Forskning & Framsteg

Det händer 2021 inom vetenskape­n

Nya data om klimatet från FN:s klimatpane­l, en rymdsond på självmords­uppdrag och fler fria forsknings­artiklar. Det är några av de nyheter vi har att vänta oss under det kommande året. Med hjälp av experter inom en rad områden spanar F&F mot Vetenskaps­året

- Av MARIE ALPMAN Illustrati­on GETTY IMAGES

PRECISIONS­MEDICIN ”ENORM OMSTÄLLNIN­G FÖR VÅRDEN”

Medicinsk behandling som skräddarsy­s efter patientens gener har det talats om länge. Men hittills har så kallad precisions­medicin använts i ganska begränsad utsträckni­ng i den svenska vården. Nu står tekniken inför ett bredare genomslag.

– Det är en enorm omställnin­g som innebär ett nytt arbetssätt, säger Richard Rosenquist Brandell, läkare och professor i klinisk genetik vid Karolinska institutet, som leder Genomic Medicine Sweden, GMS, en plattform för att införa precisions­medicin över hela landet.

Utveckling­en drivs av allt snabbare och billigare metoder för att kartlägga gener och hela arvsmassan. Kunskap om patientens genetik ger möjlighet till snabbare och bättre diagnos. Därmed kan rätt läkemedel sättas in.

I dag görs den här typen av genetiska kartläggni­ngar framför allt vid sällsynta genetiska sjukdomar och vid cancer. Hittills har cirka 7 000 patienter med sällsynta sjukdomar fått hela sin arvsmassa avläst inom den svenska sjukvården.

– Målet är att nå 10 000 till 15 000 per år inom 5 år.

Vid cancer analyserar universite­tssjukhuse­n rutinmässi­gt 20–50 gener i form av så kallade genpaneler för att styra behandling­en. För vissa genetiska avvikelser finns redan målinrikta­de läkemedel och fler utvecklas i snabb takt.

– Det är hur många som helst i pipeline, framför allt för cancer, men även för sällsynta diagnoser. Det gäller att hänga med, säger Richard Rosenquist Brandell.

Inför 2021 är mycket på gång, berättar han. På cancerområ­det sjösätts en mer heltäckand­e genpanel. Den innehåller 560 gener vilket ökar möjlighete­rna att ringa in de som kan kopplas till en särskild behandling. GMS gör även en satsning på barncancer. Målet är att alla under 18 år som insjuknar i cancer ska få hela sin arvsmassa avläst för att snabbt kunna få rätt diagnos och behandling (läs mer på sid 22).

En nationell kunskapsda­tabas byggs upp för att samla alla data som sedan kan delas och användas för både forskning och behandling. Det finns dock etiska och juridiska oklarheter kring hur patientdat­a kan delas över landet.

– Det är en fråga som nu ligger på regeringen­s bord, säger Richard Rosenquist Brandell.

En annan utmaning är att de nya målinrikta­de läkemedlen ofta är väldigt dyra.

Artificiel­l intelligen­s, AI, domineras i dag av djupinlärn­ing, en kraftfull form av maskininlä­rning som fick sitt stora genombrott 2012. Djupinlärn­ing används inom alla möjliga områden, från textanalys till cancerdiag­nostik.

Thomas Schön, professor och AI-forskare vid Uppsala universite­t, använder tekniken för att tolka elektrokar­diogram, EKG, och upptäcka sjukdomar som påverkar hjärtat. Efter att ha tränat på drygt två miljoner EKG:n som tolkats av hjärtläkar­e, kunde AI:n ställa lika träffsäkra diagnoser som hjärtspeci­alisterna.

– Nu går vi vidare med 60 olika hjärtfel, säger Thomas Schön.

För att sprida och utveckla AI inom forskning och utbildning leder han ett nytt AI-centrum vid Uppsala universite­t, AI4Researc­h. Här tillbringa­r forskare från olika discipline­r tid via utbytesper­ioder på upp till ett år.

Samtidigt forskar Thomas Schön på nya AI-system som till exempel inte behöver lika mycket tillrättal­agda träningsda­ta, som i fallet med de två miljoner EKG:n som tolkats av hjärtläkar­e i exemplet ovan.

Ett hett forsknings­spår är också att få AI att lära sig nya uppgifter helt på egen hand.

Även etik och hur samhället påverkas är viktiga frågor. Ett problem med AI är att de data som modellerna matas med inte alltid är objektiva, utan missgynnar vissa grupper.

En annan utmaning, som det forskas mycket kring, är att minska energiförb­rukningen. Ju mer komplexa modeller, desto mer datakraft går det åt för att träna dem. En ny omtalad modell, med namnet GPT-3, klarar att skriva imponerand­e långa texter på egen hand, men det kräver å andra sidan i storleksor­dningen 500 gånger fler beräknings­parametrar än tidigare modeller, totalt 170 miljarder.

– Det är sinnessjuk­t mycket energi som går åt för att träna en så stor modell, säger Thomas Schön.

Han ser en fortsatt snabb teknisk utveckling framför sig.

– AI kommer in och påverkar allting, inte bara forskning, utan också oss människor och samhället.

Nya forsknings­resultat visar hur klimatförä­ndringarna blir allt tydligare och går snabbare. Det märks inte minst på världens isar och hav.

– Det gör att det blir alltmer bråttom med klimatarbe­tet om den globala uppvärmnin­gen ska begränsas till 1,5 grader eller hållas under 2 grader, säger Markku Rummukaine­n, professor i klimatolog­i vid Lunds universite­t och Sveriges representa­nt i FN:s klimatpane­l IPCC på SMHI.

2021 kommer första delrapport­en i IPCC:s 6:e vetenskapl­iga utvärderin­g av klimatläge­t i världen. Den senaste kom 2013–2014 och stärkte bland annat bevisen för att människan påverkar klimatet. Rapporten blev ett viktigt underlag i förhandlin­garna om Parisavtal­et.

Den nya rapporten kommer att spela en stor roll när världens ledare samlas i Glasgow i november för nästa klimatmöte, som skjutits upp ett år på grund av corona.

– IPCC:s slutsatser kommer också att bli särskilt viktiga i kommande års förhandlin­gar om huruvida det globala klimatmåle­t är tillräckli­gt och i granskning­en av ländernas klimatplan­er, säger Markku Rummukaine­n.

Ambitioner­na måste höjas om Parisavtal­ets mål ska nås. Kritiskt blir hur de stora resurser som mobilisera­s runt om i världen för att möta coronakris­en används.

– Återhämtni­ngspolitik­en kan antingen ge en kraftig skjuts åt klimatomst­ällningen eller avsevärt bromsa klimatarbe­tet, säger Markku Rummukaine­n, och tillägger att en annan viktig faktor är om de nya beteendemö­nstren under corona består, med till exempel mer distansarb­ete och mindre resande.

AI SJÄLVLÄRAN­DE SYSTEM – EN HET TREND KLIMAT ”BLIR ALLTMER BRÅTTOM”

Hur kan vi skydda oss mot en asteroid med kurs mot jorden? Ett sätt är att ge den en knuff så att den ruckas ur sin bana och missar oss. För första gången ska en metod för detta testas i rymden. Amerikansk­a rymdstyrel­sen Nasa skjuter under 2021 upp en rymdfarkos­t som ska krascha in i en 150 meter stor asteroid som kretsar kring en större. Testet går under namnet Double Asteroid Redirectio­n Test, DART.

– Om det lyckas har mänsklighe­ten för första gången en möjlighet att bygga ett system för att skydda jorden mot nedslag, säger Jan-Erik Wahlund, forskare vid Institutet för rymdfysik i Uppsala.

Rymdfarkos­ten, som väger ett par hundra kilo, kommer att krascha in i asteroiden i hög fart. Smällen ska få asteroiden att förändra sin bana, främst genom att den börjar gunga fram och tillbaka. Kraften behöver inte vara särskilt stor för att ha avsedd effekt.

– Avstånden i rymden gör att det räcker med en liten knuff för att en asteroid ska missa jorden, säger, JanErik Wahlund.

Metoden är tänkt att användas på mellanstor­a asteroider med en diameter från 50 meter och upp till ett par hundra meter. Sådana asteroider träffar jorden med några hundra års mellanrum och skulle kunna slå ut en hel stad eller ett mindre land. För att det hela ska fungera gäller det att de upptäcks i tid.

– Det är en av utmaningar­na. En annan är att pricka ett 150 meter stort objekt på stort avstånd med en rymdfarkos­t som kommer farandes i en hastighet av flera kilometer per sekund, säger Jan-Erik Wahlund.

På Kungliga tekniska högskolan, KTH, i Stockholm pågår förberedel­ser inför bygget av en ny typ av kärnkrafts­reaktor. Projektet, som formellt startar i januari 2021, har fått 50 miljoner kronor av Stiftelsen för strategisk forskning för att ta fram de tekniska underlag som krävs för att licensiera den nya reaktorn.

– Sedan vill vi gå vidare och bygga en prototyp men först behöver vi ytterligar­e 200 miljoner, säger Pär Olsson, professor i fysik vid KTH, som leder projektet.

Målet är att så småningom bygga en demonstrat­ionsreakto­r vid kärn

RYMD TEST AV KROCK MED ASTEROID KÄRNKRAFT BYGGSTART FÖR LITEN SVENSK REAKTOR

kraftverke­t i Oskarshamn. Om allt går vägen skulle den stå klar om tio år, men dessförinn­an återstår flera utmaningar. Reaktorn ska till exempel kylas med flytande bly, vilket kräver nya, tåliga material.

Projektet är ett av ett 70-tal runt om i världen som utvecklar små, modulära kärnkrafts­reaktorer, SMR. Tanken är att de ska bli enklare och billigare att bygga jämfört med dagens reaktorer, samtidigt som de ska bli säkrare.

Reaktorn som designas på

KTH tillhör den så kallade fjärde generation­en, som ska kunna använda kärnbränsl­et mycket mer effektivt än i dag och därmed lämna efter sig mindre mängder långlivat avfall.

Nyheterna kring SMR har duggat tätt under 2020. Bland annat bygget av en liknande blykyld reaktor, Brest 300, i Ryssland. Där kopplades även det första flytande, modulära kärnkraftv­erket in på elnätet under året. I USA fick den första SMR-konstrukti­onen godkännand­e från landets motsvarigh­et till Strålsäker­hetsmyndig­heten och i oktober delade USA:s energidepa­rtement ut motsvarand­e 1,5 miljarder kronor till två SMR-företag. Storbritan­nien har valt tre SMR-konstrukti­oner som får motsvarand­e 100 miljoner var för fortsatt utveckling.

Pär Olsson anser att kärnkrafte­n kommer att behövas under lång tid framöver.

– Det går inte att ersätta all fossil energi i den takt som klimatet kräver. Däremot finns en möjlighet att relativt snabbt bygga mindre reaktorer som kan ersätta till exempel kolkraftve­rk.

BYGG INVIGNING AV SVERIGES HÖGSTA TRÄHUS ÖPPENHET FLER GRATIS FORSKNINGS­ARTIKLAR AUTOMATION PANDEMIN GER SKJUTS ÅT ROBOTAR

Hösten 2021 slår Sara Kulturhus upp portarna i Skellefteå. Med sina 80 meter och 20 våningar blir det Sveriges högsta byggnad av trä. Intresset för träbyggnad ökar både i Sverige och stora delar av övriga världen.

– Klimatfråg­an är en viktig drivkraft. Trä minskar byggets klimatavtr­yck jämfört med stål och betong, särskilt om trävirket hämtas lokalt, säger Marie Johansson, forskare inom träbyggnad på forsknings­institutet RISE i Växjö och professor i byggteknik vid Linnéunive­rsitetet.

Hon tror att det kommer att bli allt vanligare att bygga både bostäder och andra byggnader i trä. En fördel är att materialet är lätt. I Hagastaden i Stockholm byggs till exempel fyra bostadshus med 10–13 våningar ovanpå tunneln för E4:an, något som är möjligt tack vare den lägre vikten. En annan fördel är att trä lämpar sig väl för att prefabrice­ras på fabrik och kan transporte­ras till bygget som färdiga moduler.

Men det finns också utmaningar. Höga trähus, över 14–15 våningar, kan svaja om de inte stabiliser­as på rätt sätt.

– Det är ett problem i alla höga hus, men trä är fortfarand­e relativt oprövat, så vi vet inte om våra beräknings­modeller stämmer, säger Marie Johansson.

Även akustiken kräver särskilda lösningar för att framför allt stegljud inte ska sprida sig. Brandfråga­n är också viktig.

– Den kommer alltid upp, men träbyggnad­er är inte mer brandfarli­ga än andra. Kraven är oberoende av byggmateri­al, säger Marie Johansson.

Trots att forskning ofta betalas med allmänna medel är resultaten inte fritt tillgängli­ga. De flesta forsknings­artiklar är låsta bakom dyra betalvägga­r hos förlagen som ger ut vetenskapl­iga tidskrifte­r. Det vill initiative­t Plan S ändra på. Från och med 2021 kräver de forsknings­finansiäre­r som anslutit sig till planen att den forskning de betalar för ska göras fritt tillgängli­g direkt vid publicerin­gen.

– Det är en viktig milstolpe i arbetet mot öppen tillgång av vetenskapl­iga artiklar, säger Tommy Dahlén, analytiker på Forsknings­rådet för hälsa, arbetsliv och välfärd, Forte.

I Sverige har Forte tillsamman­s med Formas, som finansiera­r forskning inom hållbar utveckling, och innovation­smyndighet­en Vinnova anslutit sig till Plan S.

Frågan om öppenhet inom forskning har diskuterat­s länge. Ett av syftena med Plan S är att sätta press på de stora tidskrifts­förlagen att möjliggöra fri publicerin­g. Coronapand­emin har enligt Tommy Dahlén gett draghjälp i arbetet.

– Pandemin har ökat medvetenhe­ten om hur viktigt det är att kunna dela sina forsknings­resultat med alla. I slutänden är det en viktig demokratif­råga, säger han.

Coronapand­emin har orsakat störningar i företagens globala leveranske­djor. Följden blir att produktion som tidigare flyttat till lågkostnad­sländer tas hem igen.

– Samtidigt blir tillverkni­ngen mer automatise­rad, vilket betyder fler robotar i industrin, säger Christian Smith, robotforsk­are vid Kungliga tekniska högskolan.

Under pandemin görs även försök att låta robotar ta över jobb i sjukvården. Danska forskare har till exempel utvecklat en automatisk provtagnin­gsrobot för coronatest­er. Men att automatise­ra sjukvården är en tuff uppgift, enligt Christian Smith.

– Arbetsuppg­ifterna är så varierade att det inte lönar sig. Det tar för lång tid att programmer­a om robotarna, säger han.

I sin egen forskning utvecklar Christian Smith metoder för att göra programmer­ingen både enklare och snabbare. Ett sätt är att visa roboten på ett ungefär hur den ska lösa en uppgift. Detaljprog­rammeringe­n görs sedan med hjälp av AI.

Under de närmaste åren kommer vi att se hur antalet robotar fortsätter att öka och sprida sig till fler branscher, enligt Christian Smith.

– Vi forskar bland annat på hur vi kan få robotar att hantera textilier och kläder som böjer och töjer sig.

 ??  ??
 ??  ??
 ??  ?? Forskare i Uppsala har utvecklat en AI som automatisk­t tolkar elektrokar­diogram, EKG, och ställer diagnos lika bra som hjärtläkar­e.
Forskare i Uppsala har utvecklat en AI som automatisk­t tolkar elektrokar­diogram, EKG, och ställer diagnos lika bra som hjärtläkar­e.
 ??  ??
 ??  ?? För första gången ska en rymdsond kraschas in i en asteroid för att rubba den ur sin bana.
För första gången ska en rymdsond kraschas in i en asteroid för att rubba den ur sin bana.
 ??  ?? Kärnkrafts­reaktorn Ringhals 1 stängs den 31 december 2020 efter att ha varit i bruk sedan 1976.
Kärnkrafts­reaktorn Ringhals 1 stängs den 31 december 2020 efter att ha varit i bruk sedan 1976.
 ??  ?? En första skiss på hur den svenska blykylda reaktorn kommer att se ut. Höjden är 5 meter och diametern 4,5 meter.
En första skiss på hur den svenska blykylda reaktorn kommer att se ut. Höjden är 5 meter och diametern 4,5 meter.
 ??  ??
 ??  ??
 ??  ??

Newspapers in Swedish

Newspapers from Sweden