Forskning

Ansvarlig AI skaber værdi (Responsible AI for Value Creation)

Projektet ‘Responsible AI for Value Creation’ udspringer af det tværfaglige AAU-center AI for the People, men er et selvstændigt projekt. Genstandsfeltet for forskningsprojektet er stort og komplekst, hvilket kræver et tværfagligt projektteam der repræsenterer diverse fagligheder. Samarbejde på tværs af fagligheder er ikke trivielt, og derfor vil projektet også have særligt fokus på dette med en særskilt forskningsindsats, der sammen med to andre AI-projekter, ’Algoritmer, Data og Demokrati’ og ’Pioneer Center for AI’, undersøger, hvordan samarbejdet i større AI-projekter foregår og kan forbedres.

"Der er masser af værdiskabende potentiale i AI, men vi risikerer også at skade vores demokratiske samtale, menneskerettigheder og privatliv, når vi bruger det. Som virksomhedsejere føler vi os derfor kaldede til at bidrage til at udvikle en ansvarlig praksis omkring brugen af teknologierne. Derfor er vi meget glade for at kunne støtte dette projekt. "
Kim Nøhr Skibsted, fondsdirektør.

Thomas B. Moeslund skal sammen med professor i Data- og AI-etik Thomas Ploug og professor i Organisation og Ledelse Jeppe Agger Nielsen fra Det Humanistiske og Samfundsvidenskabelige Fakultet, AAU indgå i en fælles projektledelse for netop at sikre det tværfaglige aspekt i forskningsprojektet.

Tre mænd på række. Thomas B. Moeslund er tilknyttet Institut for Arkitektur og Medieteknologi, Thomas Ploug er tilknyttet Institut for Kommunikation og Psykologi og Jeppe Agger er tilknyttet Institut for Politik og Samfund • Projektet ledes af AAU og har partnere fra KU, AU, University of Barcelona, University of Manchester og Georgia State University.

I spidsen for projektet står AAU-forskerne Thomas Ploug (Institut for Kommunikation og Psykologi), Projektleder Thomas B. Moeslund  (Institut for Arkitektur og Medieteknolog) og Jeppe Agger (Institut for Politik og Samfund). Foto: Anne-Sophia Lundgaard Jensen AAU Kommunikation. Foto: Anne-Sophia Lundgaard Jensen, AAU Kommunikation

 

Projektet er båret af et stærkt ønske om at bidrage til det store arbejde med at udvikle lovgivning og politikker på AI-området. I projektet bliver der derfor også lagt stor vægt på udveksling med og formidling til en bred vifte af interessenter fra politikere til erhvervsliv. For at sikre en høj kvalitet af formidlingen sker det i partnerskab med konsulenthuset Mandag Morgen.

Bedre naturfagsunder-
visning til hele Danmark

Astra er det nationale naturfagscenter og har fokus på at styrke undervisningen i de naturvidenskabelige fag til gavn for hele samfundet. Astras primære arbejdsområde er grundskoler og ungdomsuddannelser og desuden overgangen fra dagtilbud til indskolingen, fra grundskole til ungdomsuddannelser og fra ungdomsuddannelser til videregående uddannelser.

Big Bang-konferencen

Formålet med Big Bang er at skabe en årlig anledning til opkvalificering og opdatering af fagligheden hos undervisere i de naturvidenskabelige fag i Danmark. Med fokus på både faglighed og netværk er det Big Bangs mål at styrke undervisernes fagfaglige og didaktiske kompetencer – både i grundskolen og på ungdomsuddannelserne. Hvert år deltager mere end 1700 undervisere og faglige ressourcepersoner på konferencen.

  • Big Bang-konferencen finder sted i Odense Congress Center d. 22-23. marts 2023. Læs mere på bigbangkonferencen.dk
Deltagere i diskussion på Big Bang-konferencen

Deltagere i diskussion på Big Bang-konferencen. Foto: Astra

Unge Forskere

Unge Forskeres arbejder for at alle elever skal blive så dygtige, som de kan – også de mest talentfulde. Unge Forskere er et talentprogram både for drømmerne med højt til loftet og for praktikerne, der engagerer sig i helt konkrete, virkelighedsnære problemstillinger. Gennem problembaseret projektarbejde får talenterne mulighed for at dyrke deres interesse for naturvidenskab og teknologi, og i konkurrence med landets bedste Unge Forskere kan de nå helt nye højder.

Tre teenage-piger med model af molekyle.

Unge Forskere 2022: Louise, Emma og Mathilde fra 8. klasse på Bagsværd Kostskole og Gymnasiumvil løse problemet med madspild ved at lave genbrugspapir af cellulose fra madaffald. Foto: Astra.

Unge Forskere afvikler regionale semifinaler i marts, og den nationale finale afholdes i Øksnehallen d. 23.-25. april 2023 sammen med en stor Science EXPO. Udover de 100 finaleprojekter udstiller også 25 virksomheder og organisationer, der med passion og hands-on-interaktion viser state-of-the-art videnskab og teknologi for op mod 6000 gæster, ligesom der løbende vil være sceneshows de tre finaledage.

Hvordan er det at deltage i Stockholm Junior Water Prize? from Grundfos Foundation | PDJF on Vimeo.

Naturvidenskabsfestival

Naturvidenskabsfestival er en national festival, som finder sted hvert år i uge 39. Festivalens mål er at skabe en faglig ramme for lokale og nationale aktiviteter, som engagerer børn og unge. Festivalen bidrager således til at give børn og unge en oplevelse af, at de naturvidenskabelige og teknologiske fag er relevante, kan påvirke deres hverdag, og at de ved at bruge naturvidenskabelige metoder kan udforske, forstå og forandre verden.

"Vi er meget glade for vores samarbejde med Poul Due Jensens Fond - et samarbejde drevet af en fælles ambition om at styrke STEM-fagene til glæde for Danmark. Fonden yder med sin vedholdende strategiske støtte til Big Bang-konferencen for lærere, Unge Forskere-konkurrencen for talenter og den landsdækkende Naturvidenskabsfestival et særdeles vigtigt bidrag til feltet."
Mikkel Bohm, direktør i Astra

Naturvidenskabsfestival faciliterer en kreativ platform, som kan bruges til at engagere elever fra grundskoler og ungdomsuddannelser i fagenes forunderlighed og relevans og give dem gode, spændende og anderledes oplevelser med naturvidenskab og teknologi.

Festivalpuljen

Poul Due Jensens Fond støtter festivalens uddelingspulje, som hvert år uddeler 1-1,5 mio. kr. til arrangementer i forbindelse med Naturvidenskabsfestival i uge 39 . Festivalpuljen støtter aktiviteter, der bidrager til, at børn og unge udvikler naturfaglig kompetence gennem nye og spændende oplevelser, der relaterer sig til festivalens tema.

Børn iført Naturvidensabsfestival T-shirts laver fysikforsøg

Lærer og børn iført Naturvidenskabsfestival T-shirts laver forsøg. Foto: ASTRA

GATE – Gender Aware Teaching for Equity in Science and Engineering

Missionen for forskningsprojektet GATE – Gender Aware Teaching for Equity in Science and Engineering – er at få flere unge kvinder til at vælge en STEM-karriere. Mange unge kvinder gennemfører naturvidenskabelige studieretninger på gymnasiet (stx og htx) med succes og med høje karakterer i matematik og naturvidenskab, men kun en tredjedel af disse vælger en videregående uddannelse inden for STEM.

Danmark har brug for markant flere unge til at forfølge en fremtid inden for naturvidenskab og teknik for at imødekomme efterspørgslen på fremtidige medarbejdere og for at løse de komplekse fremtidige udfordringer, hvor naturvidenskab og teknik spiller en vigtig og voksende rolle.

Danmark har brug for markant flere unge til at forfølge en fremtid inden for STEM-fagene. Foto: KU

I dag udgør kvinder en tredjedel af de studerende inden for naturvidenskab og ingeniørvidenskab på de videregående uddannelser med store variationer fagene imellem. Denne kønsfordeling har desværre været uændret i to årtier. Dermed placerer Danmark sig under det gennemsnitlige EU-niveau, når det kommer til antallet af kvinder, der tager en videregående uddannelse inden for naturvidenskab og ingeniørvidenskab.

"Fra international forskning ved vi, at det har stor betydning, hvad der genkendes og anerkendelse som ’rigtige måder at gøre naturvidenskab på’. Men i Danmark ved vi stadig meget lidt om, hvordan de in- og eksklusioner der finder sted i undervisningen spiller sammen med unge kvinders til- og fravalg af uddannelse. "
Poul Toft Frederiksen, programchef, Poul Due Jensens Fond

GATE-projektet vil gennem forskning undersøge, hvorfor de unge kvinder, der allerede i gymnasiet har valgt naturvidenskab, afstår fra at fortsætte på naturvidenskabelige og tekniske videregående uddannelser. På den baggrund vil GATE-projektet udvikle, afprøve og implementere en Gender Aware Teaching for Equality-tilgang i naturvidenskab på gymnasiet. Dette vil blive udviklet i tæt samarbejde med naturvidenskabelige lærere i gymnasier på stx og htx.

GATE skal åbne døren for flere kvinder i STEM

GATE skal – på grundlag af forskningsresultaterne – føre til konkrete ændringer i undervisningen i naturvidenskab på gymnasieniveau med det sigte at både unge kvinder og mænd inkluderes og understøttes i deres aspirationer for naturfagene.

"Missionen for forskningsprojektet GATE - Gender Aware Teaching for Equity in Science and Engineering - er at få flere unge kvinder til at vælge en STEM-karriere."
Poul Toft Frederiksen, programchef, Poul Due Jensens Fond

Mere generelt vil GATE udvide den nationale forståelse af, hvordan undervisningen i gymnasierne kan arbejde med at understøtte flere unge kvinder i at se sig selv i naturvidenskaben. Projektet vil desuden sikre, at resultaterne når ud til de vigtigste aktører i sektoren – blandt andet gennem to nationale konferencer og udgivelse af et kort hæfte med redskaber til kønsbevidst undervisning med henblik på ligestilling inden for naturvidenskab og teknik. Endelig tilstræber projektet at få international indflydelse gennem et tæt samarbejde med internationale forskere.

GATE ledes af lektor Henriette Tolstrup Holmegaard og lektor Lene Møller Madsen, begge ved Institut for Naturfagenes Didaktik, Københavns Universitet, hvor projektet er forankret. Her vil der yderligere blive tilknyttet to ph.d.-studerende og en postdoc. Projektet er støttet af Poul Due Jensens Fond med 8,8 millioner kroner og løber mellem september 2022 og marts 2026.

portræt

Lektor Henriette Tolstrup Holmegaard. Foto: Jakob Helbig

Lektor Lene Møller Madsen. Foto: Jakob Helbig

 

Cirkulær fosforgenindvinding (rePair)

Formålet med rePair er at udvikle teknologier, der på en skånsom måde vil fjerne næringsstofbelastet sediment og omdanne sedimentet til:

  1. Rent vand, der kan sendes tilbage til søen,
  2. Et koncentreret fosforholdigt gødningsprodukt uden risiko for miljøet og fødevareproduktionen og
  3. Et biologisk kulstofprodukt til jordforbedring.

Processen vil være cirkulær og eneste affaldsstrøm vil være eventuelle tungmetaller, som kan koncentreres og deponeres forsvarligt og dermed tages ud af det naturlige kredsløb.

"Projektets mål er at forårsage et nationalt og internationalt paradigmeskifte indenfor sørestaurering og skubbe til gældende lovgivningsmæssige barrierer, så sørestaurering og genindvinding samtænkes."

Fire universiteter (SDU, AAU, AU og DTU) er gået sammen med ingeniørfirmaet Dansk Ingeniør Service (DIS) om at udvikle processen, der består af følgende delelementer (illustreret i figuren nedenfor):

  1. Skånsom oppumpning af søsediment
  2. Afvanding af sediment ved f.eks.:
    1. Flokkulering (def.) med biopolymerer (for at undgå syntetisk mikro-/nanoplast) efterfulgt af mekanisk og elektroosmostisk afvanding af sediment
    2. Hydrotermisk afvanding og karbonisering (HTC) af sedimentet for at opnå et højt tørstofindhold og jordforbedrende egenskaber
  3. Indvinding af fosfor (P) og nitrogen (N) fra det afvandede porevand ved hjælp af elektrokemiske metoder (elektrodialyse og kapacitiv deionisering)
  4. Elektrodialytisk rensning af sedimentet for fosfor (P) og potentielle tungmetaller
  5. Test af de producerede produkters gødningsegenskaber ved laboratorie- og markforsøg
flowchart proces RePair: Sedimentet pumpes op og afvandes. Der er nu tre mulige veje for det faste stof 1) yderligere afvanding, 2) karbonisering, eller elektrodialytisk rensning. Væsken ledes tilbage til søen, eller behandles yderligere for at rense vandet og genindvinde opløst fosfor.

Dette diagram illustrerer processen som skal rense søen. Sedimentet pumpes op og afvandes. Der er nu tre mulige veje for det faste stof 1) yderligere afvanding, 2) karbonisering, eller elektrodialytisk rensning. Væsken ledes tilbage til søen, eller behandles yderligere for at rense vandet og genindvinde opløst fosfor. Illustration: Janne Jørgensen/Poul Due Jensens Fond

Ormstrup sø bruges som casestudie, men målet er, at de opnåede resultater og erfaringer vil være bredt anvendelige til oprensning af søer af forskellig størrelse og belastningsgrad. Ud over en konkret værktøjskasse til cirkulær sørestaurering, vil de enkelte arbejdspakker bidrage med nye videnskabelige erkendelser indenfor områder som jordfysik og kolloidkemi, transport af stoffer og ioner i elektriske felter, kulstofdannelse og mikro- og nanoplasts påvirkning af planters vækst.

De videnskabelige bidrag vil medføre øget brug af avanceret vand- og sedimentrensningsteknologi til sørestaurering, som også vil smitte af på andre anvendelser af de enkelte rensningsteknologier.

Prammen på søen suger sediment op som afvandes og testes

Prammen på søen suger sediment op som efterfølgende afvandes og anvendes til forskellige testformål. Foto: Poul Due Jensens Fond

Projektets mål er at forårsage et nationalt og internationalt paradigmeskifte indenfor sørestaurering og skubbe til gældende lovgivningsmæssige barrierer, så sørestaurering og genindvinding samtænkes.

Projektet er initieret af Poul Due Jensens Fond og involverer fire danske universiteter:

Projektet er et søsterprojekt til “Bæredygtig Sørestaurering”. Begge projekter ledes af projektleder Ole Wolff, som kan kontaktes på owolff@grundfos.com eller mobil 22 26 72 88.

Center for Digitalisering af Elektronik (CoDE)

En række teknologier og materialer (eksempelvis wide band gap halvledere) sænker barriererne for den grønne omstilling inden for transport- og energisektoren. Øget brug af elektriske køretøjer, energieffektive pumpeløsninger, hydrogenelektrolyse og vindenergi stiller større krav til effektelektroniksystemers performance; de er ‘limen’ som kobler funktionelle blokke sammen og transporterer elektricitet fra kraftværket og til forbrugeren.

Industrien har brug for nye løsninger

Projektet er afledt af et længerevarende samarbejde med Grundfos’ udviklingsafdeling, men med Fondens støtte vil forskerne gøre deres metoder og processer mere bredt tilgængelige for industrien.

Stig Munk-Nielsen

Center for Digitalisering af Elektronik (CoDE) ledes af Professor Stig Munk-Nielsen, AAU. Foto: Hongbo Zhao, AAU.

Center for Digitalisering af Elektronik (CoDE) på Aalborg Universitets Institut for Energiteknik har sat sig for at udvikle nye metoder der skubber til grænserne for digitale processer når fremtidens højeffektive og kompakte effektelektroniksystemer skal designes og kvalificeres.

"Vi vil transformere designprocessen, så tidskrævende og dyre prototype-iterationer i laboratoriet bliver erstattet af digitale design-iterationer. Vores vision er, at kun en enkelt fysisk prototype skal fremstilles for at opnå den ønskede funktion og effekt. "
Professor Stig Munk-Nielsen

Prototypebaserede designprocesser  er ressourcekrævende, og hele designprocessen med mange iterationer kan vare i uger. Erfaringerne med at digitalisere dele af designprocesserne er meget lovende, og målet er derfor at øge brugen af digitale designværktøjer i udviklingsprocesserne inden for det elektriske, magnetiske og mekaniske område.

CoDE forskningsgruppen

Nøglepersonerne i forskningsgruppen er: lektor Christian Uhrenfeldt, postdoc Asger Bjørn Jørgensen og professor Stig Munk-Nielsen. I alt 5 PhD’er og 2 Postdocs bliver tilknyttet projektet over de næste fem år.

CoDE research group

Fra venstre: lektor Christian Uhrenfeldt, postdoc Asger Bjørn Jørgensen og professor Stig Munk-Nielsen. Foto: Hongbo Zhao, AAU.

 

Next Generation Water Action

Sammen med en række globale spillere inviterer DTU Skylab & DTU Miljø nu til et skræddersyet virtuelt program, som giver unge fra hele verden mulighed for at deltage sammen med forretningslivet og offentlige partnere i offentlige events. Programmet tilbyder både mentorforløb, industry insights og bootcamps, men vil også være et forum for at dele deres ideer med globale beslutningstagere frem mod IWA World Water Congress i København. Læs hele projektbeskrivelsen på engelsk.

Program

Programmet skydes i gang i februar og løber frem til maj

  • Februar-april: Kick-off og Solution Development Phase med Bootcamps, Mentor Session og Keynotes
  • 18. maj: Global Multi-Hub Final med lokale live events i hvert deltagende land
  • Juni: Acceleration af udvalgte studerende og start-up teams
  • September 2022: Udvalgte teams deltager i IWA World Water Congress i København

 

Young participant speaking at conference. Photo: DTU Skylab.

Next Generation-deltager taler foran et publikum. Foto: DTU Skylab.

 

Laserformgivning

Laserformgivning har spændende perspektiver, men det er en ny teknologi og som sådan udfordret på præcision, hastighed og materialeforståelse i forhold til konventionelle processer. På Aalborg Universitet arbejder lektor Morten Kristiansen og hans gruppe med udvikling af laserbearbejdning generelt som teknologi, og med uddannelse af ingeniører med dybt teoretisk og praktisk kendskab til mulighederne i laserbearbejdning.

"Laserformgivning: produktion af tredimensionelle emner ud fra plademateriale ved hjælp af laser."

Formål med projektet

Med denne bevilling vil vi give forskergruppen et markant løft på både udstyrs- og bemandingssiden med et dobbelt formål:

  • Teknologisk er målet at fremstille dobbeltkrummede pumpeskovle med industrielt relevant præcision, hastighed og kvalitet.
  • Uddannelsesmæssigt er målet at fastholde og udbygge en gruppe, som leverer højt kvalificerede ingeniører til dansk fremstillingsindustri
laserbearbejdede emner

Laserbearbejdede emner. Foto: Morten Kristiansen

Bevillingen dækker

  • Anskaffelse af en lang række komponenter: lasere, emnehåndteringsudstyr, opmålingsudstyr, optik til strålemanipulation med mere, samt
  • 3 års post-doc , en PhD og et halvt års forskningsassistent

Med bevillingen løftes en væsentlig universitetspartner således både udstyrsmæssigt og akademisk.

Time lapse from Grundfos Foundation | PDJF on Vimeo.

En engageret underviser og samarbejdspartner

Morten Kristiansen har i vid udstrækning studerende engageret i konstruktion af forsøgsopstillingerne. Udstyret vil desuden blive omdrejningspunkt for gruppens forskning, samt for samarbejdet med Grundfos og andre virksomheder.

BeScience

Bjerringbro Gymnasium er et lille gymnasium, men en væsentlig faktor i fastholdelsen af familier i Grundfos’ hjemby og omkringliggende landsbyer. Gymnasiet har allerede tilrettelagt to spændende retninger (klasser) på hhv. det sproglige/samfundsfaglige og kunstneriske område samt indenfor matematik og international økonomi. Begge klasser er kendetegnet ved at arbejde med casebaserede opgaver internationalt og ikke mindst lokalt med erhvervslivet: BeGlobal sammen med Holmris B8 og BeBusiness sammen med bl.a. Grundfos.

Skolen har i 2020 taget ekstra fat på den naturvidenskabelige retning. Klassen kaldes BeScience og eleverne skal opleve et nyt og spændende tilbud med en tydelig identitetsskabelse. Gymnasiet ved af erfaring, at dette betyder meget for de unge. Det er i særlig grad indenfor naturvidenskab, at elevtallet falder, fx hvis elever i nærområdet søger ind til ungdomsuddannelser i de større byer.

" Med projektet skal der opbygges en naturvidenskabelig klasse med fokus på FN’s verdensmål, især SDG6 (vand og sanitet), og med særligt fokus på Afrika syd for Sahara. Formålet er at gøre den naturvidenskabelige retning på BG så uimodståeligt spændende, at eleverne hellere vil søge fra Viborg til Bjerringbro end omvendt."

I BeScience har eleverne alle matematik på højeste niveau og fysik på højeste eller næsthøjeste niveau samt biologi og kemi. Som studieretningsfag vælger de desuden mellem bioteknologi, kemi på højere niveau eller musik på højeste niveau. Alle har meget naturvidenskab, men praktiske erfaringer tæller også som en vigtig del af uddannelsen.

Elever fra Bjerringbro Gymnasim på besøg på Grundfos. Foto: Poul Due Jensens Fond

Projektet løber over tre år. Den lange projektperiode understøtter en massiv kompetenceudvikling i lærergruppen og sikker forankring, fordi der er tid til både at udvikle, afprøve og internaliserer særlige anvendelsesorienterede elementer i undervisningen, herunder en øget teknologiforståelse indenfor indfrielse af verdensmålene.

"Den klassiske teoretiske tilgang til læring, der nok er en styrke for stx- studenterne på deres videregående uddannelse, er erfaringsmæssigt også en svær ting at sælge til unge i 8-9 klasse. "

Eleverne modnes gennem engagerende cases og samarbejder udadtil, gennem nye motiverende undervisningsforløb skabt af lærere, som samarbejder indenfor og på tværs af faggrupper samt med institutioner og virksomheder udenfor BG.

BeScience from BG on Vimeo.

Bæredygtig sørestaurering

De danske søer er i en elendig forfatning. To tredjedele af dem lever ikke op til EU’s minimumskrav til et rimeligt vandmiljø. Årsagen er årtiers, sine steder århundreders misrøgt i form af udledning af urenset spildevand samt næringsstoffer fra landbruget. En uklar sø udsender dobbelt så mange drivhusgasser som en sund og klar sø – så der er også en klimaeffekt. På den anden side er fosfor en begrænset ressource: Der er fosforminer i Kina, Rusland, USA og Marokko, og når minerne om et par generationer tømmes, så må produktionen af kunstgødning indstilles – der er ikke nogen erstatning for fosfor.

"Over hele kloden er de fleste søer i en miserabel tilstand. Problemet er tilstedeværelsen af alt for megen næring, især fosfor, samt i mange tilfælde tungmetaller. Det vil vi gøre noget ved sammen med de bedste danske forskere på området. "
Poul Toft Frederiksen, programchef, Forskning

I dette projekt udvælges en enkelt sø, Ormstrup Sø, som første testobjekt, og det nødvendige fysisk/kemiske, mikrobiologiske og makrobiologiske datagrundlag etableres. Vi skal vide, hvor fosforen gemmer sig, og på hvilken form; hvordan har søens historie været; hvor meget sediment (bundslam) skal vi tage op; kan vi bruge sedimentet som jordforbedring; hvordan reagerer fiskene på opfiskning og sedimentfjernelse; og hvad betyder det for samfundet som sådan, at en sø går fra beskidt til ren tilstand og meget andet.

DTU’s engagement i forprojektet ledes af lektor Christian Skov fra DTU Aqua (højre), her i selskab med kollegaen Jes Dolby. Foto: Poul Due Jensens Fond

Fosfor i Ormstrup Sø

Vi henvendte os først til Silkeborg kommune og foreslog Lyngsø, men kommunen henviste os til Aarhus Universitet, der i stedet pegede på Ormstrup Sø, som pga. sin massive fosforbelastning er et optimalt testobjekt.

"Vi ønskede at arbejde med lokale søer, fordi det midtjyske ferskvandssystem er Danmarks største og smukkeste, og fordi vi ønsker at være synlige i lokalområdet."
Poul Toft Frederiksen,programchef, Forskning

De rutiner og det måleudstyr, som vi anvender og udvikler ved Ormstrup Sø kan vi overføre til andre søer i lokalområdet, og her er Viborg-søerne oplagte næste kandidater.

Flere universiteter ombord

Poul Due Jensens Fond har taget nye metoder i brug for at få projektet i gang. Normalvis styrker vi specifikke forskningsmiljøer på ét universitet ad gangen, men i dette tilfælde har vi defineret et problem og bedt flere partnere om at arbejde sammen.

Fire universiteter pr. 1. januar 2021 involveret i projektet, nemlig:

Martin Søndergaard/AU, Kasper Reitzel/SDU og Christian Skov/DTU

Martin Søndergaard/AU, Kasper Reitzel/SDU og Christian Skov/DTU . Foto: Poul Due Jensens Fond.

Projektet er et søsterprojekt til “Cirkulær Fosforgenindvinding (RePair)”. Begge projekter ledes af projektleder Ole Wolff, som kan kontaktes på owolff@grundfos.com eller mobil 22 26 72 88.

Turbulens – DTU Centre of Excellence

Turbulens opstår, når gas, luft eller væske bevæger sig tilstrækkeligt hurtigt. Hastigheden behøver dog ikke være voldsomt høj, eksempelvis kan man let observere turbulens-bevægelser, når man hælder fløde i kaffen. De generelle principper beskrives let, og ligningerne har været kendt i næsten 200 år. Detaljerne i de matematiske problemer er derimod så komplicerede at løsningen heraf er blevet fremhævet som et af syv store matematiske  problemer i det 21. århundrede. Fysikeren Robert Feynman har udtalt, at turbulens er det vigtigste uløste problem i klassisk fysikforskning.

Modeller, som anvendes til at designe pumper, vindmøller og andre maskiner der bevæger sig i turbulente omgivelser, baserer sig på tilnærmelser og har begrænset anvendelse. En meget anvendt tilnærmelse for ‘meget turbulent flow’ blev publiceret i 1941, og antagelserne bag den har nærmest opnået status af fysiske love.

Associate Professor Clara Marika Velte, DTU Mekanik.

Gamle antagelser holder ikke vand

Ny eksperimentel og teoretisk forskning af blandt andre Clara Marika Velte fra DTU Mekanik har vist at det er nødvendigt at reformulere ligningerne, og hun har modtaget et ERC Starting Grant til at dokumentere hvor antagelserne fejler. Parallelt hermed finansierer Poul Due Jensens Fond arbejdet med at reformulere de matematiske modeller og kommunikere dem internationalt.

"Vi vil udvikle ny, robust teori baseret på en kombination af avancerede eksperimenter og matematisk analyse. Når vi beskriver turbulens i matematiske termer, anvender vi konceptet bølger for at skabe den manglende kobling til de gældende formler for bevægelse i væske (fluid motion)."
Clara M. Velte, Associate Professor, DTU

Projektets formål og design

Projektet skal sikre et mere robust teoretisk fundament for forståelsen af turbulens. Vi vil sikre at resultaterne deles med både industri og det internationale forskersamfund gennem udvikling af et internationalt anerkendt centre of excellence.

  • Laboratoriefaciliteterne skal kunne tiltrække internationalt talent og samarbejde
  • En følgegruppe fra industrisektoren vil få mulighed for at følge arbejdet i forskningsgruppen
  • Fra 2021 afholdes desuden en international sommerskole hvert andet år

Bevillingen på 12,9 millioner DKK løber fra 2019 til 2023.

Fremtidens pilekvist

Vandboringer har den grundlæggende udfordring, at man oftest ikke ved om der er vand, før man har lavet boringen. En anden udfordring er indtrængning af saltvand i kystnære boringer; overpumpning kan medføre indtrængning af saltvand og ødelægge et i øvrigt velfungerende drikkevandsreservoir. Begge problemer er globale og især akutte i udviklingslande på grund af kombinationen af klimaændringer og befolkningstilvækst.

HydroGeofysik forskningsgruppen på AU Geoscience har udviklet et letvægtsudstyr, som er i stand til at kortlægge undergrundens struktur i tre dimensioner og i stor detalje.

"Udstyret fungerer ved at udsende elektromagnetiske pulser fra en sender og måle på svaret med en modtager. Herved kortlægges undergrundens ledningsevne, og det er herudfra muligt at måle ikke blot tilstedeværelsen af vand, men også om det er fersk eller salt."
Professor Esben Auken, Aarhus Universitet

Måleudstyret har været anvendt hængende fra en helikopter i Europa, USA og sågar på Antarktis. En mere jordnær udgave, trukket efter en firehjulet motorcykel, anvendes i Danmark og kan kortlægge op til 100 hektar på en dag.

Professor Esben Auken mfl. fremviser en tidligere udgave af udstyret til Niels Due Jensen, Kim Nøhr Skibsted og Poul Toft Frederiksen. Foto: Søren Kjeldgaard/AU

To fluer med et smæk

Forskningsprojektet har to formål:

  1. At udvikle og demonstrere udstyrets tekniske og forretningsmæssige potentiale for detektion af grundvand i Afrika ved at gennemføre to kampagner i det vestlige Tanzania,
  2. At udvikle software, der muliggør at udstyret kan betjenes af ikke-geologer.Det er en forudsætning for at teknologien kan rulles ud i stor skala.

Vi håber at projektet kan demonstrere markant forbedrede muligheder for økonomisk bæredygtig vandindvinding. Derudover vil projektet danne grundlag for en nyudvikling af teknologien til overvågning af saltvandsindtrængning i kystnære områder.

Tests i Tanzania

Det nye måleudstyr er blevet testet undervejs i projektet i samarbejde med Fondens vandpartner, Water Mission. Teknologien er i en mere primitiv udgave blevet anvendt i forbindelse med fondens Nyarugusu-projekt i det vestlige Tanzania af en af Esben Aukens partnere (Dr. John Lane, US Geological Survey, som tilknyttes projektet). Den ubetinget største vandkilde i området, med et udbytte på over 99m3/time, blev identificeret ved denne lejlighed.

Dr. John Lane, USGS, testede teknologien i Nyarugusu flygningelejren i 2017. Photo: Water Mission

Et succesfuldt gennemført projekt understøtter strategierne for to af fondens programområder (forskning og vand), bidrager til løsningen af FNs verdensmål 6.1 om rent vand, og kan på sigt åbne perspektivrige forretningsmuligheder for Grundfos og Grundfos’ partnere.

"En helt grundlæggende forudsætning for fondens projekter med vandforsyning til flygtningelejre og landsbyer er at der er vand, hvor der bores. I et relativt nyt eksempel blev der foretaget seks boringer omkring en landsby uden at finde vand, med en samlet omkostning på over 10.000 EUR, foruden risici for ulykker og forurening af grundvandsreservoir hvis mislykkede boringer ikke lukkes forsvarligt."
Nils Thorup, programchef for Vand, Poul Due Jensens Fond

Den ubetinget største vandkilde i Nyarugusu med et udbytte på over 99 m3/time blev identificeret af Dr. John Lane i 2017. Foto: Water Mission

AU Centre for Digital Twins

Formålet med centret er at understøtte udviklingen af intelligent co-simulering af fysiske systemer i realtid, også kaldet digitale tvillinger, som er en af hjørnestenene i cyber-fysiske systemer; samarbejdende computerbaserede netværk, som via indlejrede sensornetværk styrer og kontrollerer fysiske genstande eller systemer.

”Det bliver Danmarks første center for digitale tvillinger, og det er noget, der fremadrettet kommer til at skabe disruption. Med centret vil vi bruge digitale modeller til at skabe realtime simulering af cyber-fysiske systemer, og den mulighed – at man i realtid kan finde ud af, hvornår noget kan lade sig gøre, og hvornår noget er galt – kan give virksomheder en stor konkurrencefordel i fremtiden,” siger centrets leder, professor Peter Gorm Larsen, Institut for Ingeniørvidenskab, Aarhus Universitet. Læs mere i AU Engineering’s profile magazine (s 34).

Professor Peter Gorm Larsen leder centret for digitale tvillinger. Foto: Aarhus Uni/LK

Ud over at centret bliver Danmarks første center for digitale tvillinger, bliver det samtidig et af verdens første forsøg på med forskningsøjne kritisk at arbejde akademisk med emnet. Det har stor værdi for danske industrivirksomheder.

Hvad er en digital tvilling

En digital tvilling er i bund og grund en komplet digital kopi af noget fysisk. Det kan være en organisme eller et system, en proces eller en enhed. Den digitale tvilling er en så præcis model, at den agerer, reagerer, ældes og fejler i den virtuelle verden lige som den fysiske tvilling gør det i den fysiske verden.

Formålet med den digitale tvilling er via moderne sensorteknologi og kunstig intelligens at simulere dens fysiske modstykke i en sådan grad, at man opnår helt ny indsigt heri. Det kan være yderst værdifuldt for industri 4.0-virksomheder, fordi man på denne måde kan forbedre et givent produkts ydeevne eller endda tage det videre til næste generation.

Professor Peter Gorm Larsen og stud.polyt Christian Legaard med en programmérbar bil. I baggrunden en digital model. Foto: Aarhus Uni/LK

Men det er i dag en meget tidskrævende proces af udvikle en digital tvilling. Nogle af de første eksempler er ekstremt dyre og komplicerede gasturbiner, flymotorer og lignende. Den langsommelighed skal AU Centre for Digital Twins gøre op med:

”I centret vil vi genbruge de modeller, der allerede er bygget til et givent system, til at skabe digitale tvillinger. Hvis en producent for eksempel lancerer en ny gearboks til en bestemt type bil, er den bygget ved hjælp af digitale modeller, der hjælper producenten med at lave den bedst mulige gearboks. Vi kan bruge den model sammen med alle de andre modeller, der er brugt til bilen, til at lave en digital tvilling af hele bilen, som er et cyber-fysisk system, hvor data via smarte enheder kontinuerligt bliver fødet ind til den digitale model i realtime. Det gør det meget lettere at optimere de enkelte systemer i forhold til hinanden, konstant optimere systemet, og samtidig finde ud af, hvad der præcist sker, hvis noget eksempelvis går galt,” siger professor Peter Gorm Larsen.

AU Centre for Digital Twins åbner officielt 6. maj 2019 og giver store og små virksomheder mulighed for at samarbejde på området med Aarhus Universitet. Samtidig er centret en del af en større ingeniørsatsning, som trækker verdensførende ingeniørforskning og -undervisning til universitetet.

Microflora Danica

Størstedelen af de mikroorganismer, der omgiver os, kender vi slet ikke endnu. Det vil AAU-forskerne Mads Albertsen og tidligere Grundfos-prisvinder Per Halkjær Nielsen, lave om på.

"To teknologier kommer til at præge det 21. århundrede: IT og bioteknologi. For vandbranchen vil bioteknologien blive lige så vigtig som IT. Et videncenter i absolut verdensklasse vil uddanne en lind strøm af kandidater med dyb indsigt både i bioteknologi og, grundet projektets datatunge karakter, IT."

Mikroorganismer er af afgørende betydning for jordens globale stofkredsløb, klimaændringer, fødevareproduktion, rent vand samt dyr og menneskers sundhed. Vi ved dog stadig meget lidt om deres roller i forskellige miljøer. Et første skridt til øget forståelse er at kunne identificere og kategorisere mikroorganismerne.

Læger, forskere og virksomheder vil i fremtiden få glæde af en ny database over mikroorganismer. Projektet ”Microflora Danica” er ledet af forskerne Mads Albertsen (foto) og Per Halkjær Nielsen fra Aalborg Universitet (AAU). Foto: AAU.

Kortlægning af mikroorganismer

Formålet med projektet er at foretage en omfattende kortlægning af mikroorganismer i Danmark og etablere en referencedatabase eller et ”Atlas over Danmarks Mikroorganismer” med hovedfokus på naturlige og tekniske miljøer. Til formålet har forskerne opbygget et laboratorium og tilhørende analyseteknikker i absolut verdensklasse.

  • Et ”Atlas over Danmarks Mikroorganismer” vil danne grundlag for at skabe gennembrud i forståelse, udvikling og optimering af vandbehandling, biogasproduktion og lignende teknisk-biologiske processer, sporing af vandforurening og spredning af sygdomme i landbrugsjorde foruden en langt bedre forståelse af stofkredsløb i naturlige og tekniske miljøer.
  • Kortlægningen forventes at mangedoble antallet af identificerede mikroorganismer – på globalt plan – samt at identificere et betydende antal mikroorganismer som potentielt kan have teknologisk nyttige egenskaber. Endelig vil det danne datagrundlag for en lang række af grundvidenskabelige og tekniske projekter.

Den videnskabelige og teknologiske betydning af en sådan mikrobiologisk database (et atlas) kan vanskeligt overvurderesNår de store linjer i Atlas’et en gang er identificeret, vil det ikke ske igen. Projektet har derfor mulighed for at skabe signifikant impact på både kort og lang tidshorisont.

Beskrivelse af forskningsprojektet

Forskningsprojektet består af:

  • Etablering af en omfattende referencedatabase over Danmarks bakterier gennem indsamling og analyse af 10.000 prøver fra repræsentative danske biotoper.
  • Etablering af den første omfattende referencedatabase for mikro-eukaryoter (encellede dyr, planter og svampe) med udgangspunkt i de tidligere indsamlede prøver fra danske biotoper.
  • Karakterisering af 500 essentielle prøver fra det internationale Earth Microbiome Project. Dette vil yderligere styrke den internationale del af projektet.
"På lang sigt vil projektet omtegne Livets Træ og give helt nye forståelser af mikroorganismer, deres funktion og samspil i naturlige og tekniske miljøer. På sigt vil dette bidrage til udvikling af nye metoder til vandrensning, ressourceindvinding fra vand m.m. "
Poul Toft Frederiksen, programchef, Forskning

Samfinansiering med AAU

Det samlede projektbudget er 38,7 mio DKK.  Fondens bidrag udgør 29,3 mio DKK, og AAU bidrager med DKK 9,4 mio DKK.

Projektet vil befæste forskergruppens position som verdensførende, og deres muligheder for at skaffe anden finansiering til udnyttelse af de muligheder, der skabes, vurderes at være særdeles gode.

Villum Fonden, Højteknologifonden m.fl. har tidligere støttet grundlaget for og værktøjsudviklingen til dette projekt med over 70 millioner kroner. Poul Due Jensens Fond har også tidligere bidraget til indkøb af udstyr til laboratoriet.

Open Additive Manufacturing

Den unge forsker David Bue Pedersen, som står i spidsen for DTU’s forskning i 3D-print, har modtaget støtte til et femårigt forskningsprojekt som skal bringe processerne bag teknologierne til 3D print til sit ypperste, når det handler om geometrisk præcision og mekaniske anvendelsesmuligheder. Det gælder både 3D-print i metal og plast, eller additive manufacturing, som disciplinen også benævnes.

"Det vil uden tvivl blive til gavn for dansk industri fremover at få adgang til ekspertise og viden om, hvordan 3D-print i større udstrækning kan inddrages i produktionen."
Kim Nøhr Skibsted, fondsdirektør

Målet med projektet er at beskrive både det fysiske og digitale system bag de to mest anvendte metoder til industriel 3D-print i henholdsvis metal og plast. Det vil ske via en modularisering af begge processer. Herefter bliver en åben arkitektur for henholdsvis metal print og fotopolymer print udarbejdet. Dokumentationen bag arkitekturen, det vil sige hardware, elektronik og kildekode bliver gjort offentlig tilgængelig, så den kan anvendes af andre forskere og af virksomheder til at drive videre udvikling inden for feltet.

DTU’s fotopolymer 3D-printer. Foto: DTU Mekanik

Forskningen i 3D-print er stærkt stigende i disse år, men den koncentrerer sig hovedsageligt om design, karakteristik af materialer og kvalitetssikring. Derimod er det få forskergrupper, der som på DTU beskæftiger sig med at forbedre de processer, der ligger bag 3D print-teknologien.

"Det kræver kompetencer inden for mange forskellige områder, eksempelvis konstruktion, fysik, kemi- og procesteknologi at kunne udvikle nye processer, der skal være både bedre, hurtigere og mere kosteffektive end de eksisterende."
David Bue Pedersen, DTU Mekanik

De kompetencer er alle til stede i DTU’s forskningsgruppe og vil i de kommende år blive anvendt til at presse den nuværende state-of-the art inden for 3D-print, ligesom der vil blive udarbejdet open access beskrivelser af alle processer bag additive manufacturing.

Ønskes: stærkere magneter

Permanente magneter er overalt omkring os: I mobiltelefoner, computere, hovedtelefoner, pumper, elbiler og vindmøller. Ofte ønsker man at anvende så kraftige magneter som muligt, for så kan man gøre apparaterne mindre og spare på materialerne. De sidste 30 års anvendelse af kraftige, neodym-baserede magneter har været en væsentlig drivkraft bag miniaturiseringen og effektiviseringen af harddiske, elmotorer osv., men visse ydre påvirkninger, især varme og modsatrettede magnetfelter, kan imidlertid ødelægge magnetiseringen.  Det er eksempelvis det der sker, hvis et elektronisk nøglekort bliver afmagnetiseret ved at ligge op ad en mobiltelefon.

Ønskes: bedre modstandskraft mod afmagnetisering

Der forskes verden over i hvordan man kan øge permanente magneters modstandskraft mod at blive afmagnetiseret, deres såkaldte koercivitet. En hyppigt anvendt metode er at tilsætte det kostbare metal dysprosium til de meget udbredte neodym-magneter for at øge deres koercivitet.

Der er dog et fundamentalt videnskabeligt problem som står i vejen for en systematisk optimering af magneternes egenskaber: Vi kender stadig ikke de specifikke fysiske og kemiske faktorer, der bestemmer koerciviteten af en magnet. Virkelige magneters koercivitet er således kun halvt så stor som den teoretisk burde være.

3D-modeller skal afsløre fysiske mekanismer

Nu vil lektor Rasmus Bjørk fra DTU Energi forsøge at angribe problemet fra en ny vinkel. Rasmus Bjørk har tidligere arbejdet med magneter og optimering af deres egenskaber, men har også erfaring med 3D-computermodeller af materialers mikrostruktur. Og det er netop ved at udvikle en model der kombinerer magnetisme og 3D-mikrostruktur, at Rasmus vil gøre fremskridt.

"Hidtil har man kun kunnet regne på idealiserede strukturer, som ikke afspejler virkelige materialers mikrostruktur. Den model vi vil udvikle i projektet, kommer til at kunne modellere mikrostrukturen af en permanent magnet langt mere realistisk. På den måde vil vi kunne identificere de vigtigste fysiske mekanismer som begrænser koerciviteten af virkelige magneter."
Rasmus Bjørk, lektor, DTU Energi.

Og han har allerede blik for det følgende skridt: At udvikle strategier for at forbedre koerciviteten ved at designe mikrostrukturen af magneterne.

Store perspektiver for anvendelse

Både dysprosium og neodym produceres næsten udelukkende i Kina, hvilket i sig selv gør brugerne sårbare over for udsving i pris og tilgængelighed. Neodym er dog væsentligt mere tilgængeligt end dysprosium, så hvis man kan minimere brugen af dysprosium, vil det være en fordel for alle virksomheder der anvender permanente magneter.

For Poul Due Jensens Fond (fonden bag Grundfos-koncernen) er Rasmus’ projekt et godt eksempel på hvordan fremragende forskning kan gå hånd i hånd med både anvendelse og samfundsrelevans.

"Vi er fra Poul Due Jensens Fond meget glade for at støtte et projekt der dels er drevet af den elementære nysgerrighed over for et uløst, grundvidenskabeligt problem, dels har meget konkrete perspektiver mht. at minimere anvendelsen af sjældne metaller som dysprosium i elektriske motorer."
Kim Nøhr Skibsted, fondsdirektør

Poul Due Jensens Fond har finansieret forskningsprojektet med en bevilling på 3,56 millioner. Projektet ventes at løbe frem til sommeren 2021

Digital forskning i verdensklasse i Aalborg

To nye internationale professorer hver med fire postdoc-årsværk til disposition. Det udvider Institut for Datalogi med takket være en stor bevilling fra Poul Due Jensens Fond. De to professorater kommer til at høre under hver sin forskningsenhed på instituttet.

Rettidig omhu

Erhvervslivet står på spring for at kapre de kandidater, universiteterne uddanner, og det ser ud til at fortsætte længe endnu. Gennem de seneste ti år har Institut for Datalogi haft en markant vækst i antallet af studerende, og med de nye professorater ønsker universitetet dels en generel styrkelse dels en fremtidssikring af området på Det Tekniske Fakultet for IT og Design. Oprustningen kommer på et godt tidspunkt, da universitetet  ønsker at fremtidssikre og at styrke de to forskningsenheder, så de konsoliderer og videreudvikler deres status som verdensklassemiljøer inden for hver deres respektive forskningsområder. AAU forventer at have nytte af de nuværende ledere af forskningsgrupperne mange år endnu – så man kan godt tale om rettidig omhu.

Det er topforskere, der i dag står i spidsen for de to forskningsgrupper, som de to nye professorater kommer til at høre ind under. Topforskerne er professor Kim Guldstrand Larsen (distribuerede, indlejrede og intelligente systemer) og professor Christian Søndergaard Jensen (databaser, programmering og web), som begge har et langt cv og mange betydelige resultater bag sig og desuden er de to mest citerede dataloger i Danmark. Kim Guldstrand modtog i 2016 den prestigefyldte Grundfospris af Poul Due Jensens Fond.

Den digitale fremtid

Aalborg Universitet (AAU) har markeret sig med banebrydende løsninger til effektiv håndtering og analyse af temporale, spatiale, og multidimensionelle data i relation til fx transport og grøn energi samt med effektiv og automatiseret validering og optimering af software indlejret i produkter, som eksempelvis sikkerhedskritisk software i biler og intelligente trafikstyringsanlæg.

– Datalogi er et meget vigtigt område for AAU, hvor vi altid har været helt i front, og digitalisering bliver uden tvivl den største teknologiske forandringskraft i samfundet i det kommende tiår. Med styrkelsen af området sikrer vi, at AAU fortsat kan levere brugbar viden og kandidater til samfundet. Det er meget glædeligt, siger rektor Per Michael Johansen.

Fakta

Poul Due Jensens Fond har bevilliget i alt 17 millioner kroner, som dækker de to stillinger frem til år 2023. Derefter overtager AAU den fulde finansiering af ansættelserne, så de to professorater dermed er fremtidssikret.