möjligt så togs även en sammansättning av andra bindningsproteiner i blod med i beräkningarna. Resultaten visade att små barn som exponeras för kemikalier i damm kan ha mellan 1,5 procent, och upp till 4,9 procent mindre sköldkörtelhormon transporterat via proteinet. För vuxna kan sköldkörtelhormonets bindning hämmas mellan 1,3 procent till 6,2 procent. Konsekvenserna av detta behöver undersökas vidare.
Viktigt riskbedöma fler än en kemikalie i taget
I studien skriver forskarna att sänkta nivåer kan öka risken för att utveckla sköldkörtelstörningar, särskilt hos personer som redan har relativt låga nivåer av sköldkörtelhormon. Det kan vara särskilt oroande för gravida kvinnor, eftersom fostret är helt beroende av moderns sköldkörtelhormoner under graviditetens första månader, och en brist under graviditeten kan leda till minskade kognitiva funktioner hos barnet efter födseln.
– Resultaten visar på att vi inte kan fortsätta med att riskbedöma en kemikalie i taget. Vi har alla en cocktail av hormonstörande kemikalier i vårt blod och vi behöver få klarhet i vad det betyder för kommande generationer, säger Jana Weiss.
– Vår genomgång visar att coronaviruset har minst lika stor överförbarhet som SARS-viruset. Det säger en del om situationens allvar, säger Joacim Rocklöv, professor i hållbar hälsa vid Umeå universitet och en av studiens författare.
Världshälsoorganisationen WHO uppskattar att coronaviruset har en överförbarhet, uttryckt som så kallat reproduktionsnummer, i spannet 1,4 – 2,5. Reproduktionsnumret är ett mått på hur många personer en smittad person för viruset vidare till i en tidigare helt frisk befolkning. Ju högre tal, desto mer överförbart virus och desto större risk för snabb spridning. Vid reproduktionsnummer under 1,0 är det troligt att epidemin dör ut av sig själv.
Hög överförbarheten
Forskare vid Umeå universitet, i Heidelberg och i Zhangzhou i Kina, har gjort en genomgång av ett antal vetenskapliga studier av coronaviruset, SARS-CoV-2. Totalt fann forskarna tolv studier av tillräcklig kvalitet. Studierna består av uppskattningar av spridningstakten utifrån de utbrott som observerats i befolkningen i Kina och baseras på statistiska och matematiska metoder.
De tidigaste studierna indikerade en relativt låg överförbarhet av viruset. Därefter steg överförbarheten mycket kraftigt, för att i de senaste studierna stabiliseras i spannet 2 – 3. Genomsnittsvärdet i studierna blev 3,28 och medianvärdet 2,79. Alltså klart högre än WHO:s skattning på 1,4 – 2,5.
– Ser man till hur corona-epidemin faktiskt utvecklas, tycks verkligheten stämma väl eller till och med överträffa den högre tillväxttakten i våra beräkningar. Trots alla åtgärder som sätts in, har coronaviruset redan spridits betydligt mer än SARS gjorde, säger Joacim Rocklöv.
Joacim Rocklöv. Professor vid Institutionen för folkhälsa och klinisk medicin, Umeå universitet, joacim.rocklov@umu.se
− Kunskapen om hur människor omsätter riskkommunikation i praktisk handling är begränsad. Målet är att den här studien ska bidra till att utveckla en mer effektiv riskkommunikation som når ut till alla. Det är inte bara en demokratifråga, det kan i svåra situationer bli en fråga överlevnad, säger Minna Lundgren, forskare vid Risk och krisforskningscentrum, RCR, och huvudansvarig för experimentet.
De händelser och scenarior som används är sådana som sannolikt kan inträffa. Det kan handla om långvarigt strömavbrott, förorenat vatten eller informationsstörning.
− Vi vill veta hur människor använder kunskap från till exempel informationskampanjer eller egna tidigare erfarenheter och hur man omsätter dessa till handling både innan och under en kris. Vi har därför byggt upp en bostad i RCR Lab där vi kan simulera olika kriser, säger Minna Lundgren.
Söker deltagare till experimentet
Forskningslabbet, RCR Lab, på Mittuniversitetet är ett av få i världen i sitt slag. Det är utrustat med visualisering i 360 grader i form av sömlös projicering på de vita väggarna, ett surroundsystem där ljudet kan komma från vilket håll som helst, vibrationer med hjälp av lågfrekventa ljud, miljöljus och effektljus, som blixtar och eldsken, rök för att simulera bränder, dofter för att förstärka upplevelsen, värmeaggregat för att förstärka brandscenarier och olika typer av rekvisita.
Delvis virtuell lägenhet i RCR Lab. Bild: Hanna Liljendahl, Mittuniversitetet.
− När man gör intervjuer efter en kris minns man i regel inte allt som inträffat och allt man gjort under en kris och det problemet vill vi komma runt på det här sättet, säger Minna Lundgren.
Till experimenten söks personer i alla åldrar från 18 och uppåt som har svenska som modersmål eller andraspråk. Man deltar tillsammans med sin partner, granne eller någon annan närstående vuxen. Experimentet tar ca 1–1,5 timmar och allt deltagande är frivilligt. Det krävs inga särskilda förkunskaper för att delta.
Är du intresserad och vill veta mer?
Minna Lundgren, huvudansvarig forskare, Risk- och krisforskningscentrum, RCR, på Mittuniversitetet, minna.lundgren@miun.se
Eta Carinae är namnet på två stjärnor som omsluts av ett stort och ljusstarkt gasmoln, en nebulosa. Denna gas har kastats ut vid tidigare explosioner. Med ett tidsmellanrum på fem och ett halvt år kommer de två massiva stjärnorna i Eta Carinae så pass nära varandra som avståndet mellan jorden och solen.
En av de största stjärnorna
Nästa gång det sker är den 17 februari. När stjärnornas vindar kolliderar ändras det utskickade ljuset radikalt, så att forskarna kan ta reda på mer om de ingående stjärnornas egenskaper.
– Varje gång stjärnorna kommer så nära varandra skickar de ut ytterligare skal av gas. Stjärnornas dåvarande yttersta skal, som skickades ut för 170 år sedan, är det som vi nu ser som nebulosan, säger Henrik Hartman, fysiker och forskare vid Malmö universitet.
Av alla hundra miljarder stjärnor i Vintergatan är det bara en handfull som är av samma storlek som Eta Carinae i detta stadium. Den ligger 7500 ljusår från jorden i en annan del av galaxen, lyser en miljon gånger starkare än solen och sänder ut lika mycket ljus på sex sekunder som vår sol strålar på ett helt år. De både stjärnorna tros vara över 100 respektive 30 gånger större än solen.
Ljuset visar vad gasen består av
Inför den 17 februari följer Henrik Hartman och de andra forskarna i nätverket utvecklingen via nära dagliga observationer från teleskop runt om i världen, placerade i Sydamerikas öken, rymdteleskopet Hubble och på rymdstationen ISS. Henrik Hartman intresserar sig särskilt för det ljusspektrum som stjärnorna skickar ut och hur det växelverkar med atomerna närmast stjärnan.
– Med hjälp av ljuset kan vi få reda på vad gasen närmast stjärnorna består av. Vi är intresserade av själva processen när ljuset interagerar med atomerna, och också av den kemiska sammansättningen i de skal som skickas ut vid explosionen. Ljuset berättar vilka ämnen som bildas i de tyngsta stjärnorna och i vilken mängd. Det bidrar till kunskapen om universums kemiska utveckling, säger Henrik Hartman.
Våldsam explosion 1840
Variationen i ljuset gör stjärnan till ett unikt laboratorium, där Malmöforskarna studerar atomer under förhållanden vi inte kan återskapa på jorden. Forskarna vill också studera hur stjärnor fungerar i slutstadiet. Man vet att stora stjärnor med kosmiska mått mätt inte lever så länge (några miljoner år), medan solen redan är drygt fyra miljarder år, och Eta Carinae befinner sig i slutfasen, förklarar Henrik Hartman.
Det går inte att säga hur stor explosionen 2020 blir. Vid den senaste 1840 lyste hela stjärnan upp vid en våldsam explosion som skickade ut de nu synliga gasbubblorna med den otroliga hastigheten av 500 km i sekunden. En supernova, eller en ännu större hypernova, är slutstadiet för stjärnan.
Vi vet inte hur stort utbrottet blir den här gången, men någon gång avslutas en stjärnas liv och den kollapsar. Eftersom tidsskalan är lång vet vi inte när Eta Carinae slutligen exploderar, men det är snart. I Vintergatan sker en supernova ungefär vart hundrade år, så det skulle förstås vara jättespännande att få uppleva, säger Henrik Hartman.
Familial hypercholesterolemia (FH) är en vanlig genetisk sjukdom som drabbar en av 250 personer. Sjukdomen påverkar ämnesomsättningen och orsakar förhöjda kolesterolnivåer. För att få en helt säker diagnos krävs ett genetiskt test.
Dessa tester är emellertid bara tillgängliga på ett begränsat antal universitetssjukhus. Alla andra sjukhus använder en metod som kallas Dutch lipid score, som baseras på en patients kliniska egenskaper och familjehistoria. Metoden uppskattar sannolikheten för att en patient lider av FH, snarare än att diagnostisera, och den är ett mer lättillgängligt, men mindre exakt, verktyg än ett genetiskt test.
Uppfunnit ny och mer tillförlitlig diagnosmetod
Nu har en tvärvetenskaplig grupp forskare från institutionen för fysik och avdelningen för molekylär och klinisk medicin vid Göteborgs universitet uppfunnit en alternativ metod.
– Vi bestämde oss för att försöka använda maskininlärning för att förutsäga om en patient har den ärftliga genetiska sjukdomen, eller om deras symptom uppstått av orsaker relaterade till livsstil. För att göra detta använde vi tre olika typer av algoritmer: ett klassificeringsträd, en gradient boosting machine och ett neuralt nätverk. Vi fann att alla tre varianter gav bättre resultat än den traditionella Dutch lipid score, säger Saga Helgadottir, doktorand vid institutionen för fysik.
Använde data från patienter
Forskarna använde data från patienter i Göteborg för att träna algoritmerna. Hälften av datasetet användes för information, den andra hälften för att testa och se hur exakt algoritmerna kunde förutsäga om en patient led av FH eller inte.
För varje patient matades det in ett par grundläggande variabler, som alla sjukhus enkelt kunde få fram, som ålder och resultat från blodprov. Forskarna testade dessutom algoritmerna som tränats med Göteborgs-data på en annan uppsättning data från en liknande patientgrupp från Milano. Resultaten visade att algoritmerna presterade mer exakt när de tränats med ”lokalt data”, men algoritmernas resultat överträffade fortfarande Dutch lipid score när de testade extern Milano-data.
– Beroende på hur väl du tränar algoritmen blir testresultatet mer eller mindre exakt. Sjukhus runt om i världen skulle kunna välja mellan att träna algoritmen med egen patientdata och få ett mer exakt resultat, eller att använda en redan tränad algoritm och fortfarande få ett bättre resultat än i dagsläget, förklarar Saga Helgadottir.
Jämföra data en väg framåt
Framöver kan en potentiell väg att utforska vara att träna algoritmen med hjälp av en stor mängd data från patientgrupper i olika länder, och jämföra exaktheten i resultaten med den för en version som tränats med endast lokala data.
– Möjligheten att testa den idén hänger på tillgången till sådana datamängder, säger Saga Helgadottir.
Studierna använde en kedja av beräkningsmodeller för att undersöka hur jordbruket i länderna kring Östersjön påverkas av förändrade stöd och regler, för att sedan följa växtnäringens väg från gården, genom vattendrag, fram till dess effekter i Östersjön. I den ena studien undersöktes effekterna av de nuvarande direktstöden, som innefattar gårdsstöd, olika kopplade stöd och de obligatoriska miljöåtgärder som kallas ”förgröningen”. Resultaten visar att stöden bidrar till ökad övergödning, men också att effekten är relativt liten.
Karta som visar direktstödens påverkan på kväveöverskott i jordbruket (1000 t per år) i olika områden i EU-länderna kring Östersjön. Källa: Agrifood Economics Centre
– Vi visste sedan tidigare att direktstöden bidrar till att hålla mark i produktion, särskilt i marginella områden. Därigenom ökar den totala mängden växtnäring som används samtidigt som intensiteten i produktionen i termer av skörd per hektar blir lägre. Det som är nytt i vår studie är att vi visar att den sammanlagda effekten är en ökad övergödning jämfört med en situation utan stöd, säger Torbjörn Jansson, utredare vid SLU och Agrifood Economics Centre, som har lett studien.
Direktstöden påverkar övergödningen genom två motverkande krafter. Å ena sidan bidrar stöden till att hålla mark i produktion, vilket ökar den totala användningen av växtnäring inom jordbruket och därigenom ett ökat läckage av näringsämnen. Å andra sidan bidrar stöden till att minska genomsnittsgivan växtnäring per hektar. Det förklaras av att stöden ökar den totala produktionen, vilket leder till att priserna på grödorna faller, vilket i sin tur leder till att den ekonomiskt optimala gödselgivan blir lägre. Ökad markanvändning innebär dessutom att produktion upprätthålls på mindre bördig mark där gödselgivan är lägre än på mark där man siktar på högre avkastning.
Stöd ger större kväveöverskott
I Sydsverige, Danmark samt delar av Polen finns de regioner där stöden ger den största ökningen av kväveöverskottet i jordbruket.
I den andra studien undersöktes hur olika åtgärder på gårdsnivå kan användas för att minska övergödningen. Där handlade det om åtgärder för hantering, lagring och spridning av stallgödsel som syftar till att göra växtnäringen mer tillgänglig för grödorna och därigenom minska näringsförlusterna i produktionen. Om sådana åtgärder kunde genomföras i alla länder kring Östersjön så skulle halterna kväve i havsvattnet kunna minska med 1–9 procent beroende på vilket område som undersöks. Det vore en viktig förbättring i ett innanhav där 98 procent av arealen har problem med övergödning.
– Stallgödsel som sprids vid fel tidpunkt eller med vissa äldre teknologier blir inte tillgänglig för växterna när den behövs, och kan istället avgå som ammoniak eller lakas ut till vattendrag. Ofta tas mindre än hälften av kvävet i stallgödseln upp av grödan, medan resten i en eller annan form hamnar i miljön, förklarar Torbjörn.
Torbjörn Jansson, utredare, Institutionen för ekonomi, SLU/Agrifood Economics Centre torbjorn.jansson@slu.se
AgriFood Economics Centre är ett samarbete mellan Sveriges lantbruksuniversitet (SLU) och Ekonomihögskolan vid Lunds universitet.
– Om studier visar att det finns skillnader mellan könen skulle det ha stor betydelse för diagnostik och behandling, säger Mirjam Ljunggren, ST-läkare på lung- och allergikliniken, Akademiska sjukhuset och ansvarig för studien.
Den nya studien ska undersöka sambanden finns mellan sömnapné under drömsömnen och tidiga tecken på åderförkalkning hos män och kvinnor. Och om det finns eventuella könsskillnader som behöver beaktas vid val av behandling.
– Förekomsten av svår sömnapné är lägre hos kvinnor samtidigt som vi vet att en större andel av kvinnornas andningsuppehåll är just under REM-sömn, även kallad drömsömn, säger Mirjam Ljunggren.
Minskat luftflöde under drömsömn
Obstruktiv sömnapné karaktäriseras av upprepade episoder av andningsuppehåll (apnéer) och minskat luftflöde under sömn på grund av blockering av den övre luftvägen. Tidigare betraktades obstruktiv sömnapné som ett tillstånd som framförallt drabbar män, men senare studier har visat att det i hög grad även drabbar kvinnor.
– En stor del av befintliga studier är gjorda på män, medan vi vet mindre om vilka konsekvenser det kan få hos kvinnor. Det finns studier som talar för att andningsstörningar under drömsömnen skulle kunna vara mer skadligt än andningsstörningar under icke-drömsömn. I en tidigare studie såg vi att kvinnor med svår sömnapné under drömsömnen hade en förtjockning av innersta lagret i halspulsåderns vägg, vilket kan ses som ett tecken på åderförkalkning, säger Mirjam Ljunggren.
– Om sömnapné under drömsömnen är särskilt skadligt för hjärt-kärlsystemet får det konsekvenser för hur vi ska behandla sömnapné. REM-sömn utgör cirka 20 procent av total sovtid och återkommer cykliskt under natten med högre koncentration timmarna före uppvaknande. Vid behandling med övertrycksandning via mask (CPAP) blir det därför viktigt att behandlingen används hela natten, förklarar hon.
Lika många kvinnor som män i studien
I studien ingår totalt 800 individer; 400 kvinnor från den populationsbaserade kohorten SHE (Sömn och Hälsa hos kvinnor) samt 400 män från den så kallade MUSTACHE-studien (Men in Uppsala; a Study of sleep, Apnea and Cardiometabolic Health).
För att diagnosticera och karaktärisera andningsstörningar under sömnen har samtliga deltagare genomgått polysomnografi, en klinisk neurofysiologisk sömnutredning där man mäter andning, puls och syresättning, men även ben- och ögonrörelser, muskelaktivitet under hakan samt inte minst hjärnans aktivitet under sömn. De kommer även undersökas med ultraljud av halspulsådern.
Förutom könsspecifika skillnader är studiens fokus att studera vad det är med andningsstörningarna som är skadligt och vilket eller vilka mått på andningsstörningarna som bäst förutspår risken att drabbas av hjärt-kärlsjukdom.
Obstruktiv sömnapné
Karaktäriseras av upprepade episoder av andningsuppehåll (apnéer) och minskat luftflöde under sömn på grund av blockering av den övre luftvägen.
Leder till dagsömnighet och sänkt livskvalitet och allt fler studier visar att sömnapné också är en riskfaktor för hjärt-kärlsjukdom. Andningsuppehållen är associerade med återkommande sänkningar i blodets syresättning, fragmenterad sömn och ökad aktivitet i det sympatiska nervsystemet. Att försöka andas mot en sluten luftväg medför också stora tryckförändringar i bröstkorgen. Alla dessa faktorer skulle potentiellt kunna bidra till den ökade risken för hjärt-kärlsjukdom.
Kontakt:
Mirjam Ljunggren, ST-läkare på lung- och allergikliniken, Akademiska sjukhuset, och forskare vid Uppsala universitet, Mirjam.ljunggren@medsci.uu.se
Doktoranden Mostafa Jabbari berättar om forskningsprojektet som först var tänkt att förbättra egenskaperna i ett material som används för att tillverka textila bioreaaktorer.
Även om utgångsläget för Mostafa Jabbaris doktorandprojektet har varit att utveckla ett lämpligt material specifikt för textilreaktorer, med rätt egenskaper när det gäller isolering, täthet och flexibilitet, så ser han många andra möjliga tillämpningsområden.
– Den nya textilen skulle exempelvis kunna användas till tält, olika slags byggnadskonstruktioner med uppblåsbara byggelement, eller till allt som behöver vara lättviktigt och hålla tätt.
Vunna egenskaper är att det nya textila materialet väger 20 procent mindre än om det skulle ha en PVC-coating, det är billigare att producera, det krävs ingen värme eller energi, inga ytterligare kemikalier behövs utöver själva lösningsmedlet och det nya textila materialet går att återvinna eftersom det består av en enda komponent.
Bild från experiment där polyamidlösning appliceras på en textil av polyamid. Bild: Suss Wilén
– Första delen av projektet handlade om att modifiera ett befintligt material för att bättra på dess isolerande egenskaper för att stå emot temperaturförändringar. Men det fanns två problem, det ena gällde vidhäftningen mellan de två olika beståndsdelarna, det vill säga det material som utgör ett tätningsskikt, beläggningen, och själva textilen. Det hade inte tillräckligt bra vidhäftningsegenskaper och beläggning släppte. Det andra problemet var möjligheten att återvinna materialet. Det handlade om ett blandmaterial, ett material för själva textilen och ett annat för beläggningen, vilket gör det extremt svårt att återvinna, om det ens är möjligt, berättar han.
Kan återvinnas många gånger om
Andra delen av projektet gick därför ut på att använda ett och samma material i både textilen och i beläggningen. Polyamid skulle visa sig vara perfekt för projektets ändamål. Resultatet blev en helt ny sorts textilt material som överträffar befintligt material på flera punkter och som går att återvinna om och om igen. Det nya materialet kallar han för APCT, vilket står för” All-Polyamid composite Coated Textile”, till skillnad från textilier med exempelvis PVC-coating.
Den vanligaste metoden för att göra ett textilt material tätt är att stryka på ett tätningsskikt och få det att fästa med hjälp av värme eller kemikalier, vilket kräver mycket energi och vatten. Mostafa Jabbaris lösning var att införliva textil och coating med varandra i en process som varken är beroende av värme eller större mängder vatten.
– Jag löste upp polyamid med ett lösningsmedel bestående av myrsyra och strök ut det som en tunn film på polyamidtextilen. Lösningen gör att polymersträngarna kryper in i textilen. När lösningsmedlet avdunstar, helt utan värme eller andra kemikalier, krokar polyamidsträngarna i lösningen och textilen fast sig i varandra och resultatet är ett helt nytt textilt material som är tätt.
Lösningsmedlet han använde i början visade sig dock ha en del dåliga egenskaper, som att det luktar illa, är dyrt och det är brandfarligt. Därför utvecklade han ett nytt koncept även för lösningsmedlet.
– Utmaningen var att få fram en blandning med så lite myrsyra som möjligt, men med rätt egenskaper för att kunna lösa upp polyamiden. Vi gjorde flera experiment där vi ersatte närmare hälften av mängden myrsyra med urea och kalciumklorid, två ofarliga ämnen. Resultatet blev ett klart mer miljövänligt lösningsmedel. Processen behöver dock förfinas för att fungera industriellt, förklarar han.
Att få fram den optimala blandningen går att göra genom att testa sig fram, men med flera kemiska ämnen inblandade krävs det antingen ren tur eller otaliga experiment för att matcha olika ämnen och proportioner till önskad blandning. Därför introducerades även en datoriserad metod för att få till en rimlig matchning och på så vis minimera behovet av antalet experiment. Detta är en metod som även forskare inom andra områden kan ha användning av när de ska utveckla eller behöver byta ut eller designa en blandningsprofil för lösningsmedel.
Projektet genomfördes inom området Resursåtervinning vid Swedish Centre for Resource Recovery vid Högskolan i Borås.
Vi strömmar film och musik, använder molnbaserade lagringstjänster, kollar sociala medier och är ständigt uppkopplade mot alla möjligheter som internet erbjuder. Men vår digitala livsstil kräver att stora mängder data transporteras genom fiberoptiska kablar – och datamängden ökar i en närmast ofattbar takt, vilket också medför en enorm förbrukning av elektricitet. Denna utveckling är ohållbar för samhället.
Om ökningstakten fortsätter på samma sätt, utan att några energieffektiviserande åtgärder görs, kommer enbart internet inom tio år att konsumera mer än hela världens nuvarande elproduktion. Produktionen av el kan inte öka i samma takt utan att en drastisk ökning sker i användningen av fossila bränslen, vilket även skulle resultera i en betydande ökning av koldioxidutsläppen.
– Utmaningen är att tillgodose den stora efterfrågan på datakapacitet och prestanda, samtligt som kostnaderna hålls på en rimlig nivå och miljöpåverkan minimeras, säger Peter Andrekson, professor i fotonik vid institutionen för mikroteknologi och nanovetenskap på Chalmers.
Optimera datachip och spara energi
Peter Andrekson har lett det femåriga forskningsprojektet ‘Energieffektiv optisk fiberkommunikation’, som resulterat i flera framsteg inom området.
Chalmersforskarna identifierade inledningsvis var energitjuvarna finns i dagens fiberoptiska system. Med detta som utgångspunkt har de därefter konstruerat och byggt en modell av ett system för dataöverföring som förbrukar så lite energi som möjligt. Energibesparingen kan bli betydande om de ingående delarna i systemet optimeras mot varandra.
En komponent som hittills ansetts vara en av de mest energikrävande är datachips för felrättning – integrerade kretsar som används i de optiska systemen för att kompensera för störningar och brus. På Chalmers har forskarna nu lyckats designa sådana chips där kretsarna i sig själva optimeras.
– Våra mätningar visar att energiåtgången vid användning av det här datachipset blir tio gånger mindre än för konventionella felrättande datakretsar, säger Per Larsson-Edefors, professor i datorteknik vid institutionen för data- och informationsteknik på Chalmers.
Algoritm och frekvenskammar som slukar mindre el
Energibesparingar kan också göras i styrningen av fiberoptiska kommunikationsnätverk. Genom att matematiskt modellera energiförbrukningen i olika nätverksresurser kan datatrafiken styras, så att resurserna utnyttjas på ett optimalt sätt. Detta är speciellt värdefullt om trafiken varierar över tid, vilket är fallet i de flesta nätverk. Genom att använda den optimeringsalgoritm som chalmersforskarna tagit fram kan energiförbrukningen då minskas med upp till 70 procent.
Forskarna har på systemnivå också demonstrerat fördelarna med att använda så kallade optiska frekvenskammar istället för att ha separata lasersändare för varje frekvenskanal. En optisk frekvenskam sänder ut ljus i alla våglängder samtidigt, vilket gör sändaren mycket frekvens-stabil. Det i sin tur ger mycket enklare mottagning av signaler – och därmed mindre energiförbrukning. Bild: Yen Strandqvist, Chalmers
Framgångsreceptet har varit den breda ansatsen i projektet, där forskare från tre olika forskningsområden samarbetat för att finna en så energibesparande helhetslösning som möjligt, utan att ge avkall på prestanda i systemet.
Dessa forskningsrön innebär att det finns stora möjligheter att göra framtidens internet betydligt energieffektivare. Flera vetenskapliga artiklar har publicerats inom de tre forskningsområdena optisk hårdvara, elektroniksystem och kommunikationsnätverk.
– För att förbättra energieffektiviteten i dataöverföringen krävs tvärvetenskaplig kompetens. Utmaningarna ligger i skärningspunkterna mellan optisk hårdvara, elektroniksystem och kommunikationsnätverk. Det är därför det här projektet har varit så framgångsrikt, säger Erik Agrell, professor i kommunikationssystem vid institutionen för elektroteknik på Chalmers.
Det femåriga forskningsprojektet ’Energieffektiv optisk fiberkommunikation’ genomfördes 2014-2019 och har finansierats av Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse. Forskningen bedöms ha stor potential att göra framtidens internetanvändning betydligt mer energisnål. Projektet har resulterat i flera vetenskapliga publiceringar inom forskningsdisciplinerna optisk hårdvara, elektroniksystem och kommunikationsnätverk.
Datachipset (den integrerade kretsen) har designats på Chalmers och specialtillverkats i Grenoble i Frankrike. Därefter har chalmersforskarna verifierat chipsets funktion och uppmätt energiförbrukningen, som knappt uppgår till en tiondel av vad dagens motsvarande felrättande kretsar drar.
Vid en hastighet för dataöverföringen på 1 terabit per sekund (1 terabit = 1 biljon bitar) har forskarna visat att chipset är så effektivt att det drar mindre energi än 2 pico joule (1 pico joule = 1 biljondels joule) per överförd bit. Detta motsvarar en effektförbrukning av 2 Watt vid denna datatakt. Jämförelsevis ligger energiåtgången vid så höga överföringshastigheter annars på cirka 50 pico joule per bit, det vill säga 50 Watt.
Kontakt:
Optisk hårdvara – Peter Andrekson, ledare för forskningsprojektet och professor i fotonik vid institutionen för mikroteknologi och nanovetenskap på Chalmers, peter.andrekson@chalmers.se
Elektroniksystem – Per Larsson-Edefors, professor i datorteknik vid institutionen för data- och informationsteknik på Chalmers, perla@chalmers.se
Kommunikationsnätverk – Erik Agrell, professor i kommunikationssystem vid institutionen för elektroteknik på Chalmers, agrell@chalmers.se
