För Sverige i rymden

2015/10/21 § 4 kommentarer

Efter en intensiv vecka på ESA:s årliga workshop för Cluster konstellationen så fick jag till sist tid att se Folk och Försvars seminarium, Rymden: Strategi för militär förmåga och civil nytta. Då det behandlar två saker jag brinner för, rymden och försvaret, så väckte det många funderingar. Det här är ett försök att ge min bild av vad civila och militära aktörer har att vinna på att Sverige satsar på ett ambitiöst och långsiktigt arbete med rymdvetenskaperna.

Ur ett samhällsperspektiv så har rymdarenan en flerdelad roll. Rymden och vårt eget solsystem utgör i sig en källa till samhällsrisker. Mitt forskningsområde, rymdplasmafysik, studerar den ständiga växelverkan mellan solvinden och planeternas magnetosfärer. Småskaliga variationerna i solens aktivitet och variationer mellan natt och dag påverkar t.ex. radiokommunikation, både i rymden och på marken. Vilket signalister kan märka av genom att räckvidden på vissa typer av radio kan vara betydligt sämre under vissa av dygnets timmar. Kraftig solaktivitet, i form av solstormar, ger en kraftig expansion av jordens strålningsbälten vilket bland annat leder till skador på satelliter och ökad strålningsdos för astronauter. Starka förändringarna i jordens magnetfält kan leda till att transformatorer överbelastas och förstöras. Extrema solstormar, som 1859 års solstorm, kan leda till strömavbrott och förstörd infrastruktur på en global skala.

De flesta meteorider som träffar jorden är små som sandkorn och brinner upp i atmosfären. Men större meteorider och långperiodiska kometer utgör ett litet men allvarligt hot. Det största nedslaget i modern tid skedde år 1908 över en glesbefolkad del av Sibirien. Men den resulterande explosionen motsvarade 10-30 megaton trotyl, vilket är jämförbart med de kraftigaste kärnladdningarna som provsprängts. Konsekvenserna av ett motsvarande nedslag över en storstad skulle vara katastrofala.

Samtidigt utgör rymdarenan en i det närmaste ovärderlig resurs för de som har tillgång till den. Att på ett eller annat sätt nekas tillgång till rymdarenan utgör i sig ett hot mot stabilitet och säkerhet då många samhällsviktiga funktioner är beroende av t.ex. vädersatelliter eller GNSS-system. Det är inte en slump att både EU och Ryssland lagt resurser på egna alternativ till det amerikanska GPS-systemet, i form av Galileo och GLONASS.Ur ett militärt perspektiv så är rymden ett viktigt verktyg för både kommunikation och informationsinhämtning, så väl i fred som under kriser och konflikter

Ska vi kunna skydda oss mot hot från rymden så måste vi först och främst förstå dem bättre. Vi kan upptäcka solstormar som har potential att ge skador på elnätet ett dygn innan de når oss. Men vi kan inte uppskatta omfattningen förrän cirka en timme innan den når oss. Det går inte att stänga ner stora delar av Sveriges elnät på en chansning, men kan samtidigt inte riskera att reagera för sent. Ska vi kunna förhindra eller minimera skadorna av ett meteoritnedslag så måste de upptäckas mycket god tid, vilket är svårt då de är extremt ljussvaga. Dessutom måste vi kunna beräkna deras bana med stor precision, vilket är komplicerat då de påverkas av andra kroppar i solsystemet. Även om utvecklingen har gått framåt så finns det fortfarande stora luckor i vår kunskap och våra förmågor. Vill man verkligen gå till botten med att förstå och förebygga dessa hot så krävs det riktade satsningar.

Att verka i rymden ställer helt andra krav än de som finns på jorden och kräver helt andra lösningar. En nyttolast måste vara både lätt och liten för att hålla ner kostnaderna för uppskjutningen. Att skjuta upp ett kilo till low-earth orbit kostar upp emot 15000 USD/kg. Som en konsekvens av viktbegränsningarna måste man bygga nyttolaster som är energisnåla, för att hålla nere vikten från solpaneler och radiatorer. Slutligen måste nyttolasten vara extremt tålig. Den ska klara av stora krafter vid uppskjutning och väl i omloppsbana utsätts för extrema temperaturskillnader och höga strålningsdoser utan möjligheter till reparation.

Att utveckla teknik som ska användas i rymden är därför något som kräver ett helt nytt förhållningssätt och ofta tvingar fram helt nya tekniska lösningar. Lösningar som ofta kommer att leva sitt eget liv. NASA har en databas där man listar de spin-offs som man genererat, och det är en diger läsning. Det är allt ifrån mjukvara för att simulera nedisning av flygplan, effektivare solceller eller metoder för att upptäcka cancer på mammogram. Ur ett militärt perspektiv är rymd spin-offs extra intressanta då det finns en stor överlappning mellan de krav som ställs på rymdplattformar och militära plattformar

Sverige har en lång historia av att delta i internationella rymdprojekt och har bidragit med instrument som bland annat studerat, Venus, Jorden, Mars, Saturnus och kometen 67P/Churyumov–Gerasimenko. Dessutom är Sverige inblandat i instrumentering till två kommande rymdprojekt till Merkurius och Jupiter. Problemet är att de stora internationella projekten löper över upp emot 15-25 år från att de föreslås tills dess att de är klara. Men de olika faserna involverar helt olika aktörer och det krävs flera att man arbetar med flera parallella projekt för att kunna behålla de olika kompetensen. Sverige har konstruerat ett antal egna rymdplattformar, bland annat i form av satelliterna Viking (1987), Freja(1992), Astrid 1/2 (1995/1998) och senast Munin (2000). Men sedan dess har det delvis gått i stå, och den kontinuitet som krävs för att behålla kompetensen har brutits.

Ett första steg skulle kunna vara att satsa på så kallade CubeSats, nanosatelliter som max får vara 30x10x10 cm. CubeSats är ett relativt okomplicerat sätt för universitet och företag att bedriva självständig forskning och lära sig vad det innebär att bygga för rymden. På KTH arbetar studenter med vad man hoppas ska bli Sveriges första studentsatellit, MIST. I nuläget skjuts CubeSats upp i mån om utrymme på befintliga raketer. Det gör att det är svårt att veta när man faktiskt kommer skjutas upp, eller bestämma vilken bana satelliten kommer få. Det finns goda möjligheter att börja göra billiga och miljövänliga CubeSats uppskjutningar från Esrange, förutsatt att den politiska viljan finns. Det skulle sänka tröskeln för aktörer som vill ge sig i på rymdarenan vara ett första steg för att den kontinuitet som krävs för en livskraftig nationell rymdindustri.

Jag vill, inte helt opartiskt, påstå att en satsning på rymdforskning erbjuder lösningar på många av de utmaningar Sverige ställs inför inom rymdarenan. Att besvara nya rymdvetenskapliga frågor, kräver utveckling av nya rymdplattformar, som kräver att vi löser problem ingen tänkt på och utvecklar teknik som ingen drömt om. Teknisk som kommer att komma till nytta på mest oväntade platserna. Ett ambitiös och långsiktig rymdforskningsprogram ger oss det know-why och know-how som krävs i ett högteknologiskt samhälle. Det ger oss de verktyg som krävs för att internationellt, och kanske i framtiden även nationellt, kunna tillgodose framtida svenska rymdbehov, militära så väl som civila. Som Jan Salestrand beskriver i sitt avslutande anförande så får man för varje krona som investeras i rymdverksamhet tillbaka fem kronor i återbäring. Så för att parafrasera astrofysikern Neil deGrasse Tyson, är frågan inte om vi har råd att satsa på rymden, utan om vi har råd att inte satsa på rymden?

 

Annonser

Utomjordiska megastrukturer – Konsten att (miss)tolka ett abstract

2015/10/19 § 3 kommentarer

I den strida strömmen av clickbait-journalistik och frekventa copy/paste-artiklar så händer det till och från att man snubblar över en tidningsartikel som påstår sig presentera nya och revolutionerade forskningsrön. Det gäller alla typer av forskning, men just hälsa och medicin verkar vara extra hårt drabbade. Kanske eftersom det är något som kvällstidningarna vet säljer väldigt bra. Under förra veckan så fick vi se ett praktexempel på vetenskapsjournalistik där rubrikerna inte hade någon som helst koppling till den ursprungliga forskningsartikelns innehåll. Jag syftar naturligtvis ”upptäckten” av utomjordiska megastrukturer kring stjärnan KIC 8462852. Då kunde det låta så här:

Sjuka upptäckten kan vara beviset för utomjordisk civilisation

Experten: Ser ut som en enorm civilisation

Astronomers may have found giant alien ‘megastructures’ orbiting star near the Milky Way

Det låter ju onekligen som en upptäckt som har potential att förändra hela vår världsbild. Det betyder alltså att sund skepticism är på sin plats, som med all forskning. Men var ska man börja?

Här bygger man sina tidningsartiklar kring nya rön från en forskningsartikel. Men ger man någon källhänvisning till forskningsartikeln ifråga? Svaret är i de allra flesta fallen ett rungande nej. Däremot så hänvisar man till en annan tidningsartikel i The Atlantic där man intervjuar en forskare, som inte varit delaktig i den ursprungliga artikeln, och som har en alternativ teori. Saknas det vettiga källhänvisningar så är det på sin plats att skriva ett argt email till den som skrivit tidningsartikeln eller till ansvarig utgivare. För det första så kan man inte ens få en högstadieuppsats godkänd utan källhänvisningar, lite mer än så ska man förvänta sig av professionella journalister. Att ange sina källor är själva grunden i god vetenskapsjournalistik, det gör att läsaren kan kontrollera påståendena, och om det verkar intressant fördjupa sig i ämnet. För det andra så är det för forskare att bli citerad och refererad till som är den verkliga belöningen för att publicera sina resultat. Arbetet och publikationskostnaderna står man för själv och rättigheterna till dina resultat och intäkterna från försäljningen av din artikel behåller journalen.

Via lite google-fu så kan man rätt snabbt hitta ursprungsartikeln Planet Hunters X. KIC 8462852 – Where’s the Flux. Redan namnet ger en fingervisning att man kanske inte riktigt har hittat bevis för utomjordiskt liv. För det vore klart oskickligt att inte få med den ”lilla detaljen” i sin rubrik. Artikeln är publicerad på Arxiv, en site som innehåller så kallade pre-prints, artiklar som inte blivit publicerade ännu. Det innebär att den inte genomgått peer-review och alltså inte är granskad av oberoende experter. Det betyder inte att artikeln är dålig eller felaktig, bara att den inte har granskats. Men det innebär lyckligtvis också att den är helt gratis att läsa i sin helhet. För publicerade forskningsartiklar så måste man ofta ha en prenumeration på journalen ifråga eller köpa artikeln, vilket kan bli väldigt dyrt. Lyckligtvis så är abstract, en sammanfattning av artikeln nästan alltid gratis att läsa, och är ofta tillräckligt för att kunna sålla bort de värsta överdrifterna.

För att förstå ett abstract så bör man känns till hur det är uppbyggt. Då det är en sammanfattning så följer det ofta samma format som forskningsartikeln. Ett klassiskt format är IMRAD, introduction, methods, results and discussion. Även om abstract är kort så kan det i många fall vara ganska kompakt och tungläst. Därför kan det vara klokt att börja läsa från slutet, där man finner slutsatser och diskussion. Det är trots allt oftast just detta som man vill undersöka.

By considering the observational constraints on dust clumps orbiting a normal main-sequence star, we conclude that the scenario most consistent with the data is the passage of a family of exocomet fragments, all of which are associated with a single previous breakup event. We discuss the necessity of future observations to help interpret the system.

Redan nu så är det uppenbart att forskarna inte alls kommit till samma slutsats som alla dags- och kvällstidningar. Man har kommit till slutsatsen att variationerna i stjärnans ljusstyrka troligtvis orsakats av exo-kometer. Man nämner inga utomjordiska megastrukturer eller ens antyder dem. Och man påpekar, som en god forskare bör, att man behöver studera frågan närmare innan man kan ge ett helt definitivt svar. Så nu har vi löst vår gåta, det var bara en skamlös rubriksättning, baserat på ett spekulativt uttalande, som sedan återupprepats så många gånger att det nästan blev sant.

I vissa fall så kanske abstract ger vissa stöd för rubrikerna. I så fall får man kanske gräva lite djupare för att se om resultaten stödjer slutsatserna. Det är nu det börjar bli lite svårt. I det här fallet så ger abstract väldigt lite information och man blir tvungen att läsa själva artikeln. Ska artikeln bli publicerad så kommer man troligtvis att så förbättra sitt abstract. Så därför tar jag ett exempel från en artikel som dök upp på forumet Kolozzeum, med rubriken: Probiotic Supplementation Attenuates Increases in Body Mass and Fat Mass During High-Fat Diet in Healthy Young Adults. En rubrik som gärna kunnat skrivas om med fraser som ”mirakeldiet” eller ”gå ner x kilo innan midsommar” om valfri kvällstidning hittat den.

Conclusions
VSL#3 supplementation appears to have provided some protection from body mass gain and fat accumulation in healthy young men consuming a High-fat and high-energy diet.

Man drar slutsatsen att VSL#3 skyddar mot viktuppgång och fettinlagring hos friska unga män som äter en hög-fett, hög-energi diet. Men stämmer slutsatserna överens med resultaten?

Results
Body mass (1.42 ± 0.42 kg vs. 2.30 ± 0.28 kg) and fat mass (0.63 ± 0.09 kg vs. 1.29 ± 0.27 kg) increased less following the High-fat diet in the VSL#3 group compared with placebo. However, there were no significant changes in insulin sensitivity or in vitro skeletal muscle pyruvate and fat oxidation with the High-fat diet or VSL#3.

Gruppen som fick VSL#3 ökade i genomsnitt 1.42 ± 0.42 kg samtidigt som kontrollgruppen ökade 2.30 ± 0.28 kg. Så även om vi tar övre gränsen av intervallet för första gruppen genomsnitt 1.42 + 0.42 =1.84 kg så är det mindre än undre gränsen för kontrollgruppen 2.30 - 0.28 = 2.02 kg. Även ökningen i fettvikt är mindre i gruppen som fick VSL#3 än kontrollgruppen, 0.63 ± 0.09 kg mot 1.29 ± 0.27 kg. Då de två intervallen inte överlappar så kan vi faktiskt påstå att det finns en skillnad mellan grupperna. Dock så nämner man inte hur stor statistisk signifikans man har, vilket är sannolikheten att skillnaden uppstått av ren slump, något som är viktigt att kunna tolka resultaten. Men det är något som man kan misstolka, manipulera och ett ämne som kräver ett eget inlägg. Det som däremot är intressant är att man i sista meningen påpekar att man dock inte hittat något som kan förklara hur skillnaden mellan grupperna uppstår.

Nästa steg är att se till vilka metoder som används. Nu börjar det bli rätt avancerat och kräva en del kunskaper om ämnesområdet. Men vissa saker kan man även som lekman urskilja, om man vet vad man ska leta efter.

Methods
Twenty non-obese males (18-30 years) participated in the study. Following a 2-week eucaloric control diet, participants underwent dual X-ray absorptiometry to determine body composition, an intravenous glucose tolerance test to determine insulin sensitivity, and a skeletal muscle biopsy for measurement of in vitro substrate oxidation. Subsequently, participants were randomized to receive either VSL#3 or placebo daily during 4 weeks of consuming a High-fat (55% fat), hypercaloric diet (+1,000 kcal day−1). Participants repeated all measurements following the intervention.

Försökspersonerna var 20 män, utan fetma, i åldrarna 18 och 30 år. För det första är det rätt få försökspersoner vilket gör att det är svårt att få tillförlitlig statistik, framför allt då de var uppdelade i två grupper om tio personer. Vi får veta att de inte led av fetma, men inte vad de vägde i genomsnitt. Är man 200 cm kan man enligt BMI-skalan väga upp emot 120 kg innan man räknas som fet (BMI <30). Är man å andra sidan 170 cm och på gränsen till underviktigt (BMI<18,5) så kanske man bara väger 53 kg. Det gör att ett visst antal kilos viktuppgång troligtvis inte ger samma hälsoeffekt på de två personerna. I den mån resultaten stämmer så kan vi dessutom bara förvänta oss att resultaten stämmer på personer som till hör samma urvalsgrupp. Personer som är yngre, äldre, kvinnor och/eller lider av fetma behöver inte alls få samma resultat av VSL#3.

Att dela upp testpersonerna i två slumpmässigt valda grupper, där en grupp får behandling och en grupp får placebo, är standard. Det krävs för att man ska ha något att jämför VSL#3 mot. Saknas en kontrollgrupp, eller om kontrollgruppen inte valts ut slumpmässigt måste man dra öronen åt sig. Försöket gjordes under fyra veckor med hög-fet och hög-kalori diet. Är fyra veckor en tillräckligt lång tid? Om effekten försvinner efter fem veckor så kanske det inte är till någon större hjälp i det långa loppet. På motsvarande sätt så kan vi som bäst vara säker på att det gäller för den som äter en hög-fett diet men kan vara helt verkningslös för den som äter en hög-kolhydrat diet. Hade det gjort någon skillnad om kaloriöverskottet var högre eller lägre? Det är mycket vi inte kan vi dra några slutsatser om utifrån just den här forskningsartikelns abstract.

Om man har tillgång till hela artikeln så kan man dessutom göra klokt i att se vem som finansierat studien, det är allt som oftast ett krav att det redovisas. Här står det att läsa att den finansierats av VSL Pharmaceuticals, som föga förvånande också producerar VSL#3. Det betyder inte per automatik att det föreligger någon form av oegentligheter i själva studien. Men där det finns stora pengar inblandade finns alltid den risken. I många fall så skulle finansiären inte tillåta att en studie med negativa eller tvetydiga resultat publiceras. Därför kan vi aldrig veta om denna studie bara utgör toppen på ett isberg av ”misslyckade” studier eller om den är den första i sitt slag.

Att tolka forskning är svårt och tar tid. Det är därför vi forskare måste ha både en bred kunskap om vetenskapsmetodologi, gärna vetenskapsfilosofi och spetskunskaper inom vårt ämne. Har man inte ork och/eller kunskaper för att åtminstone läsa och tolka abstract så ska man nog inte använda sig av forskningsartiklar för att ge tyngd åt sina argument. Inte nog med att man riskerar att fara med osanningar, man riskerar dessutom att urholka förtroendet för vetenskapen som helhet. Det är något som tydligt syns i debatten om klimatförändringar. Där väl underbyggda resultat buntas i hop med dåligt underbyggda resultat och som sedan ofta tolkas helt felaktigt, antingen på grund av okunskap eller på grund av en agenda. Vetenskap och forskning är i första hand en process, inte ett slutresultat. Kan man inte följa processen så kommer man inte förstå resultaten.

Crux

2015/03/06 § Lämna en kommentar

Crux är uppföljaren till vad som för mig var 2014 största litterära överraskning, Ramez Naams transhumanistiska roman Nexus. Första bokens namne, Nexus, är en silvrig vätska bestående av nanodatorerer som låter användaren augmentera sin hjärna, överbrygga gränsen mellan människa och maskin samt riva murarna mellan individuella medvetanden.

När vi kommer in i Crux har Nexus gått från att vara ett privat experiment till att vara ett globalt fenomen. Nexus finns nu så väl på skumma bakgator som i lugna villaområden och användningsområdena är lika många som användarna. Föräldrar till autistiska barn använder det för att kunna nå ut till sina barn, buddhistiska munkar för att uppgå i världssjälen, sektledare för framtvinga fanatisk lydnad och sadister för att kunna känna sina offers skräck och lidande. Nexus har tagit ett stor steg mot att nå sin enorma potential, för gott och för ont. Bokens huvudperson, Kade, bedriver ett privat krig mot de som försöker utnyttja hans skapelse för onda syften. När han och hans vänner skapade Nexus byggde de in en bakdörr i Nexus-OS som ger honom förmågan att se till att förövarna aldrig kan upprepa sina illdåd.

Bokens drivande externa konflikt, vem som ska kontrollera Nexus känns på många sätt sekundär för berättelsen. För mig är Kades etiska och moraliska konflikt mycket mer intressant. Är hans rättvisa, som utkräver med hjälp av sin bakdörr in i Nexus-OS, verkligen så annorlunda från de illdåd han försöker förhindra? Finns det syften som är så ädla att de ursäktar även de mest avskyvärda medel och är Kades syften verkligen så ädla som han själv vill tro? Crux tar ett steg närmare en av transhumanismens stora frågor, var går gränsen mellan människa och post-människa? Vad händer med de som inte kan eller är villiga att ta steget bortom de männskliga begränsningarna? Kan omodierfierade människor och post-människor samexistera eller kommer den omodifierade människan, liksom Neandertalaren, att utkonkurreras?

Där den första boken utstrålade optimism och förundran över Nexus oanade möjligheter och en känsla av rättmätigt uppror mot etablissemanget målar Crux upp en betydligt mörkare bild. Nexus existerar inte längre i en värld sprungen ur sina skapares idealism utan har släpats genom verklighetens lera och blod. Men det är i den imperfekta verkligheten som idéer verkligen testas och åstadkomma förändring, inte inlåst i ett laboratorium eller reducerad till en partydrog. Där Nexus var euforisk, psykedelisk och full av upptäckarglädje så känns Crux mer jordnära, allvarstyngd och kontemplativ. Den bjöd mig inte på en lika stor läsupplevelse, troligtvis eftersom den inte har nyhetens behag, men lyckas ändå med konststycket att fascinera, ifrågasätta och vara sin idé trogen utan att börja gå på tomgång.

Cosmos: A SpaceTime Odyssey

2014/08/26 § Lämna en kommentar

Det långt ifrån alla dagar som jag längtar efter att gå till jobbet. Glädjen att upptäcka och utforska kan ofta begravas under berg av data som är både överväldigande och irrelevant. Men sedan några veckor har tillbaka så har jag hittat något som alltid lyckas med att påminna mig om varför jag inte har ett vanligt jobb och varför jag efter 19 års utbildning fortfarande ser mig själv som en student.

Cosmos: A SpaceTime Odyssey är den andliga uppföljaren till Carl Sagans tv-serie Cosmos: A Personal Voyage från 1980. I den nya tappning har astrofysikern Neil deGrasse Tyson tagit över rollen som berättare. Neil deGrasse Tyson är på många sätt även Carl Sagans andliga arvtagare i att han är inte bara forskare utan en entusiasmerande lärare. Som sjuttonåring så var Neil deGrasse Tyson på studiebesök hos Carl Sagan. En upplevelse som han beskriver med orden.

”I already knew I wanted to become a scientist. But that afternoon, I learned from Carl the kind of person I wanted to become.”

A SpaceTime Voyage är en ganska spretig historia, som så ofta är fallet när försöker beskriva vårt kosmos. Den spänner över hela vårt universums historia, från Big Bang, till den avlägsen framtid. När solen förångat jorden och allt som återstår är en vit dvärg som sakta kommer svalna över de kommande tiotals miljarder åren. Man går bortom de ofattbara avstånden som avgränsar vårt synliga universum, ut i multiversum och hela vägen ner i de subatomära partiklarnas absurda värld.

Som fysiker och science fiction entusiast så är det ganska sällan som jag lär mig något nytt från den här typen av dokumentärer. För att jag ska lära mig något nytt så måste jag oftast gå bortom det rent populärvetenskapliga. Naturfilmer med sitt vackra foto ofta ha ett konstnärligt mervärde, även om de inte tillför några nya insikter eller kunskaper. Men inom fysiken är det sällan som data kommer i form av fotografier eller filmscener. Inom fysiken har astronomin en särställning i att bygger på just bildanalys och har producerat bilder som både kan ta andan ur en och förändra ens perspektiv på kosmos. Ta bara Hubble Ultra Deep Field som ett exempel.

A SpaceTime Odyssey är mycket riktigt en visuell fest. Man har på ett sömlöst sätt kombinerat astronomiska foton och naturbilder med ambitiösa datorvisualiseringar. Men samtidigt är det där som serien uppvisar sina brister, den känns ibland överproducerad. Man verkar inte är trygg i sitt narrativ och försöker klämma in så många visuella bländverk som möjligt i varje scen. Neil deGrasse Tysons genuina passion för vetenskap och utforskning av rymden gör honom till en fantastisk föreläsare. Hans försvarstal för rymdprogrammet ger mig rysningar varje gång jag hör det. Men manuskriptet förmår inte riktigt att förmedla denna passion. Det blir för perfekt, för genomtänkt och för sterilt.

För mig så är den stora behållningen av A SpaceTime Odyssey det perspektiv på vårt universum och på vetenskapen som den ger. Att förstå de mest grundläggande egenskaperna hos vårt universum är att konfronteras med sin egen obetydlighet. Vi är en planet, i ett solsystem runt en av Vintergatans 300 miljarder stjärnor, i en av det synliga universums 200 miljarder galaxer. Mänsklighetens födelse är en konsekvens av 14 miljarder år av ständig förändring och oräkneliga supermassiva stjärnors död. Utan dem hade inte det kol, syre, kväve och andra tunga grundämnen som vår kropp består av skapats. För trots universums sinnesförintande storhet så är vi alla en del av vad som gör det så fantastiskt.

När Neil deGrasse Tyson beskriver vetenskapens historia upplever jag samma ambivalenta känsla av obetydlighet och samhörighet. För den urmänniska som lärde sig tämja elden så måste den moderna människan framstå som gudar. Men vi skulle inte vara där vi är idag om det inte vore för en av mänsklighetens äldsta och mest karaktäristiska drag, vår nyfikenhet. A SpaceTime Odyssey berättar vetenskapens historia genom betydelsefulla, och inte så sällan uppmärksammade, forskares levnadsöden. Det som är slående är inte bara hur många briljanta forskare som tillsammans, steg för steg, gett oss vår förståelse av universum, utan också hur många gånger de mest banbrytande forskarna varit motarbetade av sin samtid. Men även när det inte råder någon oenighet om sakernas tillstånd så ligger det i vetenskapens natur att ifrågasätta. Vetenskapens styrka ligger i att den alltid ställer den enklaste, men mest subversiva frågan. Varför? En fråga som lett till att vetenskapens historia är kantad av konflikter med så väl religiösa som världsliga ledare samt både juridiska och akademiska auktoriteter. Ett tema som är lika sorgligt som återkommande och gör mig ännu mer tacksam för de uppoffringar som ligger bakom den kunskap vi besitter.

För mig är det just det historiska perspektivet som gör Cosmos: A SpaceTime Odyssey så minnesvärd. Mina egna resultat ser rätt oväsentlig ut jämförda Maxwells och Hubbles och även om mina utmaningar bara är bagateller jämfört med det Galileo fick genomlida. Men det får mig inte att känna att mina insatser är meningslösa. Jag känner mig istället tacksam och hedrad över att få vara del av denna mänsklighetens största bedrift, den vetenskapliga metoden och utforskningen av vårt universum. Och jag kan bara hoppas att jag, om det så blir mitt sista andetag, vågar skrika ”There are four lights”.

Nexus

2014/07/03 § Lämna en kommentar

I avdelningens lunchrum så har vi en liten bokhylla fylld med diverse facktidningar, populärvetenskapliga böcker och kvarlämnade pocketdeckare. Om jag av någon anledning är den enda som äter lunch just då så brukar jag passa på att bläddra i någon av böckerna under tiden jag värmer maten. Oftast blir det inte mer än så, men ibland så är det inte du som hittar boken utan boken som hittar dig. Nexus tar läsaren med in i den nära framtiden där mänskligheten står och väger mellan ett evolutionärt kvantsprång och sin egen undergång.

Nexus, som gett boken sitt namn, är en silverfärgad vätska bestående av nanomaskiner som efter intag fäster sig på hjärnans neuroner. Varje nanomaskin har ingen processorkraft att tala om eller någon avancerad mjukvara. Dess styrka kommer från att de kan direktkommunicera med hjärnan och koppla sig samman med närliggande nanomaskiner. Det gör att Nexusanvändare kan överbrygga gapet mellan människa och maskin. Det finns bara ett problem. Nexus är en drog som staten anser vara mångdubbelt farligare än heroin och bekämpar med alla tillgängliga resurser. I fel händer kan nämligen Nexus sinnesförändrande egenskaper användas för att producera lydiga soldater, hängivna undersåtar eller hjärntvättade slavar. Något som mindre nogräknade individer och organisationer drar nytta av.

Boken följer, Kade som är doktorand i neurovetenskap. För honom och hans vänner är Nexus en genväg till att förstå hur den mänskliga hjärnan fungerar. Istället för att ge yttre sinnesstimuli och sedan mäta hjärnaktiviteten så gör Nexus att de kan se och följa processerna i realtid ner på neuronnivå. För att underlätta sitt arbete så utvecklar man en ny version av Nexus som är permanent med och med en mjukvara som gör att nanomaskinerna fungerar som en dator, integrerad med den egna hjärnan. Men den avgörande skillnaden är att man förbättrat nanopartiklarnas räckvidd vilket gör att man kan kommunicera, inte via omvägar genom ögon och öron, utan från sinne till sinne. De som vågar kan välja bort den sista barriären som gör skillnad på mina tankar och dina tankar, mina känslor och dina känslor, min kropp och din kropp. De som vågar ta steget och blotta hela sin person kan uppgå i ett kollektivt medvetande där alls erfarenheter, idéer och känslor förenas.

Det dröjer inte länge innan myndigheterna och den nyinstiftade avdelningen av Homeland Security, Emerging Risk Directorate, får upp ögonen för Kades och hans vänners olagliga forskningsprojekt. Efter en räd mot en av deras nattliga Nexus-sessioner så ställs de inför valet att bli inlåsta i ett mörk hål och bortglömd eller acceptera att bli spioner i USA:s gränslösa krig mot droger. Ett uppdrag som tar Kade och hans övervakare Sam genom den nyfödda transhumanismens mörka bakgator.

Bokens övergripande handling känns på det stora rätt väldigt bekant och även om den bjuder på en del överraskningar ganska förutsägbar. Det som gör att Nexus sticker ut och är en så stark läsupplevelse är det teknologiska och spirituella perspektivet på Nexus. Beskrivningarna av hur det är att förena sig med det kollektiva medvetandet är fascinerande och påminner om psykonauters beskrivning av upplösning av gränsen mellan jaget och omgivningen och egodöd. Utan denna sista mentala barriär så är man helt naken och utlämnad men samtidigt närmare sina medmänniskor än som annars är möjligt. Det är en hissnande och fantasieggande tanke som är lika delar skrämmande och lockande.

De kulturella och vetenskapliga aspekterna av Nexus är om möjligt ännu mer långtgående. En av de avgörande orsakerna till att vi människor idag är högst upp i näringskedjan ligger i vår förmåga att kommunicera och samarbeta. Ensamma är betydligt svagare än många av våra forna bytesdjur ute på savannen. Genom samarbete och koordination så har vi kunnat gå bortom våra bräckliga kroppars begränsningar. Utan att kunna dela, kombinera och bygga vidare på andras idéer så måste vi ordets sanna bemärkelse återuppfinna hjulet.

Varje framsteg inom kommunikation har i sin tur lett till nya upptäckter. Det skrivna ordet gjorde inte bara att vi kunde kommunicera över avstånd utan också mellan generationer utan att de ursprungliga idéerna förvanskades. Boktryckarkonsten gjorde i sin tur att böcker som tidigare bara funnits i enstaka exemplar helt plötsligt kunde spridas över hela världen. I vår tid har internet lett till att information är tillgänglig på ett sätt som aldrig tidigare varit möjligt. Stora delar av vår samlade kunskap finns tillgängligt för alla med en dator och en internetuppkoppling. Det har öppnat upp för så väl vetenskapliga som kulturella utbyten över alla geografiska gränser. Men modern kommunikationsteknik har ännu inte lyckats överbrygga en av de största utmaningarna, att överföra en idé som bara existerar i ditt eget huvud till ett medium som kan förstås av andra. I Nexus kollektiva medvetande finns det inget behov av att förklara en idé, mina idéer är våra idéer. Vilka stora upptäckter ligger bara och väntar på att de rätta personerna äntligen ska förstå varandras idéer?

Den övergripande frågan i Nexus är om de oändliga möjligheterna det erbjuder överväger de katastrofala riskerna. Hotet är inte bara att Nexus kommer användas för brottsliga syften utan om det kommer innebära slutet för mänskligheten. När blir det kollektiva medvetande så stort och olikt ett mänskligt psyke att det glömmer bort de individer som det består av? Skulle den omodifierade mänskligheten slutligen utkonkurreras eller assimileras av den post-mänskliga arten? Skulle resultatet bli att vi slutligen kan leva i fred och harmoni eller skulle vi reduceras till obetydliga drönare i ett Borg-liknade kollektiv? Nexus lämnar oss med många intressanta frågor om vetenskapens roll i samhället och vetenskapens ansvar för dess konsekvenser.

-Imagine a world where it took most of a life time to speak or read, where many never reach that point. Imagine that you could show people a faster way. That in a year or two you could show them the basics of language, of literacy Would you do it?
-Yes.
-Even though it would surely at times be used for profanity or vile speach?
-Yes.
-Even though fools might read dangerous things written by bigger fools, might follow their instructions and hurt themselves and others?
-Yes
-Even though writing could be used to describe weapons that could be used to kill others?
-Yes
-Even though charismatic fascists might use the power of speach to stir people up, to incite violence, to stroke heatred, to start war?
-Yes.
-Why?
-Because I think people would use it for more good than harm.

-Then you have my answer.

Jag vill tro att det inte är vetenskapen vi ska frukta, utan vår egen natur, vår latenta förmåga till ondska. För vetenskapen har ingen egen vilja, bara möjligheter och begränsningar. Det är vi människor som väljer hur den ska utnyttjas, för gott eller för ont. Sammanfattningsvis så kan jag säga att Nexus är den mest fascinerande bok jag läst på väldigt länge och en bok jag rekommenderar för alla som har ett intresse av transhumanism. Jag kommer definitivt att läsa uppföljaren Crux, även om jag har svårt att se att den lyckas upprepa bedriften.

Publish or perish

2014/03/25 § Lämna en kommentar

Vetenskapen bygger på att man som enskild forskare fritt kan använda andra forskares resultat. Vi använder vår gemensamma samlade kunskap som bakgrund för vår egen forskning och för jämföra med framtida resultat. I mitt dagliga arbeta använder jag kod som utvecklats på IRF:s avdelning i Uppsala. Den är tillgänglig under Beerware License, det vill säga att får använda programmet om man bjuder upphovsmannen på en öl om man träffas. Forskning är därför i mångt och mycket en sample/remix-kultur. Genom att hitta nya tolkningar och tillföra eget material skapar något som är större än summan av dess ingående delar. Det enda motkravet för att få använda någon annan persons resultat är att man anger sin källa, både för att kunna under bygga sina påståenden men även för att ära den som äras bör. Att ange källan är skillnaden mellan en referens och ett plagiat.

För mig som laddat hem musik, spel och film så länge som min uppkoppling tillåtit så känns det som något självklart att fritt sprida filer. Först var det via suspekta hemsidor är man fick ducka mellan pop-ups för att ladda med MP3-filer. Sen blev det Kazaa där allt var virus eller porr, utom porren som bara var virus. Sen fortsatte man via Ancient Spirit och Pirate Bay att se och lyssna på allt som verkade intressant utan att bry sig i hur vida det var lagligt eller för den delen ens lovligt. Men att byta namn på filerna och påstå att jag är upphovsmannen har alltid varit mig helt främmande. Distinktionen mellan att nyttja och utnyttja har jag alltid upplevt som väldigt tydlig.

Jag håller just nu på med att revidera min andra forskningsartikel och tvingas då arbeta mot en av forskningsvärldens stora avarter, de vetenskapliga tidsskrifterna. Där kombinerar man forskningens höga ideal om tillgänglighet och fritt användande med en hänsynslös affärsmodell som allt mer framstår som ett hinder för framtida forskning.

Att bli publicerad i en vetenskaplig tidsskrift är inte bara viktigt, det är hela ditt existensberättigande som forskare. En artikel som blivit publicerad har granskats av minst två oberoende experter på området och på så sätt kvalitetssäkrats. Det är ett av de viktigaste stegen för att skilja faktisk vetenskap från pseudo-vetenskap. Vilka tidsskrifter du publicerar i avgör inte bara din forsknings genomslagskraft utan även din forskningsgrupps och institutions anseende och dina framtida karriärmöjligheter. Att bli publicerad i Nature kan vara skillnaden mellan en befordran eller att inte få fortsatt anställning. På engelska kallas det publish or perish.

Att skriva en vetenskaplig artikel är inte lätt, framför allt inte om man har resultat som ingen väntade sig att få. Man ska med text och bilder få en främmande människa att inte bara förstå processen och resultaten, utan också komma att dela dina slutsatser. Du måste skriva en artikel som är tydlig, detaljerad, övertygande men som samtidigt inte döljer några motsägelsefulla observationer bara för att det gynnar din tes. Allt detta på ett sätt som är både kortfattat och inbjuder till läsning. Jag överdrier inte när jag säger att det är stora mängder upprymdhet, frustration, inspiration och perspiration som ligger bakom en artikel.

Utöver detta så tillkommer ett antal stilistiska krav från tidsskriftens sida. Ju äldre och ju mer prestigefylld tidskriften är dess då striktare och ofta orimligare är kraven. När min första artikel skulle publiceras i Journal of Geophysical Research så fick jag till exempel inte använda den internationellt vedertagna ISO-standarden för tid och datum, utan blev tvungen att ändra till det amerikanska formatet DD/MM/YY. Lyckligtvis så har de stora journalerna sina egna LaTeX-mallar som gör en stor del av jobbet åt dig. I alla fall om du tagit dig tid lära dig att använda LaTeX. Forskare, lär dig använda LaTeX!

När din artikel är färdig så skickar du in den till din tilltänkta tidsskrift, ofta via ett omständigt och uråldrigt datasystem. Om tidsskriftens redaktör tycker att artikeln är lämplig för publikation så kontaktar hen två oberoende, anonyma experter som får ganska din artikel. Det är kallas med facktermer peer review. Om de anser att din artikel är tillräckligt nyskapande, relevant och håller nog hög kvalitetet så får du en chans att besvara de frågor som oundvikligen uppkommit under granskningen samt komplettera eventuella mindre brister. Processen forsätter på detta sätt till dess att artikel antingen kan publiceras eller refuseras om oegentligheter framkommit.

Det är en omfattande process men som är helt nödvändigt för att inte riskera att publicera förfalskade forskningsrön, något som ändå händer för ofta. Det är både en tidskrävande, och i slutändan en dyr process. Den tidskrift som jag publicerar i, Journal of Geophysical Research, kostar i sin helhet 5915 $/år eller cirka 38000 kr/år för en institutionsprenumeration. Det är inte en av de billigare tidsskrifterna men de dyraste kostar upp emot 15000-20000 $/år. Många förlag säljer dessutom endast sina tidsskrifter i färdiga paket. Då kan man tvinga sina kunder att köpa fyra smala tidsskrifter för bara att komma åt storsäljaren i paketet. Det slår hårt mot många mindre universitet, men även en gigant som Harvard har problem att betala för sina prenumerationer.

Det är nu saker och ting blir spännande. Det är ganska naturligt att läsarna betalar för att prenumerera på tidsskrifterna, man får tillgång till de noggrant granskade artiklar som utgör den bas man bygger sin egen forskning på. Men hur mycket av dessa intäkter går till forskarna som skrivit artikeln och sedan överlåtit sin upphovsrätt till tidsskriften? Svaret är inget, eller rättare sagt mindre än inget. När min första artikel blivit antagen för publikation så fick jag en räkning på 1000 $ skickat till mig. Det är vad vi får betala för det arbete som tidsskriften lägger ner på att få artikeln klar för publicering. Om jag vill att artikeln ska vara tillgänglig för allmänheten och inte bara prenumeranter så får jag lägga på ytterligare 3500 $ på räkningen. Att granska en artikel är naturligtvis en omfattande process eftersom det kräver man anlitar oberoende experter som kan göra jobbet. Experter vars tid är väldigt dyrbar, experter som ironiskt nog i en majoritet av fallen inte får betalt en enda krona för att granska artikeln. Peer-review är nämligen så fundamentalt för forskningen att forskare förväntas göra detta gratis då man själv är beroende av att någon annan granskar dina artiklar.

Man kan därför med all rätt fråga sig vad de 1000 $ avdelningen betalade var värt. Jag får en viss korrekturläsning, men merparten görs av en obetald, anonym expert. Jag får en mer genomarbetat layout på artikeln. Men då jag jobbar i LaTeX och tidsskriftens egen LaTeX-mall så består skillnaderna i att någon bestämt var mina tabeller och illustrationer ska ligga samt att den förses med sidfot och sidhuvud. Är det värt min upphovsrätt och 1000 $?

Tidsskrifternas affärsmodell från en svunnen tid. När den infördes var det betydligt mer komplicerat att typsätta och trycka en artikel, framför allt en med bilder och ekvationer. För att läsa en artikel fick man gå till sitt universitetsbiblioteks arkiv och gå igenom de tidsskrifterna som fanns i den fysiska samlingen. Jag vågar påstå att idag så står de flesta tryckta tidsskrifterna och samlar damm. För en förkrossande majoritet av forskarna är det både snabbare och enklare att söka och ladda hem artiklarna via någon av den många forskningsdatabaser som finns tillgängliga på internet.

Så finns det något sätt att komma runt hela problematiken? Det finns tidsskrifter som förvisso tar betalt av författarna men där alla artiklar sedan är öppna för allmänheten. Ett exempel inom mitt område är Annales Geophyicae eller den bredare ArXiv (notera URL:en). Om jag istället publicerat min artikel i Annales Geophysicae så hade kostnaden blivit 451 €, vilket är ungefär hälften av vad jag betalade till Journal of Geophysical Research. Granskningen av min artikel hade varit precis lika strikt men den hade sedan varit fritt tillgänglig för allmänheten. Så varför publicerade jag inte min artikel där?

Det jag som forskare personligen får ut av att publicera en artikel är inte pengar utan erkännande. I forskningsvärlden finns det inget som är så mycket värt som att bli citerad. Att ens artikel blir citerad visar att ens forskning är relevant och kvalitativ. Antalet artiklar man publicerar och antalet citering man får likaställs allt för ofta med ens värde som forskare. Annales Geophyicae är inte en lika prestigefylld tidsskrift som Journal of Geophysical Science, den är till exempel i det närmaste okänd utanför Europa. Därför skulle resultatet bli att väldigt få skulle läsa min artikel och ännu färre skulle i slutända citera den. Min artikel hade inte varit sämre, men chansen att den faktiskt tillfört något till mitt forskningsområde hade sjunkit drastiskt.

Missförstå mig inte, jag grämer mig inte över att vi måste betala för att få publicera våra artiklar, det kan jag leva med. Jag grämer mig inte över att jag inte får betalt från förläggarna eller att jag förlorar min upphovsrätt. Mitt bidrag till världen är inte min privatekonomi utan min kunskap. Ett erkännande av min förmåga som forskare räcker bra. Men att förläggarna för de stora tidsskrifterna ska kunna ta betalt från både skribenter och läsare är inget annat än att hänsynslöst utnyttja sitt monopol på forskning. Jag vet inte om det är ren och skär girighet eller att man glömt varför man finns till, för att sprida kunskap och vetenskap. Men det är inte en situation som är unik för forskningen, många branscher lever gott på att använda uppfinnares och konstnärers verk utan en själig ersättning.

So wait a minute… you want me to go shopping, cook the food, and put it in front of you but you won’t let me sit down and eat with you? The fuck is that?

Without me and everybody like me out there you ain’t nutting but a good idea, motherfucker
-Immortal Technique, The message and the money

Vi sitter därför i en tillsynes omöjlig situation. Om vi väljer att publicera i de traditionella journalerna så föder vi ett i grunden felaktigt system. Men om vi publicerar i de öppna tidsskrifterna så riskerar vi att marginalisera vår egen forskning. Men utan kvalitativa artiklar i de öppna tidsskrifterna så kommer de aldrig få det erkännande som krävs för att bryta den onda cirkeln. Jag kan inte påstå att jag sitter inne med en enkel och smärtfri lösning, men en insikt om problemets natur är det första steget. Nästa gång någon säger att jag inte förstår hur det är att drabbas av fildelning så vet jag vad jag ska svara: Du slipper i alla fall betala fildelarnas räkningar.

 

Grundforskningens dilemma

2013/04/05 § Lämna en kommentar

Som doktorand så sysslar man inte bara med forskning. Man läser också motsvarande ett drygt läsår med kurser och många undervisar dessutom. I mitt fall har de flesta kurserna hållits på avdelningen och varit direkt kopplade till min forskning. Men det finns också ett antal kurser som är obligatoriska för samtliga doktorander på skolan för elektro- och systemteknik. Det handlar om att bygga upp vad man anser vara grundfärdigheter för forskare. Det är bland annat hur man skriver vetenskapliga texter eller som senast grundläggande kommunikation och pedagogik. Det var en väldigt intressant, om än väldigt ytlig, kurs som tyvärr tillförde väldigt lite som jag inte lärt mig som kendotränare eller gruppchef. Men det är något som universitetslärare ofta är dåliga på och något som jag tycker är både viktigt och rätt intressant.

Min nuvarande kurs är på sätt och vis den totala motsatsen till pedagogikkursen. Den avhandlar ämnen som jag i och för sig har väldigt dålig koll på, mestadels på grund av bristande intresse. Det första momentet handlade om hur man söker medel från olika stiftelser. Det är något som alla forskare kommer i kontakt med för eller senare och ett nödvändigt ont. Utan pengar kan man inte bedriva forskning, det är inte svårare än så.

Det andra momentet som jag just påbörjat handlar om innovation. Ordet i sig låter ganska harmlöst och trevligt. För vem gillar inte nyskapande idéer? Problemet är att innovation mer och mer får innebörden av att göra en nyskapande produkt och sälja med vinst. Detta kommer igen i momentet som fokuserar på de ekonomiska aspekterna, produkter, patent och affärsmodeller och inte på den kreativa sidan av innovationen. För många är det säkert både intressant och relevant. Men för mig är det varken eller. Kursen sätter däremot fingret på ett perspektiv angående forskning som är väldigt problematiskt.

Det smala område jag studerar kan med gott samvete räknas som grundforskning. Det är forskning vars enda syfte är att skaffa mänskligheten ny kunskap och förflytta gränsen för vårt vetande. Det gör att grundforskning har helt andra premisser än den tillämpade forskningen. Inom den tillämpade forskningen har man oftast ett problem eller en uppgift som man vill lösa. Man vet därför på förhand åtminstone nyttan av sin forskning, om den lyckas, och vad den kan ha för ekonomiska värden. Inom grundforskningen börjar man med en fråga man vill ha svar på. De svar man får på vägen är ofta inte de man väntade sig få och resulterar oftast bara i en ny fråga. Hur sätter man ett ekonomiskt värde på något resulterar i kunskap som det står var och en fritt att använda?

De största vetenskapliga upptäckterna som görs inom grundforskningen är dessutom ofta oväntade och deras tillämpning är inte kända på förhand. Ett favoritexempel på svårigheten i att sätta grundforskning i ett ekonomiskt perspektiv är lasern. Den teoretiska grunden för hur en laser fungerar presenterades av Einstein så tidigt som 1917. Det var en intressant upptäckt men på många sätt endast en teoretisk kuriositet. Det tog fram till 1957, två år efter Einsteins död, innan den första lasern kunde konstrueras. Vid det här laget så insåg man att lasern hade stor potential som ett vetenskapligt verktyg för till exempel interferometri, spektrometri och positionsbestämning. På 40 år hade Einsteins teorier alltså endast blivit omsatta till dessa smala tillämpningar som knappast påverkade samhället i stort. Idag 97 år efter Einsteins upptäckt, så har vi fortfarande inga strålpistoler, men är lasern något som finns inom forskning, industri och i hemmet. Det kan vara så vitt skilda användningsområden som fusionsreaktorer, svetsar, operationer för att korrigera brytningsfel och laserpekare som man kan använda för att leka med sin katt.

Ändå är en ofta återkommande fråga i årsrapporter och ansökningar för finansiering vad vår forskning kommer ha för positiva effekter för samhället. Det sätter grundforskningen i en nära på omöjlig sits. Om man säger som det är, att vi inte vet, så får vi inga pengar. Om vi ger exempel på nyttan med vår forskning, innebär att vi måste förutspå vilka resultat vi kommer får och sedan gissa oss till vilka tillämpningar de kan komma att få de närmaste 100 åren. Är det något historian har lärt oss så är det hur svårt de är att förutspå framtiden, ändå är det precis vad vi förväntas göra. Om Ada Lovelace hade kunnat förutspå 4chan, hade hon fortsatt med sin forskning? Det kommer vi aldrig få veta, men vi kan tillåta oss att fundera över konsekvenserna det hade haft för samhället.

Var befinner jag mig?

Du bläddrar för närvarande i kategorin VetenskapEndast för förryckta.