Monthly Archives: April 2014

Skybrud og urenset spildevand har hidtil været en giftig blanding for alt liv i Kalveboderne rundt regnet 30 gange årligt. For kloakkerne, der skulle lede spildevandet til renseanlæg, er underdimensionet til de kraftige regnskyl, der er klimaændringernes følgesvend.

Så når det regner kraftigt, løber ufortyndet spildevand fra Hvidovre og hele vejen langs Damhusåen direkte ud i Københavns Havn, ligesom stinkende kloakvand stuves op i husene langs Vigerslevparken.

Men med boringen af en 3,4 kilometer lang tunnel med en diameter på tre meter er det i 2017 slut. Det, der bliver Danmarks største afløbstunnel, skal reducere de 30 årlige nødoverløb fra kloakken til et enkelt.

Afløbstunnelen får en kapacitet til at aflede vand under skybrud på 15 m3 /sek, en bassinvolumen på 24.000 m3, et skyllesystem med 1.500 m3 reservoir opstrøms i systemet og en tømmepumpestation nedstrøms i systemet. Alle tilslutninger kan afspærres, og de store nedgange får tør nedgang til ledningens bund.

Mazda er på en mission – den japanske bilproducent vil nemlig gerne overbevise fremtidens bilkøbere om, at en bil udstyret med en forbrændingsmotor kan være lige så miljøvenlig som en plugin-hybridbil eller sågar en ren elbil – og samtidig væsenligt billigere.

Løsningen kalder de ‘Skyactive’, og med de kommende versioner 2 og 3 skal målet nås.

Men udviklingsingeniørerne i bilproducentens hovedkvarter tæt på Hiroshima har travlt. Status er nemlig, at Mazda lige nu kan konkurrere, når det gælder emissionskrav på det europæiske marked. Den seneste model af deres 1,5-liters benzinmotor kan i en Mazda 3, som netop er blevet sat til salg i Danmark, nøjes med at sende 119 gram CO2 ud per kørt kilometer. Det er et stykke under det kommende flådekrav fra EU på 130 g/km i 2015.

Løsningerne har først og fremmest været højere kompression, lettere motor og mindre friktions- og pumpetab. Men der mangler stadig et godt stykke for at nå næste grænse på bare 95 g/km i 2021.

En helt anden retning

Men hvorfor har Mazda valgt at gå i en helt anden retning end de fleste af de øvrige bilproducenter, hvor el og downsizing i forskellige former er blevet standard?

Det kan skyldes to ting: For det første gælder det om at skille sig ud. Mazda er en af de små globale bilproducenter, og det giver ikke meget opmærksomhed at gøre det, alle de andre gør. Derfor er der en idé i at gå i en anden retning og fortælle en historie om, at man både kan få vredet ekstra mange kilometer ud af de værdifulde benzindråber, samtidig med at rækkevidden ikke forringes, og bilen forbliver rimelig ukompliceret (billig) sammenlignet med en plugin-hybrid.

Den anden årsag må være, fordi Mazda simpelthen tror på det. Ingeniøren var i forrige uge inviteret til præsentation af de kommende udviklingstrin i Skyactive-serien, og her kunne Joachim Kunz, der er ansvarlig for test af powertrain i Maz­das europæiske afdeling, fortælle, at Mazda nok skal nå 95 g/CO2 per kilometer i 2021. De teknologiske løsninger er kendte, men i modsætning til mange af de andre bilproducenter, som også har eksperimenteret med dem, har Mazda faktisk valgt at betræde det spor.

En af grundteknologierne, som skal i spil, hedder HCCI (Homogenous Charge Compression Ignition) og betyder kort fortalt, at en traditionel benzinmotor ved meget høj kompression og et højt lambda-tal (blandingforholdet mellem luft og benzin) kan fungere som en dieselmotor. Det vil sige, at brændstoffet selvantænder og forbrænder meget homogent. Det kan spare op mod 30 procent i rent varmetab. HCCI fungerer dog kun inden for et begrænset omdrejningsområde, og der er stadig brug for tændrør ved lave omdrejninger.

Svært at slå elbilen

Joachim Kunz blev da også lidt mere vævende, da spørgsmålet faldt på, hvornår Mazda er klar med HCCI. For selvom teknologien er kendt, og resultaterne attraktive, så er løsningerne vanskelige. Mazda mener, at de med deres erfaring fra Wankel-motorer har en fordel, når det gælder om at få kompressionen højt nok op. Aligevel vil Joachim Kunz ikke love HCCI, før ‘inden næste modelplatform kommer på markedet’, hvilket i praksis vil sige omkring 2020.

Mazdas egne beregninger viser, at hvis CO2-emissionen fra kilden til hjulet regnes ind i elbilernes udledning, så vil Skyactive version 2 og 3 kunne konkurrere på miljø­fronten med plugin-hybridbiler og endog rene elbiler. Det er dog en yderst usikker beregning, da el – i takt med et større og større indhold af vedvarende energi – bliver mindre og mindre miljøbelastende. I Danmark har vi sandsynligvis for længst passeret det punkt, hvor en benzinmotor vil tabe til en elbil, når det gælder CO2-udledning – uanset hvor effektiv den bliver.

Så hvis EU’s miljøkrav lander på bare 65 g CO2/km i 2025, så har Mazda ikke ret mange teknologiske kort tilbage at spille, og Joachim Kunz erkender, at det nok ikke kan klares uden en form for hybridteknologi. Og det vil sætte Mazdas heste tilbage i samme fold som konkurrenternes.

Edward Snowdens afsløringer af NSA’s omfattende overvågningsprogram har gjort det til et interessant spørgsmål, om det er muligt at beskytte sine hemmeligheder over for en teknologisk supermagt.

To eksperter i kvanteteknologi og teoretisk fysik forklarer i en ny artikel, hvordan det principielt er muligt for to personer at udveksle hemmeligheder under, hvad de selv kalder overraskende svage forudsætninger.

Selv hvis de to er udsat for manipulerende kræfter, der betyder, at deres handlinger i et vist omfang er styret af andre, og selvom de står over for en fjende med ubegrænset teknologisk formåen, er alt, hvad de behøver for at kunne kommunikere med hinanden uden at kunne aflyttes, en lille smule fri vilje.

‘Den frie vilje er vores mest værdifulde aktiv,’ skriver Artur Ekert fra University of Oxford og National University of Singapore og Renato Renner fra ETH – det tekniske universitet i Zürich – i artiklen ‘The ultimate physical limits of privacy’ i Nature.

Og de tilføjer, at uden fri vilje er det jo også meningsløst at ville holde noget hemmeligt.

Brug fjendens udstyr uden problem

Lad det med det samme være slået fast, at der er en lang række tekniske udfordringer ved at udnytte den fuldstændigt sikre og ubrydelige kommunikationsprotokol, de to forskere har fundet frem til.

Mange vil dog sikkert finde det rart at vide, at det helt fundamentalt er muligt at holde på en hemmelighed, selvom teknologien endnu ikke er klar.

Der gik også lang tid, fra Bohr og Einstein i 1930’erne havde principielle diskussioner omkring entanglement til princippet i dag udnyttes i kommercielle systemer til kvantekryptering.

Men det er ikke til at vide, om disse kvantekrypteringssystemer allerede er forsynet med bagdøre, eller om der i fremtiden vil blive udviklet kvantecomputere, der kan knække krypteringen.

Skal man holde på sine hemmeligheder – selv med udstyr, man køber hos sin ‘fjende’ – skal man kunne lave og udveksle nye krypteringsnøgler efter behov og uden, at andre kan få adgang til samme krypteringsnøgle.

En krypteringsnøgle er i princippet et tilfældigt tal bestående af nuller og ettaller, som kun de to kommunikationsparter kender.

Lad magien råde

Hemmeligheden bag sådanne krypteringsnøgler er en form for såkaldt magiske eller rettere næsten-magiske korrelationer inden for kvantemekanikken, som er forbundet med egenskaber hos kvantepartikler med sammenfiltrede eller ‘entanglede’ kvantetilstande.

Det gør det muligt for Alice og Bob, som befinder sig fjernt fra hinanden, at lave en krypteringsnøgle, som aflytteren Eva ikke kan have kendskab til. Selv ikke hvis hun kan overvåge den information, Alice og Bob sender til hinanden for at skabe krypteringsnøglen.

Derved kan hun heller ikke efterfølgende afkode en besked, som er krypteret med denne nøgle.

Før hele kvantemekanikken rulles ud, forklarer Ekert og Renner i første omgang metoden ud fra et rent klassisk og noget simplificeret synspunkt, hvor Alice og Bob hver er udstyret med to mønter, henholdsvis A1 og A2 samt B1 og B2.

Disse er magisk forbundet, så hvis Alice kaster A1, og Bob kaster B1, så vil udfaldet – enten plat eller krone – være identisk, dvs. A1 = B1.

På tilsvarende vis gælder også B1 = A2, A2 = B2 og B2 =/A1. Den sidste betingelse dækker, over, at hvis Alice kaster A1 og Bob B2, vil den ene være plat og den anden krone.

Den opmærksomme læser vil bemærke, at der er en modstrid i disse betingelser, men det er faktisk helt afgørende.

For det første er det værd at notere, at hvis Alice og Bob kun kaster én mønt ad gangen, så kan de ikke undersøge alle fire betingelser på samme tid – og de ser derfor ikke nogen modstrid.

Hvis Alice kaster både A1 og A2 på samme tid, har Bob dog kun ét valg – nemlig at kaste B1, hvis A1 = A2, eller at kaste B2, hvis A1 =/ A2. Bob har altså mistet sin frie vilje til at vælge, hvilken mønt han vil kaste.

Dette betyder også, hvis Eva skulle have mønten Z, som er en kopi af A1, kan hun ikke kaste den samtidig med A2, uden at det også som konsekvens frarøver Bob hans frie vilje. Omvendt gælder det også, at hvis både Alice og Bob har fri vilje, vil det ikke være muligt for Eva at have en kopi – og dermed kan hun ikke have samme information som Alice og Bob.

Hvis vi i første omgang glemmer alt om de praktiske problemer, så laver Alice og Bob en krypteringsnøgle bestående af en tilfældig sekvens af 0 og 1 på følgende måde:

De vælger at kaste en tilfældig af deres to mønter. De offentliggør begge, hvilken mønt de hver især har valgt, men ikke udfaldet af møntkastet.

Da mønterne ikke kan kopieres, er udfaldet hemmeligt, og det er identisk, da mønterne er magisk forbundet (undtaget hvis A1 og B2 kastes samtidigt, så enten Alice eller Bob i dette tilfælde skal vende deres mønt rundt).

Kalder vi plat for 0 og krone for 1, deler Alice og Bob nu en hemmelig bit. De gentager processen, til en krypteringsnøgle af den ønskede længde er fundet.

Forstærkning af tilfældigheder

Alt i alt er der kun ét problem tilbage – der findes ingen fysiske processer, der giver anledning til sådanne magiske korrelationer. Mønterne kan ikke fremstilles.

Men håbet er ikke ude. Inden for kvanteverdenen kan man opnå en form for næsten-magiske korrelationer. I stedet for at kaste mønter måler Alice og Bob polarisationsegenskaberne for par af entanglede fotoner. Gøres det på den rigtige måde, kan man opnå en form for næsten-magiske korrelationer, forklarer Ekert og Renner i deres artikel.

For fuldstændigt magiske korrelationer gælder det eksempelvis, at udfaldet B1 = 0 (Bob vælger at kaste B1, som ender med plat) vil hænge sammen med A1 = 0 i halvdelen af tilfældene eller A2 = 0 i den anden halvdel af tilfældene.

For de næsten-magiske kvantekorrelationer bliver sandsynligheden for A1 = 0 og A2 = 0 ikke 50 pct., men ‘kun’ 42,7 pct, mens sandsynlighederne for A1 = 1 og A2 = 1 begge er 7,3 pct.

Denne tilbageværende korrelation viser sig dog at være rigelig til at lave en krypteringsnøgle, som kun Alice og Bob kan have kendskab til. Det er heller ikke noget problem, hvis Alice og Bob er manipuleret til at foretage bestemte valg. Blot en minimal rest af fri vilje er nok.

Mere præcist benytter Ekert og Renner en teknik, som Renner har været med til at udvikle for nylig, der kaldes random amplification, hvor en række næsten tilfældige tal kan gøres fuldstændigt tilfældige.

De to forskere afslutter deres artikel med bemærkningen om, at den tid, hvor vi ikke skal bekymre os om upålidelige eller inkompetente leverandører af krypteringstjenester, ikke behøver at være langt borte.

Kilde: Nature 27. marts 2014

Det sociale intranet har længe været udråbt som det uundgåelige næste skridt i intranet-evolutionen, med mindre intranettet skal forblive en statisk vidensportal. I teorien er det sociale intranet da også svaret på en række udfordringer i mange organisationer.
Det sociale intranet støtter samarbejde og videndeling på tværs af organisationen ved at gøre kommunikationen mere åben og gør det muligt at stille spørgsmål til kolleger i hele organisationen.
Det sociale intranet kan derfor spare tid og ressourcer ved at informationer deles på intranettet i stedet for, at man deltager i tidskrævende afdelingsmøder.

Microsoft har købt Yammer som platform for det sociale intranet og fokuserer nu udviklingen af sociale funktioner her i stedet for på SharePoint.

Uafhængigt af platform rejser det i mange danske organisationer dog spørgsmålet om, hvordan man udnytter det sociale intranet. Her er 5 spørgsmål, du bør stille til din organisation inden du går i gang:
1. Hvilke behov skal det sociale intranet dække i organisationen? Er der behov for online videndeling og debat? Det er ikke særligt hensigtsmæssigt at bruge forsiden til en aktivitetsstrøm, hvis der ingen indlæg er. I forvejen lider mange intranet under døde blogs og støvede debatfora med gamle kommentarer
2. Har I en åben organisationskultur, hvor medarbejderne har lyst til at dele viden og stille spørgsmål? Selvom danske organisationer er kendetegnet ved et fladt hierarki, er der stadig mange organisationer, hvor man ikke deler viden eller har lyst til at udstille sin manglende viden. Hvis organisationskulturen generelt ikke er åben og dialogbaseret, så er der meget lille sandsynlighed for, at det sociale intranet vil blive anvendt.
3. Har I ildsjæle der vil drive det sociale intranet? Cases med succesfulde intranet har det til fælles, at der har været engagerede medarbejdere, der drev udviklingen. Læs for eksempel mere om hvordan man gjorde hos i Hørsholm kommune:

4. Har I ledelsens opbakning til at vente på at fordelene ved det sociale intranet slår igennem? Nielsen/Norman Groups undersøgelser viser, at det tager 3-5 år at få fordele af de sociale funktioner.

Ledelsen betragter ofte intranettet som en nyhedskanal, men ser sjældent de muligheder det giver for at få informationer den anden vej.
5. Kan den eksisterende intranetplatform rumme de sociale features? Det bliver hurtigt problematisk at holde sig orienteret og deltage aktivt, hvis der er to forskellige platforme.
Hvis du kan svare positivt på ovenstående 5 spørgsmål og er klar til at implementere det sociale intranet i din organisation, så kommer her en række gode råd.

Hvis man kan spytte, kan man også fremtrylle energi nok til at drive en mikrochip. Det kræver blot en nyudviklet brændselscelle, som forskere fra USA og Saudi-Arabien står bag. Forskerne beskriver brændselscellen i en artikel i tidsskriftet NPG Asia Materials.

Den mikrobiologiske brændselscelle leverer en effekt på næsten en mikrowatt, når cellens bakterier nedbryder det organiske materiale i menneskeligt spyt. Specielt glukosen i spyttet er guf for bakterierne.

Den beskedne effekt skulle være nok til at drive forskellige former for mikroelektronik, ikke mindst små, simple biomedicinske enheder. Forskerne forestiller sig for eksempel, at brændselscellen kan bruges i en ægløsningstest.

Ledningsevnen for kvinders spyt ændrer sig nemlig fem dage før ægløsningen, så her kunne spyttet både bruges som biologisk prøve og som energikilde til sensoren og måske også en lille radiosender, der transmitterer resultatet til en mobiltelefon.

Spyttet rummer dog ikke de nødvendige bakterier, så de skal være i brændselscellen fra starten. Til gengæld behøver det ikke nødvendigvis at være spyt, der bruges i brændselscellen. Andre former for kropsvæsker skulle også kunne bruges.

Brændselscellen har en anode af grafen, mens luften fungerer som katode. Forskerne forsøgte sig også med en anode af kulstof i en mere konventionel form, men grafen i flere lag viste sig at være en meget mere effektiv anode.

Lasermåling af hastighed og vibrationer er et velkendt princip, som har været udnyttet i kommercielle systemer i årevis.

Nu har Antoni Torras Rosell fra Danmarks Nationale Metrologi­institut, DFM – et datterselskab til DTU – vist, at samme system også kan bruges til måling af lydfelter. Det har han gjort i et ph.d.-projekt gennemført i samarbejde med afdelingen for Lyd og Akustisk Tek­nologi ved DTU Elektro

Fordelen ved at lave lydmålinger med lasere er, at målingerne kan foregå uden at placere mikrofoner i lydfeltet – målingerne er ikkeinvasive. Det bliver blandt andet også uhyre let at lave både todimensionelle og tredimensionelle undersøgelser.

»Vi kan ikke helt hamle op med traditionel lydmåling med mikrofoner af høj kvalitet, men det er jo også en teknologi, som har et forspring på hundrede år,« siger Antoni Torras Rosell.

Han forklarer, at hans ph.d.-projekt først og fremmest har haft karakter af et proof-of-concept. Han er nu ved at videreudvikle teknikken ved DFM.

Akustooptisk effekt

Lyd og lys er begge bølgefænomener, men der er en række afgørende forskelle. Lydbølger er eksempelvis longitudinale bølger, mens lys og andre elektromagnetiske bølger er transversale bølger.

De to bølgefænomener er forbundet via den akustooptiske effekt.

Luft har et brydningsindeks på ca. 1,0003, men lydbølger i luften giver anledning til tæthedsfluktuationer, som ganske svagt vil ændre dette brydningsindeks.

Et lydtryk på 1 pascal (ca. 94 dB over den nedre grænse for det menneskelig øre på 20 mikropascal ved 1 kHz) vil eksempelvis give en ændring i luftens brydningsindeks på ca. 2 x 10^-9 og derved ændre udbredelsen af lys.

I Antoni Torras Rosells projekt sender et Laser Doppler Vibrometer (LDV) et lasersignal mod en vibrerende overflade og bestemmer vibrationerne ud fra den ændring af fasen af det modtagne lys, som reflekteres tilbage i instrumentet.

Lydbølgerne i luften vil på tilsvarende måde give anledning til en tilsvarende ændring i det modtagne signal.

Holdes den reflekterende overflade i ro, er det kun den akusto­optiske effekt, der påvirket LDV-­signalet.

I sit ph.d.-projekt har Antoni Torras Rosell vist, at det med en ma­tematisk transformation af dette signal er muligt at rekonstruere lydfeltet.

Foretager man målingerne i flere forskellige retninger, kan man rekon­struere både to- og tredimensionale lydfelter

Med en videreudvikling af teknologien vil det i mange tilfælde være muligt at bestemme lydfeltet i realtid som et alternativ til at opstille et stort system af mikrofoner.

Teknikken vil desuden kunne bruges, hvor det er vanskeligt at placere mikrofoner, f.eks. i områder med høj temperatur.

Retningsbestemmelse af lyd

Hvis man skal retningsbestemme, hvor en lyd eller støj kommer fra, er det en velkendt teknik at bruge flere mikrofoner placeret på en linje og måle faseforskelle mellem mikrofonerne.

Det er en teknik, der kaldes for beamforming.

Antallet af mikrofoner i det traditionelle system og dermed den afstand, der adskiller mikrofonerne fra hinanden, sætter en øvre grænse for den frekvens, man kan retningsbestemme.

Antoni Torras Rosell har eftervist, at lasermålingen i princippet fungerer som en måling med uendeligt mange mikrofoner placeret uendeligt tæt. Den har derfor ikke denne frekvensbegrænsning.

Måling af temperatur

Det er ikke kun lydfelter, der kan måles med lasersystemet.

»Princippet kan eksempelvis også udvides til at måle temperatur,« forklarer Antoni Torras Rosell.

Temperaturændringer vil nemlig også ændre luftens brydnings­indeks.

Et laserbaseret system til temperaturmåling kan bruges i forbindelse med overvågning af steder, der er udsat for brandfare, mener Antoni Torras Rosell.

Svarene på, hvorfor bakterier udvikler resistens over for bestemte typer antibiotika, skal formentlig findes under de danske hospitaler, langt væk fra den desinficerende håndsprit og de klinisk rene operationsstuer.

Derfor har danske forskere i disse kloakker hentet rotter, der hver dag bliver bombarderet med en usædvanlig cocktail af medicinrester og bakterier. Det gør deres tarme til en slags supergenetisk udklækningsanstalt for de plasmider, der overfører antibiotikaresistens, og håbet er, at ny viden om plasmiderne kan føre til nye behandlinger, hvor antibiotikaresistens f.eks. kan stoppes ved at ramme plasmiderne i stedet for bakterier.

»Vi vidste, der var meget høje koncentrationer af medicinrester i spildevandet under københavnske hospitaler, så for vores projekt var det et perfekt sted at skyde rotter,« siger den danske ph.d.-studerende Tue Sparholt Jørgensen fra Biologisk Institut på Københavns Universitet, der sammen med professorer fra universiteterne i København og Aarhus står i spidsen for projektet, der har fået støtte fra Lundbeckfonden.

I rotternes tarme sker der en hastig overførsel af plasmider mellem bakterier, fordi de konstant forsøger at tilpasse sig det skiftende miljø med nye stoffer. At koble antibio­tika­resistenskodende gener på sig er nemlig den måde, hvorpå bakterierne forsøger at beskytte sig mod antibiotikarester i kloakkerne.

Gener som legoklodser

Overførslen af antibiotikaresistente gener sker typisk ved brug af mindre plasmider, der er små cirkulære stykker dna, der kan koble gener på, som var det legoklodser. Plasmider er en slags værktøjskasse for bakterier, der kan samle gener op og smide andre ud. Derfor bruges de også hyppigt i biotekindustrien til at sætte gener ind i bakterier i stedet for at gøre det ved at koble dem til vira og lade dem trænge ind i cellerne.

Når overførslen af gener sker i rotternes tarmsystem, sker det typisk ved, at der bliver skabt en kanal mellem to bakterier i en proces, der kaldes konjugation. Plasmiderne bærer – i modsætning til kromosomer – kun på ikke-essentielle gener, men plasmiderne bærer til gengæld på alle gener, der gør dem i stand til at lave kopier af sig selv og kan bære dem fra en bakterie til en anden. Det kan f.eks. være små plasmider som de såkaldte R-plasmider, som har særlige egenskaber, som f.eks. antibiotikaresistens, og de kan hoppe med ind i den overførsel, der sker mellem bakterierne i en proces, der kaldes mobilisering.

De danske forskere har arbejdet på projektet de sidste to år og har brugt de nyeste såkaldte næstegenerations-gensekventeringsteknikker (NGS) på Biologisk Institut til at kortlægge de mange plasmider. Før sekventeringen har de adskilt plasmiderne fra resten af generne ved at bruge enzymet exonuklease, der nedbryder alt linært dna, og det var brugbart, da plasmider kun består af cirkulært dna.

»De første resultater fra rotternes tarmsystem viser overraskende hundredvis af ukendte plasmider,« siger Tue Sparholt Jørgensen.

Tretten rotter fra øde ø

Indtil videre har Tue Sparholt Jørgensen kun analyseret plasmider fra en rotte skudt af Københavns Kommunes skadedyrsbekæmpere under et københavnsk hospital, men mængderne af rotter er steget voldsomt i hans laboratorium, og nu har han 11 rotter fra kloakkerne under to københavnske hospitaler og 13 fra fuldstændig øde øer blandt Falk­landsøerne.

Tue Sparholt Jørgensen kom nemlig i kontakt med amerikanske forskere fra Wyoming, der tilbød at tage tarmprøver fra rotter under en ekspedition. Prøverne vil den danske forsker bruge til at sammenligne med de danske.

»Ved at sammenligne med rotter fra et miljø, der ikke har været påvirket af mennesker i hundredvis af år, kan vi danne os et billede af den menneskelige påvirkning på plasmiderne, og jeg forventer at finde færre og anderledes typer plasmider,« siger Tue Sparholt Jørgensen.

Næste fase i projektet bliver at undersøge de enkelte plasmider og afgøre, hvilke der kan optage gener. Den viden kan f.eks. vise sig brugbar til at kurere sygdomme, hvor man kan målrette behandlingen mod plasmidet i stedet for sygdomsgenet.