Dynamo nr. 71

3D-print – hvad nu?

30

Virksomhed vinker farvel til naturgas

CP Kelco er i gang med at skifte gassen ud med strøm i deres energislugende produktion af fødevareingredienser.

36 38

Medicin uden nåle

En dag kan insulin og vacciner måske sluges i stedet for at injiceres. Forskningen i nye drug delivery-løsninger fortsætter på fuld kraft efter endnu en millionbevilling.

Novo Nordisk og DTU har regnet den ud!

Med matematisk modellering kan Novo Nordisk optimere sin produktionsplanlægning.

Jordbærs holdbarhed kan forlænges

Kandidatstuderende Maria Riquelme fik en god idé, der kan holde jordbær friskere i længere tid. Nu ansøger hun om et patent.

Digitaliseringen skal inkludere alle

I dette efterår kårede FN Danmark til verdens bedste til offentlig digitalisering. Det er tredje gang i træk, at vi kan bryste os af denne førsteplads.

Digitaliseringen har åbenlyse fordele i forhold til bl.a. tilgængelighed, sagsbehandlingstid og besparelser på de offentlige budgetter. Dog skaber den også en sårbarhed, som betyder, at vi alle må håndtere et væld af loginløsninger og passwords for at undgå angreb fra it-kriminelle.

De fleste af os kan jonglere med diverse passwords, tofaktorgodkendelser, ansigtsgenkendelse, Touch ID og MitID, så vi kan blive lukket ind i overflødighedshornet af selvbetjeningssystemer, hvor vi kan bestille alt fra vaccinationstider til møder med bankrådgiveren eller et nyt pas.

Ikke alle danskere har disse muligheder. Op mod en fjerdedel af den voksne befolkning i Danmark mestrer ikke det digitale univers ifølge en rapport, som er udarbejdet af den juridiske tænketank Justitia.

Det kan være borgere, som i forvejen er socialt udsatte, eller det kan være ældre borgere eller mennesker med handicap. De risikerer at ende som et B-hold, der bliver stående tilbage på perronen med færre muligheder end A-holdet, der for længst har fået sig en siddeplads i digitaliseringstoget.

Vores sårbare medborgere har således ikke den samme adgang til den offentlige sektor og dens ydelser som os andre. Det er grundlæggende uretfærdigt.

Som et teknisk universitet har vi et særligt ansvar for at bidrage til en teknologiudvikling, der er inkluderende – også når det gælder it-systemer og cybersikkerhed.

Vi har som universitet valgt at sætte mennesket i centrum for teknologiudviklingen. Vores ambition er at lave teknologi, der kan gøre verden til et bedre, mere bæredygtigt, retfærdigt og inkluderende sted at være. Så uanset din alder, dit køn, dit fødested, din religion, eller

om du har et handicap og i øvrigt kan huske passwords på 12 tegn – som helst skal være en blanding af små og store bogstaver, forskellige tal og andre tegn – så har du også en plads i vores digitale samfund.

Anders Bjarklev Rektor

Nyt værktøj kan sikre mangfoldighed

Startuppen DivERS har udviklet et værktøj, der anonymiserer ansøgeres navn, køn og alder i den indledende fase af rekrutteringen.

Som jobsøgende vil man ofte støde på formuleringen ’alle interesserede uanset alder, køn, race, religion og etnisk tilhørsforhold opfordres til at søge’, når man læser virksomhedernes stillingsopslag. Nu har startupvirksomheden DivERS udviklet et værktøj, der kan medvirke til, at ansøgerne rent faktisk har de samme betingelser for at komme i betragtning til en stilling, fortæller Sara Shafiee, medstifter af DivERS og forsker på DTU.

”Vores nye værktøj anonymiserer og automatiserer den indledende del af rekrutteringen, der kaldes shortlisting. Med vores værktøj får den ansættende leder intet at vide om ansøgerens navn, alder eller udseende. Tilbage er kun at finde ud af, hvordan ansøgeren matcher de specifikke jobkriterier. Dvs. de krav, der stilles til ansøgerens erfaring, færdigheder og uddannelse,” siger Sara Shafiee.

Metoden med at anonymisere ansøgerne kaldes for 'blind rekruttering'.

Processen automatiseres

Normalt indebærer 'blind rekruttering' en omfattende og tidskrævende proces. Det skyldes, at der skal foretages en

manuel screening, hvor man screener alle ansøgninger og streger de passager ud, som fremhæver ansøgerens identitetsmarkører. Det nye værktøj forenkler denne proces.

”Værktøjet automatiserer processen ved at indsamle den nødvendige data om kandidaterne og analysere, hvor godt kandidaterne opfylder kravene i jobbeskrivelsen. Værktøjet kan lave en liste med de fem bedste match på blot et par sekunder,” siger Sara Shafiee.

Som en del af ansøgningsprocessen, der foregår online, skal ansøgeren besvare nogle screeningsspørgsmål, som værktøjet genererer ud fra jobbeskrivelsen.

”Besvarelserne udløser forskellige point, som giver den enkelte ansøger en samlet score. Jo højere score, desto

større er chancen for at komme i betragtning til stillingen.”

Som en af de få kvindelige forskere på sit institut ligger det Sara Shafiees hjerte nær at finde løsninger på udfordringen med manglende diversitet i ingeniørfaget.

”Jeg håber, at vi med vores værktøj kan sætte mere fart på udviklingen ved at minimere bias i udvælgelsen af kandidater til jobsamtaler,” siger Sara Shafiee.

Lige adgang for alle

Ifølge Katja Clausen Toft, der er kontorchef i DTU's HR-afdeling, viser forskning, at ledere er tilbøjelige til at ansætte medarbejdere, der ligner dem selv, på grund af en række psykologiske biasmekanismer.

Nasrin Billie Unsplash

på arbejdspladsen

”Vi har alle bias, og dem kan vi ikke eliminere. Ubevidst bias er vores iboende evne til at forstå og fortolke ting og situationer med det, vi allerede ved gennem erfaring og kontekst,” siger Katja Clausen Toft.

I en rekrutteringsfase kan dette påvirke, hvordan vi fortolker en kandidat og vurderer vedkommende.

”Den gode nyhed er, at ved at acceptere eksistensen af bias og forstå mekanismerne kan vi tage skridt til at rette op på dem med viden og træning og ved at bruge de rigtige værktøjer,” siger Katja Clausen Toft, der i en årrække har koordineret arbejdet med at øge diversitet, lighed og inklusion på DTU.

Professor tester værktøj DTU testede sidste år DivERS-værktøjet i forbindelse med et enkelt jobopslag. Forsøget skete i samarbejde med professor Vincenzo Esposito, da han skulle besætte en ph.d.-stilling til et nyt forskningsprojekt om nye materialer til batterier.

Ved ansøgningsfristens udløb var der kommet 80 ansøgninger med tilhørende CV og bilag, som alle blev

screenet manuelt og bedømt lige grundigt af Vincenzo Esposito selv.

Forsøget gik ud på at sammenligne professorens udvalgte kandidater med værktøjets. Resultatet viste et stort sammenfald mellem professorens og værktøjets højest rangerede kandi-

Anonymisering af jobansøgerne kan bryde vanetænkningen, når man rekrutterer nye medarbejdere.

dater. Værktøjets andetvalg stemte f.eks. overens med den kandidat, som Vincenzo Esposito havde udpeget som den bedste, og som endte med at blive ansat.

Vincenzo Esposito vurderer, at den nye teknologi er et nyttigt værktøj til at bryde med vanetænkning.

”Det er en af de situationer, hvor du ikke vil risikere for meget. Du vil være sikker på at finde en, der har det rigtige niveau, og som kan levere resultater. Derfor er det helt forståeligt, hvis man vælger at følge sin egen mavefornemmelse og gøre, som man plejer,” siger Vincenzo Esposito og fortsætter:

”Hvis et værktøj som dette kan hjælpe med at sammensætte et mere mangfoldigt hold, så er jeg glad for at kunne bidrage til denne udvikling.”

På DTU er 'blind rekruttering' fortsat et forsøg, som universitetet videreudvikler og tilpasser.

Sara Shafiee, forsker, DTU, medstifter af DivERS, sashaf@dtu.dk

Katja Clausen Toft, kontorchef, Koncern HR, DTU, kacto@dtu.dk

Vincenzo Esposito, professor, DTU, vies@dtu.dk

Hvad betyder Testcenter Østerild for Thisted Kommune?

Alene i 2022 forventer vi 50.000 besøgende til Testcenter Østerild. Nogle var måske alligevel kommet til Thy, men nogle kommer jo på grund af testcenteret. Det er den ene ting.

Den anden er, at vi lever i en tid, hvor der er utrolig stor interesse for den grønne omstilling. Så det giver noget identitet til thyboerne, at det altså er her, vi har det bedste testcenter i verden – stort set – i forhold til de store møller. Det betyder en del for os, og det betyder også, at vi bliver lagt mærke til.

ÅR MED TESTCENTER ØSTERILD:

Fra modstand til medvind

Meget vind er blæst over det flade landskab ved Thy i det nordvestlige hjørne af Jylland, siden Det Nationale Testcenter i Østerild blev indviet i oktober 2012.

Og et væld af vindmøller fra verdens førende selskaber har nydt godt af centerets unikke placering og vindforhold. Tusindvis af tests er foretaget med en hastighed og en præcision, som stort set ikke kan lade sig gøre andre steder i verden. Vestas, Siemens Gamesa og andre har flyttet de teknologiske grænser for, hvad der er muligt at opnå i en vindmølle.

Der var både skepsis og decideret modstand at spore blandt thyboerne, da planerne for Testcenter Østerild blev præsenteret. Men i dag er centeret blevet en del af den lokale identitet, og titusinder af gæster besøger hvert år området.

Læs her, hvad Testcenter Østerild i 10 år har betydet for en række af de mennesker, der har berøring med det.

Anders Vedel Chief science advisor, Vestas

Hvor vigtigt er testcenteret for jeres teknologiske udvikling?

Østerild har en meget central placering i vores testaktiviteter. Det er der, hvor vi skal have vores nye møller forbi, så vi kan få afprøvet, valideret og målt på dem.

Man kunne i princippet lave målingerne mange steder. Men de fleste steder vil det tage væsentligt længere tid – måske to år i stedet for ét.

Manaa Direktør for VisitThy

Hvad har Testcenter Østerild betydet for turismen i Thy? Østerild er det, man inden for turistverdenen kalder en reason-to-go. Det er et sted, som folk faktisk rejser efter, som de har lyst til at opleve, vide mere om og se med deres egne øjne. I en oplevelsesøkonomi er det virkelig vigtigt at have sådan et sted, der sætter Thy på landkortet. Og potentialet er meget større, mener jeg. Det kan gå hen og blive vores Legoland. Vores vindmølleland.

Mai

Niels Jørgen Pedersen Borgmester, Thisted Kommune

Peter Hjuler Jensen, viceinstitutdirektør, DTU, peje@dtu.dk

Simon Koefoed Toft

Troels Friis Pedersen

Hvorfor er Testcenter Østerild et godt sted at teste jeres møller?

Der er meget forudsigelige vindforhold – og der er faktisk vind, som man finder den ude på havet, fordi der er så fladt. Og det er ret afgørende, at vi kan måle det samme på land, som vi forventer at kunne måle på vand.

Hvordan fungerer modellen, hvor DTU administrerer centeret, og I som producenter lejer jer ind?

Vi (producenterne, red.) er jo indædte konkurrenter, men vi har faktisk et utrolig godt samarbejde med Vestas, som også er faciliteret af DTU. Hvis f.eks. en virksomhed har brug for, at møllerne standses for at lave en bestemt måling, så aftaler vi det. Vi tager generelt stort hensyn til hinanden, og det er godt for den danske vindmølleindustri. Det er virkelig en styrke, at vi er der sammen, Vestas og os.

Hvordan blev planerne om at opføre testcenteret taget imod lokalt?

Jeg fik rigtig meget skældud over telefonen dengang. Der var ikke mange lokale, der syntes, at det var nogen god idé. En enkelt stillede sig op til et af de offentlige borgermøder og talte varmt for, men han blev nærmest buhet ud af forsamlingen.

Hvad bundede den modstand i? Skoven, som vi skulle fælde, betød rigtig meget for de lokale, for det er jo deres fædre og bedstefædre, der har gravet grøfterne og plantet træerne. Og når man går ud og ændrer på det, som folk kender og er vant til, så gør det ondt på dem.

Hvordan har de det med testcenteret i dag?

I dag oplever jeg, at folk siger til mig, at ”det er jo det, jeg hele tiden har sagt, Claus, det er da blevet skidegodt”.

Og det er også den generelle tilgang: ”Nå, var det virkelig ikke værre?”

Så den generelle tilslutning er i hvert fald meget højere, end den var dengang. Men dengang var den også nærmest lig nul.

Hvad har etableringen af testcenteret så betydet for naturen?

Vores hensigt har hele tiden været, at vi gerne ville genskabe den oprindelige natur, og det er lykkedes. I dag er der langt færre træer og flere lysåbne arealer. Og det giver levesteder for flere arter, end der var i den skov, som vi har ryddet. Det er både planter og dyr, det er svampe og larver og insekter. Men det er også noget, der tager rigtig lang tid, så vi er egentlig kun halvvejs, men vi kan allerede nu se nogle rigtig positive tendenser.

På testcenteret står vindmøller, der fra bund til vingetip måler mellem 223 og 271 meter. Selv de laveste møller er højere end noget højhus i Danmark.

Claus Rasmussen

Chefkonsulent i Naturstyrelsen Thy

Morten Pilgaard Rasmussen Global head of offshore technology, Siemens Gamesa

CYBER SIKKER

Danmark er kendt for at være et af de mest digitaliserede lande i verden. De fleste borgeres kommunikation med myndigheder og sundhedsvæsen sker digitalt gennem e-Boks, Lægevejen, borger.dk og så videre.

Derudover hører vi til den del af verden med det højeste antal smart devices pr. indbygger. Vores devices – lige fra fitnessure til tyverialarmer, kaffemaskiner og indeklimastyring – kan kobles på internettet, så vi kan overvåge og styre det hele fra en app på vores mobiltelefon. I 2018 havde hver eneste europæer i snit 5,6 smart devices koblet på nettet. Det antal forventes at stige til 9,4 i 2023, ifølge den tyske markeds- og forbrugerdatabase Statista.

Og det er ikke kun i privatlivet, at vi er digitaliserede. Danske virksomheder er godt med og tilbyder apps og websites, ligesom mange har flyttet produktion, mail og digitale værktøjer i skyen. Ifølge Center for Cybersikkerhed anvender 80 pct. af danske virksomheder med mere end 100 ansatte cloudcomputing, hvor softwareløsningerne ligger på nettet frem for på firmaets egne servere og computere.

For hver eneste website, mail, app eller smart device skabes en potentiel adgang for it-kriminelle, der kan berige sig gennem tyveri, bedrageri og afpresning.

Center for Cybersikkerhed vurderer truslen fra cyberspionage og cyberkriminalitet mod Danmark som værende meget høj, og det gælder hele tiden om at være et skridt foran de it-kriminelle for at undgå angreb.

På DTU bidrager forskere og studerende med løsninger, der kan øge cybersikkerheden såvel i dag med vores nuværende tekno logier som ude i fremtiden, når kvantecomputeren er en realitet.

Læs mere på de følgende sider.

It-systemer skal opbygge tillid ligesom mennesker

Som en sort sky hænger en meget høj cybertrussel hen over Danmark. Under den arbejder forsker i cybersikkerhed Christian Damsgaard Jensen for at nedbringe trusselsniveauet. Han opbygger sikre it-systemer ud fra samme princip, som mennesker opbygger tillid.

Identitetstyveri, spionage af statshemmeligheder, krav om løsesummer og lammelse af virksomheder. Det er ikke dommedagsscenarier fra en sci-fi-serie, men reelle eksempler på konsekvenserne af cybertruslen mod Danmark.

I Center for Cybersikkerheds seneste trusselsvurdering lyder det, at risikoen for cyberkriminalitet og -spionage i Danmark er ’meget høj’. Det kom i 2021 til udtryk i 31 rapporteringer fra virksomheder om hackerangreb med krav om løsesummer, også kaldet ransomwareangreb. I det første halvår af 2022 var antallet af denne type angreb, både nationalt og internationalt, fordoblet.

Hackerne bliver dygtigere og dygtigere, de kan tjene meget mere end de narkokriminelle, og risikoen for at blive fanget er som regel lille, forklarer Christian Damsgaard Jensen, der er lektor i it-sikkerhed ved DTU og medlem af Cybersikkerhedsrådet. Han hentyder bl.a. til de 48.000 uopklarede sager om økonomisk it-kriminalitet, der lå på Rigspolitiets bord ved udgangen af 2021.

”De danske myndigheder er ikke gearet til denne type kriminalitet. De mangler ressourcer og kan ikke følge med udviklingen. Hovedudfordringen er, at it-kriminalitet pr. definition er grænseoverskridende, og det betyder, at hackerne kan hoppe fra land til land via netværkene og derigennem slette deres spor for politiet,” forklarer han.

Mennesket

som inspiration

Størstedelen af Christian Damsgaard Jensens professionelle karriere er derfor blevet viet til at gøre den ulovlige indtrængen besværlig fra starten. Ligesom hackerne har han været nødt til at tænke abstrakt, kreativt og utraditionelt, og tidligt i processen erkendte han, at mekanismerne bag de eksisterende sikkerhedssystemer ikke er gode nok til at holde de kriminelle på afstand.

I stedet begyndte han at se på menneskelige relationer som sin vigtigste inspirationskilde: Hvordan vurderer vi, hvem vi kan stole på i en situation med et højt trusselsniveau? Og hvad skal der til for at opbygge tillid?

I dag udvikler Christian Damsgaard Jensen sikkerhedssystemer, der interagerer med andre aktører, som mennesker ville gøre det i virkelighedens verden: Jo mere tillid systemet har, jo mere åbner det op.

Er aktøren f.eks. ukendt for systemet, bruger det anbefalinger fra andre til at opbygge tillid til vedkommende. Er der ingen anbefalinger at hente, skal den ukendte aktør udvise tillidsvækkende adfærd over en længere periode, eksempelvis ved at acceptere cookies, der gør det muligt at genkende aktøren, for at få udvidet adgang til det pågældende system.

Genkendelsen af aktører på tværs af systemer gør det muligt at håndhæve restriktioner, f.eks. at blokere en bruger, hvis vedkommende skulle have ondt i sinde.

Alle som en potentiel trussel

Den digitale interaktion på kryds og tværs af landegrænser stiger dag for

Sari Vegendal Thomas Steen Sørensen

”Hackerne kan hoppe fra land til land via netværkene og derigennem slette deres spor for politiet.”

LEKTOR CHRISTIAN DAMSGAARD JENSEN, DTU

Julius Cæsar og romerne benytter sig af en simpel form for kryptering, når militæret skal sende hemmelige meddelelser. Cæsarkoden , som metoden kaldes, er en såkaldt substitutionskode, hvor hvert bogstav rykkes tre til højre, så et A bliver til D, B til E, C til F osv.

Den italienske kryptograf Giovan Battista Bellaso videreudvikler Cæsarkoden og kommer op med krypteringsmetoden senere kendt som Vigenèrechifret . Her benytter man adskillige substitutionskoder, men forskyder dem for hvert enkelt bogstav fastsat af et kodeord aftalt mellem afsender og modtager. Ved hjælp af en tabel kan modtageren hurtigt afkode beskeden. Det tog 300 år, før nogen fandt en metode til at knække Vigenèrechifret, der dog i dag betegnes som relativt simpel, da den kan knækkes ved at lave frekvens analyser af, hvilke bogstaver i alfabetet der bruges oftest.

dag, og det øger hackernes muligheder for at finde smuthuller i de eksisterende sikkerhedssystemer. Denne globalisering er ifølge Christian Damsgaard Jensen hovedårsagen til, at sikkerhedssystemerne har svært ved at følge med, for de er ikke tidssvarende, mener han.

”Historisk set har mennesker bygget en mur rundt om det, vi ville beskytte. Det gjorde vi i middelalderen med en bymur rundt om byerne, og det har vi gjort de sidste 30 år på nettet med en firewall. Ligesom man i middelalderen havde en vagt til at stå og lukke folk ind eller smide dem på porten, laver firewallen en kritisk filtrering på den trafik, der kommer mod den,” forklarer Christian Damsgaard Jensen.

Problemet er bare, at de fysiske grænser med globaliseringen har rykket sig, og systemerne tager ikke højde for, at potentielle hackere også kan befinde sig inden for murene. Det har medført, at begrebet zero-trust, som Christian Damsgaard Jensens mangeårige forskning bygger på, nu for alvor er begyndt at slå igennem.

”Zero-trust betyder, at systemet ser på alle som potentielt mistænkelige aktører, der skal valideres. Så hvor vi før havde blind tillid til dem, der befandt sig inden for samme firewall som os, skal vi til at se på hver enkelt som en mulig trussel. Alle, man interagerer med, skal bevise sig i en eller anden grad,” siger han.

Tankegangen gennemsyrer allerede mekanismerne i de it-løsninger, Christian Damsgaard Jensen har været med til at udvikle til både virksomheder og kommuner. Han tror på, at paradigmeskiftet inden for it-sikkerhed er et betydeligt skridt på vejen mod et mere sikkert cyberspace. Skal trusselsniveauet for alvor ned, mener han dog, det kræver en ændret tankegang hos flere parter. Og ikke mindst handling.

”Om ti år håber jeg, politiet er blevet oprustet, så vi har fået bedre styr på it-kriminaliteten. Derudover vil vi stå et meget bedre sted, hvis der kommer et sikkerhedskrav til producenterne af it-produkterne, så virksomheder fra starten kan stole på, at sikkerheden er i orden. Vigtigst af alt er det dog, at der rent faktisk bliver arbejdet på at løse problemet – fra alle sider,” siger Christian Damsgaard Jensen.

Christian Damsgaard Jensen, lektor, DTU, cdje@dtu.dk

Sole Bugge Møller

Vores hjem skal sikres mod hackere

Forskere vil udvikle værktøjer, der kan afsløre internetforbundne enheder, som er sårbare over for hackerangreb. For hvis man ved, hvor sådanne enheder findes, og derefter gør dem sikre, har man skaffet sig et vigtigt våben i kampen mod hackerne.

Hvis vi f.eks. vælger svage adgangskoder til vores smart devices eller glemmer at opdatere deres sikkerhedssystemer, risikerer vi at åbne døren for hackere.

Når en ondsindet person er trængt ind i dit netværk via enheder som f.eks. overvågningskameraer eller køleskabe, kan de forsøge at udnytte dig ved at overtage din computer og kryptere filer, indtil du betaler en løsesum for at få dem dekrypteret. Eller de kan bruge dit netværk som en gateway til at skade andre ved at orkestrere angreb fra hundredtusindvis af hackede enheder på én gang.

I et nyt projekt, som er støttet af Danmarks Frie Forskningsfond, vil lektor ved DTU Emmanouil Vasilomanolakis udvikle en metode, der kan afsløre dét, han kalder ’digitale spøgelsesskibe’; enheder i et hav af intelligent elektronik, som er blevet forsømt og derfor udgør en sikkerhedstrussel. Som han forklarer: Viden om, hvor de findes, er afgørende for at kunne kontakte ejeren, som så kan vælge enten at få styr på sikkerheden eller deaktivere dem.

”Vi mener, at digitale spøgelsesskibe er en reel sikkerhedstrussel,” siger Emmanouil Vasilomanolakis.

Vores forkærlighed for internetforbundne intelligente enheder – såkaldte smart devices – har medført en eksplosiv vækst i antallet af disse devices, som vi omgiver os med. Nok giver de os mulighed for at overvåge vores huse, når vi ikke er hjemme, eller hjælper os med at holde styr på, hvornår varer i vores køleskabe er ved at udløbe. Men de gør os også sårbare over for ubudne gæster, som kan bruge dem til at hacke sig vej ind i vores hjem.

Begrebet digitale spøgelsesskibe er inspireret af havenes spøgelsesskibe – fartøjer, der ikke har nogen besætning ombord til sikkert at styre dem.

Hackere kan skabe kaos

Det er ikke kun i private menneskers hjem, at enheder med dårligt vedligeholdt sikkerhed udgør et problem.

Faktisk er der ofte meget mere på spil, hvad angår virksomheder og organisationer, som bruger og er afhængige af smart devices, hvis en ubuden gæst trænger ind og skaber kaos.

Emmanouil Vasilomanolakis peger

Miriam Meister

Peter Mark/BAM/Ritzau Scanpix, Claus Lunau

1917

Krypteringen begynder at blive mere kompliceret med det såkaldte Vernamchiffer. Her bliver hvert bogstav i en besked erstattet af et tilfældigt tal, og modtageren har så en nøgle til at afkode beskeden, som kun kan bruges en gang (også kaldet ’one-time pad’). Metoden er en meget sikker måde at kryptere på, men ikke særlig praktisk, da nøglen er lige så lang som selve beskeden.

1932

Polske matematikere bryder for første gang koden til krypteringsmaskinen Enigma , som det tyske militær gør flittigt brug af under 2. verdenskrig. Enigmaen er en elektromekanisk maskine, der ved hjælp af roterende valser ændrer hvert bogstav, man taster, til et andet takket være et elektrisk kredsløb, der lyser op under det nye, krypterede bogstav. Hvis man eksempelvis taster et A tre gange i træk, vil Enigmaen kryptere det til tre forskellige bogstaver.

Milliarder af smart devices

Prognoser har anslået, at der ved udgangen af 2022 vil være ca. 14,4 milliarder internetforbundne enheder på verdensplan. Ifølge fremskrivninger vil det tal vokse til ca. 27 milliarder i 2025, efterhånden som manglen på f.eks. chips letter, og væksten i salget tager til.

på sundhedssektoren som et godt eksempel:

”Sygehuse bruger stadig flere enheder, der skal være koblet til internettet. Hvis disse enheder bliver hacket og stopper med at virke, kan det ende med at være et spørgsmål om liv eller død.”

Han forklarer, at selv billige enheder som overvågningskameraer til hjemmet, som ikke har mange funktionaliteter, kan være vigtige værktøjer for hackere – især hvis de får adgang til rigtig mange enheder på én gang og bruger dem til at orkestrere et angreb på et andet mål:

”Hvis du kun kan skaffe adgang til én enhed, er det ikke et særligt kraftigt angreb. Men hvis du har adgang til en million enheder, kan det naturligvis skabe en alvorlig sikkerhedstrussel.”

Angrebene kan bruges til f.eks. at lægge offentlige hjemmesider ned, som det skete, da kinesiske hackere tvang taiwanske myndighedswebsites offline midlertidigt under formanden for Repræsentanternes Hus i USA Nancy Pelosis besøg i Taiwan i august.

Hackere kan også bruge angrebene til at skabe væsentlige forstyrrelser på kommercielle websites, så kunder ikke kan købe varer, mens websitet er offline.

Et mere fintmasket sikkerhedsnet

Der findes allerede kommercielle løsninger, som kan bruges til at scanne internettet for at finde internetforbundne enheder. Emmanouil Vasilomanolakis’ mål er at skabe et mere fintmasket sikkerhedsnet, som scanner, men kun registrerer egentlige digitale spøgelsesskibe og udelader korrekt vedligeholdte enheder.

Systemet vil også blive trænet til at undgå såkaldte honningkrukker og andre falske positive. En honningkrukke er et detektionssystem, som udviklere skaber for at tiltrække hackere til et sikkert system, så de kan studere hackernes adfærd.

Forskerne vil undersøge nye måder at identificere digitale spøgelsesskibe på gennem deres kommunikationsmønstre på netværket. Sådanne mønstre registreres, hver gang et system bliver misbrugt og beriges med informationer om konfigurationen (hardware og software) af de enheder, der indgår i kommunikationsmønsteret. Den information gør det nemmere at afgøre, hvilken type digitalt spøgelsesskib der er i spil. DTU vil samarbejde med University of Cambridge om denne del af projektet.

Mennesker – det svageste led For at kunne udvikle den bedste metode til at opdage digitale spøgelsesskibe er det afgørende at forsøge at få indsigt i, hvordan brugere af smart devices tænker, for derved at forstå, hvordan de bruger dem.

”Folk inden for cybersikkerhed har i årevis sagt, at det er én ting, at vi kan forbedre teknologien og blive ved med at opdatere enheder og skabe software og enheder, der er mere sikre. Men på den anden side har du de mennesker, der bruger enhederne, og mange eksperter er enige om, at mennesker normalt er det svageste led,” siger Emmanouil Vasilomanolakis.

Netop derfor er University of Colorado også en vigtig partner i projektet. Universitetet har forskere, som er eksperter i psykologien omkring cybersikkerhed. Forskningen på dette område sigter på at forstå de sædvanlige faldgruber, som både administratorer og almindelige mennesker falder i, når de har med smart devices at gøre.

”Jo større indsigt vi får i, hvordan mennesker tænker og opfører sig, jo bedre kan vi se, hvordan vi som forskere kan finde løsninger, der er nemmere for almindelige mennesker at bruge, i stedet for at skabe meget tekniske ting, der fungerer teoretisk, men som i praksis ikke giver megen mening,” forklarer Emmanouil Vasilomanolakis.

Tag f.eks. en indflydelsesrig youtuber med millioner af følgere.

”Hvis vi opdager, at de har postet en opsætningsguide til en enhed, hvor de siger ’Bare installér enheden med denne adgangskode, og skift den senere’, ville det være interessant at finde ud af, om der faktisk findes millioner af enheder, der er sat op med netop den adgangskode,” siger Emmanouil Vasilomanolakis.

Metoden skal gøres tilgængelig Når metoden er udviklet, vil den blive gjort frit tilgængelig for alle. Oplagte brugere er internetudbydere, som vil kunne give deres kunder besked om tilstedeværelsen af digitale spøgelsesskibe i deres netværk.

Den danske internetudbyder Telenor er partner i projektet. Virksomheden vil afprøve metoden for at sikre, at den rent faktisk kan gøre, hvad den er tiltænkt.

”Projektet vil potentielt set gøre Telenor i stand til at opdage, hvilke kunder der er i øget risiko for at blive ofre for cyberkriminalitet. Telenor vil så kunne bruge den viden til at kontakte og advare de kunder om den potentielle trussel,” siger Martin Fejrskov Andersen, Solution Architect hos Telenor.

”Eftersom Telenors kundebase omfatter forbrugere, virksomheder og myndigheder, vil resultaterne af projektet kunne forbedre sikkerheden ikke bare hos enkeltpersoner, men hele samfundet.”

Emmanouil Vasilomanolakis, lektor, DTU, emmva@dtu.dk

”Mange eksperter er enige om, at mennesker normalt er det svageste led.”

EMMANOUIL VASILOMANOLAKIS, LEKTOR, DTU

Gennem sine afhandlinger lægger amerikanske Claude Shannon grundstenen til informationsteorien og forankrer som den første kryptografien i matematikken. Forenklet sagt går kryptografi fra et håndværk til en videnskab.

1949

Forbrugeropfattelser af sikkerhedsrisici

Selvom internetforbundne enheder er vidt udbredte, kender mange mennesker ikke til de risici, der følger med brugen af dem. Ifølge en undersøgelse fra 2017, som teknologifirmaet Canonical gennemførte blandt 2.000 britiske forbrugere, var 48 pct. ikke klar over, at hackere kunne være i stand til at kapre deres

smart devices – muligvis for at iværksætte omfattende angreb på andre mål.

EU-Kommissionen har fremsat en forordning med navnet Cyber Resilience Act, der bl.a. vil kræve, at smart devices opfylder visse standarder for cybersikkerhed og ellers risikerer at blive forbudt på det europæiske marked.

Chromecast

Rapporterede hackerangreb på Chromecasts spænder fra, at bofæller roder med nogens streaming bare for sjov til ond sindede ubudne gæster, der bruger enheden til at få adgang til private data. Hackere har endda overtaget tusindvis af enheder og derefter vist brugerne en YouTube-video for at advare dem om sikkerhedsfejlene.

Smarte elpærer

De populære smarte elpærer er blandt de mindst smarte internetforbundne enheder. Hvis de har indbyggede sikkerhedsfejl, kan de blive hacket og måske give hackeren adgang til den enhed, der styrer lysene. Fra den kan hackeren måske få adgang til andre enheder på brugerens netværk.

Smart køleskab

Smarte køleskabe kan hjælpe med at holde maden tilstrækkeligt kold og sige til, når varer er ved at blive for gamle. Men hvis du installerer et køleskab og derefter glemmer at opdatere softwaren for at lappe mulige sikkerhedshuller, kan det – som alle andre enheder, der er koblet på dit netværk – potentielt set give hackere adgang til at sprede malware til dine andre internetforbundne enheder.

Smarte termostater

Mens smarte termostater måske kan være med til at sikre et godt indeklima og spare på varmeudgifterne, har sådanne enheder også været mål for hackerangreb. Rapporterede angreb spænder fra, at hackere har gjort livet ubehageligt for husejeren ved f.eks. at slukke eller skrue op for varmen i hjemmet til, at de har skaffet sig adgang til andre enheder på husejerens netværk.

Overvågningssystem

Der findes adskillige højtprofilerede angreb på overvågningssystemer, hvor hackere har fået adgang til at se, hvad der foregår i et hjem eller til at tale med beboerne – og sågar forsøgt at afpresse dem. Fordi mange systemer både kan høre og se, hvad der foregår i et hus, er det en meget god idé at undersøge produkterne grundigt, før du vælger et, og at være ekstra påpasselig med at køre sikkerhedsopdateringer.

Fine placeringer til DTU

DTU-studerende har i adskillige år deltaget i Hack The Box – en online konkurrenceplatform, der tester og udvikler enkeltpersoners og holds hackerfærdigheder. Deltagerne får point for hver løst opgave. I den samlede stilling er DTU det bedst placerede universitet i Danmark. I slutningen af 2021 deltog DTU-holdet i Hack The Box’ globale University Challenge, hvor de i løbet af en weekend skulle løse så mange opgaver som muligt. Som de eneste i Skandinavien kvalificerede holdet sig direkte til finalen.

Studerende mødes hver onsdag i DTU Hackerlab. Målet er at lære at tænke som en hacker for at kunne forsvare sig mod dem.

DTU uddanner fremtidens cybersoldater

Hackerangreb sker hyppigere og med stadig snedigere metoder. På DTU Hackerlab kan studerende lære at tænke som en hacker – en indsigt, der kan føre til bedre cybersikkerhed.

Når auditorier og undervisningslaboratorier på DTU tømmes for studerende onsdag eftermiddag, begynder der at summe af liv i DTU Hackerlab. Her samles studerende fra forskellige studieretninger med en fælles interesse i at blive dygtigere til at hacke i den gode sags tjeneste.

og Polly Nielsen Boutet-Livoff. De bruger eftermiddagene på at blive endnu dygtigere til de forskellige aspekter af hacking, der i øvrigt har sikret dem en plads på cyberlandsholdet i Danmark.

Deres spidskompetencer er henholdsvis binary exploitation, altså evnen til at finde kodefejl og udnytte dem, og viden om kryptering, som er metoder til at holde information hemmelig for uvedkommende.

Ifølge Polly Nielsen Boutet-Livoff er der mange gode grunde til at tilegne sig evner inden for cybersikkerhed som f.eks. at kunne gøre verden til et bedre sted ved at hjælpe folk. Hendes motivation for at kaste sig ind i feltet var dog – med egne ord – ikke nær så smuk:

”Det handlede mere om at se teknologi, som man ved er designet til én ting, og så bruge det til noget helt andet. Det er på et eller andet fundamentalt niveau temmelig ’mind blowing’.”

Det var samme fascination, der gjorde Alexander Thomsen Skovsende hooked på hacking.

1976

Det helt store gennembrud inden for moderne kryptering kommer med udgivelsen af de amerikanske kryptografer Whitfield Diffie og Martin Hellmans videnskabelige artikel ’New Directions in Cryptography’. De udvikler en protokol for hemmelig kommunikation på en offentlig kanal, uden at man først skal udveksle en hemmelig nøgle som hidtil. I såkaldt asymmetrisk kryptering har man i stedet et nøglepar, hvor den ene er offentlig, og den anden privat, og når man låser med den ene nøgle, kan man kun låse op med den anden. Det ligger fundamentet for kryptering i den digitale tidsalder, hvor en server kan kommunikere sikkert med en client.

De prøver kræfter med opgaver, der gør dem bedre rustet til at gennemskue fejl og sårbarheder i computerprogrammer og apparater. Er det f.eks. muligt at hacke sig ind i en vandhane med Bluetooth – eller kan det lade sig gøre at trænge igennem en bygnings elektroniske adgangskontrol?

Hackerlab åbnede dørene i 2018. Ifølge initiativtager og lektor Christian Damsgaard Jensen er formålet med laboratoriet at give de studerende et sted, hvor de kan tilegne sig viden om de måder, hackere kan angribe på, for at kunne udvikle det bedste forsvar mod dem.

”Dybest set vil vi gerne uddanne folk, der kan bygge de skjolde, der skal beskytte os. Det kræver, at de har en idé om, hvorvidt angriberen bruger et sværd, et spyd eller en kniv. Med andre ord skal man kende til deres taktikker, teknikker og procedurer,” forklarer han.

Eliten af etiske hackere

Blandt DTU Hackerlabs trofaste brugere er Alexander Thomsen Skovsende

”Man skal tænke på en anden måde end udviklerne for at få programmet eller apparatet til at gøre noget, som det ikke er designet til. Det synes jeg, er meget fedt,” forklarer han.

Selvom de begge er dygtige til og vilde med matematik, har de kastet sig over forskellige studieretninger på DTU. Han læser mod en bachelor i softwareteknologi, mens hun har valgt at blive bachelor i elektroteknologi. Men fælles er altså, at de bruger virkelig mange timer – både i og uden for Hackerlab –på at blive dygtigere til at hacke.

En fremtid inden for feltet

Holdkammeraterne er udmærket klar over, hvilke fordomme der hersker i forhold til deres interesse:

”Mange folk hører ordet hacking og tænker på kriminalitet,” forklarer Polly Nielsen Boutet-Livoff.

”Især de ældre,” tilføjer hendes landsholdskammerat grinende.

De oplever, at når de forklarer, hvad en etisk hacker laver, så forstår de fleste godt behovet for folk med netop de færdigheder. Polly Nielsen Boutet-

Miriam Meister

Thomas Steen Sørensen

Livoff føler dog stadig, at mange kan være lidt skeptiske over for etiske hackeres troværdighed.

Ikke desto mindre planlægger de begge at gøre deres passion for cybersikkerhed og hacking til deres levevej.

”Det er noget af det mest interessante, jeg har kigget på, og det er noget, jeg gerne vil blive ved med at arbejde med og blive klogere på,” siger Alexander Thomsen Skovsende.

”Og så betaler det virkelig godt,” tilføjer Polly Nielsen Boutet-Livoff og fortsætter:

”It-jobs er generelt godt lønnet, men der er meget få personer, der kan cybersikkerhed på landsholdsniveau.”

Skæg og blå briller

Ifølge Niels Trads Pedersen, som er partner i Deloittes afdeling Risk Advisory, der bl.a. rådgiver om cybersikkerhed, bliver der netop en kæmpe efterspørgsel efter folk, der har en hackers mindset.

”For at modstå fjenden skal man nemlig helst kunne tænke som fjenden,” siger han.

Og fjender er der nok af, vurderer Niels Trads Pedersen. For i et samfund, der bliver stadig mere digitalt, og hvor vi i stigende grad har gjort os afhængige af teknologi, bliver incitamentet for hackerne desto større. De kan nemlig tjene fyrsteligt på, at virksomheder f.eks. betaler for, at hackede systemer bliver genåbnet, eller for at få krypteret data dekrypteret.

Hos Deloitte kan virksomheder få hjælp af etiske hackere, som kan trykteste forskellige systemer – bl.a. ved at forsøge at få uretmæssig adgang gennem såkaldte penetrationstests.

”Det er enormt vigtigt at eksponere sit hus og få nogle eksperter til at se,

Om cyberlandsholdet

Danmarks ti personer store cyberlandshold er sponsoreret af Industriens Fond. Initiativet er en del af fondens omfattende indsats for at styrke cybersikkerheden i Danmark.

De øvrige parter bag initiativet er Forsvarets Efterretningstjeneste, DTU, Aalborg Universitet, IT-Universitetet og Syddansk Universitet.

Landsholdet deltager hvert år i de europæiske mesterskaber i cybersikkerhed, hvor landene dyster i en lang række discipliner inden for hacking og cybersikkerhed.

Cyberlandsholdet har i 2022 konkurreret ved EM i Østrig, hvor de sikrede sig en guldmedalje – den bedste placering nogensinde.

om de kan bryde ind, for det lærer man rigtig meget af, hvis man skal lukke hullerne,” forklarer Niels Trads Pedersen, som fortsætter:

”Der kommer hele tiden nye metoder og måder at gøre tingene på. Så det er ikke bare noget, man kan

gøre i starten af januar og så tænke, at man er ’free forever’. Du ser, at nogle af dem, der har med noget meget kritisk at gøre, laver forskellige penetrationstests flere gange om året.”

Faktisk er Alexander Thomsen Skovsende en af de Deloittemedarbejdere, der med skæg og blå briller forsøger at trænge ind i kundernes systemer via sit job som studentermedhjælper dér.

Og det med at gå undercover er for medarbejderne ofte både sjovt og udfordrende, siger Niels Trads Pedersen:

”For der får man lov til at komme tæt på alt det, man jo faktisk ikke må i virkeligheden, men med gode hensigter og med kundens accept.”

Massiv efterspørgsel efter kvalificeret arbejdskraft

Amerikanske Cybersecurity Ventures forventer, at skaderne ved cyberkriminalitet i år vil koste syv billioner amerikanske dollars på verdensplan – og at den samlede regning vil vokse til 10,5 billioner dollars i 2025.

Den støt voksende vækst i cyberkriminalitet har medført en stigende efterspørgsel efter medarbejdere, som kan sikre it-sikkerheden i virksomheder og organisationer verden over. Ifølge Cybersecurity Ventures var der i 2021 ca. 3,5 mio. ubesatte stillinger inden for cybersikkerhed på verdensplan, og det tal forventer de, vil være uændret frem til 2025.

Så jobudsigterne ser overordentligt lyse ud for dygtige folk som de to landsholdskammerater.

Niels Trads Pedersen er afklaret med, hvad han ønsker sig af fremtidige medarbejdere. Først og fremmest er det naturligvis dybe tekniske kompetencer. Bl.a. inden for kodning, som giver evnen til at gennemskue kodefejl, der giver sårbarheder, og inden for monitorering, så man hurtigt kan gennemskue, om en alarm om potentiel indtrængen i et system er reel eller falsk.

”Der vil blive brug for folk med alle mulige tekniske kompetencer,” påpeger han.

Derudover fremhæver han evnen til og gerne erfaring med at samarbejde i teams samt gode kommunikationsevner, så medarbejderne kan tale med og gøre sig forståelige over for alle andre typer medarbejdere – lige fra maskinrummet til direktionsgangen.

Christian Damsgaard Jensen, lektor, DTU, cdje@dtu.dk

Kryptering holder vores digitale samfund sammen

Mennesket har krypteret information siden oldtiden, men i dag spiller det en større rolle end nogensinde.

Bugge Møller

Thomas Steen Sørensen

1976

Hvor Diffie og Hellmans revolution er teoretisk, så sker der også et praktisk gennembrud samme år, da der første gang bliver indført en standardiseret metode til kryptering kaldet

Data Encryption

Standard (DES). Kryptering går dermed fra primært at være militær til også at have et akademisk og kommercielt fokus, samtidig med at det skaber et fælles sprog inden for kryptering.

Krypteringsmaskinen Enigma blev kendt for sin rolle under 2. verdenskrig. Det anslås, at der kun er 300 af dem tilbage i verden. En af dem ses på fotoet. Den står på DTU i Lyngby.

kun modtageren kan læse beskeden efter at have åbnet konvolutten.

”Store dele af vores kommunikationssystem er baseret på evnen til at kryptere, så uden det ville vi blive kastet tilbage til en slags ’digital middelalder’,” siger Tyge Tiessen.

Du ville skulle betale med kontanter overalt, tage fysisk på Borgerservice for at ændre adresse og ikke kunne handle ind på nemlig.com eller andre netbutikker, og uvedkommende ville nemt kunne læse dine mails. Kort sagt ville hele vores digitale hverdag langsomt smuldre.

Mange andre fjender i dag end militæret Hvor kryptering tidligere primært blev brugt militært, så når den i dag ud til alle hjørner af samfundet, og det giver udfordringer.

”Der er mange flere fjender i dag, fordi vi bruger kryptografi i flere sammenhænge. Fjenden kan være din nabo, der har fundet ud af, at dit netværk er usikkert, og så hacker det for at finde ud af, hvad du laver,” siger Tyge Tiessen.

Kryptering er som stålskelettet i en bygning: usynligt, men holder det hele sammen. I vores digitale tidsalder er kryptering en fuldstændig essentiel byggeklods, og selv hvis man tænker, at man ikke har nogen skeletter, der kan rasle ud af skabet, så er der god grund til at holde sine data hemmelige.

”Alle mennesker har noget at skjule, og det er der en god grund til. For information er værdifuld, så det er vigtigt, at vi har mulighed for selv at bestemme, hvem der kan se den information, vi ejer. Det hjælper kryptering med,” siger adjunkt Tyge Tiessen fra DTU.

Man plejer at sige, at hvis man ikke krypterer sin kommunikation, så svarer det til at sende et åbent postkort, hvor alle, der håndterer beskeden undervejs, kan læse med. Krypterer du derimod, er det som en lukket konvolut, hvor

Derfor har alt fra private virksomheder til offentlige myndigheder, banker, forsyningsselskaber og privatpersoner brug for kryptering som bolværk mod, at uvedkommende kigger med. Og det omfatter måske endda efterretningstjenester; som whistlebloweren Edward Snowdens afsløringer har vist, risikerer selv lovlydige borgere at blive overvåget, og derfor er kommunikationstjenester begyndt at bruge kryptering, som er stort set umulig at overvåge.

I fremtiden kan al vores kryptering dog blive gennemhullet, når vi først har kvantecomputere, der kan løse komplicerede problemer, som selv de hurtigste supercomputere må give fortabt på. Kvantecomputeren udgør således en bombe under vores digitale samfund.

Læs mere om forskning, der mindsker truslen fra kvantecomputeren, på side 22.

Tyge Tiessen, adjunkt, DTU, tyti@dtu.dk

Sole

Nyt center for kvanteteknologi

København er et af verdens førende områder for udvikling af kvanteteknologi, og DTU spiller en væsentlig rolle i forhold til at udvikle kvanteteknologi, så den bliver anvendelig hos virksomheder og myndigheder.

Fra årsskiftet samler DTU kræfterne inden for universitetets forskning i kvanteteknologi i centeret Quantum DTU.

”Danske virksomheder bliver i stigende grad opmærksomme på de muligheder, som kvanteteknologi byder på. Flere er ved at være så langt, at de nærmer sig det, man kalder ’quantum ready’. Den udvikling understøtter vi nu med oprettelsen af en ny, fælles indgang til DTU’s samlede kvanteforskning,” siger prorektor på DTU Rasmus Larsen.

Mange forskere fra DTU arbejder til daglig - med vidt forskellige tilgange - med kvanteteknologi, og over en tredjedel af alle DTU’s institutter og centre er på en eller anden måde involveret i kvanteforskning.

”På DTU har vi en særlig rolle at spille, for det første fordi vores forskere dækker hele spektret fra grundforskning og frem til, at danske virksomheder f.eks. kan implementere DTU-teknologi, som krypterer deres forretningsfølsomme data. For

det andet fordi DTU råder over forsknings- og innovationsinfrastruktur, der kan stilles til rådighed for forskere og virksomheder, og for det tredje fordi DTU uddanner de ingeniører, der kræves for at understøtte et kvanteøkosystem i København,” siger Rasmus Larsen.

1995

Browserfirmaet Netscape udvikler protokollen SSL (Secure Sockets Layer) til sikker kommunikation mellem browseren og internetserveren. Det viser sig dog hurtigt, at SSL slet ikke er sikker nok, og teknologien erstattes i stedet med TLS (Transport Layer Security), der stadig er standarden til browserkryptering og kan genkendes på bogstaverne ’https’ i en webadresse.

Tore Vind Jensen

Joachim Rode, Shutterstock, DTU

I det nye center Quantum DTU vil DTU’s forskere arbejde videre med at udnytte kvantefysikken til bl.a. at øge cybersikkerheden.

Kvantenøgler bag krypteret kommunikation

Forskere er lykkedes med at bruge kvantekommunikation til at lave en sikker dataoverførsel i Danske Bank.

I projektet CryptQ udvikles der hardware, som kan sikre kvantekrypteret kommunikation på den allerede eksisterende it-infrastruktur. I februar 2022 lykkedes det for første gang i Norden at lave en krypteret dataoverførsel, som var sikret med kvantenøgler. Overførslen skete mellem to af Danske Banks datacentre.

”Vi anvender kvantemekanikkens grundlæggende uforudsigeligheder og tilfældigheder som kilden til sikkerhed. Dermed skaber vi grundlaget for dataoverførsler, som ikke kan hackes, medmindre man bryder de fysiske love,” siger DTU-lektor Tobias Gehring, der har stået i spidsen for forskergruppen bag den nye teknologi.

Tobias Gehring, lektor, DTU, tobias.gehring@fysik.dtu.dk

Eksempler på kvanteteknologiske projekter, der kan øge cybersikkerheden

Sikkert internet med teleportation

Et forsøg har vist, at man kan teleportere information mellem to mikrochips ved at udnytte en kvantemekanisk sammenfiltring af to fotoner.

Fysisk teleportation hører stadig til i fantasiens verden, men kvantefysikere fra DTU har demonstreret noget lignende ved at teleportere fotoner, dvs. lyspartikler, mellem to mikrochips.

I stedet for at udnytte den klassiske metode til dataoverførsel med at sende en informationsbærende foton mellem to chips har forskerne teleporteret information fra en siliciumchip til en anden ved at udnytte et kvantemekanisk sammenfiltret fotonpar. På sigt kan det potentielt bruges til at udvikle nye typer helt sikre internetforbindelser, hvor data ikke kan manipuleres undervejs, uden at det opdages.

Leif Katsuo Oxenløwe, professor, DTU, lkox@dtu.dk

Kvantesikret kryptering skal beskytte mod angreb

I øjeblikket udvikles ny kryptering, så vores nuværende it-systemer kan modstå angreb fra fremtidens kvantecomputere. Den første internationale standard er på trapperne.

Det amerikanske National Institute of Standards and Technology har netop offentliggjort, hvilke kvantesikre kryptografiske protokoller der som de første skal standardiseres. Arbejdet indebærer, at forskere over hele verden, heriblandt forskere fra DTU, nu går i gang med at teste, karakterisere og afsløre huller i de offentliggjorte algoritmer.

Læs mere om forskernes indsats på næste side..

Christian Majenz, adjunkt, DTU, chmaj@dtu.dk

DTU’s renrum skal udvides og udnyttes som testfacilitet i det danske samarbejde om NATO-center.

NATO har valgt, at der skal oprettes et kvanteteknologisk center i Danmark. Det indebærer bl.a. udvidelse af testfaciliteterne på DTU, hvor kvanteteknologiske løsninger kan udvikles og fabrikeres. Det kan f.eks. være udvikling af kvantekrypteringsenheder, der kan forhindre hacking.

”Kvanteteknologi er sikkerhedsteknologi, fordi kvanteteknologien vil kunne løfte computing og kryptering til nye, usete højder. Det er derfor vigtigt for Europa og NATO at have adgang til teknologien, herunder at have adgang til kandidater og forskere uddannet fra universiteterne. DTU ønsker både nu og fremadrettet at bidrage og yde en stor indsats i den sammenhæng,” siger prorektor ved DTU Rasmus Larsen.

Rasmus Larsen, prorektor, DTU, DTU-provost@dtu.dk

Testfacilitet til NATO’s kvanteteknologiske center

På fotoet ses Finlands første 5 ­ kvantebit kvantecomputer bygget af den finske startupvirksomhed IQM i samarbejde med VTT Technical Research Centre. Computeren blev præsenteret i november 2021, og ifølge folkene bag virker den. De samme folk er nu i gang med at bygge en 50 ­ kvantebit kvantecomputer, som de forventer at kunne præsentere i 2024. En kvantebit er for en kvante computer, hvad en bit er for en almindelig computer. En bit har enten værdien ét eller nul.

Ny kryptering sikrer os mod angreb fra kvantecomputeren

I øjeblikket udvikles ny kryptering, så vores nuværende it-systemer kan modstå angreb fra fremtidens kvantecomputere. Den første internationale standard er på trapperne.

Anne Kirsten Frederiksen Wikimedia Commons

Gennem de senere år har vi oplevet adskillige eksempler på, at vores cybersikkerhed ikke er i stand til at modstå hackerangreb. Det gælder både vellykkede angreb på store virksomheder og på nationale nøglefunktioner. Truslen mod cybersikkerheden bliver ikke mindre i de kommende år og aktualiseres yderligere af det snarlige indtog af fremtidens supercomputer, kvantecomputeren.

side. Denne kryptering, kaldet TLS (Transport Layer Security), består af to dele. Den første del er et såkaldt handshake, hvor din enhed og serveren på nettet udveksler en kryptografisk nøgle, så der kan indledes en kommunikationsproces – eksempelvis at du får adgang til hjemmesidens indhold.

Kommunikationstjenesten

Signal udvikles som endnu en instant messaging-platform, men som noget unikt bruger tjenesten endto-end-kryptering, hvor det kun er modtager og afsender, der kan læse den krypterede information, og hverken Signal selv eller andre kan kigge dig over skulderen. Derfor bliver den hurtigt populær blandt aktivister, systemkritikere, whistleblowere og journalister, men siden begynder også WhatsApp, Telegram, Facebook Messenger, Skype og andre tjenester at bruge krypteringsmetoden i forskellig grad.

”Vores nuværende kryptering og datasikkerhed er slet ikke tilstrækkelig, når først kvantecomputeren bliver en realitet. I øjeblikket er kvantecomputeren kun på prototypestadiet, men hvis udviklingen fortsætter som forventet, vil anvendelige kvantecomputere blive virkelighed inden for de næste årtier,” siger adjunkt Christian Majenz, DTU, der er en af Danmarks førende eksperter i kvantekryptografi.

Udviklingen medfører, at stort set al vores nuværende kryptering og itsikkerhed skal forbedres og sikres over for angreb fra kvantecomputere. Både enkeltpersoner og fremmede magter vil med en kvantecomputer kunne gøre stor skade på kritisk infrastruktur i forbindelse med en konflikt eller kunne få adgang til og misbruge dybt personlige oplysninger.

Forbedring af it-sikkerheden er en stor opgave, ikke mindst i forhold til sikkerheden knyttet til vores anvendelse af internettet. Den nuværende kryptering kender vi som ’https’, der indleder netadressen og sikrer forbindelsen mellem din pc og en hjemme-

”Denne del af krypteringen vil vi gerne bibeholde som ubrydelig. Ellers bliver det muligt for en kvantecomputer at få adgang til følsomme data, vi ikke ønsker offentliggjort. Det kan for dig som privatperson eksempelvis være data om dit helbred, som du finder ved at besøge sundhed.dk. Eller det kan være statslige eller militære oplysninger, som er hemmeligstemplet,” siger Christian Majenz.

Sikrer global udbredelse

Det amerikanske National Institute of Standards and Technology (NIST) er ansvarlig for standardiseringen af kryptografi til at beskytte it-sikkerhed i USA og dermed i praksis også på verdensplan. Standardiseringen sikrer, at alle typer devices verden over bruger de samme algoritmer og protokoller, når de tilgår internettet. Det gælder, uanset om devicet er ens dørklokke eller en kæmpestor server, og uanset hvor i verden devicet fysisk befinder sig. Standardiseringen sikrer med andre ord en praktisk ensartethed, der kan sammenlignes med f.eks. skruers størrelse og udformning, så de samme typer skruetrækkere kan anvendes både i Asien og Sydamerika. Men standardiseringen sikrer også et langt større omfang af test for fejl, end en enkelt virksomhed ville have råd til at gennemføre.

NIST har netop offentliggjort, hvilke kvantesikre kryptografiske protokoller der som de første skal standardiseres.

”Ikke overraskende er det algoritmerne inden for to grundlæggende områder. Det første er nøgleudveksling, der anvendes til at sikre to parter en fælles hemmelig nøgle, som de kan bruge til deres kommunikation, og som en tredjepart ikke kan beregne og dermed bryde ind i. Det andet er digital signatur. Ved brug af en digital signaturprotokol kan en person generere et nøglepar bestående af en privat og en offentlig nøgle. Efterfølgende kan personen skrive under på et dokument ved brug af den private nøgle. Den underskrift kan verificeres af andre ved brug af den offentlige nøgle, som sikrer identiteten af underskriveren,” siger Christian Majenz, som uddyber:

”Når de to kryptografiske områder, nøgleudveksling og digital signatur, er sikret mod kvanteangreb, er vi allerede forholdsvis godt stillet.”

Forskere tester algoritmerne Arbejdet med at få standardiseret de kvantesikre kryptografiske protokoller indebærer, at forskere over hele verden nu går i gang med at teste og karakterisere de offentliggjorte algoritmer. En del af forskerne vil arbejde på at bevise sikkerheden i algoritmerne, mens en anden del vil forsøge at finde sårbarheder, før hackerne gør det.

Christian Majenz tilhører den første gruppe forskere, der ved hjælp af matematiske beregninger teoretisk vil bevise sikkerheden. Det kræver ikke blot en stor indsigt i og erfaring med de matematiske modeller, der skal anvendes, men også i hele kvanteteorien.

”Vores arbejde med henholdsvis at bevise og hacke de offentliggjorte

Kryptering har for det meste været brugt til at beskytte informationer, men med udbredelsen af ransomware bliver selve krypteringen brugt som middel til kriminalitet. Selvom det første ransomwareangreb fandt sted tilbage i 1989, så illustrerer sagen om Colonial Pipeline, USA’s største olierørledningsfirma, hvordan det i dag også kan gå ud over selv vores infrastruktur. Her tog hackere kontrol over computersystemet i Colonial Pipeline, og gemte det bag kryptering, indtil selskabet betalte 4,4 mio. dollar i løsepenge. Angrebet lagde deres olieforsyning til den amerikanske østkyst ned i seks dage.

algoritmer vil kunne afsløre huller. Men det er også meningen med vores indsats, så lapningen af disse kan indarbejdes i nye algoritmer og dermed øge sikkerheden yderligere,” forklarer Christian Majenz.

Selvom vi har kendt til arbejdet med at udvikle kvantecomputere i snart en del år, er det først nu, at arbejdet med at sikre sig mod angreb fra disse rigtig er gået i gang. For selvom vi allerede nu kender til truslerne, bliver de mangedoblet med kvantecomputerens indtog.

Det skyldes, at dens beregningsmetoder adskiller sig markant fra en traditionel pc. Hvor en traditionel pc laver beregninger enkeltvis og dermed f.eks. skal bruge urimelig lang tid på at finde de enslydende værdier i en meget stor datamængde, forbundet med krypteringen, så vil en kvantecomputer kunne indtage en mere ’global’ tilgang og meget hurtigt finde sådanne gentagelser og dermed kunne hacke sig ind til data.

Kvantecomputere bliver en realitet og kan potentielt bryde al vores eksisterende kryptering på få minutter, hvis der ikke udvikles kvantesikre standarder inden da.

I kapløb med tiden ”Vi vil gerne bruge den nødvendige tid på at udvikle nye kryptografiske løsninger, der er helt sikre og kan beskytte vores følsomme data. Men samtidig bliver vi åndet i nakken af kvantecomputeren og er derfor nødt til at handle nu og her. Det betyder, at vi kommer til at opleve en periode med hybridkryptering – hvor vi både fortsætter med de nuværende kryptografiske algoritmer og samtidig anvender de nyudviklede mod angreb fra kvantecomputere, så begge koder skal brydes for at få adgang til data,” siger Christian Majenz.

Det næste skridt bliver at beskytte fremtidens kvantecomputere mod uønskede angreb. De første spæde forsøg på dette område er allerede gjort, men indsatsen vil formodentlig først rigtig ske, når kvantecomputeren bliver anvendt i større udstrækning.

Christian Majenz, adjunkt, DTU, chmaj@dtu.dk

2021

2030ERNE (MÅSKE)

”Når de to kryptografiske områder, nøgleudveksling og digital signatur, er sikret mod kvanteangreb, er vi allerede forholdsvis godt stillet.”

ADJUNKT CHRISTIAN MAJENZ,

DTU

Unge DTU’ere mødtes med unge iværksættere med handicap til en workshop på DTU for at udvikle løsninger til udfordringer, som de unge iværksættere støder på i deres hverdag som handicappet.

”Jeg har før tænkt, jeg ikke havde kompetencerne til at handle på mine egne idéer. Efter at have været med her er det gået op for mig, at jeg ikke behøver at have alle kompetencerne selv, men kan teame op med folk, der kan det, jeg ikke kan. Det har givet mig mod på at realisere mine drømme,” siger Aina Boss Budd, der sammen med ph.d.-studerende Daniel Farbowitz kom frem til en batteriløsning, der skal gøre det nemmere for kørestolsbrugere selv at skifte batteriet på deres kørestol.

Workshoppen var en del af et 10-ugers lang bootcamp for unge iværksættere med handicap. Bootcampen var arrangeret af Dansk Handicap Forbund, Dansk Erhverv, Bevica Fonden, Tuborgfondet, Great Minority, Nossell & Co. og DTU.

It-camp for piger

50 unge kvinder deltog i oktober i DTU’s årlige it-camp for piger. De prøvede kræfter med bl.a. programmering af robotter og løsning af logiske gåder. Derudover blev de også introduceret til specifikke områder inden for it såsom algoritmer, billedanalyse og machine learning. Flere tidligere deltagere på DTU’s it-camps er efterfølgende startet på en it-uddannelse.

Mikal Schlosser, Bax Lindhardt

DOMMERKOMITÉ OM ALEKSANDER B. G. CHRISTIANSENS SPECIALE INDEN FOR GRAFTEORI, SOM BLEV KÅRET SOM DET BEDSTE KANDIDATPROJEKT I 2021 INDEN FOR COMPUTER SCIENCE.

Senior forsker David Bue Pedersen fuldførte i 2012 Danmarks første ph.d.projekt inden for 3D ­ print.

Selvom 3D-print blev spået mere udbredelse, end det har fået, så er teknologien stadig under enorm udvikling. Seniorforsker David Bue er i spidsen for opbygningen af DTU’s kæmpe ’3D-print-legeplads’, hvor nye rekorder for miniatureprint i øjeblikket sættes.

i fagsprog kaldes additive manufacturing. Han fortæller entusiastisk om teknologiens store potentiale:

Alt kan printes – fra havenisser til pizzaer – og snart har vi alle en 3D-printer derhjemme, så vi selv kan producere lige, hvad vi har lyst til. Sådan lød det i medierne i tiden efter de første 3D-printpatenter udløb i 2009, og printerne faldt så meget i pris, at de kom inden for almindelige menneskers rækkevidde.

Men sådan gik det som bekendt ikke, og det giver heller ikke rigtig mening, bl.a. fordi de færreste kan tegne det objekt, de ønsker sig, på computeren, hvilket er første skridt i en 3D-printproces.

”Nej, 3D-print blev ikke den industrielle revolution, man spåede; det må snarere kaldes en evolution. Men teknologien udvikler sig stadig enormt inden for nogle specielle nicher og er nu den næsthurtigst voksende i verden,” siger David Bue Pedersen.

Han er seniorforsker på DTU og nok den person i Danmark, som ved mest om 3D-print. Han tog som den første en ph.d. i emnet – det var i 2012 – og siden har han opbygget et blomstrende forskningsmiljø på DTU.

Efter hypen

David får tics af at tænke på de voldsomt opskruede forventninger til 3D-print. Så han har valgt at differentiere sig fra den første hype omkring teknologien og fokuserer sin forskning på den industrielle anvendelse, som

”Det er legende let at 3D-printe meget avancerede komponenter, som ville være ekstremt svære at lave på konventionel vis,” begynder han.

Gasturbiner til luftfartsindustrien skal f.eks. kunne klare sig i ekstremt høje forbrændingstemperaturer. Derfor ønsker man at bygge dem i hårdere og stærkere materialer, men så er de også meget svære at bearbejde. På en 3D-printer kan man bygge sit emne op til tæt på den endelige geometri, så man bare skal lave den sidste finish med et diamantværktøj.

Ligeledes kan man undgå en omstændelig støbeteknik, der involverer masser af håndarbejde, hvis man 3D-printer individuelt tilpassede høreapparater. Og små komponenter som høreapparaternes lydkanaler, der let bliver stoppet til med ørevoks, vil måske endda kunne printes med fimrehår, så de bliver selvrensende.

Metalemner, typisk af titanium, kan også printes med porøse overflader, der f.eks. gør implantater som kunstige hofter i stand til at gro sammen med knoglen, så man kan undvære den lim, der i visse tilfælde har vist sig at være problematisk.

Åbenhed driver teknologien fremad

Man kan købe større eller mindre 3D-printere på markedet, men det minder ifølge David altid om at købe en inkjetprinter: Den kan kun én ting,

Marianne Vang Ryde Mikal Schlosser

Additive manufacturing

Ved de mest almindelige former for additive manufacturing opbygges emnerne lag for lag i det ønskede materiale – f.eks. ved at smelte, svejse eller lime tynde lag af pulver sammen, hærde væske ved hjælp af uv-lys eller smelte tynde plasttråde sammen.

Emnerne printes direkte fra en 3D-CAD-fil, som er en digital tegning af det ønskede produkt, i en lang række forskellige materialer, bl.a. metal, plast, keramik og voks.

Produktionen er ikke afhængig af, at der først skal fremstilles specialværktøjer eller støbeforme. Den foregår i en samlet produktionsgang og sparer materiale, idet der ikke skal høvles noget bort før i den allersidste finish, hvis emnet skal have en særlig overflade.

teknologien er låst, og man gifter sig med leverandøren. Markedet er i det hele taget meget lukket, hvilket hæmmer innovationen og holder priserne kunstigt oppe. David ønsker lige det modsatte.

”Vi vil åbne den sorte kasse og se på teknologien ud fra en holistisk tilgang, hvor alle detaljer og deres samspil kommer under lup og kan ændres efter behov,” siger han.

Poul Due Jensens Fond har bevilget 21,3 mio. kr. til det nye laboratorium Additive Manufacturing Laboratory, der er indrettet i en gammel støbehal på Lyngby Campus. Her skal David og hans team udforske og udvikle alle mulige former for metal- og plastprint. Her er ni meter til loftet, og et af laboratorierne er placeret i et tårn af gamle shippingcontainere.

”Vi vil skabe et innovationsmiljø, som kan inspirere alle de unge DTU-talenter til at drive 3D-print frem i Danmark,” siger han.

David betegner sig selv som en multikunstner med en bred viden om alle de mange forskellige emner, som er nødvendige for at forstå 3D-printteknologien; bl.a. konstruktion, computer science, fysik, kemi og materiale- og procesteknologi. Og omkring sig har han samlet en gruppe på 25 forskere og studerende med en dyb viden om hver deres emne.

”De udgør et fantastisk team og arbejder sømløst sammen; der er ingen siloforskning. Det er netop i grænsefladerne, at magien sker. Jeg er stolt over at kunne ekvipere de unge entusiastiske mennesker med en stærk værktøjskasse inden for additive manufacturing, inden de bliver sluppet fri i industrien, eller hvor de skal hen. Det gavner både forskningen og industrien – ja hele samfundet.”

”Jeg er bare ingeniør”

David startede på DTU i 2003, da der var større valgfrihed til at sammen-

DTU er ét af de få universiteter i Europa, der forsker i processen bag 3D ­ print i metal.

SENORFORSKER DAVID BUE,

sætte sin kandidatuddannelse end under den nuværende studieordning. Han ville vide så meget som muligt om så mange fag som muligt, så han tog alle de specialkurser, han kunne komme afsted med.

”Min uddannelse har ikke nogen retningsbetegnelse, jeg er bare ingeniør,” som han udtrykker det.

Inden han startede på DTU, var han certificeret systemudvikler hos Microsoft, og i sin fritid reparerede han veteranbiler og -motorcykler.

”Jeg brændte for begge dele og kunne være endt næsten hvor som helst inden for systembygning. Fra roeoptagere til flyvemaskiner, jeg kunne have engageret mig 100 pct. i det hele. Jeg var bare totalt videbegærlig og teknologifascineret og kunne ikke få nok af at bygge systemer og forstå, hvordan de er sat sammen og fungerer,” smiler han.

Men han endte med at tage en ph.d. i 3D-print og blev bagefter enig med institutdirektøren om, at DTU nok kunne drive det til noget mere på dette felt. Siden er laboratoriet bare vokset og vokset, så en stor del af udstyret er endt på gangene, hvorfra det altså snart flytter ind i den nye hal. Alle maskinerne har forskerne selv bygget i totalt åbne strukturer. Hver en detalje er dokumenteret og kan derfor moduleres, alt efter hvordan de skal bruges.

Rekord i miniatureplastikprint

Man printer i metal ved at trække et pulver så fint som mel hen over en byggeplade, skanne det med laser og dermed svejse det sammen til et fast materiale. Laboratoriets metalprinter kan svejse ved enormt høje hastigheder, og forskerne udvikler på graduering af metallegeringer med forskellige funktioner. De har også udstyr til at overvåge processen og opdage eventuelle svejsefejl, idet de opstår, og til at studere det færdige materiale. Her er det f.eks. for første gang i verdenshistorien lykkedes at printe det berømte damaskusstål, som bl.a. bruges til køkkenknive.

I vådrumslaboratoriet arbejder forskerne med flydende plastik som det, der bruges til tandfyldninger. Emnerne bygges op lag for lag, der efterhånden hærdes med uv-lys. Også dette udstyr har Davids gruppe selv bygget fra grunden, og her satte tre ph.d.-studerende for nylig rekord, da de printede en plastfigur med en printopløsning, der kan måles i mikrometer, hvilket ikke er set før. David udfordrede dem til at komme endnu længere ned i størrelse, og efter lidt omkodning kunne de præsentere samme figur med en detaljeringsgrad på under en mikrometer.

”Mit mål er at vise, hvad der kunne ske, hvis producenterne slap 3D-teknologierne fri, så køberne kunne optimere på forskellige parametre i stedet for bare at trykke på startknappen. Og jeg hjælper danske virksomheder med at adoptere 3D-print og dermed effektivisere produktionen,” sammenfatter David.

Sjovt, men ikke for sjov

Det siger næsten sig selv, at en dedikeret 3D-printentusiast også selv må eje en 3D-printer.

”Ja, jeg har da på et tidspunkt haft en seks-otte stykker stående i kælderen. Men nu står der bare en gammel Puch Maxi, som jeg roder lidt med. Jeg har jo alt det printudstyr, jeg kan drømme om, på laboratoriet.”

Og hvad printer eksperten så selv?

”I hvert fald ikke havenisser og grydeskeer. Det er meget lettere at skaffe dem fra Ikea eller byggemarkedet. Jeg har mest lavet specialdesignede opgraderinger til min 3D-printer, så jeg slap for at få dem fremstillet i et værksted,” siger han og konkluderer:

”Når ham, der forsker i 3D-print, ikke bruger det derhjemme, siger det jo noget om teknologien. Hvis du køber en stor, dyr printer til 15 mio. og

splitter den ad i atomer, så finder du næsten ingen printede dimser i den. 3D-print er altså ikke så universelt anvendeligt, som det blev spået til at blive. Det er bare fantastisk til en masse specielle opgaver.”

David Bue, seniorforsker, DTU, dbpe@mek.dtu.dk

DTU ­forskerne har printet denne metal­ cellestruktur.

”3D-print er altså ikke så universelt anvendeligt, som det blev spået til at blive. Det er bare fantastisk til en masse specielle opgaver.”

DTU

El skal erstatte naturgas i virksomhed

CP Kelco bruger store mængder naturgas, når de producerer fødevareingredienser af bl.a. citrusskaller. Men i 2031 kan naturgassen være fuldstændig udskiftet med el. Den ambitiøse elektrificeringsplan er sket i et tæt samarbejde med DTU.

• CP Kelco producerer flere typer fødevareingredienser, hvoraf pektin og carrageenan er de to vigtigste produkter. De udtrækkes af henholdsvis citrusskaller og tang.

• Pektin og carrageenan bruges bl.a. som fortykningsmiddel og som stabilisator i både fødevarer og i plejeprodukter.

• Særligt to processer i produktionen sluger rigtig store mængder energi: inddampning og destillation.

• Når pektin og carrageenan er trukket ud, er det opløst i en vandig opløsning. Den skal inddampes til en højkoncentreret saft.

• Ved at tilsætte alkohol får man pektin og carrageenan til at fælde ud som fast stof. Den resterende væske består af vand og alkohol, og den væske skal destilleres, så alkoholen kan genbruges. Det er nødvendigt at genbruge alkoholen, for ellers bliver produktionen alt for dyr.

Kilde: CP Kelco.

CP Kelcos fabrik i Lille Skensved lidt uden for Køge er en af Danmarks helt store CO2-udledere. Med sine årlige udledninger på 77.000 ton CO2 ligger CP Kelco i top-10 på denne dansktopliste, som ikke er et specielt attraktivt sted at befinde sig på. Men det vil virksomheden lave om på med en meget ambitiøs plan for elektrificering. Om ni år kan virksomheden, som primært

producerer fødevareingredienser, være nede på et rundt nul i udledning.

CP Kelco har i mange år arbejdet på at udlede mindre CO2, og i dag bliver mere end 50 pct. af overskudsvarmen fra produktionen enten genanvendt i selve virksomheden eller ledt over til det lokale fjernvarmeværk.

Men for omkring tre år siden stod det klart, at der var grænser for, hvordan man med traditionelle midler kunne skrue udledningen yderligere

ned. Der skulle en omfattende ændring til for virkelig at reducere virksomhedens klimaaftryk.

Derfor indledte CP Kelco et samarbejde med DTU i forbindelse med et forskningsprojekt. Hovedformålet med projektet var at identificere mulige veje til at erstatte fossile brændstoffer med el til procesvarme i industrien. En af de cases, som blev undersøgt i et speciale, var elektrificering af CP Kelco, og i midten af 2019 var specialerapporten

Henrik Olsen Shutterstock, CP Kelco

CP Kelcos energislugere

fra to DTU-studerende færdig. Rapporten beskrev vejen frem mod en fuldstændig omlægning af produktionen. Og det tog ikke lang tid, før CP Kelco tog udfordringen op.

Varmepumper skal udvikles Allerede i efteråret 2020 havde virksomheden udarbejdet en masterplan, som skulle føre til elektrificering af al deres produktion i Danmark i 2031. Da projektet indebærer en investering

på et trecifret millionbeløb i bl.a. ny energieffektiv teknologi til inddampnings- og destillationsprocesserne, har CP Kelco søgt om delvis støtte i EU til deres ambitiøse projekt, samt indledt dialog med Energistyrelsen om mulig støtte, hvis visionen om elektrificering skal kunne realiseres.

Samarbejdet med de to DTUstuderende, Niklas Bagge Mogensen og Morten Sandstrøm Petersen, sluttede ikke med rapporten. De er begge efterfølgende blevet ansat hos en af samarbejdspartnerne fra forskningsprojektet, Viegand Maagøe, som har specialiseret sig i elektrificering og er tilknyttet CP Kelco som rådgiver. Og Niklas Bagge Mogensen har stadig en vigtig rolle som en af to nøglepersoner i det fortsatte samarbejde med CP Kelco.

Det er ikke kun CP Kelcos CO2udledning, som vil blive reduceret. Det samlede energiforbrug vil blive bragt betragteligt ned, når elektrificeringen er gennemført. CP Kelco går fra et samlet energiforbrug på 400 gigawatt-timer til 100 gigawatt-timer. Det er en reduktion på 75 pct.

Vegard Hetting, leder af Engineering & Operations Support på CP Kelcos fabrik i Lille Skensved, påpeger:

”Der er større potentiale i at spare på energien end i at indfange CO2.”

En af de måder, CP Kelco skal realisere deres plan om elektrificering på, er ved at benytte sig af varmepumper i

20 %

Fødevareindustriens andel af det samlede energiforbrug i industrien

CP Kelco fremstiller fødevareingredienser baseret på udtræk af stoffer fra bl.a. citrusskaller og tang.

den helt store skala. Og her støder man i øjeblikket på et væsentligt problem, for nogle af processerne foregår ved temperaturer på op til 120 °C, og der eksisterer endnu ikke varmepumper, som effektivt kan anvendes til så høje temperaturer.

”Hvis man har et varmebehov under 100 °C, så kan man bare bruge varmepumper. Hvis man skal højere op, så er varmepumpernes virkningsgrad for lav til, at det direkte kan konkurrere med de løsninger, vi kender i dag,” fortæller Brian Elmegaard, som er professor på DTU og forsker i bl.a. elektrificering i procesindustrien.

Derfor indgår DTU i forskningsprojektet SuPrHeat, hvor det er målet at udvikle varmepumper, som skal kunne levere varme på op til 150 °C med en høj virkningsgrad. Projektet løber indtil 2024. CP Kelco sætter sin lid til, at dette og lignende projekter vil føre til udviklingen af kommercielle højtemperaturvarmepumper inden 2031, hvor virksomheden skal være fuldt elektrificeret.

CO2-afgifter

Varmepumper er dog ikke den eneste udfordring for CP Kelco og andre virksomheder, som har et stort naturgasforbrug. I april i år kom regeringens længe ventede udspil om CO2-afgifter. Hvis det står til regeringen, så skal CO2-afgiften for virksomheder fra

CP Kelco har produktionsanlæg flere steder i verden. Ét af dem ligger i Lille Skensved tæt på Køge.

produktionsfaciliteter i Brasilien, hvor virksomheden også er forankret. Men CP Kelco har ingen aktuelle planer om at trække sig ud af Danmark, pointerer Vegard Hetting.

”Vores ejere truer ikke med at flytte os ud. Det er ikke sådan, vi opererer. Og vi regner da også med at være konkurrencedygtige i Danmark, når vi med denne elektrificeringsplan reducerer energiforbruget med 75 pct.,” påpeger han.

Forpligtet til at vidensdele Ifølge Energistyrelsen står fødevareindustrien for omkring 20 pct. af den danske industris samlede energiforbrug, og de 12 pct. anvendes til forskellige opvarmningsformål og er primært baseret på naturgas.

”Der er et potentiale for at elektrificere stort set al den energi, der i øjeblikket er baseret på naturgas,” siger Brian Elmegaard.

”Hvis der er nogen politikere, der tror, at det er nemt som industri at elektrificere, så kan jeg hilse og sige, at det er ikke noget, man bare lige gør. Vi skal jo køre en 24-7-produktion, mens vi laver hele denne omlægning.”

Hvis al naturgas i fødevareindustrien erstattes med vedvarende energi, så vil det betyde en nedbringelse af CO2udledningen på 1,7 mio. ton årligt.

Selvom der er et stort potentiale for at elektrificere, så er det indtil videre noget, som meget få har konkrete planer for, og endnu færre har gennemført. Men interessen er der – ikke kun hos CP Kelco, men i mange danske virksomheder.

2025 gradvis stige til 375 kr. pr. ton CO2, de udleder, oven i den CO2kvoteudgift de allerede betaler på op til cirka 750 kr. pr. ton CO2. For Vegard Hetting giver det god mening at presse industrien til at omlægge til grøn energi. Men han tænder en advarselslampe:

”Hvis der er nogen politikere, der tror, at det er nemt som industri at elektrificere, så kan jeg hilse og sige, at

det er ikke noget, man bare lige gør. Vi skal jo køre en 24-7-produktion, mens vi laver hele denne omlægning.”

Vegard Hetting ser en risiko for, at produktion bliver skubbet til udlandet, hvis det bliver for omkostningstungt i Danmark, som øgede afgifter bidrager til. Lige nu, hvor energipriserne er ekstremt høje i Europa, flytter CP Kelco da også så stor en andel af produktionen som muligt til deres

”Der er rigtig mange i industrien, som vil løse denne udfordring og være med, men de skal selvfølgelig kunne se muligheden for at fortsætte med at producere det produkt, de nu er sat i verden for at fremstille,” påpeger Brian Elmegaard.

Den seneste udvikling i Ukraine, som har medført en eksplosion i prisen på naturgas og en risiko for forsyningssikkerheden, har sat yderligere skub i processen frem mod en grønnere industri.

CP Kelco ved godt, at de er længere fremme i denne proces end de fleste danske virksomheder. Og det forpligter at være frontløber.

”Dette projekt er ikke kun noget, vi kan få gavn af. Vi føler os også forpligtet til at dele viden med den øvrige industri om, hvordan man kan få sådan et projekt til at flyve,” siger Vegard Hetting.

Elmegaard, professor, DTU, be@mek.dtu.dk

Brian

VEGARD HETTING, LEDER AF ENGINEERING & OPERATIONS SUPPORT HOS CP KELCO.

Ny rekord i dataoverførsel

Forskere har sat verdensrekord ved at overføre 1,8 petabit i sekundet med kun én enkelt lyskilde. Deres metode til dataoverførsel kan føre til et mindre strømslugende internet.

En international gruppe af forskere fra bl.a. DTU og Chalmers University of Technology har opnået svimlende hastigheder inden for dataoverførsel og er de første i verden til at overføre over 1 petabit i sekundet (Pbit/s) ved brug af kun én laser og én enkelt optisk chip. 1 petabit svarer til 1 mio. gigabits.

I forsøget lykkedes det at overføre 1,8 Pbit/s, hvilket svarer til det dobbelte af hele verdens samlede internettrafik. Og altså kun båret af lyset fra en optisk kilde.

Lyskilden er en særligt optisk chip, der kan bruge lyset fra en enkelt infrarød laser til at skabe et regnbuespektrum af mange farver, dvs. mange frekvenser. Altså kan en enkelt lasers ene frekvens (farve) mangedobles til hundredevis af frekvenser (farver) i en enkelt chip.

Alle farverne er fastlåst i en bestemt frekvensafstand fra hinanden, ligesom tænderne på en kam, hvorfor man kalder det for en frekvenskam. Hver enkelt farve (eller frekvens) kan så isoleres og bruges til at påtrykke data. Frekvenserne kan så samles igen og sendes over en optisk fiber og dermed overføre rigtig meget data.

Èn

laser kan erstatte tusinder

Den eksperimentelle demonstration viste, at en enkelt chip kan bære en

mængde data, som ellers ville kræve mere end 1.000 lasere.

Derudover lavede forskerne beregninger, der viste et enormt potentiale for at skalere løsningen op.

Professor Leif Katsuo Oxenløwe, leder af grundforskningscentret SPOC (Silicon Photonics for Optical Communications) på DTU, udtaler:

”Vore beregninger viser, at vi med den ene chip og en enkelt laser vil være i stand til at overføre op mod 100 Pbit/s. Det skyldes, at vores løsning er skalérbar både med hensyn til at skabe mange frekvenser, men også i forhold til at splitte frekvenskammen i mange rumlige kopier og så optisk forstærke dem og bruge dem som parallelle kilder, som vi kan overføre data med.”

Mindsker internettets strømforbrug Forskernes løsning lover godt for internettets fremtidige strømforbrug.

”Med vores løsning er der med andre ord potentiale for at erstatte i hundredtusindvis af de lasere, der står ude i internettets knudepunkter og datacentre, og som alle sluger strøm og genererer varme. Vi har her en mulighed for at opnå et internet med et mindre klimaaftryk,” siger Leif Katsuo Oxenløwe.

Leif Katsuo Oxenløwe, professor, DTU, lkox@fotonik.dtu.dk

Bag forsøget

Forsøget, hvor forskerne overførte 1,8 Pbit/s, og de efterfølgende beregninger er publiceret i Nature Photonics.

DTU har samarbejdet med forskere fra

• Niels Bohr Institutet, Københavns Universitet

• Department of Microtechnology and Nanoscience, Chalmers University of Technology

• Optical Technologies R&D Center i Japan.

Lotte Krull Colorbox

”Vi har her en mulighed for at opnå et internet med et mindre klimaaftryk.”

PROFESSOR LEIF KATSUO OXENLØWE, DTU

Sole Bugge Møller Thomas Steen Sørensen

”VI KAN IKKE BESKYTTE ALT”

I fremtiden vil de danske kyster blive hårdt ramt af stigende havvand, og det er vi ikke godt nok forberedt på. Derfor efterlyser professor Karsten Arnbjerg-Nielsen en overordnet plan for, hvordan vi skal sikre os mod vandmængderne.

q: Hvorfor er Danmark særligt udsat over for vand?

a: Fordi vi er et af de lande, der er i størst risiko for oversvømmelser i fremtiden. Vi taler meget om temperaturer i forbindelse med klimaændringerne, men det, der kommer til at påvirke os mest, er vandet. Vi har ikke været vant til, at det har været et stort problem, fordi de fleste af vores naturkatastrofer har været vindrelaterede, måske lige med undtagelse af skybruddet i 2011, men det kommer til at ændre sig. Og det er stort set hele Danmark, der er særligt udsat. Vi har 98 kommuner, og 75 af dem er kystkommuner, så de skal beslutte sig for, hvad der skal ske med den jord, der ligger ved vandkanten. Det problem skal løses, og vi har travlt. Lige nu er alle kystbyer i Danmark begyndt med at

bygge små diger, men der er ikke nogen sammenhængende plan. Vi må indse, at vi ikke kan beskytte alt. Vi kan ikke bygge diger rundt om hele landet, så vi er nødt til at prioritere, hvad vi skal gøre med de værdier, der er i fare for at blive oversvømmet.

q: Det er vel heller ikke omkostningsfrit at bygge diger?

a: Nej, og ud over de konkrete omkostninger i penge og ressourcer har digebyggeri også store konsekvenser for naturen og kan ødelægge naturområder som Vadehavet. Og udfordringen er, hvor højt man skal bygge diget. Skal det modstå en ’almindelig’ stormflod eller noget, der sker hvert 150. år? Der kommer altid en hændelse, som diget ikke kan modstå. Og når du bygger diger, så skaber du også en forventning om, at

problemet er løst, og bygger endnu mere bag diget. Man skal også huske på, at der er en del CO2-udledning forbundet med at bygge diger gennem alt fra udvinding af materialer til transport. Det vil være umuligt at nå vores klimamål, hvis vi skal bygge diger omkring hele landet.

q: Hvilke områder er særligt udsatte?

a: Langt den meste byudvikling i København de seneste 25 år er foregået ud til vandet, og de områder er meget udsatte ved en alvorlig stormflod. Mange byer har kopieret den tendens, og efterhånden har byerne mange nye og planlagte boliger meget tæt på vandet. Nogle steder, som eksempelvis København, bør man afgjort bygge diger hurtigt, fordi omkostningerne vil være for høje, hvis man ikke gør det, mens det andre steder vil være en dårlig idé.

q: Hvad er konsekvensen, hvis vi ikke gør noget?

a: Nationalbanken har i en analyse påpeget, at vores økonomiske stabilitet er truet af stigende havvand. Omkostningerne ved en stormflod ved hele kysten mod Østersøen kan nå op i to- eller trecifrede milliardbeløb, og genopbygningen kan tage mange år. Der er mange boliger tæt på kysten, som vil blive værdiløse, men det er ikke gået op for folk endnu. De risikerer at sætte hele deres formue i noget, som inden for en overskuelig fremtid vil blive oversvømmet. Boliger, der i dag er vurderet til mange millioner kroner, vil pludselig være intet værd.

q: Hvordan løser vi problemet?

a: For det første skal vi stoppe med at bygge boliger tæt på havet eller på lavtliggende grunde. Det er en virkelig

Karsten Arnbjerg-Nielsen

• Har siden 2008 forsket i klimatilpasning, oversvømmelser og ekstremregn på DTU.

• Fokuserer især på, hvordan byer kan bruge vand på en mere intelligent måde til at blive mere modstandsdygtige mod klimaekstremer.

• Deltager i et stort europæisk forskningsprojekt om hydrologi under titlen Panta Rhei, som betyder ’alting flyder’ på oldgræsk.

• I sin doktorafhandling fra 2020 forsøger han ved hjælp af statistiske modeller at svare på, hvor meget regn vi kan forvente i fremtiden i Danmark, og hvordan vi ruster os til det.

En del af Københavns

Befæstning ved Ordrup Krat – hvor dette foto er taget – blev i slutningen af 1800 ­tallet opført som en enorm voldgrav med kanaler, der kunne oversvømmes i tilfælde af krig.

Evnen til at styre oversvømmelser er tilsyneladende gået tabt siden da, mener Karsten Arnbjerg ­ Nielsen.

dårlig idé at bygge på livet løs på tidligere havneområder, der vil kræve beskyttelse i form af diger i fremtiden. Et andet effektivt tiltag er at bygge huse, der kan tåle oversvømmelse. Det indebærer, at man enten bygger huse på

pæle eller installerer vandtætte membraner, der gør, at vandet ikke siver ind i huset. Det er også nødvendigt, at man tænker i naturbaserede kystbeskyttelsesløsninger, hvor landskaber som strandenge (hvor hav og land overlapper hinanden, red.) eksempelvis kan flytte sig længere ind i landet.

q: Hvordan beslutter man, hvad der skal reddes?

a: Det bliver en svær beslutning. Man kan anvende en ren økonomisk målestok, men det er

jo ikke nok. Hvis du skal finde noget, der ud fra økonomiske kriterier ikke bør beskyttes, er det de små øer i f.eks. Det Sydfynske Øhav. Men sociale faktorer spiller jo også ind, og der tages ofte heller ikke højde for naturen i den økonomiske målestok. Løsningerne – og ansvaret – skal nok ikke ligge på kommunalt niveau, men på enten regionalt eller statsligt niveau.

q: Hvor lang tid har vi?

a: Det eneste, vi kan sige med sikkerhed, er, at stormfloden nok skal komme. Det bliver

i min levetid, at vi oplever så store oversvømmelser, at oprydningsarbejdet vil tage fire-fem år, hvis vi ikke er forberedt. Nogle steder i verden er man allerede begyndt at flytte hele byer, som f.eks. Jakarta i Indonesien, og det kan man også risikere at skulle gøre med København, hvis man ikke tænker langsigtet.

Karsten Arnbjerg-Nielsen, professor, karn@dtu.dk

Medicin uden nålestik

Professor Anja Boisen vil skabe en fremtid, hvor insulin og vacciner kan gives uden brug af nåle. Visionen er ambitiøs og kan revolutionere livet for f.eks. diabetikere, hvis det lykkes.

Miriam Meister Jesper Scheel

Det er næsten som at blive ramt af lynet to gange: Det er muligt, men sandsynligheden er uhyre lille.

Ikke desto mindre har professor Anja Boisen nu to gange fået tildelt den prestigefyldte forskningsbevilling ERC Advanced Grant til at udføre banebrydende eliteforskning. Hun er en af blot en lille håndfuld forskere i Danmark og kun den anden på DTU, som har opnået denne udmærkelse.

Den cirka 18,5 mio. kr. store bevilling, hun fik tidligere i år, skal bruges

til at finde den ideelle måde at beskytte de aktive stoffer i medicin på, indtil medicinen når frem til rette sted i patientens tarm og hæfter sig fast på tarmens overflade, hvorfra de aktive stoffer bliver hjulpet ind i kroppen.

Det er ikke en hvilken som helst type medicin, som er målet for forskningsprojektet.

Anja Boisen har givet sig i kast med at designe et såkaldt drug deliverysystem for oralt indtag af insulin, som er et stort og skrøbeligt molekyle: Det bliver nedbrudt af mavesyre og tarmenzymer – og det kan ikke trænge igennem tarmvæggen af sig selv.

”Så hvis ikke man beskytter det helt hen til tarmvæggen, går det i stykker. Og selvom man fører det helt derhen, har det stadig brug for en eller anden form for hjælp til at trænge igennem tarmvæggen,” forklarer hun.

Anja Boisens forskerteam er tidligere med stor succes lykkedes med at lave bittesmå containere, som er

mindre end sandkorn, af uskadeligt, medicinsk plast (polymer) til bl.a. at beskytte probiotika – bakterier, der gavner tarmen.

Containerne, der er udstyret med et polymerlåg, samles i en kapsel, som går i opløsning på sin vej igennem kroppen. Når containerne er fri af kapslen, får ændringer i pH eller interaktion med molekyler i omgivelserne låget til at gå i opløsning, så de aktive stoffer slippes fri.

Udbygning af eksisterende idé Forsøg har vist, at Anja Boisen og hendes team ikke bare kan kopiere containerdesignet fra tidligere projekter, når man skal levere insulin. De små containere kommer nemlig ikke tæt nok på tarmvæggen. Der skal derfor konstrueres et nyt drug delivery-system til insulin.

Containerne skal nemlig ikke bare fyldes i kapslen. Idéen er at inkorporere dem i en folie, som nærmest

Professor Anja Boisen er blandt de få forskere i Danmark, der nu to gange har modtaget den prestigefyldte forskningsbevilling ERC Advanced Grant fra EU.

ligner bobleplast. Folien skal så rulles sammen og puttes i en kapsel.

Folien vil kæmpe for at vende tilbage til sin flade form. Så når den store kapsel går i opløsning, vil folien folde sig ud og presse sig op mod tarmvæggen, hvorefter insulinen frigives. Forskerteamet skal forsøge at udvikle det design, som bedst gør folien i stand til at blive længe nok i tarmen og komme helt tæt på tarmvæggen.

”Det kan godt være, at vi kan finde på en bedre idé end bare sådan en simpel folie. Det kan være, at det skal være en mere avanceret 3D-figur af en slags med sprutarme, der stikker ud,” siger Anja Boisen.

”Studier viser, at nogle typer folie får tarmceller til at bruge meget krudt på at holde fast i folien – og mens de gør det, opstår der små åbninger i tarmvæggen, som gør det muligt for medicinen at smutte igennem. Man kan også bruge kemikalier til at åbne cellevæggen, så medicinen kan trænge igennem,” forklarer hun og fortsætter:

”Det er dog vigtigt, at vi er sikre på, at der ikke er bivirkninger ved de løsninger, vi opfinder, for der er jo naturligvis en grund til, at man har en tarmvæg. Bakterier skal jo f.eks. ikke have mulighed for at smutte ind på den forkerte side.”

Andre anvendelsesområder

Anja Boisen er fuldt ud klar over, hvor meget arbejde der ligger foran forskergruppen, før de kan indfri ambitionen i det nye ERC-projekt – men belønningen, hvis de når i mål, gør hende virkelig begejstret:

I det nye ERCprojekt skal forskerne designe den ideelle kapsel til oral dosering af insulin. Idéen er at inkorporere mikrocontainerne i en bobleplastlignende folie.

”Tænk, hvis man bare kunne tage sin insulin som en pille i stedet for at skulle stikke sig selv.”

Selvom fokus er på insulin, vil teknologien – når den er udviklet –f.eks. også kunne overføres til udvikling af vacciner, der kan gives som kapsler.

”Så vil man kunne tage en kapsel i stedet for eksempelvis at skulle vente i kø og blive stukket for COVID-19 for fjerde gang,” forklarer professoren.

Vacciner i kapselform vil også være en gamechanger for tilgængeligheden, fordi de ikke – som mange traditionelle vacciner – skal opbevares ved superkolde temperaturer. Det vil også imødegå genbrug af kanyler i områder, hvor man ikke har nok til at bruge en ny ved hver dosering.

Gode ting tager tid

I forbindelse med sit første Advanced Grant-projekt lykkedes det Anja Boisen at søge og få tildelt tre proof of concept-grants fra ERC.

”De giver mulighed for at få testet nogle ting af og få ansat en lidt anden profil end en forsker til at se: Kan det her blive til en virksomhed eller noget kommercielt? For det skal der jo til, for at det kan blive til gavn,” forklarer professoren.

Og pengene er i dette tilfælde også givet rigtig godt ud: De tre ERC-tillægsbevillinger har ført til, at Anja Boisens team har stiftet to spinouts, nemlig BluSense Diagnostics og Lightnovo.

Historisk set er der meget lang vej til markedet for drug delivery-systemer og medicinsk udstyr. Foreløbig har Anja Boisen og hendes team da også fem år til at komme i mål med deres ambition om at udvikle den nye måde at indtage medicin på.

”Det er et projekt med store perspektiver og store udfordringer. Nu skal vi til at teste nogle af vores mange ’skøre’ idéer,” siger Anja Boisen.

Anja Boisen, professor, DTU, aboi@dtu.dk

De bittesmå, medicinfyldte containere får sukkerkorn til at se store ud.

Novo Nordisk optimerer produktionen med matematisk modellering

I et tæt samarbejde med DTU optimerer Novo Nordisk deres produktionsplanlægning ved at inddrage matematisk modellering.

Når vi tænker på lægemidler, er det som oftest virkningen, vi fokuserer på: Hvordan hjælper lægemidlet på lige netop den sygdom, som patienten lider af?

At fremstille virksomme lægemidler er naturligvis en topprioritet hos den danske lægemiddelgigant Novo Nordisk. Men det er kun et af elementerne i lægemiddelproduktionen. Produktionsplanlægningen er yderst kompleks, og succeskriterierne er mange. Ud over et effektivt lægemiddel skal Novo Nordisk også sikre, at produktionen er færdig til tiden, der skal fremstilles tilstrækkelige mængder af produktet, men samtidig må lagrene ikke blive for store, og så skal man udnytte produktionskapaciteten optimalt ved at fremstille forskellige produkter på de samme anlæg.

For at sikre en optimal planlægning går Novo Nordisk nu nye veje, fortæller Deenesh K. Babi, seniorprojektleder hos Novo Nordisk.

”Der er mange parametre, som indgår i planlægningen – hvad er den optimale kombination? Det hjælper matematisk modellering os med at svare på,” siger Deenesh K. Babi.

Novo Nordisk er verdens største producent af insulin til diabetes-

behandling. Faktisk producerer Novo Nordisk 50 pct. af verdens insulinforsyning på deres anlæg i Kalundborg. Det betyder, at mere end 34 mio. mennesker verden over bruger den danske medicinalgigants diabetesprodukter hvert eneste år. Derudover arbejder Novo Nordisk også med fremstilling af lægemidler mod svær overvægt, blødersygdomme og vækstforstyrrelser.

Tester idé

Hidtil har Novo Nordisk – ligesom andre lægemiddelproducenter –anvendt store regneark, når produktionen skulle planlægges.

”Excel er et glimrende redskab, men regnearket kan kun løse basale problemstillinger. Når vi møder en kompleks virkelighed, så har vi brug for komplekse redskaber,” forklarer Deenesh K. Babi.

Planlægning af lægemiddelproduktionen er i stigende grad en kompleks virkelighed for Novo Nordisk. Så derfor rakte virksomheden ud til Institut for Kemiteknik på DTU, hvor man bl.a. arbejder med matematisk modellering af biokemiske processer og produktion.

Først testede Novo Nordisk idéen om, hvorvidt matematisk modellering

Henrik Olsen Bax Lindhardt, Novo Nordisk

DTU og Novo Nordisk samarbejder tæt om flere projekter, hvor projektet med matematisk modellering af produktionen er ét af dem. Dette projekt bæres af seniorprojektleder Deenesh Babi fra Novo Nordisk (tv.), professor Gürkan Sin fra DTU (i midten) og ph.d.­studerende Simon Brædder Lindahl (th.).

Heltalsprogrammering

(eng.: Mixed-Integer Linear Programming)

Heltalsprogrammering er en matematisk metode til at optimere store og komplekse systemer og er ofte brugt inden for produktions- og ruteplanlægning og til beslutningstagning.

De matematiske variable er en blanding af heltal og brøker, og alle de matematiske formler, som indgår i programmet, beskrives ved lineære funktioner.

Denne form for matematisk modellering blev oprindelig udviklet og brugt af de allierede til at planlægge militære operationer under anden verdenskrig. Efter krigen blev heltalsprogrammering meget udbredt inden for luftfart, når man skulle planlægge vagtskemaet for luftpersonalet og fastlægge, hvilke ruter de enkelte fly skulle sættes ind på for at udnytte kapaciteten bedst muligt.

I produktionsplanlægning kan denne form for programmering bl.a. bruges til at beregne, hvordan man producerer en given mængde af et produkt til det rette tidspunkt, når produktionskapacitet, nedlukningsperioder, omstillingstid og mange andre variable skal tages med i regnestykket, så man undgår overproduktion eller flaskehalse.

kunne hjælpe dem til at optimere produktionen, ved at ansætte en studentermedhjælper fra DTU. Det blev en succes, så efterfølgende blev to masterprojekter gennemført sammen med DTU Kemiteknik, og i 2021 påbegyndte Simon Brædder Lindahl et ph.d.-projekt, som skal føre til udviklingen af et matematisk modelværktøj, som kan bruges bredt i lægemiddelproduktionen hos Novo Nordisk.

Matematisk modellering

Da Simon B. Lindahl skulle i gang med projektet, faldt valget af metode på heltalsprogrammering. Det er særlig udbredt til logistisk planlægning, bl.a. i luftfarten, når man planlægger luftpersonalets vagtskema og fastlægger,

KILDER: BUSINESS OPTIMIZATION USING MATHEMATICAL PROGRAMMING (J. KALLRATH, 2021).

hvilke ruter de enkelte fly skal sættes ind på for at udnytte kapaciteten bedst muligt.

”Fordelen ved heltalsprogrammering er, at du kan vise, om planen kan lade sig gennemføre, og så kan du desuden finde frem til den optimale løsning. Der findes andre metoder, men de kan kun angive en mulig løsning, og det er ikke nødvendigvis den optimale,” forklarer Simon B. Lindahl.

Desuden er en lineær matematisk løsning hurtigere i computertid end en nonlineær løsning, og det er endnu en fordel.

Resultatet af Simons arbejde er en digital kopi af Novo Nordisks produktionssystem kombineret med en metode til at evaluere den nuværende kapacitet, effekten af ændringer i systemerne og muligheden for at producere flere produkter på de samme produktionslinjer.

At der er tale om kompleks planlægning, viser listen over de inputparametre, som Simon B. Lindahl

Novo Nordisk producerer 50 pct. af verdens forsyning af insulin på deres anlæg i Kalundborg.

jonglerer med. Her indgår produktionskapaciteten, som er til rådighed, udbyttet pr. produktionstrin, hvor stort et lager der skal oparbejdes, omstillingstid mellem forskellige processer og planlagte nedlukningsperioder – for bare at nævne de vigtigste.

En af fordelene ved at anvende denne form for modellering i produktionsplanlægning er, at det er muligt at teste forskellige scenarier, fortæller Gürkan Sin, professor ved DTU Kemiteknik og vejleder for Simon B. Lindahl. F.eks. kan man bruge modelleringsværktøjet til at modellere forskellige måder at tilføje et ekstra produkt på, så man ikke opbygger en unødig stor produktionskapacitet, hvis man på anden måde kan løse udfordringen.

Morgenritualet

For at illustrere, hvordan ændringer af de enkelte små led i en produktion kan føre til en optimering af hele processen, benytter Deenesh K. Babi sig af et hverdagsbillede. Vi har alle et morgenritual. Vi står op, tager et bad, laver måske kaffe, spiser morgenmad, smører madpakke, går til toget og lader os transportere til arbejde.

Hvad nu, hvis vi kunne skære fem minutter af morgenritualet? Vi kunne måske sætte kaffemaskinen til at brygge, inden vi tager bad, eller vi kunne tage cyklen til stationen i stedet for at gå? Så kunne vi nå et tog, som går fem minutter tidligere, og hvis dette tog så er gennemgående i stedet for det sædvanlige bumletog, så kunne vi også

skære ti minutter af togtransporten. Resultatet ville blive, at vi kom på arbejde 15 minutter tidligere ved blot at spare fem minutter i morgenritualet. Det er simpel hovedregning.

I produktionen af lægemidler er det de samme principper, men det er dog en langt mere kompleks virkelighed, og det er ikke muligt at optimere produktionsplanen ved brug af hovedregning. Men ved hjælp af en matematisk model kan du finde de parametre, du skal skrue på for at få det optimale resultat.

For Simon B. Lindahl er det vigtigt at pointere, hvad målet med at udvikle en matematisk model er – og hvad det ikke er.

”Målet med at udvikle den matematiske model er at fremstille et redskab til støtte for beslutningstagerne, det er ikke at tage selve beslutningen,” forklarer Simon.

Han indgår i et team, hvor andre tager hans modeller og tilretter dem til lige præcis den produktion, der aktuelt skal planlægges.

Udskalering

Deenesh K. Babi ser mange perspektiver i modelleringsprojektet. Modelleringen kan helt sikkert anvendes, når produktionen skal skaleres op. Men lige så vigtigt er det at skalere ud:

”Kan modelleringen anvendes på nøjagtig samme måde andre steder i produktionen? Det er et vigtigt aspekt,” forklarer seniorprojektlederen og sætter dermed ord på begrebet udskalering.

Værktøjet skal ikke bare skabe værdi lokalt. Det skal udbredes til en større del af virksomheden, for på den måde kan det blive endnu mere værdifuldt.

Deenesh peger på samarbejdet med DTU som en integreret del af den måde, Novo Nordisk hele tiden kan udvikle sig på. Ved at tilknytte studerende og unge forskere kan Novo Nordisk holde sig i front på forsknings- og udviklingssiden og sikre, at det er state of the art, de anvender.

Simon Brædder Lindahl, ph.d-studerende, DTU, simbr@kt.dtu.dk

Gürkan Sin, professor, DTU, gsi@kt.dtu.dk

ET FRUGTBART STUDIEOPHOLD

Et udvekslingsophold på DTU har båret frugt for den mexicanske studerende Maria Riquelme, som har opfundet en ny måde at forlænge jordbærs holdbarhed på. Nu er hun tilbage på DTU for at videreudvikle konceptet og tage en kandidatuddannelse.

Mens mange brugte de første måneder af nedlukningen under den ødelæggende coronapandemi på at bingewatche tv og spise alt for meget kage, gik 23-årige Maria Riquelme i stedet i køkkenet i et forsøg på at finde opskriften på, hvordan hun kan tackle et andet stort samfundsproblem: madspild.

For Maria Riquelmes hjemland, Mexico, har hendes idé til at forlænge jordbærs holdbarhed et stort potentiale, da landet er en af verdens største eksportører af jordbær.

Miriam Meister

Mikal Schlosser, Maria Riquelme

Den unge mexicaner havde en drøm om at opfinde en belægning af spiselig bioplast, som kan bremse fordærvelsesprocessen i jordbær, når de først er plukket – en opfindelse, der kan have kæmpe potentiale i hendes hjemland, som er en af verdens største jordbæreksportører.

En bioplastbelægning er en film, der sædvanligvis er lavet af bionedbrydelige materialer.

Arbejdet med at finde den rette formel skulle efter planen have fundet sted i laboratorierne på DTU. Maria Riquelme var nemlig blevet tildelt et udvekslingsophold som en del af DTU’s udvekslingsaftale med Tec de Monterrey i Mexico, hvor hun var i

gang med en bacheloruddannelse. Idéen fik hun under sine studier på Tec de Monterrey, hvor hun modtog støtte og opmuntring til at udvikle den.

Køkken erstattede laboratoriet Pandemien satte imidlertid en stopper for Maria Riquelmes rejseplaner, da udvekslingen af studerende mellem universiteterne blev sat på standby. Det slog dog ikke Maria Riquelme ud af kurs: Hun besluttede i stedet at udføre eksperimenterne i sit køkken, indtil hun kunne genoptage sine rejseplaner.

”Det var selvfølgelig ikke det samme som at arbejde i laboratoriet, men det var da noget,” siger Maria Riquelme med et smil.

Maria Riquelme har lavet studier af fordærvelsesprocessen i nedkølede jordbær, der var blevet belagt med et produkt, der allerede er på markedet, og som kan forlænge jordbærrenes holdbarhed (B) , såvel som hendes opfindelse (C) . Resultaterne blev sammenlignet med kontrolgruppen (A) , der ikke fik nogen belægning. Billederne blev taget syv dage efter, at belægningerne blev påført.

Madspildet er størst for frugt og grøntsager. Det skyldes til dels, at mikroorganismer og mug får produkterne til at gå i fordærv. Maria Riquelmes idé blev udløst af et ønske om at finde et bæredygtigt alternativ til plastemballagematerialer, der bremser fordærvelsesprocessen.

En litteratursøgning afdækkede adskillige videnskabelige publikationer, der handlede om arbejdet med at udvikle en belægning, som kan beskytte frugt – men ingen af dem bruger hovedingrediensen i Maria Riquelmes opfindelse. Bevæbnet med viden fra disse publikationer kastede hun sig ind i arbejdet i køkkenet med de udvalgte ingredienser.

Selv de bedste overtalelsesevner kommer til kort, hvis man forsøger at få hende til at afsløre, hvad belægningen består af.

”Det er naturligvis en forretningshemmelighed,” siger Maria Riquelme med et glimt i øjet.

Da der i midten af 2021 blev slækket på rejserestriktionerne, satte udvekslingen af studerende i gang igen, og Maria Riquelme kunne endelig rejse til DTU i et semester under vejledning af lektor Seyed Soheil Mansouri ved DTU Kemiteknik, professor Solange I. Mussatto ved DTU Bioengineering og lektor Wenjing (Angela) Zhang ved DTU Sustain.

Med hjælp fra en række DTU ­forskere kunne Maria Riquelme dokumentere, at hendes løsning forlænger jordbærrenes holdbarhed.

På DTU kunne hun fortsætte sine laboratorieeksperimenter.

”Jeg målte på, hvordan jordbærrene modnedes efter behandlingen. Det kunne være vægtændringer på grund af vandtab og ændringer i pH-værdien, efterhånden som de blev mere syrlige,” forklarer hun.

Maria Riquelme var derved i stand til at dokumentere, at belægningen hæmmer væksten af mikroorganismer og mug.

Nye muligheder dukkede op Jordbær, der opbevares i køleskabet, kan sædvanligvis holde sig i tre til fem dage. Forsøgene har vist lovende resultater: I nogle tilfælde er holdbarheden blevet forlænget i op til ni dage. En ansøgning om patent er ved at blive udarbejdet, og målet er at starte en spinout, som kan kommercialisere opfindelsen. Interesserede investorer står allerede i kø for at være med.

Belægningen forventes at kunne forlænge holdbarheden af andre produkter som f.eks. køderstatningsprodukter, der bliver dårlige langt hurtigere end tilsvarende kødprodukter. Det vil naturligvis kræve yderligere studier for at dokumentere, at belægningen har en beskyttende virkning på disse produkter, før det er muligt at markedsføre den som sådan.

Maria Riquelme får mulighed for at være med i den næste fase med at udvikle og forbedre konceptet, da hun med et legat nu er i færd med at tage en kandidatgrad på DTU.

Lektor Seyed Soheil Mansouri ser Maria Riquelmes historie som et perfekt eksempel på, hvem det er, der kan drage fordel af DTU’s studieudvekslingsprogrammer:

”Enhver studerende, der er beslutsom, ambitiøs og villig til at arbejde hårdt, vil få en reel chance.”

I hans optik er en af de største fordele for studerende, der kommer til DTU, at de får mulighed for at udnytte universitetets evne og lyst til at samarbejde på tværs af institutter – og det omfattende netværk, medarbejderne har med partnere uden for campus, som åbner op for masser af muligheder.

Forskere delte deres netværk Laboratorieforsøgene i løbet af opholdet udførte Maria Riquelme under opsyn af professor Solange I. Mussatto.

”Evnen til at kombinere kompetencerne fra grupper fra forskellige DTU-institutter var afgørende for at kunne hjælpe Maria Riquelme med at udvikle teknologien,” siger professoren.

Ved at bruge sin forbindelse til Christian Beenfeldt fra Knowledge Hub Zealand lykkedes det endvidere Seyed Soheil Mansouri at sætte Maria Riquelme i forbindelse med lokale virksomheder, som er interesserede i måder at forlænge holdbarheden af fødevarer.

MADSPILD

• 1/3 af al den mad, der produceres globalt, går til spilde i processen fra jord til bord.

• Alene i Danmark smider vi hvert år 700.000 ton mad ud.

• Det største spild sker i de private husholdninger, der står bag 36 pct. af det samlede madspild i Danmark (jf. estimat fra Miljøministeriet).

• Næststørst spild sker i detailhandlen med 23 pct. (jf. estimat fra Miljøministeriet).

• Hoteller og restauranter har den laveste andel af det danske madspild med kun 4 pct. (jf. estimat fra Miljøministeriet).

At have et godt netværk viste sig at være afgørende for Maria Riquelme i forhold til at forbedre det oprindelige koncept.

”Hvis hun bare havde arbejdet sammen med mig, ville hun måske være endt det samme sted, som hun startede i sit køkken,” siger Seyed Soheil Mansouri.

Og hvad er så Maria Riquelmes bedste tip til at lykkes med et projekt –også når livet stikker en kæp i hjulet?

”Vær forelsket i idéen! Brænd for den, og forfølg den, lyt til eksperternes meninger, og overvej nye idéer, der kan forbedre den,” lyder rådet fra Maria Riquelme.

Seyed Soheil Mansouri, lektor, DTU, seso@kt.dtu.dk

Solange I. Mussatto, professor, DTU, smussatto@dtu.dk

DYNAMO TIL DØREN – HELT GRATIS

Hvis du ikke allerede er abonnent på Dynamo, eller hvis du kender nogen, der kunne tænke sig at få magasinet tilsendt, så husk, at det er ganske gratis.

Send en mail med navn og arbejdseller privatadresse til dynamo@dtu.dk. Så lander magasinet i din postkasse eller på dit skrivebord fire gange om året.

Skriv til dynamo@dtu.dk – og få Dynamo tilsendt.

3D-print i metal Fotoet viser et closeup af en 3D-printet metal-cellestruktur, som er skabt af seniorforsker David Bue Pedersen og hans kolleger på DTU. I dette efterår kunne gruppen indvie deres helt nye Additive Manufacturing Laboratory på DTU Lyngby Campus, som ser dagens lys med hjælp fra Poul Due Jensens Fond, der har bidraget med en donation på 21,3 mio. kr. Laboratoriet er fyldt med den nyeste teknologi inden for 3D-printere og skal udnyttes til forskning og udvikling af den industrielle anvendelse af 3D-print.